Ethanol: SOFTWARE DEFINED NETWORKING FOR WIRELESS NETWORKS

Transcrição

1 Ethanol: SOFTWARE DEFINED NETWORKING FOR WIRELESS NETWORKS

2 Software-Defined Networking Separação de planos de controle e dados o controlador contém toda a lógica de como a tabela de encaminhamento é atualizada o dispositivo de rede executa as regras de encaminhamento programadas pelo controlador Dispositivos de rede mais simples Inteligência no controlador Estado da arte: OpenFlow Controla apenas redes com fio Slide 2

3 Software-Defined Wireless Networks Programabilidade de controle de rede Abstração da infraestrutura subjacente dos aplicativos sem fio Problemas: Suporte a um grande número de assinantes, mobilidade frequente de estações, medição e controle de baixa granularidade e adaptação em tempo real Slide 3

4 Desafios atuais para o SDWN I. Características de link variável II. Mobilidade do nó III. Qualidade de serviço IV. Virtualização V. Segurança VI. Localização do usuário Slide 4

5 Ethanol SDN for IEEE Networks

6 Arquitetura Ethanol Dois tipos de dispositivos: Controlador APs habilitados para Ethanol Slide 6

7 Arquitetura Ethanol Dois tipos de dispositivos: Controlador APs habilitados para Ethanol NOVA ABORDAGEM Slide 7

8 Arquitetura - metas de design Suporta IEEE , bem como NICs Ethernet Nenhuma mudança nos terminais Padrões Fornece APIs para: mobilidade de nó, virtualização de AP, segurança de WLAN e QoS (em WiFi e Ethernet) Slide 8

9 Arquitetura (IM) A Ethanol API é projetada sob uma abordagem orientada a objetos: Entidade AccessPoint Entidade Link Entidade VirtualAcesssPoint Entidade Network Entidade Station Entidade Flow from the OpenFlow specification Nova abordagem: AccessPoint, Radio, VirtualAccessPoint, Network, Station Slide 9

10 Class Model (Nova Abordagem) Slide 11

11 Implementação Protótipo de ethanol Controlador de ethanol Computador Linux usando o POX / Openflow manipula as mensagens Ethanol APs habilitados para ethanol Computador Linux com o Ubuntu LTS e placa sem fio Atheros AR n, com openvswitch e hostapd Nenhuma modificação necessária no software do cliente. A decisão é feita no lado AP através do controlador de etanol. Slide 12

12 Experimentos

13 Load-aware association 1. Quando um usuário está se conectando a um AP, o APx envia uma solicitação de mensagem de associação ao controlador de Ethanol 2. O controlador verifica todos os APs na faixa do cliente 3. O controlador solicita o número de clientes em cada AP 4. A conexão é aceita se o APx estiver entre os APs com número mínimo de clientes Os clientes devem se associar aos APs que possuem o menor número de clientes Slide 14

14 Load-aware association Slide 15

15 Load-aware association Connection established Check association Association granted Os clientes devem se associar aos APs que possuem o menor número de clientes Connection established Ethanol controller Slide 16

16 Experiments Load-Aware Client Association Ethanol permite associação de clientes com reconhecimento de carga no AP Slide 17

17 Quality of Service 1. Quando o fluxo de um usuário começa, o roteador Ethanol envia um evento packet_in para o controlador 2. O controlador corresponde a algum parâmetro de pacote (por exemplo, endereço IP de origem) a uma tabela pré-configurada 3. Esse fluxo é enfileirado para uma fila predefinida O algoritmo 2 define um limite de largura de banda para cada fluxo Slide 18

18 Quality of Service 1 st setup 2 nd setup Ethanol router QoS = 6 QoS = 3 Ethanol controller QoS = 1 Slide 19

19 Quality of Service Ethanol permite tráfego de QoS 6/9 3/9 6/10 3/10 1/10 1 st round 2 nd round Slide 20

20 ARP Overhead Cheng et al.: analisou traços de uma rede de campus WiFi concluiu que os pacotes ARP consomem quase 10% do tempo de antena dos links wireless Slide 21

21 ARP Overhead Slide 22

22 ARP Filtering 1ª situação Slide 23

23 ARP Filtering 2ª situação Slide 24

24 ARP Filtering Setup Ethanol router ARP traffic: only to/from client Ethanol controller 12 st nd round: without arp control arp activated control Slide 25

25 Experimento ARP Overhead Ethanol reduz tráfego de ARP Com o controle ARP ativado, apenas notamos as solicitações ARP do cliente sem fio e as respostas do ARP a ele Slide 26

26 Novos Experimentos (TNSM) Detecção de interfaces com falhas Melhoria de desempenho em Handover Melhoria de desempenho em aplicação de vídeo (application-aware) Slide 27

27 Detecção de interfaces com falhas Beacons não detectados Slide 28

28 Melhoria de desempenho em Handover Sem carga Menor potência Com carga Maior potência Slide 29

29 Melhoria de desempenho em Handover Slide 30

30 Melhoria de desempenho em aplicação de vídeo Slide 31

31 Conclusões O ethanol amplia o conceito SDN para permitir a programação de APs sem fio Fornece uma API para o controle de eventos AP, permitindo que novos aplicações: QoS Controle de mobilidade Segurança Virtualização etc Slide 32

32 Trabalho futuro Implemente um subconjunto maior das funções Implementar novos algoritmos de gerenciamento para redes sem fio Avaliar nosso protótipo em redes maiores com mais APs, clientes e tráfego Casos de uso na segurança e virtualização Portar para LEDE/OpenWRT Slide 33

33 Repositório público Slide 34

34 Apresentação realizada para o curso de Sistemas em Rede do professor Marcos Augusto M. Vieira Dia 27/03/2018 Slide 35