Βελτίωση της μηχανικής κίνησης με τη χρήση Software Defined Networking και OpenFlow

  1. MSc thesis
  2. Λαγός, Παναγιώτης
  3. Συστήματα Κινητού και Διάχυτου Υπολογισμού (ΣΔΥ)
  4. 23 Σεπτεμβρίου 2018 [2018-09-23]
  5. Ελληνικά
  6. 92
  7. Χατζημίσιος, Περικλής
  8. SDN | STP | Συντομότερη διαδρομή | OpenFlow | Μηχανική Κίνησης
  9. 1
  10. 43
  11. Περιέχει 5 πίνακες, 17 σχήματα.
    • Ένα σημαντικό πεδίο της δικτύωσης υπολογιστών είναι αυτό της Μηχανικής Κίνησης (Traffic Engineering) αντικείμενο του οποίου είναι οι μηχανισμοί με τους οποίους προωθούνται τα μηνύματα στα εν λόγω δίκτυα με βασική επιδίωξη την αποδοτικότερη δυνατή αξιοποίηση των περιορισμένων πόρων αυτών. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει σε μηχανισμούς Μηχανικής Κίνησης που υιοθετούνται από δίκτυα Ethernet, τα οποία τα τελευταία χρόνια έχουν επεκταθεί από το τοπικό και στο μητροπολιτικό επίπεδο. Για αυτά τα δίκτυα, προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι αδυναμίες του "παραδοσιακού" πρωτοκόλλου Spanning Tree Protocol (STP) με το οποίο αυτά έχουν ταυτιστεί, έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία διάφορες εναλλακτικές επιλογές όπως τα Viking, TRILL, SPB κ.α. Παράλληλα με την επέκταση των Ethernet δικτύων, τα τελευταία χρόνια έχει αναδειχθεί και μία νέα αρχιτεκτονική στο πεδίο της δικτύωσης υπολογιστών, η Software Defined Networking (SDN). Πρόκειται για μία αρχιτεκτονική δύο επιπέδων, του επιπέδου ελέγχου και του επιπέδου προώθησης, με το πρώτο να είναι αρμόδιο για τις αποφάσεις του τρόπου προώθησης των μηνυμάτων και να υλοποιείται από τους SDN ελεγκτές και το δεύτερο να εκτελεί τις παραπάνω αποφάσεις και να υλοποιείται από τους SDN μεταγωγείς. Ένα από τα ευρύτατα χρησιμοποιούμενα πρωτόκολλα σε αυτή την αρχιτεκτονική είναι το πρωτόκολλο OpenFlow. Με βάση αυτό έχουν προταθεί αρκετές λύσεις Μηχανικής Κίνησης που αξιοποιούν τα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης αρχιτεκτονικής (SWAN, DynPac, GridFTP over SDN, FloodLight-TE, MSDN-TE, κ.α.). Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία εστιάζει στο πώς μπορεί να αξιοποιηθεί η SDN αρχιτεκτονική (και το πρωτόκολλο OpenFlow) για να εξαλειφθούν σε ένα Ethernet δίκτυο οι αδυναμίες του STP. Συγκεκριμένα, προτείνεται μια λύση που στην περίπτωση πλαισίων με άγνωστο προορισμό ακολουθούνται οι διαδρομές που προτείνονται από το STP, ενώ στην περίπτωση πλαισίων με γνωστό προορισμό ακολουθείται η συντομότερη διαδρομή που προτείνεται από τον SDN ελεγκτή (ο οποίος έχει συνολική εικόνα για την τοπολογία). Συγκρίνοντάς τη με μια λύση που ακολουθεί "πιστά" το STP, η παραπάνω λύση οδηγεί σε αποδοτικότερη χρησιμοποίηση των πόρων του δικτύου, η οποία επιτυγχάνεται μέσω της καλύτερης κατανομής των πακέτων δεδομένων στις διάφορες συνδέσεις αυτού.
    • One vital domain of computer networking is Traffic Engineering, which focuses on inventing mechanisms for packet forwarding in these networks that use efficiently their limited resources. This Master Thesis focuses on Traffic Engineering mechanisms used specifically in Ethernet Networks, which in recent years have been expanded from Local (LAN) to Metropolitan (MAN) area. In order to eliminate the weaknesses of the Spanning Tree Protocol (STP) that, traditionally, is used in Ethernet Networks, there have been proposed many mechanisms such as Viking, TRILL, SPB etc. In parallel with Ethernet's expansion, a new computer networking architecture has also emerged, Software Defined Networking (SDN). This architecture is composed of two layers; the control and the forwarding layer. The control layer is implemented by SDN controllers and it is related to the logic of the network. The forwarding layer is implemented by SDN switches, which are responsible to forward the packages according to control layer's logic. One of the commonly used protocols in this architecture is OpenFlow protocol. There have been proposed many Traffic Engineering mechanisms that exploit the advantages of this architecture, such as SWAN, DynPac, GridFTP over SDN, FloodLight-TE, MSDN-TE, etc. The current MScThesis, mainly focuses on how, by adopting an SDN architecture in an Ethernet Network, we could eliminate the weaknesses of the STP protocol. More specifically, a solution has been developed in which frames with unknown destination are forwarded through paths that are "proposed" by the STP protocol, while frames with known destination are forwarded through the shortest path proposed by the SDN controller that has a global view of the topology. After comparing this solution with a "traditional" one that fully implements the STP protocol, it is concluded that the proposed solution leads to more efficient use of network's resources due to more balanced allocation of traffic to the links of the network.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.