Mechanizmy wirtualizacji sieci z komutacją kanałów Autor: Andrzej Mikołajczyk Promotor: dr Mateusz Żotkiewicz

Plan prezentacji Architektura systemu Rola kontrolera sieci Wirtualna topologia Routing łączy wirtualnych Połączenie sieciowe Działanie programu 2/13

Architektura systemu 3/13

Architektura systemu Paralell Internet – Channel Switching Network Controller 3/13

Rola kontrolera sieciowego utrzymuje łączność zarówno z aplikacjami wirtualnych operatorów, jak i węzłami należącymi do płaszczyzny przekazu danych reguluje przepływ informacji - wirtualni operatorzy nie posiadają wiedzy o zasobach fizycznych sieci, a węzły nie są świadome istnienia sieci wirtualnych gromadzi wszelkie informacje na temat działania sieci fizycznej, a także utworzonych w jej ramach sieci wirtualnych umożliwia dowolne operacje na sieci fizycznej – dodawanie/usuwanie łączy i węzłów, modyfikacje parametrów umożliwia dodawanie optymalnych łączy wirtualnych, spełaniających wymagania stawiane przez wirtualnych operatorów... 4/13

Wirtualna topologia 1/3 VnNC PicsNC ? W jaki sposób wirtualny operator może złożyć żądanie rezerwacji łącza wirtualnego, jeśli nie zna topologii fizycznej sieci? Problem 5/13

Wirtualna topologia 2/3 VnNC PicsNC GetAccessibleMatrices Rozwiązanie GetAccessibleMatrices OK +[AInfo]:[EInfo]:[FInfo] Podział węzłów w płaszczyźnie przekazu danych na dwa rodzaje: węzły dostępowe – rozgłaszane do VnNC (m.in. nazwa, lokalizacja) węzły transmisyjne – znane jedynie kontrolerowi PicsNC 6/13

Wirtualna topologia 3/3 VnNC PicsNC 1. GetAccessibleMatrices 2. GetAccessibleMatrices OK [AInfo]:[EInfo]:[FInfo] 4. Set [VirtualNetworkID] [AMatrixID] [EMatrixID] [Parameters] 6. Set OK AVirtualMatrixID] [EVirtualMatrixID] 5. Routing łacza wirtualnego w PicsNC Info – Name:MatrixId:PositionXY:Type Parameters – MaxDelay:MaxErrorRate:Capacity 3. Potrzeba zestawienia łącza wirtualnego A-E Sieć wirtualnaSieć fizyczna 7/13

Routing 1/3 RCF (Routing Control Function) - moduł w PicsNC odpowiedzialny za znajdowanie najbardziej optymalnej ścieżki pomiędzy dwoma węzłami w sieci fizycznej PicsNC RCF 1. Set [VirtualNetworkID] [XMatrixID][YMatrixID] [MaxDelay]:[MaxErrorRate]:[ReqCapacity] Wirtualny operator określa parametry jakie ma spełnić tworzone przez PicsNC łącze wirtualne: MaxDelay – maksymalne opóźnienie na łączu MaxErrorRate – maksymalna bitowa stopa błędów łącza Capacity – wymagana przepustowość łącza 2. Zastosowanie w RCF algorytmu routingowego, otrzymanie w jego wyniku obiektu klasy PicsVirtualLink PicsVirtualLink – struktura reprezentująca w PicsNC łącze wirtualne, zawierająca informacje o wszystkich łączach i węzłach fizycznych tworzących to łącze. 3. Set OK XVirtualMatrixID] [YVirtualMatrixID] Wagi łączy wykorzystywane w algorytmie routingowym liczone są indywidualnie dla każdego operatora, dzięki wprowadzeniu współczynników. 8/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) 9/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) P1 = (s,1,t) W1 = 10 T1 = 12 9/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) P2 = (s,2,t) W2 = 11 T2= 11 9/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) P3 = (s,3,t) W3 = 5 T3= 16 > 15 9/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) Optymalna ścieżka to: P1 = (s,1,t), bo: W1 = 10 < W2 = 11 ale... 9/13

Routing 2/3 Problem – zagadnienie SPPRC (Shortest Path Problems with Resource Constraints) s2t 1 3 Przykład: [0,0][9,15] [6,14] [8,12] [9,12] (8,3) (5,5) (12,2) (4,7) (2,6) (4,3) Czy jeśli węzeł t nie byłby węzłem docelowym, też możnaby odrzucić ścieżkę P2 = (s,2,t), jeżeli T2 < T1? 9/13

Routing 3/3 W przypadku wielu parametrów ograniczających: brak uniwersalnego rozwiązania problem NP-trudny metody zależne od konkretnego przypadku PicsNC RCF Analiza wszystkich ścieżek od węzła źródłowego do docelowego, zaczynając od tych o najmniejszej wadze. Działanie algorytmu zaimplementowanego w RCF: Wywoływanie algorytmu rekurencyjne, dla każdego kolejnego węzła w aktualnie analizowanej ścieżce. Eliminacja jak największej liczby ścieżek na ich początkowym etapie poprzez sprawdzanie warunków. W najmniej optymalnym przypadku, analizie zostają poddane wszystkie ścieżki. Rozwiązanie? 10/13

Połączenie sieciowe Komponent SCCF (Subnetwork Connection Control Function) w PicsNC odpowiada za zestawianie/zrywanie połączeń w sieci fizycznej PicsNC VnNC NCCF A B C D E 1. Connect [AVirtualMatrixID] [EVirtualMatrixID] [Capacity] 4. Connect OK [NetworkConnectionID] 3. Connect [PortX] [PortY] [LabelX] [LabelY] 2A.Mapowanie identyfikatorów łączy wirtualnych na struktury reprezentujące łącza wirtualne w PicsNC – PicsVirtualLink. 2.B Stworzenie w PicsNC struktury reprezentującej nowe połączenie sieciowe – NetworkConnection grupującej połączenia na łączach - LinkConnection i w węzłach – MatrixConnection oraz punkty źródła/ujścia - NwTTP NwTTP Sink/Source MatrixConnection LinkConnection 11/13

Działanie programu Podsumowanie: Wynik pracy – aplikacja PI-CS Network Controller Implementacja: C#/.NET z wykorzystaniem bibliotek: QuickSharp, GraphSharp, SIP.NET... pozwala tworzyć sieci wirtualne umożliwia modyfikowanie sieci fizycznej pośredniczy w komunikcji VNO – węzły fizyczne tworzy i utrzymuje połączenia sieciowe pozwala na dowolną zmianę parametrów sieci przechowuje wszystkie informacje o wirtualnych operatorach i ich sieciach i wiele innych... 12/13

Pytania?