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© 2009 – RNP
Ambientes para experimentação em larga escala para suporte de P&D em redes
Workshop sobre o "Futuro da Internet"CPqD, abril de 2009(modificado em 2011)
Michael Stanton Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - RNP
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Sumário
• Discutimos ambientes de suporte para trabalhos de P&D experimentais em redes e aplicações distribuídas.
• A exposição descreve a evolução do tipo de atividade possível, bem como a maneira de que o suporte é dado.
• Examinamos o contexto de algumas redes experimentais usadas no exterior, especialmente relacionadas ao futuro desenvolvimento da Internet
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GENI - http://www.geni.net
(Global Environment for Network Innovations)• Iniciativa da NSF (EUA) para criar um ambiente compartilhado de
experimentação para auxiliar a validação de novas arquiteturas de redes– Fase inicial: 2005 a 2007 – desenho do ambiente GENI– Fase atual: desde 2008, implantação e uso
• GENI apoiará pesquisa que possa levar a uma futura Internet com características melhoradas:– segurança mais compreensiva– maior generalidade – melhor integração de tecnologias ópticas e de rádio– integração com o mundo de sensores e processadores
embarcados– melhores opções para a saúde econômico do setor de
provedores Internet
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O ambiente experimental de GENI
• Permitirá experimentos com arquiteturas, serviços e aplicações de rede alternativas, em escala grande e sob condições reais
• Usando virtualização, GENI permitirá conduzir múltiplos experimentos independentes e simultâneos
• GENI permitirá experimentos de longa duração, permitindo que protótipos maduros atendam a uma comunidade “viva” de usuários
• Com ferramentas extensas de medição e coleta de dados, facilitará pesquisa experimental
• Em suma, GENI proverá suporte para levar idéias de larga escala de concepção à implantação, por meio de validação
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Como construir o ambiente GENI
• O ambiente GENI é inspirado no PlanetLab, e especialmente o “Meta-Testbed” VINI - http://www.vini-veritas.net
• VINI estende o escopo de PlanetLab para permitir – “fatiamento” dos enlaces entre os nós (virtualização de
enlaces) – substituição dos protocolos da camada 3 (IP)
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VINI
• Objetivos– permite validação experimental de novas arquiteturas
• suporte simulâneo de usuários reais e desenhos “clean slate”
– prover um caminho plausível de implantação
• Idéias chave– virtualização
• múltiplas arquiteturas numa infraestrutura compartilhada
• compartilhar custos de gerenciamento
– participação na base: por usuário / por aplicação• atrair usuários reais
• implantação / adoção dirigidas por demanda
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Implantação de VINI
• Infraestrutura– PlanetLab provê “rede de acesso” com alcance global
• computador do usuário executa proxy que permite participar
• nó local do PlanetLab funciona como roteador de ingresso
– NLR/Internet2 provêem troncal de alta capacidade nos EUA• popular com roteadores programáveis
• estender abstração de “fatias” a esses roteadores
• Modelo de uso– cada arquitetura (serviço) executa em sua própria fatia– dois modos de uso
• experimentos de curta duração
• arquiteturas e serviços estáveis, de longa duração
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Extensão de fatias para um experimento VINI
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Extensão de fatias para um experimento VINI
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Extensão de fatias para um experimento VINI
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Participação do usuário
Cliente
ServidorNAT
rádio
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Internet numa fatia
XORP(protocolos de
roteamento)
ifv1 ifv2ifv0
IPv4tabela de
encaminhamento
Usuário
Núcleo
Filtros, moldadores
VM PlanetLab
túneis E-GRE
XORP no Módulo Rede– Insere rotas à cópia da tabela de
encaminhamento IPv4 do núcleo– Núcelo encaminha pacotes entre
interfaces virtuais
Filtros e moldadores– Insere atraso e perdas, – limita largura de banda
Interfaces virtuais (ifv)– Aparecem como dispositivos
Ethernet numa fatia– Reduz MTU para tunelamento
Túneis E-GRE– Modifica túneis GRE padrão para
preservar cabeçalhos MAC
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Ambiente GENI
• Extensão de VINI:• Idéias chave
– virtualização• múltiplas arquiteturas numa infraestrutura compartilhada
– participação na base: por usuário / por aplicação• atrair usuários reais
• Infraestrutura– NLR/Internet2 provêem troncal de alta capacidade nos EUA
• popular com recursos (processadores, memória) programáveis
• popular com roteadores programáveis – mais sofisticados do que apenas PCs
• estender abstração de “fatias” a esses roteadores
• incorpora “extensões” a redes sem fio e de sensores
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GENI: a rede física
• Uma grande interconexão em rede de sistemas– Representação razoável da complexidade da Internet– Uma rede óptica nacional ~ 200 universidades– Clusters de processamento/armazenamento– Redes de acesso sem fio
• mobilidade, sensíbilidade a localização
– Redes de sensores– Ligado a grande número de comunidades de usuários
• Parcerias para estender GENI dentro dos EUA– novas tecnologias e usuários
• Federação para estender GENI numa escala global
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Core Nodes
Esquema de uma rede GENI
rede de rádio móvel
sítio de borda rede de sensores
nós de borda
ambiente internacional federado
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Programabilidade
Todos elementos de rede programáveis via interfaces abertas e/ou código de usuário carregável
Nó sensor programável
Plataforma de rádio com API aberta
Nó de bordaprogramávelNó do núcleo
programável
Plano de controle e gerenciamento GENI
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Fatiamento e Virtualização
Rede sem fio móvel Sítio de borda
Rede de sensores
- compartilhar recursos para suportar muitos experimentos simultâneos
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Doações ao GENI de NLR e Internet2
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40 Gbps de capacidade nas duas redes nacionais para prover VLANs Ethernet para fatias (IP ou não-IP)
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Fase 1: operações de integração:5 esquemas de controle concorrentes
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Fase 1 de GENI (2008-9)
• Gerará o primeiro protótipo em escala nacional de um suite interoperável de infraestrutura para experimentação em redes
• Cria um protótipo em 6 a 12 meses• Inclui múltiplos troncais nacionais e regionais, campi, clusters
de processamento e armazenamento, redes sem fio metropolitanas e de sensores, com instrumentação e medições, e participação de usuários
• GENI está financiando múltiplos projetos paralelos para desenvolver versões concorrentes do software de controle da Fase 1
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Pesquisa usando GENI - FIND
• Antes de lançar a construção do ambiente GENI, a NSF lançou a iniciativa FIND – Future Internet Design, com objetivo de identificar e financiar atividades de pesquisa
• http://www.nets-find.net/ • Um dos produtos desta iniciativa é o GENI Research Plan, que
fornece a motivação para o GENI, e algumas das metas da pesquisa tornada possível por ele.
• http://www.geni.net/GDD/GDD-06-28.pdf
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Atividades experimentais na UE
FIRE - Future Internet Research & Experimentation
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/fire/home_en.html• Iniciativa européia dirigida ao desenho da Internet do Futuro,
semelhante às iniciativas FIND e GENI da NSF dos EUA.• Promove o conceito de pesquisa experimental, juntando pesquisa
visionária da academia com validação e experimentação típicas da indústria
• Objetiva criar um ambiente de pesquisa multidisciplinar para investigar e validar experimentalmente idéias inovadoras para novos paradigmas de de redes e serviços
• Pretende criar a “European Experimental Facility” (EEF), ambiente formado pela interconexão e federação de redes experimentais, existentes e futuras, para tecnologias Internet emergentes ou futuras
• Primeiros projetos selecionados em 2008
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FIRE/Panlab (FOKUS/DE)– www.panlab.net
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FIRE/OneLab (UPMC, FR) – www.onelab.eu
• Histórico:– Mar/04: baseado em ENEXT (Identificação de ambientes
experimentais críticos para pesquisa em redes)– Set/06: OneLab1 financiado como projeto IST da CE (FP6):
10 parceiros, 2 anos– Set/08: OneLab2 financiado como projeto IST da CE (FP7):
26 parceiros, 2 anos• OneLab1 – Metas
– estender PlanetLab para novas redes, não cabeadas– melhorar monitoramento de PlanetLab– assumir administração de nós PlanetLab na Europa
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FIRE/Federica – www.fp7-federica.eu
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Comparação dos protótipos de FIRE
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Atividades no Japão
• AKARI - http://akari-project.nict.go.jp/eng/overview.htm – pretende implementar uma rede de nova geração até 2015,
baseada numa nova arquitetura– o projeto supõe o emprego de um ambiente experimental
empregando técnicas de virtualização, como descritas em GENI
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A Internet do Futuro será híbrida
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A Internet do Futuro será híbrida
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