Redes Futurísticas
- Desafios e Oportunidades de Pesquisa -
Roteiro
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Motivação – Por que uma nova Internet ?
ICN’s – Information-Centric Networking
SDN’s e Virtualização de Redes
DTN’s – Aplicações e Casos de Uso
DTN em Prática
Conclusão
Referências
Precisamos de uma nova Internet ?
Nova Internet? Por quê?

Sucesso da Internet
Rádio: 38 anos para atingir 50 milhões de usuários;
 TV: 13 anos para atingir 50 milhões de usuários;
 Internet: 4 anos para chegar a 50 milhões de usuários;


Premissas Básicas
M
O
T
I
V
O
S
Comutação de pacotes (rede não orientada a conexões);
 Simplicidade no núcleo e “inteligência” nas extremidades (TCP/IP);
 Controle distribuído;
 Princípio fim-a-fim;

Mas o que mudou?

Quantidade de Nós e Usuários
Internet Users (June, 2012): 2.405.518.376
Fonte: http://www.internetworldstats.com/stats.htm
Mas o que mudou?

Perfil dos usuários

Nível de Especialização
Pesquisadores da Computação
Universidades e Centros de
Pesquisa.
Cientistas de outras áreas,
População de diferentes idades e
interesses.
Mas o que mudou?

Aplicações
Poucas Aplicações
Poucos Requisitos
Infinidade de Aplicações
Muitos Requisitos
Mas o que mudou?

“Remendos”
DHCP
CIDR
Caches
DiffServ
IP Sec
IPv6
DNS
NAT
TCP / IP
IP Multicast
IP Móvel
Evolução baseada em
“Remendos”
Mas o que mudou?

Fins Lucrativos
Não-comercial
Sem fins Lucrativos
Operadoras e Prestadores de
Serviços
Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric

O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?
?
Cliente
10.20.30.40
D
N
S
Servidor WEB
200.20.15.208
Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric

O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?
Conexão TCP
Cliente
10.20.30.40
Servidor WEB
200.20.15.208
Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric

O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?
HTTP REQ
Conexão TCP
Cliente
10.20.30.40
Servidor WEB
200.20.15.208
Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric

O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?
Conexão TCP
Cliente
10.20.30.40
Servidor WEB
200.20.15.208
Mas o que mudou?

Será que - além das aplicações - o modelo de
comunicação também se alterou com decorrer do
tempo?
O que mudou...

WEB, E-mail, FTP, SSH, etc.
 Seguem o paradigma de comunicação entre
hospedeiros (hosts).

Novas Aplicações:
Vídeo on-line, compartilhamento de arquivos, etc.
 Interesse pelo CONTEÚDO.
 Não importa “de onde venha".

Mas isto não é novidade...

CDNs - Redes de Distribuição de Conteúdos
Mas isto não é novidade...

BitTorrent
Sistema par-a-par para compartilhamento de arquivos;
 Arquivos são divididos em “pedaços” e espalhados
pelos pares;
 Objetivo é recuperar todo o arquivo, independente da
fonte;


É uma aplicação, não arquitetura de rede!
BitTorrent
PPLive
Necessidade de Pesquisas!
Muitas aplicações hoje são
orientadas a conteúdo!
Mais de 80% do tráfego da Internet
atual são P2P Fonte: (Cisco, 2011)
A rede pode-se tornar mais eficiente para
essas aplicações?
REDES ORIENTADAS A CONTEÚDO
Uma Nova Arquitetura...
Redes ICN
Redes Orientadas a Conteúdos

Muitas proposta de arquitetura na literatura:

DONA - Data-Oriented Network Architecture


NetInf - Networking of Information


Ahlgren et al. 2008
PSIRP - Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm


Koponen et al. 2007
Tarkoma et al. 2009
CCN - Content-Centric Networking

Jacobson et al. 2009
Idéia Básica...
PIT
Quero assistir
“Os Vingadores”
Content
Face
/films/avengers/0
1
PIT
Content
Face
/films/avengers/0
1,2
Idéia Básica...
FIB
Quero assistir
“Os Vingadores”
Content
Face
/films/avengers/0
2
PIT
Content
Face
/films/avengers/0
1,2,3
Idéia Básica...
Quero assistir
“Os Vingadores”
Quero assistir
“Os Vingadores”
Novidade no Pedaço...

Roteadores devem possuir agora:
Cache (Roteadores de Conteúdo)
 Necessidade de Processamento Superior



“Inteligência agora não fica somente nas bordas”
É possível?

Memórias e processadores mais rápidos e com custos
menores!
Vantagens CCN

Multicast Nativo
Tradicional
CCN
Vantagens CCN

Suporte Nativo à Mobilidade
Tradicional
Rede A
CCN
Rede B
Rede A
Rede B
Vantagens CCN

Foco na Segurança do Conteúdo, não do Enlace.
Tradicional
CCN
Conteúdo
Nem tudo são Flores...

Alguns Problemas em Pesquisa...

Nomeação de Conteúdos

CCN => /br.edu.ifnmg/site/home.html
Mobilidade da Fonte
 Distribuição de Chaves Criptográficas
 Será REALMENTE melhor do que o modelo atual?



Necessidade de Testes em escala Global !!!
Modelo Econômico da Internet

Provedores e Prestadores de Serviços irão “bancar” uma
nova tecnologia?
Mudando de Assunto...
Redes SDN
Redes Definidas por Software

Como testar novas arquiteturas em escala global?

Análise Matemática:


Poderosa, mas extremamente complexa!
Simulação:

Simples, mas resultados podem ser “duvidosos”;
Redes Definidas por Software

Como testar novas arquiteturas em escala global?

Avaliação Experimental
Mais adequada;
 Criação de plataformas de testes (testbeds);


Exemplos:
Emulab
 PlanetLab
 Ofelia
 ...

Redes Definidas por Software

Como será este novo modelo econômico?
Clean Slate
 Evolucionário


TCP / IP vs. Novas Arquiteturas
TCP / IP -> Globalmente em Uso
 Novas Arquiteturas -> ???

Seria possível a co-existência ?
Redes Definidas por Software

Sim! É possível!
Virtualização de Máquinas
Virtualização de Redes
Múltiplas Pilhas de Protocolos
• Redes Independentes
• Facilidade de Evolução
Gerência de Redes Virtuais

Necessidade de Controlador Central
Virtualização de Redes

Para saber mais sobre o assunto:

ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Software
Defined Networking (HotSDN)
Mudando de Assunto...
Redes DTN
Redes DTNs

Delay/Disruption-Tolerant Networks


Também conhecida como “Redes Oportunistas”
TCP/IP : Paradigma Store-and-Forward

Necessidade de um caminho fim-a-fim
Redes DTNs

Ambientes Desafiadores para o TCP/IP






Comunicação entre dispositivos móveis;
Comunicação em ambientes rurais;
Comunicação em ambientes de desastres naturais;
Comunicação em campos de batalha;
Comunicação interplanetária;
Entre outros;
Modelo TCP/IP é inadequado!
Solução!

Paradigma Store-Carry-and-Forward
Pilha DTN

Camada de Agregação (RFCs 4838, 5050 e 2007)
Redes DTNs

Pesquisas Desenvolvidas
Redes Veiculares
 Distribuição de jornal eletrônico em Cambridge
 Monitoramento de linhas de transmissão

TurtleNet
Problemas de Pesquisa...

Políticas de Encaminhamento
Flooding
 Spray-and-Wait
 Probabilistic
 Social-Based

Políticas de Gerência de Buffer
 Análise de Modelos de Mobilidade
 Camada de Enlace (Otimizações)
 Aplicações => Busca do Killer App

DTN em Prática!
IBR-DTN
Whisper
Configurando...
wlan0
Configurando...
Referências
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


Moraes, Igor M. - Notas de Aula, Engenharia de Redes - Pós Graduação - UFF,
Niterói, RJ, Brasil, 2012.
Brito, G. M., Velloso, P. B., Moraes, I. M. – “Redes Orientadas a Conteúdo: Um
Novo Paradigma para a Internet”, in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de
Computadores - SBRC'2012, Ouro Preto, MG, Brazil, May 2012.
Moreira, M. D. D., Fernandes, N. C., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. "Internet do Futuro: Um Novo Horizonte", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de
Redes de Computadores - SBRC'2009, pp. 1-59, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2009.
Campista, M. E. M., Ferraz, L. H. G., Moraes, I. M., Lanza, M. L. D., Costa, L. H. M. K.,
and Duarte, O. C. M. B. - "Interconexão de Redes na Internet do Futuro: Desafios
e Soluções", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores SBRC'2010, pp. 47-101, Gramado, RS, Brazil, May 2010.
Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O.
C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio
Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil.
Muito Obrigado!
O Conhecimento não se
Transmite, se Constrói
Paulo Freire