Redes de Circuitos Dinâmicos
na RNP
Treinamento para participantes do Serviço Experimental
Cipó
Agenda
• Redes de Circuitos Dinâmicos
• Motivação e adoção por outras NRENs
• Modelo de arquitetura
• Softwares usados no plano de controle
• A rede híbrida da RNP e o SE-Cipó
• Treinamento com foco no SE-Cipó
DCN e Rede Híbrida
• DCN: Dinamic Circuit Network
o Comutação de circuitos com provisionamento
automático (mais uma vez...)
• Por ser circuito, pressupõe-se:
o Caminho de rede único pré-determinado por
sinalização
o Banda garantida ao longo do caminho
• Porém, solução (genérica) deve contemplar:
o Múltiplos domínios administrativos
o Independência da tecnologia de rede
DCN e Rede Híbrida
• Rede híbrida (para nós): DCN + Rede de pacotes
o Garante requisitos de banda fim-a-fim através do
provisionamento dinâmico de circuitos
 Sobre múltiplos domínios, independente da
tecnologia de rede usada por cada domínio
o Domínio: região sob uma mesma administração de
rede
 Pode ser um AS
 Pode ser uma rede de campus
Motivação para uso de DCN
• Modelo roteado não fornece tais garantias:
o Não há como definir arquitetura de QoS fim-a-fim sobre
múltiplos domínios
• A quem se destina (maiores usuários)?
o Aplicações que precisam transferir grandes volumes de
dados
 Grids, previsão climática, e-ciência etc
 Fluxos com fortes requisitos de QoS (perda, jitter)
 Tempo de transferência é crítico
o Virtualização de redes
o Fazendo uso de camadas abaixo do IP, p/ex.
Tráfego de dados na ESnet
• TB/mês [Johnston 2011], destaque para Fermilab (FNAL):
Laranja: tráfego de circuitos
Azul: tráfego IP
Vermelho: top-1000 fluxos IP
Amarelo: fluxos usando circuitos dinâmicos a partir de Jan/2010
LHC - Large Hadron Collider
• Acelerador de partículas do CERN localizado na Suíça
LHC - Large Hadron Collider
27Km de circunferência
• Dados gerados são processados ao redor do globo
• Boa parte dos circuitos dinamicamente criados na ESnet
estão relacionados com o LHC
Compact Muon Solenoid (CMS) Grid
[Jonhston 2011]
WLCG – Worls LHC Computing Grid
[Barczyk 2011]
Transferência de dados
• Bases de dados da ordem de TBytes são cada vez mais
comuns
• Tempo para transferir 1TB [Dart 2010]:
o 10 Mbps: 300 hrs (12,5 dias)
o 100 Mbps: 30 hrs
o 1 Gbps: 3 hrs (discos "rápidos" o bastante?)
o 10 Gbps: 20 min (discos e filesystems precisam ser
muito rápidos!)
Transferência de dados
• Tempo para mover Y Bytes num tempo X:
Disponível em http://fasterdata.es.net/fasterdata/requirements-and-expectations/
Além da garantia de banda
• Controle de congestionamento do TCP Reno reduz o
aproveitamento da banda disponível
o Implementações TCP turbinadas (disponíveis no Linux):
Cubic, HTCP, Bic, Vegas etc
• Buffers do TCP precisam ser aumentados
o Auto-tuning de buffers (transmissor e receptor)
o Disponível na maioria dos SOs
• Aplicações também precisam ser "espertas":
o Ex.: GridFTP
Por que ser dinâmico?
• Configuração manual de circuito muito custosa
o Tempo de set-up grande, principalmente para circuito
multidomínio
 Várias interações entre operadores, compatibilização
de tecnologias de rede etc
 Não escala
• Transferências ocorrem sob demanda
o Circuitos não devem ficar alocados todo o tempo
 Uso racional de recursos
Circuitos dinâmicos
• Solução deve contemplar criação e remoção
automáticas de circuitos mediante agendamento
Por operadores, usuários e/ou aplicações
o Necessário definir políticas para tal
o
• Solução dinâmica se torna escalável
Permite uma grande quantidade de circuitos sendo
automaticamente configurados
o Dor de cabeça para a gerência?
o
 Boa parte dependerá da arquitetura
 Processos e ferramentas de gerenciamento devem
estar adaptados à nova realidade
Exemplos de NRENs usando DCN
• USA: ESnet e Internet2
• Canada: CANARIE
• Europa: GEANT e diversas redes europeias (SURFnet,
NORDUnet, )
• Asia: Coréia (KOREN) e Japão (JGN2)
• Ampath: primeiras experiências c/ rede híbrida (p/ GLIF
meeting 2011, Rio)
• etc
Global Lambda Integrated Facility (GLIF)
[Tanaka 2009]
GOLE: GLIF Open Lightpath Exchange
Modelo de arquitetura para DCN
• Vários desafios:
o Aspectos multidomínio, diferentes tecnologias de rede,
controle de admissão, agendamento etc
• A serem destacados:
o Negociação multidomínio
o Equipamentos s/ suporte a circuito virtual
o Efetivação da reserva de recursos ao longo do caminho
• Arquitetura genérica contempla os desafios em destaque
Modelo de arquitetura para DCN
• Arquitetura genérica usa o conceito de plano de controle
e plano de dados
o Plano de controle: Protocolos e SW que definem o
encaminhamento dos pacotes
o Plano de dados: Faz o encaminamento dos pacotes
conforme definido pelo plano de controle
•
Em geral, ambos os planos residem no mesmo
equipamento, mas podem estar separados:
o Plano de controle rodando fora dos equipamentos que
fazem o encaminhamento dos dados
o Permite um mesmo SW controlando toda a rede
o Conceito do GMPLS
Plano de controle na arquitetura DCN
• Solução para plano de controle se divide em interdomínio
(IDC) e intradomínio (DC)
[DCN 2008]
Plano de controle na arquitetura DCN
• Controle intradomínio cuida da configuração e remoção
dos circuitos nos equipamentos num dado domínio
o Dependente da tecnologia de rede
o Papel do DC (Domain Controller)
•
Controle interdomínio cuida da negociação do circuito
entre domínios vizinhos
o Deve ser independente da tecnologia de rede
o Sinaliza as ações de controle para o intradomínio
o Papel do IDC (Inter-Domain Controller)
Detalhes de uma arquitetura DCN
[Tanaka 2009]
Softwares adotados
• Principais SWs para controle interdomínio:
o OSCARS (Esnet, Internet2, RNP etc)
o AutoBAHN (GEANT)
o UCLP (CANARIE)
•
Principal SW para controle intradomínio
o DRAGON
•
SWs para front-end de gerenciamento:
o ION (Internet2)
o MEICAN (RNP)
o Interfaces web dos SWs de IDC
Rede híbrida da RNP
• Rede Cipó: futura rede híbrida da RNP
• SE-Cipó: Serviço Experimental com foco na rede Cipó
• Potencial de uso:
o Transferências de dados para computação em grade
 HepGrid (UERJ), Sprace (UNESP)
o Transmissão de vídeo 4K (CineGRID, CPqD)
o Espetáculos de dança interativa
o Telemedicina etc
Arquitetura do SE-Cipó
• Topologia descentralizada
– Diversos domínios OSCARS instalados nos PoPs
• Mas com alguns elementos centralizados:
– Um OSCARS instalado no backbone
– Somente uma instalação de perfSONAR
(monitoramento) por domínio
– Somente uma instância do sistema MEICAN
gerenciando todos os domínios
Arquitetura do SE-Cipó
• O backbone da RNP – rede Ipê – se consistirá num único
domínio
– Fronteiras do domínio coincidem com a fronteira
administrativa, ou seja, até as interfaces para os
equipamentos de distribuição do PoPs
• Clientes dos PoPs farão parte de um domínio separado
– É possível que outros domínios surjam ligados ao
domínio PoP:
• Instituições ou redes metropolitanas, p/ex.
Topologia do SE-Cipó (2012)
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