Redes Overlay. Estrutura. Exemplo. Um Exemplo Histórico. Aldo Monteiro do Nascimento, Dionei Marcelo Moraes. 08 de novembro de 2006

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1 1 DINF / UFPR 08 de novembro de são redes lógicas construídas sobre redes físicas. Nas são estabelecidos enlaces lógicos entre nós que pertencem a rede. Estes enlaces podem ou não ser enlaces fim-a-fim na rede física. A presença de uma ligacao lógica entre dois nós em uma Rede Overlay indica que eles podem comunicar-se diretamente um com o outro. Um Histórico A Internet é uma Rede Overlay Objetivo: Conectar Local Area Networks (LANs) Atualmente ainda utiliza-se da linha telefônica

2 : Alguns exemplos são construídas com o intuito de migrar parte da complexidade de roteamento para a camada de aplicação, facilitando, por exemplo, buscas determinísticas na rede. de serviços não disponíveis na rede já existente. MBone 6-bone The X-Bone Yoid / Yallcast End System Multicast : Alguns exemplos Overcast Distribuição de Conteúdo Redes Peer-to-Peer ALMI Não necessita adição/modificação de hardware ou driver Não necessita alteração em software existente, apenas construção de novo software sobre um já existente, em alguns casos Não necessita modificar nenhum protocolo existente, por exemplo, Ethernet Protocol Escalabilidade sondam a internet com frequência, usando ping, traceroute, etc., para mensurar continuamente os atributos dinâmicos como largura de banda, taxa de perda e entrega, latência, etc. Quando um nodo participa de múltiplas, o tráfego gerado pelo nodo sendo pingado é alto. : PlanetLab 1 ping / segundo / nodo * 125 nodos = 1GB / dia. A Routing Underlay for Overlay Networks. Uma das vantagens das é possuir múltiplas viewpoints, porém, A Internet já possui esta vantagem e já possui um mapeamento razoavelmente completo, sem o custo de monitoramento produzido pela Rede Overlay, mas por outro lado, sem facilitar as buscas determinísticas.

3 Solução Problemas de Construção Routing Underlay: elemento arquitetural situado entre a Rede Overlay e a Internet Mudanças na rede ocorrem dinamicamente Hosts podem entrar e sair da rede Hosts podem morrer Mudanças nas condições de rede e na sua topologia Delay na comunicação entre hosts pode variar com o tempo, devido a mudanças de rota, congestionamento... Cada host precisa determinar as condições da rede por si só - Um estudo de caso Segundo [Dicionario de Termos Informaticos,1997], define-se resiliência por: A capacidade de um sistema informático continuar a funcionar corretamente, apesar do mau funcionamento de um ou mais dos seus componentes. Resilient Overlay Network - O que é? - Os problemas com o BGP Serviço em nível de aplicação de roteamento e encaminhamento de pacotes Explora redundância de caminhos da Internet Melhora a confiabilidade e desempenho fim-a-fim Os sistemas autônomos na Internet utilizam o BGP (Border Gateway Protocol) para comunicarem-se entre si Para escalar bem, BGP precisa simplificar o roteamento. Problemas: Pode fazer rotas não ótimas Não considera o desempenho do caminho Pode levar vários minutos para estabilizar com falha de rota ou link

4 - Os problemas com o BGP - Visão Geral Paxson % de todas rotas tinham problemas sérios Labovitz % das rotas disponíveis < 95% do tempo 65% das rotas disponíveis < 99.9% do tempo 3 min. tempo mínimo detecção+recuperação, 15 min. normalmente 40% das interrupções levaram + de 30 min. para reparar Chandra 01 5% das falhas duraram + de 2.75 horas Cada aplicação cria uma RON Cada nó da RON coopera com os outros no encaminhamento de pacotes A aplicação monitora a saúde da subcamada (a Internet) podendo determinar caminhos alternativos Projetada para ter tamanho limitado - Visão Geral Permitir os nós de uma RON comunicar-se mesmo com problemas na subcamada (a Internet) da RON Integrar aplicações distribuídas e roteamento e seleção de caminhos de forma mais ajustada Prover um framework para a implementação de expressivas poĺıticas de roteamento Rápida detecção de falhas e recuperação Falha Perspectiva da rede Falha de links Falha de caminhos Interrupção Problemas de desempenho Integração mais ajustada com aplicações Falhas e faltas são noções específicas da aplicação Fatal para uma aplicação pode ser aceitável para outra podem priorizar algumas métricas sobre outras na seleção de caminhos Objetivo das RONs é permitir as aplicações influenciar a escolha de caminhos usando uma determinada métrica

5 - Monitorando o caminho Para implementar uma RON, é necessário: Métodos para monitorar a qualidade do caminho Algoritmo para roteamento e encaminhamento de pacotes Mecanismo de envio de dados Os nodos de uma RON medem a qualidade do caminho: Através de sondagem ativa: envio de pacotes através dos links virtuais Através de medições passivas: resultados de transferências de dados sobre os links virtuais Medições podem ser system-defined ou application-defined - Roteamento e encaminhamento - Envio de dados Saltos indiretos na rede requer largura de banda, tempo e computação adicionais Provavelmente poucos saltos indiretos alcançam os maiores benefícios O pequeno tamanho de uma RON permite o uso de protocolos de roteamento to tipo link-state Nós intermediários não precisam de conhecimentos de aplicação específicos para manusear os pacotes: Idéia do IPV6 de flow labels. : Video conferência O canal que prover entrada e saída deve chamar a RON quando houver dados Notificar explicitamente Mecanismo do tipo select Apanhado Geral Perspectivas para o Futuro Escalabilidade Diversas aplicações distribuídas podem beneficiar-se das RONs. RONs funcionam bem em configurações limitadas. Popularização: coexististência e competição por caminhos na Internet. Operando através de NATs Um nodo atrás de um NAT: endereçamento indireto Dois nodos atrás de NATs: pode resultar em roteamento não ótimo e Algumas Limitações, Problemas e Soluções

6 Apanhado Geral Perspectivas para o Futuro Técnicas de escolha de rotas Frequência de envio de sonda Interação/Concorrência entre s Prevenção contra ataques Andersen, D., Balakrishnan, H., Kaashoek, M.F., Morris, R. Andersen, D.G., Balakrishnan, H., Kaashoek, M.F., Morris, R. The Case for Manoel de Souza Dicionário de Termos Informáticos, Lisboa: Spor Press, 1997

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