Programabilidade em Redes Virtualizadas
0 gostou•400 visualizações
Este documento apresenta uma agenda sobre programabilidade em redes virtualizadas. Ele discute introdução à virtualização de redes e programabilidade de redes, propostas históricas como redes ativas e agentes móveis, e propostas atuais como IOS, JunOS, Click e OpenFlow. O status do projeto é descrito, com atividades concluídas, em desenvolvimento e próximas etapas.
![Propostas Atuais
Openflow
[Brandon Heller, Srini Seetharaman]
24](https://image.slidesharecdn.com/projetorevir-apresentaorecife-130306142355-phpapp02/85/Programabilidade-em-Redes-Virtualizadas-24-320.jpg)
Programabilidade em Redes Virtualizadas
- 1. ReVir – Programabilidade em Redes Virtualizadas UFRGS Liane Maria Rockenbach Tarouco; Ricardo Luis dos Santos; Wanderson Paim de Jesus UFPR Elias P. Duarte Jr.; Gustavo Bassil Heimovski UFRJ Luci Pirmez; Renato Pinheiro de Souza Instituto de Informática – UFRGS
- 2. Agenda • Introdução • Virtualização de Redes • Programabilidade de Redes - Propostas Históricas – Redes Ativas – Agentes Móveis – MIBs DISMAN • Programabilidade de Redes - Propostas Atuais – IOS (CISCO) – JunOS (Juniper) – Click – OpenFlow • Considerações Finais • Status do Projeto 2
- 3. Introdução • Internet – É um dos principais alicerces da sociedade atual – Popularização dos serviços de Internet – Facilidade para implementação, aliado ao baixo custo das tecnologias • Serviços da Internet – Borda • O “valor” da Internet, para o usuário final, está principalmente nas bordas • Aplicações (DropBox, Skype, BitTorrent, Twitter) – Núcleo • Comunicação 3
- 4. Introdução • Ossificação da Internet • Programabilidade de Redes – Foi concebida como uma forma para desenvolver novos serviços – É definida como a capacidade de um dispositivo de rede (e.g., um roteador) executar código no próprio dispositivo (LAZAR, 1997) • Várias propostas que encontraram uma grande resistência, por parte dos administradores de rede – Impacto de possíveis erros na aplicação de novas soluções – Erros podem causar indisponibilidade de serviços importantes – Equipamentos e soluções proprietárias dificultam a implementação – Sem padronização 4
- 6. Virtualização de Redes • A virtualização de redes é vislumbrada como uma alternativa para experimentar e implementar novas funcionalidades sobre a rede de produção • Alguns dos principais benefícios da utilização da virtualização de redes – Isolamento – Flexibilidade e disponibilidade – Escalabilidade – Redução de custos – Segurança 6
- 8. Virtualização de Redes • Soluções que permitem a virtualização de hosts – VMWare – VirtualBox – Xen – ... • Alguns exemplos de sistemas operacionais de dispositivos de rede que podem ser utilizados para virtualização de redes – Open vSwitch – OvS – Quagga – Vyatta – ... 8
- 10. Propostas Históricas Redes Ativas • Redes Ativas – São caracterizadas pela possibilidade dos nós da rede realizarem alterações ou computações no conteúdo de um pacote – Propõe-se que dispositivos executem aplicações – Os apps podem ser enviados aos nós através da própria rede – Pacotes ativos precisam ser diferenciados dos pacotes comuns • Abordagens – Nós ativos – Pacotes ativos – Híbridas 10
- 11. Propostas Históricas Redes Ativas • Algumas aplicações possíveis – Gerência de Redes • O monitoramento atual exige pooling • Com o crescimento das redes isso é um problema • Com Redes Ativas diversos centros de gerenciamento poderiam ser configurados, deslocando o ponto de decisão para perto do nó – Implementação de cache para beneficiar multicasting • Limitações – Segurança • Quais códigos podem ser executados? • Trade-off entre flexibilidade e segurança • Dependendo da solução seriam necessárias constantes atualizações nos nodos 11
- 12. Propostas Históricas Agentes Móveis • Agentes Móveis – Agente trafega livremente entre os hosts da rede, decidindo seu destino e ações – Transfere tanto o código como o status anterior para o novo host, continuando sua execução de onde havia parado – Hosts devem estar preparados para executar os agentes móveis • Benefícios – Propõem mover o algoritmo para perto dos dados e não o contrário – Menor latência – Execução assíncrona e autônoma – Tolerância a falhas 12
- 13. Propostas Históricas Agentes Móveis • Limitações – Exigem hosts compatíveis para execução dos agentes – Equipamentos heterogêneos espalhados pela Internet (diferentes capacidades de processamento e memória) – Segurança • Uma vez disparados os agentes móveis não dependem do dispositivo que os originou • Agente trafega livremente entre os hosts da rede, decidindo seu destino e ações • Como definir o que executar na rede? 13
- 14. Propostas Históricas MIBs DISMAN • DISMAN (Distributed Management) – RFC 3165 (Script MIB) – RFC 2981 (Event MIB) – RFC 2982 (Expression MIB) – RFC 4560 (Remote Operations MIB) – RFC 3231 (Schedule MIB) 14
- 15. Propostas Históricas MIBs DISMAN • Script MIB – Define um ambiente de execução que permite a criação de operações mais complexas codificadas em scripts – Além de permitir a manipulação dos scripts através de requisições SNMP, o ambiente de execução possibilita • A instalação de scripts nos nós da rede através de requisições SNMP • Escrita destes scripts em qualquer linguagem de programação, desde que esta seja suportada pelo ambiente de execução 15
- 16. Propostas Históricas MIBs DISMAN • Permite a delegação de scripts para gerentes distribuídos fornecendo os seguintes atributos – Transferência de scripts para locais distribuídos (push ou pull) – Gerenciamento dos scripts (inicialização, suspensão, reinicialização e finalização) – Passagem de parâmetros – Monitoramento e controle dos scripts que estão em execução – Transferência para o gerente dos resultados produzidos • Limitações – Necessidade de liberar acesso de administrador para inserir códigos nos dispositivos – Escopo limitado ao Gerenciamento de Redes 16
- 17. Propostas Atuais JunOS (Juniper) • JunOS – Baseado em FreeBSD – Está dividido em 3 camadas: Plano de Controle, Dados e Serviço • Plano de Controle: Gerenciar e controlar o funcionamento do equipamento como um todo, incluindo os dois outros planos • Plano de Dados ou Packet Forwarding Engine (PFE): Hardware dedicado com a função de encaminhar ou filtrar o tráfego de acordo com a tabela de roteamento • Plano de Serviço: Extensão opcional do Plano de Dados que executa funções não nativas no PFE – Cada plano é executado em módulos de hardware instaláveis nos equipamentos Juniper 17
- 18. Propostas Atuais JunOS (Juniper) • JunOS SDK – Funciona integrado ao Sistema Operacional de Rede JunOS – Provê APIs que permitem a incorporação de aplicações no JunOS – Uma vez implantados, as aplicações rodam nativamente nos equipamentos – Com o objetivo de evitar possíveis conflitos, a área de instalação dos módulos é controlada • São instalados em locais diferentes • Precisam de um ID fornecido pela Juniper extraído de um certificado assinado 18
- 19. Propostas Atuais IOS (CISCO) • IOS (Internetwork Operating System) – Utilizado nos equipamentos da CISCO – Sistema operacional multitarefas que integra soluções de: • Roteamento • Switching • Interligação de redes (Internetworking) • Telecomunicações 19
- 20. Propostas Atuais IOS (CISCO) • Cisco AON (Application-Oriented Networking) – Atua na camada de aplicação – Permite alterações no conteúdo dos pacotes – Exige equipamento dedicado (CADE – Cisco Application Deployment Engine) – Switches ou roteadores redirecionam o tráfego para o equipamento AON de maneira transparente, o qual aplica as políticas definidas • Aplicações – Pode atuar como gateway entre empresas parceiras, tratando autenticação e autorização de acesso – Pode assumir papel de IDS, criar logs de ataques – Controlar qualidade de serviço, atribuindo prioridades 20
- 21. Propostas Atuais Click Modular Router • Click Modular Router – Roteador baseado em software que implementa as funcionalidades de um roteador através de módulos – Os módulos podem ser escritos em C/C++ • Exemplo Contador de Pacotes 21
- 22. Propostas Atuais Click Modular Router • Modos de operações – Kernel (alto desempenho para um roteador baseado em software) – UserLevel (nível de aplicação) – Simulação (módulo do NS-2 NSClick) • Novos elementos podem ser desenvolvidos ou baixados da biblioteca de elementos prontos no site do Click • Ferramenta gratuita e de código aberto • Limitações – Não suporta migração de código e estado de execução – Carece de mecanismos que garantam seu funcionamento em caso de falha na rede 22
- 23. Propostas Atuais Openflow • OpenFlow – Utiliza tabelas de fluxo internas e uma interface padronizada para adicionar e remover fluxos – Exige que os dispositivos de rede tenham suporte à OpenFlow – Utiliza modelo em camadas • Camada de controle • Camada de dados – Componentes • OpenFlow Switch/Router • Controlador • Protocolo 23
- 24. Propostas Atuais Openflow [Brandon Heller, Srini Seetharaman] 24
- 25. Propostas Atuais Openflow • Vantagens – Visão geral da topologia de rede – Por ser uma solução livre, pode reduzir os custos finais dos equipamentos – Segurança – Aplicações podem ser desenvolvidas em Java, C/C++ e Python • Limitações – O controlador é um ponto de falha centralizado – Não suporta processamento por pacotes, apenas por fluxos – Escalabilidade limitada, devido à exigência de equipamentos de rede com suporte à OpenFlow 25
- 26. Considerações Finais • Propostas da comunidade científica – Recentemente, Agentes Móveis e OpenFlow têm sido foco de um grande número de pesquisas – As MIBs do DISMAN foram atualizadas diversas vezes ao longo da ultima década e muitos equipamentos oferecem suporte – A Script MIB permite a execução de scripts desenvolvidos em diferentes linguagens de programação, porém limita-se ao escopo do gerenciamento de redes – O OpenFlow possui a capacidade de separar os fluxos isolando as aplicações que compartilham os mesmos equipamentos – Porém, todas as tecnologias estudadas pecam na segurança, pois para executar os programas desenvolvidos nos dispositivos de rede, o administrador deverá fornecer acesso total aos equipamentos 26
- 27. Considerações Finais • Tecnologias disponíveis no mercado – Por serem soluções proprietárias, tanto o Cisco IOS quanto o JunOS SDK, possuem diversas semelhanças • Possuem otimizações e funcionam perfeitamente nos hardwares que oferecem suporte • Exigem equipamentos de um fabricante específico • Custo tanto dos equipamentos, quanto do suporte é elevado – O JunOS SDK destaca-se por limitar o que cada aplicação pode realizar, bem como a maneira como estas afetam o tráfego – O Click peca pela falta de mecanismos que garantam seu funcionamento em caso de falha na rede, bem como em relação a segurança 27
- 28. Considerações Finais • Tendências – OpenFlow – Apoio de diversas empresas • Google, IBM, Yahoo!, Juniper, CISCO, HP ... ONF (Open Networking Foundation) – Economia na compra de software de rede – Testbeds com suporte à OpenFlow: Ofelia, GENI – Ponto de falha central (controlador) • Apesar de inserir “inteligência” nos dispositivos de rede, ainda são necessárias pesquisas para disponibilizar uma plataforma de rede programável pelo usuário final 28
- 29. Status do Projeto • Atividades concluídas – Estudo Teórico sobre virtualização e programabilidade de redes • Atividades em desenvolvimento – Projeto de uma plataforma para programabilidade em redes virtualizadas • Próximas atividades – Avaliação do projeto da plataforma – uma avaliação do design da plataforma será realizada por operadores de rede afim de aprimorar o projeto – Implementação – de posse de um projeto preliminar consistente com a opinião dos operadores, na etapa de implementação serão criados protótipos de roteadores e switches programáveis 29
- 30. Status do Projeto • Próximas atividades – Implantação/piloto – nesta etapa os protótipos desenvolvidos serão colocadas em um ambiente próximo ao ambiente de produção, de forma a analisar o comportamento da solução – Avaliação – a etapa de avaliação será de fato contínua e fornecerá resultados intermediários para que os desenvolvimentos nas etapas anteriores possam ser constantemente aprimorados 30
- 31. Status do Projeto • Pesquisas Ativas – Gustavo Bassil Heimovski (UFPR) Utilizando Redes Programáveis oferecer suporte à Anycast – Renato Pinheiro de Souza (UFRJ) Análise da influência na rede, ocasionada pela separação dos planos de controle e de dados em redes com suporte à OpenFlow – Ricardo Luis dos Santos (UFRGS) Desenvolver uma solução para programabilidade que habilite o desenvolvimento de serviços e aplicações sobre a rede núcleo – Wanderson Paim de Jesus (UFRGS) Desenvolver uma solução que permita disponibilizar para o cliente uma infraestrutura de rede virtual baseada em suas especificações 31
- 32. ReVir Programabilidade em Redes Virtualizadas Perguntas? 32