Towards network softwarization : a modular approach for network control delegation

Hardik Soni 1
1 DIANA - Design, Implementation and Analysis of Networking Architectures
CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée
Résumé : Les opérateurs de réseau sont confrontés à de grands défis en termes de coût et de complexité pour intégrer les nouvelles technologies de communication (e.g., 4G, 5G, fibre optique) et pour répondre aux demandes croissantes des nouveaux services réseau adaptés aux nouveaux cas d’utilisation. La "softwarization" des opérations réseau à l'aide des paradigmes SDN (Software Defined Networking) et NFV (Network Function Virtualization) est en mesure de simplifier le contrôle et la gestion des réseaux et de fournir des services réseau de manière efficace. Les réseaux programmables SDN permettent de dissocier le plan de contrôle du plan de données et de centraliser le plan de contrôle pour simplifier la gestion du réseau et obtenir une vision globale. Cependant, ceci amène des problèmes de passage à l'échelle difficiles à résoudre. Par ailleurs, en dissociant la partie matérielle de la partie logicielle des routeurs, NFV permet d'implanter de manière flexible et à moindre coût toutes sortes de fonctions réseau. La contrepartie est une dégradation des performances due à l'implantation en logiciel des fonctions réseau qui sont déportées des routeurs. Pour aborder les problèmes de passage à l'échelle et de performance des paradigmes SDN/NFV, nous proposons dans la première partie de la thèse, une architecture modulaire de gestion et de contrôle du réseau, dans laquelle le contrôleur SDN délègue une partie de ses responsabilités à des fonctions réseau spécifiques qui sont instanciées à des emplacements stratégiques de l'infrastructure réseau. Nous avons choisi un exemple d'application de streaming vidéo en direct (comme Facebook Live ou Periscope) utilisant un service de multicast IP car il illustre bien les problèmes de passage à l'échelle des réseaux programmables. Notre solution exploite les avantages du paradigme NFV pour résoudre le problème de scalabilité du plan de contrôle centralisé SDN en délégant le traitement du trafic de contrôle propre au service multicast à des fonctions réseau spécifiques (appelées MNF) implantées en logiciel et exécutées dans un environnement NFV localisé à la périphérie du réseau. Notre approche fournit une gestion flexible des groupes multicast qui passe à l'échelle. De plus, elle permet de bénéficier de la vision globale du contrôle centralisé apportée par SDN pour déployer de nouvelles politiques d'ingénierie du trafic comme L2BM (Lazy Load Balance Multicast) dans les réseaux de fournisseurs d’accès à Internet (FAI) programmables. L'évaluation de cette approche est délicate à mettre en œuvre car la communauté de recherche ne dispose pas facilement d'infrastructure SDN à grande échelle réaliste. Pour évaluer notre solution, nous avons élaboré l'outil DiG qui permet d'exploiter l'énorme quantité de ressources disponibles dans une grille de calcul, pour émuler facilement de tels environnements. DiG prend en compte les contraintes physiques (mémoire, CPU, capacité des liens) pour fournir un environnement d'évaluation réaliste et paramétrable avec des conditions contrôlées. La solution que nous proposons délègue le contrôle et la gestion du réseau concernant le service de multicast aux fonctions spécifiques MNF exécutées dans un environnement NFV. Idéalement, pour davantage d'efficacité, toutes ces fonctions spécifiques devraient être implantées directement au sein des routeurs avec du hardware programmable mais cela nécessite que ces nouveaux routeurs puissent exécuter de manière indépendante plusieurs fonctions réseau à la fois. Le langage de programmation P4 est une technologie prometteuse pour programmer le traitement des paquets de données dans les routeurs programmables (hardware et logiciels).
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Thèse
Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université Côte d'Azur, 2018. English. 〈NNT : 2018AZUR4026〉
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Soumis le : mardi 25 septembre 2018 - 15:00:54
Dernière modification le : mardi 13 novembre 2018 - 11:38:10

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Hardik Soni. Towards network softwarization : a modular approach for network control delegation. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université Côte d'Azur, 2018. English. 〈NNT : 2018AZUR4026〉. 〈tel-01867973v2〉

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