Alocação de redes virtuais e controladores em redes definidas por software: uma análise de custo, rede e dependabilidade
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29085 |
Resumo: | Devido ao rápido crescimento da Internet, em poucos anos, houve o aumento da complexidade da rede e diversos desafios surgiram para sua expansão. Como exemplo, pode-se citar o fenômeno conhecido como a ossificação da Internet. Em meio a esse cenário, a virtualização de redes (Network Virtualization - NV) surgiu como uma das principais formas para superar obstáculos e tornar a rede mais flexível e eficiente. Tecnologias de virtualização como Software Defined Network (SDN) e Network Functions Virtualization (NFV) buscam, por exemplo, dar um maior poder de gerenciamento à rede, aumentando o seu grau de adaptação à novas demandas. No entanto, mesmo com as inúmeras inovações trazidas por essas tecnologias de virtualização, é importante notar que embora haja um maior poder de manipulação da rede, faz-se necessário empregar técnicas eficientes de gerenciamento e alocação de recursos capazes de manter o sistema funcional e com desempenho satisfatório. Assim, como parte desse cenário, destacamos nessa tese três problemas relacionados a virtualização de redes: (1) alocação de máquinas virtuais; (2) alocação de controladores SDN e (3) questões de dependabilidade e otimização do uso dos recursos disponíveis. Desta forma, esta tese propõe uma heurística baseada na meta-heurística GRASP (Greedy Random Adaptive Search Procedure) para alocação de redes virtuais cujo objetivo é obter uma alocação com a maior disponibilidade possível considerando um conjunto de restrições para o correto funcionamento da rede. Além disso, contemplando os recentes desafios introduzidos por Redes Definidas por Software (SDN) é proposto um modelo através de Programação Linear Inteira para o problema de alocação de controladores SDN. Considera-se controladores com diferentes capacidades e custos onde a função objetivo deste modelo busca uma solução de cobertura da rede de forma que o custo total da implantação de controladores SDN seja minimizado. Adicionalmente busca-se identificar quais características de uma rede de backbone tem influência no custo final de alocação destes controladores SDN. Por fim, de forma complementar, são desenvolvidos e validados algoritmos para realizar: (1) Balanceamento de carga entre controladores SDN; (2) Criação de caminhos entre Switches e Controladores; (3) Reposicionamento de controladores SDN de forma a minimizar o número de desconexões em caso de falha de enlaces. |
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SANTOS, Marcelo Anderson Batista doshttp://lattes.cnpq.br/4971858553733251http://lattes.cnpq.br/8598484164048317FERNANDES, Stênio Flávio de Lacerda2019-02-13T13:35:39Z2019-02-13T13:35:39Z2017-03-10https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29085Devido ao rápido crescimento da Internet, em poucos anos, houve o aumento da complexidade da rede e diversos desafios surgiram para sua expansão. Como exemplo, pode-se citar o fenômeno conhecido como a ossificação da Internet. Em meio a esse cenário, a virtualização de redes (Network Virtualization - NV) surgiu como uma das principais formas para superar obstáculos e tornar a rede mais flexível e eficiente. Tecnologias de virtualização como Software Defined Network (SDN) e Network Functions Virtualization (NFV) buscam, por exemplo, dar um maior poder de gerenciamento à rede, aumentando o seu grau de adaptação à novas demandas. No entanto, mesmo com as inúmeras inovações trazidas por essas tecnologias de virtualização, é importante notar que embora haja um maior poder de manipulação da rede, faz-se necessário empregar técnicas eficientes de gerenciamento e alocação de recursos capazes de manter o sistema funcional e com desempenho satisfatório. Assim, como parte desse cenário, destacamos nessa tese três problemas relacionados a virtualização de redes: (1) alocação de máquinas virtuais; (2) alocação de controladores SDN e (3) questões de dependabilidade e otimização do uso dos recursos disponíveis. Desta forma, esta tese propõe uma heurística baseada na meta-heurística GRASP (Greedy Random Adaptive Search Procedure) para alocação de redes virtuais cujo objetivo é obter uma alocação com a maior disponibilidade possível considerando um conjunto de restrições para o correto funcionamento da rede. Além disso, contemplando os recentes desafios introduzidos por Redes Definidas por Software (SDN) é proposto um modelo através de Programação Linear Inteira para o problema de alocação de controladores SDN. Considera-se controladores com diferentes capacidades e custos onde a função objetivo deste modelo busca uma solução de cobertura da rede de forma que o custo total da implantação de controladores SDN seja minimizado. Adicionalmente busca-se identificar quais características de uma rede de backbone tem influência no custo final de alocação destes controladores SDN. Por fim, de forma complementar, são desenvolvidos e validados algoritmos para realizar: (1) Balanceamento de carga entre controladores SDN; (2) Criação de caminhos entre Switches e Controladores; (3) Reposicionamento de controladores SDN de forma a minimizar o número de desconexões em caso de falha de enlaces.The number of Internet users has grown dramatically in the last years. Consequently, the complexity of the Internet has increased and several challenges have arisen because of its expansion. As an example, the phenomenon known as ossification of the Internet architecture makes harder to create new solutions in the network layer. One of the key ways to overcome barriers and make networks more flexible and efficient is Network Virtualization (NV). In this context, virtualization technologies such as Software Defined Network (SDN) and Network Functions Virtualization (NFV) allow better network management and greater capability to handle different demands. However, even with the several innovations brought by these virtualization technologies, it is important to note that it is necessary to apply efficient management techniques. In addition to that, there is a need to allocate resources to keep the system functional and performing satisfactorily. Thus, there are three problems related to network virtualization: (1) allocation of virtual machines; (2) allocation of SDN controllers and (3) issues of dependability and optimization of resources. This work proposes an algorithm based on GRASP (Greedy Random Adaptive Search Procedure) metaheuristic algorithm for the allocation of virtual networks whose objective is to obtain an allocation with the highest possible availability considering a set of constraints for the correct functioning of the network. Also, considering the recent challenges introduced by Software Defined Networks (SDN), a model was proposed based on Integer Linear Programming (ILP) for the SDN Controller Placement Problem. The objective of the proposed model is to minimize the deployment cost while taking into account several constraints and investigating features of real network topologies that affect the SDN controller placement cost. Finally, in a complementary way, algorithms are developed and validated to perform the following: (1) Load balancing between SDN controllers; (2) Path creation between switches and controllers; (3) Repositioning SDN controllers in order to minimize the number of disconnections in the event of a link failure.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencia da ComputacaoUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessVirtualização de redesRedes Definidas por Software (SDN)DependabilidadeGRASPProgramação LinearAlocação de redes virtuais e controladores em redes definidas por software: uma análise de custo, rede e dependabilidadeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILTESE Marcelo Anderson Batista dos Santos.pdf.jpgTESE Marcelo Anderson Batista dos Santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1316https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29085/8/TESE%20Marcelo%20Anderson%20Batista%20dos%20Santos.pdf.jpg42f73791908cfe8c2c3142a76cae05b3MD58ORIGINALTESE Marcelo Anderson Batista dos Santos.pdfTESE Marcelo Anderson Batista dos Santos.pdfapplication/pdf4360232https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29085/4/TESE%20Marcelo%20Anderson%20Batista%20dos%20Santos.pdfd9e3090a7c4f09d81848db81e7edc7ffMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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