Justiça de aplicações em redes definidas por software
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11848 |
Resumo: | There are more and more applications serving a large number of users and that are also sensitive to Quality of Service (QoS) requirements. In a real-time online application, a critical QoS requirement is the latency between users and the application server. As users can be geographically distributed, they are affected by different levels of latency to the server, causing each user to be subject to different conditions. For on-line real-time applications, different delays may lead to different views of a digital world, creating unfair scenarios. This fairness is important, for example, in competitions or in some financial operations. So it is necessary to provide a better fairness between the users of these applications. Traditional networks have limited resources to deal with these requirements; however, Software-Defined Networks (SDNs), which have centralized control, facilitates the implementation of highly configurable applications. With centralized control, it is possible to simultaneously analyze the conditions of all users and apply appropriate actions. Hence SDN provides greater facility for obtaining better fairness. The objective of this work is to propose a network application for SDNs that allows achieving a greater degree of fairness among the users of a given service, ensuring that the latencies between each of them and the application server are as close as possible. To achieve this goal, the first step involves problem modeling, taking into account the users' current latencies and the path of the flow of each user. An optimizer (CPLEX) was used to calculate the solution of the problem and then, through our proposed network application, the calculated paths were implemented in the network and latencies were added in the users' links, in order to obtain the fairest scenario. In order to employ the actions in the network suggested by the optimization, an SDN application was implemented in the POX controller, which communicates periodically with CPLEX. To evaluate the performance of the application, Mininet was used for the emulation of a generic network and of the RNP network. The proposed network application was compared with more traditional communication solutions such as hub and layer 2 learning. Through the experiments, we conclude that the proposed network application achieves a level of fairness greater than that of the other solutions. |
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As users can be geographically distributed, they are affected by different levels of latency to the server, causing each user to be subject to different conditions. For on-line real-time applications, different delays may lead to different views of a digital world, creating unfair scenarios. This fairness is important, for example, in competitions or in some financial operations. So it is necessary to provide a better fairness between the users of these applications. Traditional networks have limited resources to deal with these requirements; however, Software-Defined Networks (SDNs), which have centralized control, facilitates the implementation of highly configurable applications. With centralized control, it is possible to simultaneously analyze the conditions of all users and apply appropriate actions. Hence SDN provides greater facility for obtaining better fairness. The objective of this work is to propose a network application for SDNs that allows achieving a greater degree of fairness among the users of a given service, ensuring that the latencies between each of them and the application server are as close as possible. To achieve this goal, the first step involves problem modeling, taking into account the users' current latencies and the path of the flow of each user. An optimizer (CPLEX) was used to calculate the solution of the problem and then, through our proposed network application, the calculated paths were implemented in the network and latencies were added in the users' links, in order to obtain the fairest scenario. In order to employ the actions in the network suggested by the optimization, an SDN application was implemented in the POX controller, which communicates periodically with CPLEX. To evaluate the performance of the application, Mininet was used for the emulation of a generic network and of the RNP network. The proposed network application was compared with more traditional communication solutions such as hub and layer 2 learning. Through the experiments, we conclude that the proposed network application achieves a level of fairness greater than that of the other solutions.Cada vez há mais aplicações que atendem a um grande número de usuários e que, além disso, são sensíveis a requisitos de Qualidade de Serviços (QoS), como a latência. Em uma aplicação online em tempo real, um requisito crítico de QoS é a latência entre os usuários e o servidor da aplicação. Como os usuários dessas aplicações podem estar geograficamente distribuídos, esses são afetados por níveis diferentes de latência com o servidor, fazendo com que cada usuário esteja sujeito a condições diferentes. Para aplicações online em tempo real, possuir atrasos diferentes pode levar a visões diferentes de um mundo digital, criando cenários injustos. Essa justiça é importante, por exemplo, em competições ou em algumas operações financeiras. Dessa forma, é necessário prover maior justiça entre os usuários dessas aplicações. As redes tradicionais possuem recursos limitados para lidar com essas exigências, entretanto vêm crescendo o emprego da tecnologia de redes definidas por software (Software Defined Networking - SDN), que possui um controle centralizado e facilita a implementação de aplicações altamente configuráveis. Com o controle centralizado, é possível analisar o desempenho de todos os usuários simultaneamente e aplicar as ações apropriadas. Por isso, a SDN torna mais fácil a obtenção de uma melhor justiça. O objetivo deste trabalho é propor uma aplicação de rede para SDN que permita atingir um maior grau de justiça entre os usuários de um dado serviço ou aplicação, garantindo que as latências entre cada um deles e o servidor da aplicação sejam as mais próximas possíveis. Para alcançar esse objetivo, o primeiro passo envolveu uma modelagem do problema, levando-se em consideração as latências atuais dos usuários e o caminho do fluxo de cada usuário. Utilizou-se um otimizador (CPLEX) para calcular a solução do problema e então, através de uma aplicação de rede proposta, foram empregados na rede os caminhos calculados e foram adicionadas latências nos links dos usuários, com o objetivo de obter um cenário mais justo possível. Para empregar na rede as ações sugeridas pela otimização, implementou-se uma aplicação SDN no controlador POX, que se comunica periodicamente com o CPLEX. Para avaliar o desempenho da aplicação utilizou-se o Mininet para a emulação de uma rede genérica e da rede da RNP. A aplicação de rede proposta foi comparada com soluções de comunicação mais tradicionais, como hub e layer 2 learning. Através dos experimentos, nota-se que a aplicação de rede proposta consegue obter um nível de justiça maior do que o das outras soluções.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:23Z No. of bitstreams: 1 Felipe Arruda Fernandes da Silva.pdf: 1633239 bytes, checksum: b682047687cc6d1a22f883ff8b27ad3f (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Arruda Fernandes da Silva.pdf: 1633239 bytes, checksum: b682047687cc6d1a22f883ff8b27ad3f (MD5) Previous issue date: 2017-08-30application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia EletrônicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaElectronic EngineeringService-oriented architecture (Computing)Application program interface (Software)InternetSDNQoSFairnessEngenharia EletrônicaArquitetura orientada a serviços (Computação)Interface de programas aplicativos (Software)InternetSDNQoSJustiçaCNPQ::ENGENHARIASJustiça de aplicações em redes definidas por softwareApplication fairness in software defined networkinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALFelipe Arruda Fernandes da Silva.pdfapplication/pdf1633239http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11848/1/Felipe+Arruda+Fernandes+da+Silva.pdfb682047687cc6d1a22f883ff8b27ad3fMD511/118482024-02-27 15:16:48.53oai:www.bdtd.uerj.br:1/11848Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:16:48Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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