Multiflow:
Multicast Clean-slate com Cálculo Antecipado das
Rotas em Redes Programáveis OpenFlow
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
Lucas Bondan, Lucas F. Müller, Maicon Kist
`
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
2
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
3
Introdução
Contexto
 Aplicações populares de transmissão de
conteúdo multimídia requerem comunicação
entre vários hosts
 O provedor de conteúdo transmite dados,
muitas vezes idênticos, para inúmeros
assinantes do serviço
 IP multicast evita o desperdício de banda
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
4
Introdução
Objetivo
 Protocolo multicast escalável, com conhecimento
prévio da topologia e preocupação com o tempo
de processamento de eventos
 Acelerar o processamento de eventos nos grupos
 Aumentar o ganho de desempenho global na troca
de dados através da definição da melhor rota
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
5
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
6
OpenFlow
Definição
Possibilita a execução de testes de novos protocolos, coexistindo com
o trafego de produção

Permite o controle de trafego da rede através de fluxos de dados
...
Aplicação N

Aplicação 2
Proposta de Software Defined Network (SDN)
Aplicação 1

Sistema Operacional
de Rede
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
7
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
8
Multiflow
Proposta
 Abordagem multicast clean-slate em redes programáveis
 Hosts podem entrar e sair do grupo multicast de forma
dinâmica
 Baseado no IGMPv2 [Fenner 1997]
 Query
 Join
 Leave
 Busca encontrar a melhor rota entre o servidor e o cliente
 Conhecimento prévio da topologia
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
9
Multiflow
Arquitetura do Protótipo
 Aplicação no controlador OpenFlow
 Implementado sobre o controlador NOX [Gude et al.
2008]
 Implementação de uma classe IGMP para o NOX
 Testes realizados sobre a API do Mininet [Lantz et al.
2010]
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
10
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
11
Avaliação
Cenário
 Medição do intervalo de tempo entre o ingresso em
um grupo e o recebimento do primeiro pacote de
dados
 Cálculo do número de pacotes de controle trafegados
na rede
 Uma topologia, dois controladores:
 Controlador OpenMcast
 Controlador Multiflow
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
12
Avaliação
Topologia
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
13
Avaliação
Controlador OpenMcast
 Criado
com o intuito de
comportamento
do
IGMP
convencionais
simular o
de
redes
 Pacotes de controle são propagados na rede
 Switches sempre acionam o controlador
 Controlador não possui nenhum conhecimento
sobre a topologia da rede
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
14
Avaliação
Controlador OpenMcast
Query
Join
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
15
Avaliação
Controlador Multiflow
 Não há propagação de pacotes
 Controlador acionado apenas uma vez
 Utiliza o algoritmo de Dijsktra para o cálculo da
melhor rota
 Conhecimento prévio da topologia
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
16
Avaliação
Controlador Multiflow
Query
Join
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
17
Avaliação
Resultados
Análise de Tempo de Execução
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
18
Avaliação
Resultados (cont.)
Níveis (n)
Queries
Geradas (k)
Queries
Propagadas no
OpenMcast
Queries
Propagadas no
Multiflow
2
100
300
100
3
100
700
100
4
100
1500
100
Propagação de pacotes na rede nas duas abordagens
 Razão:
 Controlador OpenMcast:𝑃 = 𝑘 ∗ 2𝑛 − 𝑘
 Controlador Multiow: 𝑃 = 𝑘
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
19
Agenda
① Introdução
② OpenFlow
③ Multiflow
④ Avaliação
⑤ Considerações Finais
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
20
Considerações Finais
Conclusões
 IP multicast provê maior eficiência na distribuição de
dados na rede
 Maior estabilidade em relação a abordagem OpenMcast,
melhorando o desempenho
 Multiflow mantém constante o tráfego de controle
multicast
 Sem propagação de pacotes de controle
 Redução de 86% do trafego de controle na topologia
avaliada
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
21
Considerações Finais
Trabalhos Futuros
 Ampliar a execução de experimentos, por exemplo,
com cenários mais próximos dos encontrados na
Internet
 Heurísticas
para reduzir a complexidade
algoritmo de busca da melhor rota
do
 Calcular a árvore de escoamento mínimo
 Múltiplos controladores
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
22
Referências
[Dijkstra, 1959] Dijkstra, E. W. (1959). A note on two problems in connection with graphs. Numerische
Mathematik, vol. 1:269-271.
[Fenner, 1997] Fenner, W. (1997). Internet group management protocol, version 2. RFC 2236, IETF
Network Working Group.
[Gude et al., 2008] Gude, N., Koponen, T., Pettit, J., Pfa, B., Casado, M., McKeown, N., and Shenker, S.
(2008). Nox: towards an operating system for networks. SIGCOMM Comput. Commun. Rev., 38(3):105110.
[Hass, 2012] Haas, H. (2012). Mausezahn fast trac generator. Disponivel
em
http://www.perihel.at/sec/mz/. Acesso em Maio de 2012.
[Keshav et al., 1999] Keshav, S. and Paul, S. (1999). Centralized multicast. In Proceedings of the
Seventh Annual International Conference on Network Protocols, ICNP '99, pages 59{68, Washington,
DC, USA. IEEE Computer Society.
[Lantz et al., 2010] Lantz, B., Heller, B., and McKeown, N. (2010). A network in a laptop: rapid
prototyping for software-dened networks. In Proceedings of the Ninth ACM SIGCOMM Workshop on Hot
Topics in Networks, Hotnets '10, pages 19:1-19:6, New York, NY, USA. ACM.
[Martinez-Yelmo et al., 2007] Martinez-Yelmo, I., Larrabeiti, D., Soto, I., and Pacyna, P. (2007).
Multicast trac aggregation in mpls-based vpn networks. Communications Magazine, IEEE, 45(10):78 85. Ratnasamy, S., Ermolinskiy, A., and Shenker, S. (2006). Revisiting ip multicast. In Proceedings of the
2006 conference on Applications, technologies, architectures, and protocols for computer
communications, SIGCOMM '06, pages 15-26, New York, NY, USA. ACM.
[Yap et al., 2010] Yap, K.-K., Huang, T.-Y., Dodson, B., Lam, M. S., and McKeown, N. (2010). Towards
software-friendly networks. In Proceedings of the rst ACM asia-pacic workshop on Workshop on
23
systems, APSys '10, pages 49-54, New York, NY, USA. ACM.
Obrigado!
Perguntas?
Lucas Bondan
[email protected]
www.inf.ufrgs.br/~lbondan/files/artigo_errc2012.pptx
10ª Escola Regional de Redes de Computadores
Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012
`