Redes Convergentes DIAT Vs NovaGenesis

Redes Convergentes
e
Arquitetura para Internet do Futuro
Santa Rita do Sapucaí, 19 de Novembro de 2016
Antônio Carlos Gomes1, Epper Bonomo1, Jorge Roberto Carneiro1
1Instituto Nacional de Telecomunicações – Inatel , Santa Rita do Sapucaí-MG, Brasil.
E-mail: antoniocg@mtel.inatel.br , epper.bonomo@mtel.inatel.br, jorge.carneiro@mtel.inatel.br
Fone: 55 (35) 99727-9171, 55 (11) 94598-5028, 55 (35) 99826-5884

Agenda
Redes Convergentes
Arquitetura DIAT
Arquitetura NovaGenesis
Analise e Comparações
Conclusão
Referências
Dúvidas e Esclarecimentos
ICTLAB@2s2016 2

Redes Convergentes
Visão e contexto
ICTLAB@2s2016 3

4
Rede Convergente – Contexto
ICTLAB@2s2016
Uma análise da história da tecnologia demonstra que a mudança tecnológica é
exponencial, ao contrário do senso comum "visão linear 'intuitivo, Kurzweil
2005, segundo a lei dos retornos acelerados demonstra este aumento
Exponencial.
Em algumas décadas, a inteligência da máquina irá superar a inteligência
humana, levando à singularidade — mudança tecnológica tão rápida e
profunda que representará uma ruptura/disrupção para a raça humana.
Isso causará implicações incluem a fusão da inteligência biológica e não
biológica, software-humano, imortalidade, e ultra-altos níveis de inteligência
que se expandem no universo na velocidade da luz.
2020

5
Rede Convergente – Desafios
ICTLAB@2s2016
Autonomicidade
Inteligência
Dinamicidade
Zero
Configuração
Heterogeneidade
Interoperabilidade
Segurança
Privacidade
Capacidade para coletar e processar
dados e colaborar com outros objetos
Deve operar com o mínimo de
interferência humana
Mobilidade e capacidade de adaptação
de acordo com cada ambiente onde
atuará
Dispositivo capaz de se auto ajustar a
cada ambiente que for exposto
Como manter a integração entre os
diferentes tipos de dispositivos?
Como garantir a interação entre
sensores e atuadores e os vários
dispositivos que podem desempenhar
várias funções dependendo do
ambiente em que estão?
Em função da escala e
heterogeneidade, como garantir
segurança e privacidade às
informações?

Autonomicidade
Inteligência Dinamicidade
Zero ConfiguraçãoHeterogeneidade Interoperabilidade
Segurança
Privacidade
6
Rede Convergente – Desafios
ICTLAB@2s2016

Rede Convergente Vs Redes Centradas a Máquinas
ICTLAB@2s2016 7
FTP
SMTP

8
Rede Convergente Vs Aumento Exponencial
ICTLAB@2s2016
Redes autonômica
& Cognitivas
Previsão de Bilhões equipamentos
Redução Interação Humana
Softwarização de Rede
(SDN)
Virtualização das Funções
(NFV)
Plataformas de Trabalho Virtual
(VWT)
Dispositivos e Objetos
Auto-*
Auto nível de
Conectividade e automação
Necessário ser
centrado a Serviço

Rede Convergente – Centrado em Informação
ICTLAB@2s2016 9
Centrada
Máquina
Centrada
Serviço
Centrada
Informação
Processo de Migração

• Tudo como informaçãoInformação
• Tudo como serviçoServiço
• Como integração ao HW e SWVirtualização
• Base de dispositivosFisico
Rede Convergente – Centrado em Informação
ICTLAB@2s2016 10
Estruturapropostaparanovas
arquiteturasderedesdofuturo
Tem que ser Inteligente para prover
soluções recuperação da rede

Rede Convergente – Arquitetura atual Internet
ICTLAB@2s2016 11
WEB
HTTP
Internet

Rede Convergente – Arquiteturas abordadas
ICTLAB@2s2016 12
DIAT
Centradas a Serviço
Nomeação
Cache de Rede
Onde a informação deve estar disponível?
Softerização
Servicerização
Nomes auto-certificados

Agenda
Redes Convergentes
Arquitetura DIAT
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 13

Arquitetura DIAT
Visão e Contexto
ICTLAB@2s2016 14

VOL
CVOL
SL
Segurança
Gerenciamento APLICAÇÃO
Sub Tarefa Análise Serviço
Geração
Serviços
Coordenação Otimização
Tradução
Aproximação Observação
Descoberta
IoTDeamon
Redes heterogêneas, dispositivos e
sistemas
Camada de comunicação e Física
Principais Funções
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 15

sistemas
VOL Tradução
Descoberta
Camada de Virtualização do Objeto
Responsável por virtualização de objetos físicos ou entidades.
Fornece uma descrição semântica das capacidades e características
dos objetos reais associados, expondo os recursos disponíveis no
objetos físicos. Essa abstração ajuda a lidar com a heterogeneidade
em vários dispositivos, sistemas e redes, e garante a
interoperabilidade e reutilização de objetos
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 16

VOL
CVOL Coordenação Otimização
Tradução
Descoberta
sistemas
Camada de Composição do VOL
Permite uma comunicação e a coordenação entre objetos virtuais.
Uma CVO é composta dinamicamente de acordo com as
necessidades dos serviços (tarefas), uma CVO é criada pela
combinação de várias VOs e/ou outras CVOs com base na
necessidade de uma tarefa visando otimizar as operações. A
descrição semântica é fundamental nesta etapa.
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 17

VOL
CVOL
SL Sub Tarefa Análise Serviço
Geração
Serviços
Tradução
Descoberta
sistemas
APLICAÇÃO
Camada de Serviço
Responsável pela criação e gestão do serviço, recebe da camada CVO
pedidos de tarefa dos usuários e aloca serviços apropriados para
assegurá-los, esta facilidade é chamada de criação automática de
serviço. Além disso, sempre que uma solicitação for recebida, a
camada de serviço analisa e pode subdividir em tarefas secundárias.
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 18

VOL
CVOL
SL
Segurança
Gerenciamento
APLICAÇÃO
Geração
Serviços
Tradução
Descoberta
sistemas
Gerenciamento Segurança
A gestão das políticas de segurança e privacidade é realizada por um
módulo transversal às camadas, responsável pela avaliação das
políticas que devem ser aplicadas pelo SL, CVOL e VOL
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 19

VOL
CVOL
SL
Segurança
Gerenciamento
APLICAÇÃO
Geração
Serviços
Tradução
Descoberta
IoTDeamon
sistemas
Arquitetura DIAT
ICTLAB@2s2016 20

Gerenciamento de
Segurança (SM)
21
Arquitetura DIAT – Segurança
ICTLAB@2s2016
Gerenciamento de
Politicas (PM)
Repositório de
Politicas (PR)
Ponto de decisão de
Politicas (PDP)
Evento
Execução
(Permitir, negar,
modificar, retardar)
VOL
CVOL
SLPonto de Aplicação
de Politica (PEP)
(Tecnológico e
camada específica)
Responsável por recuperar as
políticas de segurança do PR
entregar para o PDP
Onde são armazenadas as regras
de política de segurança
Responsável por instanciar as
regras de políticas e subscrever os
eventos para o PEP
Responsável por interpretar atividades específicas
das diferentes camadas e distribuir as políticas para
as diferentes camadas do DIAT
O módulo de Gerenciamento de Segurança
(SM) define as regras que são aplicadas nas
diversas camadas do DIAT

Percepção Compreensão Projeção
Decide Monitor
CVOL
VOL
Conhecimento
Pesquisa
Aprendizagem
Atua Observa
SL
CVOL
VOL
Arquitetura DIAT – Criação de Serviço / Ambiente de Contexto
ICTLAB@2s2016 22
Analise de Contextos

Arquitetura DIAT – Criação de Serviço
ICTLAB@2s2016 23
A criação do serviço é de forma automática de
acordo com o contexto e situação utilizando uma
entidade cognitiva, chamado Observador, que
desempenha um papel fundamental na
automatização fornecendo a inteligência do
serviço.
Consciência do contexto, parte integrada do
observador, que monitora continuamente os
objetos e obtém as informações contextuais as
quais são utilizadas para tomadas de decisão em
uma mudança de situação:
humanos e não humanos:
[Corrente Localização, Estado Operação, Prox. Trb. Fila, interrupção]
[Extensão
Localização]
[Extensão
Estado de Operação]
[Tempo de Notificação,
Serviço Complementar]
Humano
Não Humano
[Sinal de Atenção, Grupo Vizinho de trabalho, Agrup. de Vizinho de trabalho]

24ICTLAB@2s2016
Arquitetura DIAT – Analise de Contextos
Informações semânticas que
possibilitam a identificação da
localização do usuário, por
exemplo: at home, at office
O estado que indica que uma
pessoa ou objeto está atualmente
envolvida, por exemplo:
in Meeting, is Working
Este campo descreve os próximos
trabalhos que são derivados de
uma lista de afazeres
Define um flag de interrupção se
algum serviço requer atenção
humana
Indica se algo é usual ou não para
um determinado objeto
Cria um grupo de objetos
semelhantes dentro de uma
pequena área
Visa a criação de grupo de objetos
semelhantes ou não associado a
sua posição geográfica
[Corrente Localização, Estado Operação, Prox. Trb. Fila, interrupção]
[Extensão
Localização]
[Extensão
Estado de Operação]
[Tempo de Notificação,
Serviço Complementar]
Humano
Não Humano
[Sinal de Atenção, Grupo Vizinho de trabalho, Agrup. de Vizinho de trabalho]

Smartphone
Observador Smart Firdge
Refrigerador
Gerador
de Serviço
1
2
Shopper
3
Smart Helth Care
Dieta
4
4
Smart Car
Navegador
5
Smart Transportation
Tráfego Cidade
6
Smart Home
Contr. Tempera 7
Arquitetura DIAT – Exemplo
ICTLAB@2s2016 25
Fim do Exemplo

ICTLAB@2s2016 26
O smartphone deste usuário identifica que
um item essencial está faltando em sua
geladeira
Este observador então dispara a
geração de um novo serviço
O Serviço criado na camada SL do
smartphone solicita a formação de
um CVO, chamado shopper, com
objetivo de coordenar e envolver
os VOs / CVOs necessários para
cumprir aquela tarefa.
O shopper dispara uma consulta à
uma VO que tem acesso às
informações das orientações de dieta
para aquele usuário (helth-care). De
posse destas recomendações e
produtos que faltam, o gerenciador
do serviço inseri esta necessidade na
lista de próximas atividades
Supondo que o usuário estivesse no
escritório e fosse identificado uma
mudança de contexto, o
gerenciador de tarefa se comunica
com o ambiente inteligente do
carro e avisa que ele precisa
comprar item essencial que falta
em sua geladeira
Considerando que o carro também
é inteligente, este pode consultar
um ambiente de gerenciamento de
transporte e consultar qual o
melhor estabelecimento no
caminho que tenha vagas de
estacionamento disponível e que
tenha o produto desejado
Sabendo do status do usuário,
baseado no tempo estimado de
chegar em casa, o gerenciador do
serviço pode disparar uma ação
para o CVO da casa inteligente do
usuário para ligar o sistema de
ventilação e aquecimento
Fim do Exemplo
(1) (2) (3) (4)
(5) (7)(6)

Agenda
Arquitetura DIAT
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 27

Arquitetura NovaGenesis
Visão e Contexto
ICTLAB@2s2016 28

Self-Certifying Mngt. and Control
Atributos
Arquitetura
NovaGenesis
ICTLAB@2s2016 29

ICTLAB@2s2016 30
Visão Geral da Arquitetura

Controller Mananger
Fundamental
PGCS
Core
NRS & NC (PSS, GIRS, HTS)
DS
Serviços
High Level
NovaGenesis
sistemas
Resolução de Nomes Armazenamento de Rede
Controle e
Gerência
Domínio
APLICAÇÃO
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Serviços Internos
ICTLAB@2s2016 31

Fundamental
PGCS
sistemas
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Camada Fundamental
Onde destaca-se a presença do sistema com
função realizar o Proxy, Gateway e Controller
ICTLAB@2s2016 32

Onde a arquitetura
trabalha os nomes
Auto certificáveis
Fundamental
PGCS
Core
sistemas
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Camada Core
Onde destaca-se a função de Resolução de Nomes e Armazenamento
de Rede (diferenciais relevantes desta arquitetura)
ICTLAB@2s2016 33
Sistema Publica/Assina
Sistema de Resolução de
Indireções Genéricas
Sistema de Tabela Hash

Controller Manager
Fundamental
PGCS
Core
DS
sistemas
Controle e
Gerência
Domínio
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Camada Controle Manager
Onde estão presente a função de
Operação (dados e controle) e Gerência de Domínio
ICTLAB@2s2016 34

Controller Manager
Fundamental
PGCS
Core
DS
Serviços
High Level
sistemas
Controle e
Gerência
Domínio
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Serviços Internos
Camada Serviços
Onde estão as função de Serviços Internos NG
ICTLAB@2s2016 35

Controller Manager
Fundamental
PGCS
Core
DS
Serviços
High Level
NovaGenesis
sistemas
Controle e
Gerência
Domínio
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Serviços Internos
ICTLAB@2s2016 36

Controller Manager
Fundamental
PGCS
Core
DS
Serviços
High Level
NovaGenesis
sistemas
Controle e
Gerência
Domínio
PROXY
Representação
GATEWAY
Tradução
Controller
Controle
Serviços Internos
ICTLAB@2s2016 37
APLICAÇÃO

H
T
S
Service
1
Sis. Oper.
Armazenamento de Ids
baseado em ligações
Instancia de
Serviços
H
T
S
O
B
S
D
S
Service
2
Sistema Operacional
Serviço de descoberta e
estabelecimento de SLS
Representação do
domínio ativo
H
T
S
G
I
R
S
P
S
S
S
D
S
R
S
Sistema Operacional
Agente de armazenamento de
ID – baseado em ligações
Segurança
Pub/Sub
Semântica de procura
e descoberta
Ger. de reputação
de serviço
1
2
6
5
3
7
4
8
9
Hash Table
ID Outros IDs
ID Informação do Objeto
Arquitetura NovaGenesis – Exemplo
ICTLAB@2s2016 38
Fim do Exemplo

ICTLAB@2s2016 39
Service 2 constrói quatro ligações. Uma
delas diz respeito a sua ID para um
descritor. As outras dizem respeito a sua ID
com nome "Message", "Server" e "Message
Server". Então, Service 2 envia todas essas
ligações a serem publicadas
O PSS encaminha as ligações para
os GIRS de domínio
Os GIRS selecionam os HTS
apropriadas para armazená-los
Service 1 pede ao SDS sobre um
parceiro para compor uma aplicação
que requer o encaminhamento de
mensagens. Vamos supor que ele
consulta "Message Service"
A SDS subscreve os nomes
"Message", "Server" e "Message
Server" via PSS
As PSS encaminha para GIRS Os GIRS descobre o HTS adequado
onde poderiam ser armazenados
A SDS recebe apenas a obrigação
existente entre Service 2 ID e o nome
"Message". Subscreve este ID e
descobre descritor de Service 2.
Subscreve o descritor e verifica se ele
se encaixa no contexto "Message
Service"
Responde o Service 1 com o Service 2 de
ligação. Depois disso, o Service 1 publica uma
oferta SLA (não mostrado na figura) e o PSS
notifica o Service 2 sobre esta nova publicação.
O Service 2 subscreve o SLA e o PSS notifica o
Service 1 sobre essa assinatura. Se o SLA for
aceito, o Service 2 publica novamente com a sua
própria ID e pede ao PSS para notificar o Service
1. Isso indica que ambos concordaram.
Fim do Exemplo
(1) (2) (3) (4)
(5) (7)(6) (8)
(9)

Arquitetura NovaGenesis – Visão para IoT
ICTLAB@2s2016 40

M2M
e
Internet das
Coisas
Telecomunicações
e
Internet
IT e WEB Identidade,
Credencial,
Biométrico
Arquitetura NovaGenesis – Conceito para IoT
ICTLAB@2s2016 41

Arquitetura NovaGenesis vs Cenário Atual
ICTLAB@2s2016 42

ControladorGerenciador
NRS
Todos os Legados Legado
Novos
PGCMAAgente de Legado
Interfaces do Norte
Interfaces do Sul
Mediador de Serviço
Arquitetura NovaGenesis – Gerência e Controle
ICTLAB@2s2016 43
Tudo como Serviço
everything-as-a-service

Agenda
Arquitetura DIAT
Arquitetura NovaGenesis
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 44

Analise e Comparações
Visão Geral
ICTLAB@2s2016 45

Utimate Fighting Internet
Características DIAT
Heterogeneidade Sim
Escalabilidade Sim
Interoperabilidade Sim
Segurança e Privacidade Sim
Autonomicidade Parcialmente
Serviços Distribuído Sim
Desenho de camadas Sim
Arquitetura Itens Plataforma
NG DIAT
Tipo Open-Source Não Sim
Modelo de Serviço PaaS PaaS
Baseado em Nuvem Sim Sim
Protocolos Tipo Endereçamento Any IP
Pub/Sub Sim MQTT
REST Não Não
Especificação Dispositivos Heterogêneos Sim Sim
Descoberta de Serviços Sim Sim
Características NovaGenesis
Heterogeneidade Sim
Escalabilidade Sim
Interoperabilidade Sim
Segurança e Privacidade Sim
Autonomicidade Sim
Serviços Distribuído Sim
Desenho de camadas Sim
UFI – Redes Convergentes
ICTLAB@2s2016 46
DIAT

Agenda
Arquitetura DIAT
Analise e Comparações
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 47

Conclusão
Visão do Artigo
ICTLAB@2s2016 48

Conclusão
É fato que haverá necessidade de uma disrupção dos modelos e
superar os paradigmas para que as redes sejam capazes de atender
os desafios “futuros” que já são realidade.
Ambas as arquiteturas apresentam características promissoras para
se ter uma nova rede convergente, que seja implementada e venha
atuar de forma promissora aos anseios colocados.
ICTLAB@2s2016 49

Conclusão
A DIAT apresenta sua arquitetura de forma mais abrangente e
conceitual, mostrando o que deverá ser implementado, porém com o
inconveniente de ser atrelada ao protocolo IP com a dependência de
DNS.
A NovaGenesis, além do conceito, mostra como fazer para que os
principais desafios sejam atendidos, independente do protocolo IP e
DNS, garantindo que futuras evoluções sejam contempladas.
ICTLAB@2s2016 50

Conclusão
Até quando as atuais redes suportarão a evolução?
Ainda é uma incógnita, mas a natureza já nos mostrou que: sempre que há necessidade de correção
de rumo, seja na humanidade ou na própria natureza, é através do caos e que a disrupção ocorrerá,
levando as reflexões necessárias, mas ainda é importante entender que a solução tem que ser
simples, não simplória e na maioria das vezes e também não será única, mas sim integradas, dando
perspectivas para aplicações futuras, com a certeza que muitas serão emergentes, pois não há
possibilidade de se contemplar todos os cenários necessários para tal, concluindo por fim, que a
interação humana diminuíra, os softwares terão que se aperfeiçoar e se auto gerenciar, e o
hardware fatalmente se tornará commodity.
ICTLAB@2s2016 51

Agenda
Arquitetura DIAT
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 52

Referências
Bibliográficas
ICTLAB@2s2016 53

Lista de Referências
• NAMIOT, D.; SNEPS-SNEPPE, M. On IoT Programming. International Journal of Open Information Technologies, 2, n. 10, 2014
• R. Neisse, I. N. Fovino, G. Baldini, V. Stavroulaki, P. Vlacheas, and R. Giaffreda, “A model-based security toolkit for the internet of
things,” The 9th Int. Conf. on Availability, Reliability and Security (ARES), 2014.
• C. Sarkar, A. U. Akshay, R. V. Prasad, A. Rahim,R. Neisse, and G. Baldini, “DIAT: A scalable distributed architecture for IoT,” in IEEE
Internet of Things Journal, vol. 2, no. 3, jun 2015, pp. 230–239. [Online]. Available:
http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=7000513
• ALBERTI, A. M. ; CASAROLI, M. A. F. ; SINGH, DHANANJAY ; RIGHI, R. da R. . Naming and name resolution in the future internet:
Introducing the NovaGenesis approach. Future Generation Computer Systems, v.67, p. 163-179, 2017.
ICTLAB@2s2016 54

• ALBERTI, A. M.; MAZZER, D. ; BONTEMPO, M. M. ; OLIVEIRA, L. H. ; RIGHI, R. da R. ; SODRÉ JUNIOR, A. C. . Cognitive radio in the
context of internet of things using a novel future internet architecture called NovaGenesis. Computers & Electrical Engineering,
v. 1, p. 1-2, 2016.
• ALBERTI, A. M. . A Conceptual-Driven Survey on Future Internet Requirements, Technologies, and Challenges. Journal of the
Brazilian Computer Society (Impresso), v. 19, p. 291-311, 2013.
• “NovaGenesis,” http://www.inatel.br/novagenesis/presentantions
• “NovaGenesis,” http://www.inatel.br/novagenesis/specifications [Online].
• PSS (Publish/Subscribe System): O PSS permite que as entidades anunciem ligações que estão a publicar para outras entidades.
ICTLAB@2s2016 55

• GIRS (Generic Indirection Resolution System): É um processo que é usado para decidir o HTS mais apropriado para
armazenar alguma ligação baseada em SCN.
• HTS (Hash Table System): Trata-se de um conjunto de processos dedicados a armazenar ligações baseadas em SCN
entre entidades.
• PGS (Proxy and Gateway System): É um processo que acumula proxy, gateway e funcionalidade de inicialização.
• SDS (Semantic Discovery and Search): Trata-se de um conjunto de processos a busca de descoberta semântica.
• Material de aula da disciplina TP-525 ministrada pelo Prof. Dr. Antônio Marcos Alberti no Instituto Nacional de
Telecomunicações.
ICTLAB@2s2016 56

• “ICT LAB,” http://www.inatel.br/ictlab [Online].
• “Slide share” Antônio Marcos Alberti
• http://pt.slideshare.net/antonioalberti?utm_campaign=profiletracking&utm_medium=sssite&utm_source=ssslideview.
[Online].
• Apresentação e documentação TP 500 de Jorge Carneiro baseado nas atividades de Tese e a apresentação de Gerencia e
Controle de Redes da Mst Isabela Vasconcelos de Carvalho Motta.
• Tese Emmanuel Frederico Gabriel – Inatel - 29/11/2013
• Tese Isabela Vasconcelos de Carvalho Motta – Inatel - Outubto/2016
ICTLAB@2s2016 57

Agenda
Arquitetura DIAT
Conclusão
Referências
ICTLAB@2s2016 58

Dúvidas e Esclarecimentos
Perguntas
ICTLAB@2s2016 59

Agenda
Arquitetura DIAT
Conclusão
Referências
Dúvidas e Esclarecimentos
ICTLAB@2s2016 61

Agradecimentos
ICTLAB@2s2016 62

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