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• Objetivo de atender novas arq...
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• Criação
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• Algoritmo utilizado pelo controlador para mapear os caminhos
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• Dado o rótulo R e o vetor J, é possível recuperar o vetor K, por
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Trabalho para a conclusão do curso de engenharia de telecomunicações no Instituto Nacional de Telecomunicações.

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Estudo e Implementação de um Comutador KeyFlow 10Gbps

  1. 1. www.inatel.br Estudo e Implementação de um Comutador KeyFlow 10Gbps para Redes Definidas por Software Gustavo Silva Borges, Luciano do Vale Ribeiro, Matheus da Costa de Souza, Natan Elias Dionisio de Oliveira Antônio Marcos Alberti
  2. 2. www.inatel.br Agenda____________________________________________________________________________ • Introdução • SDN – Redes Definidas por Software • OpenFlow • KeyFlow • Implementação • Testes em Laboratório • Conclusões SDN
  3. 3. www.inatel.br Introdução • Redes de Computadores • Infraestrutura atual • Equipamentos proprietários ____________________________________________________________________________
  4. 4. www.inatel.br SDN – Software Defined Networking • Necessidade de abertura da camada de software • SDN – Software Defined Networking • Separação entre plano de controle e plano de dados ____________________________________________________________________________
  5. 5. www.inatel.br • Descrição do OpenFlow • Desenvolvido pela Universidade de Stanford em 2008 • Objetivo de atender novas arquiteturas (fluxo de dados) • Criação de novas regras no controlador ____________________________________________________________________________ OpenFlow
  6. 6. www.inatel.br OpenFlow ____________________________________________________________________________ • Regras definidas em tabela do comutador • Controlador responsável pela tomada decisão
  7. 7. www.inatel.br • Desvantagem ou problema com OpenFlow • Ocorre aumento da latência em torno de um milhão de vezes, comparando a regra no começo da tabela com a que está no final. OpenFlow ____________________________________________________________________________
  8. 8. www.inatel.br • Problemas de escalabilidade e perda de desempenho OpenFlow ____________________________________________________________________________
  9. 9. www.inatel.br • Descrição do KeyFlow • Criação • Diferenças para o OpenFlow • Vantagens e Desvantagens • Método de Encaminhamento • Teorema Chinês dos Restos ____________________________________________________________________________ KeyFlow
  10. 10. www.inatel.br ____________________________________________________________________________ KeyFlow • Foi proposto por pesquisadores da UFES em 2012 • Baseado no KIS – Key Information System
  11. 11. www.inatel.br • Diferenças para o OpenFlow KeyFlow ____________________________________________________________________________
  12. 12. www.inatel.br Aplicação da Rede KeyFlow____________________________________________________________________________
  13. 13. www.inatel.br Teorema Chinês do Resto • Algoritmo utilizado pelo controlador para mapear os caminhos em um rótulo R. • Caminho = Chaves locais dos comutadores J = [J1, J2, ..., JN] e suas portas de saída K = [K1, K2, ... , KN]. ____________________________________________________________________________
  14. 14. www.inatel.br Teorema Chinês do Resto • Dado o rótulo R e o vetor J, é possível recuperar o vetor K, por meio da seguinte operação: 𝐾𝑖 = 𝑅 𝑚𝑜𝑑 𝐽𝑖 ____________________________________________________________________________
  15. 15. www.inatel.br Cálculo do Rótulo ____________________________________________________________________________
  16. 16. www.inatel.br Implementação____________________________________________________________________________ NetFPGA-10G: • Xilinx Virtex-5. • 4 transeivers 10Gbps. • X8 PCI Express Gen 2. • 4 RLDRAM’s • 2 FLASH’s 256Mb. • Interfaces de expansão. • CPLD Xilinx. • HW e SW open source.
  17. 17. www.inatel.br ____________________________________________________________________________ Implementação Escopo: • Descrição em Verilog. • Ferramenta: Xilinx ISE Design Suite (SDK, ISim, XPS, ...). • Fluxo: Descrição, simulação, síntese e teste.
  18. 18. www.inatel.br ____________________________________________________________________________ Implementação KeyFlow 10Gbps Referências: • Implementação 1Gbps (NERDS - UFES). • OpenFlow 10Gbps por Tatsuya Yabe. OpenFlow 10Gbps
  19. 19. www.inatel.br Implementação____________________________________________________________________________ NF10_10g_interface: • Conversão entre os barramentos XAUI e XGMII. • Executar a lógica da subcamada MAC do padrão Ethernet 10Gbps (IEEE 802.3-2012). Pkt_preprocessor: • Alterado do OpenFlow 10Gbps. • Extrair o KeyFlow ID dos pacotes.
  20. 20. www.inatel.br Implementação____________________________________________________________________________ Interface AXI (Advanced eXtensible Interface): • Padrão de interconexão SoC definido pela ARM. • Projetos desenvolvidos para NetFPGA-10G utilizam uma versão refinada pela Xilinx para manter a interoperabilidade e o reuso dos IPCores.
  21. 21. www.inatel.br Implementação____________________________________________________________________________ KeyFlow_processor: • Cálculo do resto da divisão entre chave local e rótulo do pacote (KeyFlow ID). • Alteração dos metadados do pacote para determinar a porta de saída.
  22. 22. www.inatel.br Implementação____________________________________________________________________________ Input_arbiter + outport_queues: • Direciona os pacotes para as portas de saída determinada no Tuser. • Possui filas de entrada e saída.
  23. 23. www.inatel.br Testes em laboratório ____________________________________________________________________________ • Descrição do ambiente de testes • Taxas elevadas na casa dos Gbps • Placa utilizada: hardware NT20E2-PTP – Napatech, Possui 2 portas 10Gbps e permite captura e réplica de pacotes. • Características do Computador Sistema Operacional Fedora 20, Kernel 3.19.8. CPU 8x Intel Core i7-4770 @ 3.40GHz Memória RAM 16 GB HD 250 GB
  24. 24. www.inatel.br Testes em laboratório ____________________________________________________________________________ • Placa NT20EP-PTP • Os pacotes foram gerados no formado pcap, a partir de um script em Python • Foram gerados 1000 pacotes com mesmos endereços MAC de origem e destino, mudando apenas o campo KeyFlow ID.
  25. 25. www.inatel.br Testes em laboratório ____________________________________________________________________________ • Conexão da placa NT20EP-PTP com comutador KeyFlow • Os pacotes são transmitidos e recebidos pela aceleradora passando pelo comutador (loop)
  26. 26. www.inatel.br Testes em laboratório ____________________________________________________________________________ • Pacotes recebidos pela placa aceleradora • KeyFlow ID no campo Vlan ID do cabeçalho • Conclusão: teste bem sucedido
  27. 27. www.inatel.br Conclusões____________________________________________________________________________ • Estudo e implementação em hardware do primeiro comutador KeyFlow 10 Gbps. • Material de referência para futuras implementações (está sendo utilizado na Universidade de Bristol). • Sugestão de trabalhos futuros: - Ensaios com o comutador. - Otimização do hardware. - Testes para a comparação com uma rede puramente OpenFlow.

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