Um estudo sobre as características de Redes Definidas por Software

Tobin∗ webmaster@marysville-ohio. com Institute for Clarity in Documentation Dublin, Ohio RESUMO A Internet tornou-se uma ferramenta imprescindível, entretanto, é cada vez mais desafiador garantir que a rede mundial de computadores continue operando e atendendo a toda a demanda de tráfego. Esse cenário fez emergir desafios, como a dificuldade de se testar novas tecnologias em larga escala. Por isso, muitos pesquisadores têm voltado a atenção para o paradigma de Redes Definidas por Software, que possibilita uma maior flexibilidade, programabilidade e escalabilidade da infraestrutura de redes. Nesse contexto, este trabalho desenvolve uma pesquisa aplicada e explicativa, realizando uma simulação simples com o intuito de descrever as principais características e vantagens das Redes Definidas por Software. nnnnnnn 1 INTRODUÇÃO A Internet tornou-se uma plataforma fundamental para a execução dos mais diversos serviços utilizados pelas pessoas, sendo utilizada nos domicílios, nos órgãos públicos e nas organizações privadas.

Isso significa que a interrupção no Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full citation on the first page. Copyrights for components of this work owned by others than ACM must be honored. Abstracting with credit is permitted. To copy otherwise, or republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. O paradigma SDN separa o tráfego de produção do tráfego experimental em redes, diminuindo o risco na realização de experimentos e na atualização de tecnologias de comunicação.

Assim, a comunicação em uma infraestrutura SDN é divida em dois planos: o plano de controle, que gerencia a troca de dados através de um controlador baseado em software; e plano de dados, que funciona para a transmissão de dados das aplicações [8]. Uma infraestrutura de comunicação baseada em SDN é caracterizada pela presença de um sistema de controle (software) que pode regular o mecanismo de encaminhamento dos elementos de comutação da rede. De forma mais específica, os elementos de comutação possuem uma interface programável que permite ao software inspecionar, definir e alterar dinamicamente as entradas da tabela de roteamento do comutador [4]. Nesse contexto, esse trabalho se constitui como uma pesquisa aplicada de natureza explicativa, que apresenta e analisa um cenário de teste acerca do tema abordado.

A fim de compreender melhor, a Figura 1 mostra a arquitetura básica de uma infraestrutura em SDN, composta por um Controlador de Rede (também chamado de Controller ou Sistema Operacional de Rede), um canal seguro de comunicação e um conjunto de Equipamentos de Comunicação (podem ser switch ou roteadores) habilitados com o protocolo OpenFlow. O controlador é o elemento responsável pelo plano de controle da rede: detecta enlaces na rede, inspeciona pacotes, altera pacotes em trânsito, classifica os pacotes em fluxos de dados (conjunto de pacotes que possuem características em comum) e define como os pacotes serão comutados. O canal seguro de comunicação aplica SSL (Secure Socket Layer) e permite a troca de mensagens, definidas pelo protocolo OpenFlow, entre os comutadores e o controlador.

Por sua vez, o Equipamento de Comutação é constituído por uma tabela de fluxo, com regras de associação entre pacotes, executa o encaminhamento dos pacotes em direção aos seus destinatários [11]. Com isso, flexibilidade, programabilidade e escalabilidade são alguns dos benefícios trazidos pelo paradigma SDN, em Figura 1: Arquitetura SDN [3]. Os fluxos de dados são definidos com base nas características dos pacotes, por exemplo, origem e destino das mensagens, restrições de qualidade de serviço (largura de banda, atraso de transmissão ou outros), tipo de tráfego (multimídia, melhor esforço ou outros), estabelecidos pelo controlador. Cada entrada da tabela associa os pacotes a um fluxo, de acordo com cabeçalhos que correspondem a determinadas regras e uma ação de transmissão é executada (conforme pode ser visto na Figura 3), seja ela, encaminhar o pacote para uma porta de saída, descartar o pacote, encaminhar o pacote para outra tabela de fluxo, para o controlador ou para as camadas de rede superiores [1].

Figura 3: Exemplo de uma entrada de tabela de fluxo [4]. A infraestrutura SDN podem ser aplicada para melhorar a gestão de ativos de comunicação de dados, sendo útil para otimização dinâmica de tráfego em rede, gerenciando congestionamento na rede, balanceamento de carga e outras práticas de Qualidade de Serviços, bem como controle de acesso e gerenciamento das redes. SDN trazem facilidade para criar aplicações na nuvem, híbridas e unificadas, possibilitando a definição de regras do tráfego de rede, sua implantação não exige investimentos e a abstração de SDNs traz uma oportunidade única para que os arquitetos de rede consigam criar soluções para diminuir o tempo de inatividade na rede e façam um planejamento elaborado para recuperar dados em caso de um desastre [10].

utilizando o comando "waf run", para coletar os dados de saída a serem analisados. Execução do Experimento e Análise dos Resultados A execução da simulação é realizada aplicando-se a ferramenta waf. Ao iniciar a simulação o NS-3 cria o cenário de teste (descrito na Figura 4) na memória e realiza eventos em intervalos de 3 segundos, para enviar as mensagens das aplicações que estão em comunicação. A medida que a simulação é executada, algumas informações são exibidas na tela e servem para o acompanhamento do experimento. Ao término da simulação o NS-3 destrói todos os componentes em memória e finaliza o processo de simulação. Após a inicialização dos Nós Finais (que podem executar aplicações), estes possuem os IPs entre 10.

ao 10. Sendo que as aplicações são instaladas no Nó 0 (10. e no Nó 1 (10. enquanto os outros nós não possuem aplicações ativas, e todo o processo de comunicação é intermediado pelo Switch. CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS A grande expansão da Internet tem motivado o desenvolvimento de tecnologias e o paradigma SDN pode proporcionar às redes de computadores um grande poder de conectividade. Por isso, esse trabalho discute sobre os componentes de uma infraestrutura SDN e apresenta uma pesquisa relacionada às suas características e vantagens. A descrição do comportamento de uma infraestrutura SDN é fundamentada através da bibliografia apresentada no trabalho e por uma simulação computacional, que gerar traces do comportamento da rede a partir do cenário do teste simulado no NS-3, e mostra a capacidade do SDN em ampliar o poder de transmissão de dados.

Contudo, como continuações dessa pesquisa seria interessante a realização de simulações de cenários com diferentes tamanhos e uma avaliação mais formal do tráfego das aplicações em execução. REFERÊNCIAS [1] Luciano Jerez Chaves12, Islene Calciolari Garcia, and Edmundo R Mauro Madeira. Redes Definidas por Software: uma abordagem sistêmica para o desenvolvimento de pesquisas em Redes de Computadores. Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores-SBRC 30, 4 (2012), 160–210. Gaurav Kulkarni. Simplification of Internet Ossification through Software Defined Network Approach. Global Journal of Computer Science and Technology (2018). Conheça as vantagens em migrar para a tecnologia SDN. rnp. br/destaques/conheca-as-vantagens-migrartecnologia-sdn [10] Guilherme Hiert Silva. Redes definidas por software: aplicações práticas. B.