Vorschlag einer Architektur für Software Defined Networks

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1 Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen TU Dresden Vorschlag einer Architektur für Software Defined s DFN-Forum 2013 Andy Georgi 04. Juni 2013 Nöthnitzer Straße Dresden Telefon:

2 Inhalt 1 Einführung 2 Architekturüberblick 3 Control Layer 4 Kommunikationsverlauf 5 Zusammenfassung & Ausblick 2/20

3 Inhalt 1 Einführung 3/20

4 Entwicklungen im IT-Bereich Dynamische Bereitstellung von Rechenleistung und Speicher,,Rezentralisierung von Diensten Föderierte Systeme für Zugriff auf verteilte Ressourcen Optimierung auf Energieeffizienz in Hard- und Software 4/20

5 Entwicklungen im IT-Bereich Dynamische Bereitstellung von Rechenleistung und Speicher,,Rezentralisierung von Diensten Föderierte Systeme für Zugriff auf verteilte Ressourcen Optimierung auf Energieeffizienz in Hard- und Software Inwiefern lassen sich diese Entwicklungen effizient auf aktuelle Netzwerkinfrastrukturen abbilden? 4/20

6 Software Defined ing,,software Defined ing (SDN) is an emerging network architecture where network control is decoupled from forwarding and is directly programmable. (ONF, April 2012) Abbildung: Konventionelle Netzwerkarchitektur vs. SDN 5/20

7 SDN Use Cases Bedarfsorientierte Bereitstellung von Netzwerkressourcen Adaptives Routing Datenübertragung in Echtzeit Transparente Verteilung von Ressourcen in föderierten Systemen Einheitliche Schnittstellen und zentralisiertes Management in einer Multi-Vendor-Umgebung... 6/20

8 Inhalt 2 Architekturüberblick 7/20

9 Architekturüberblick I Applica1on Applica1on API Data Management Tool Applica1on Layer Data Path Data Path Infrastructure Layer Abbildung: Ausgangspunkt (konventionelle Netzwerkarchitektur) 8/20

10 Architekturüberblick II Applica<on Applica<on API Data Management Tool Applica<on Layer Control Layer Infrastructure Layer Abbildung: Entkopplung von Control- und Forwarding-Plane 9/20

11 Architekturüberblick III Applica<on Applica<on API Data Management Tool Applica<on Layer Proxy Propr. Control Layer Open Interface Infrastructure Layer Abbildung: Schnittstelle zwischen und Netzwerkelement 10/20

12 Architekturüberblick III Applica<on Applica<on API Data Management Tool Applica<on Layer Proxy Propr. Control Layer Open Interface Infrastructure Layer Abbildung: Schnittstelle zwischen und Netzwerkelement 10/20

13 Architekturüberblick IV Applica'on Applica'on API Data Management Tool Applica'on Layer Opera'ng System Control Layer Open Interface Proxy Propr. Infrastructure Layer Abbildung: Operating System zur Steuerung einer oder mehrerer 11/20

14 Architekturüberblick V Applica4on Applica4on API Data Management Tool Applica4on Layer Open Interface Opera4ng System Control Layer Open Interface Proxy Propr. Infrastructure Layer Abbildung: Schnittstelle zwischen Anwendung und Operating System 12/20

15 Architekturüberblick V Applica4on Applica4on API Data Management Tool Applica4on Layer Interface Interface Open Interface Opera4ng System Control Layer Open Interface Proxy Propr. Infrastructure Layer Abbildung: Schnittstelle zwischen Anwendung und Operating System 12/20

16 Architekturüberblick VI Applica5on Applica5on Applica5on Applica5on Data Data Management Management Tool Tool Data Management Tool Data Management Tool Applica5on Applica5on Applica5on Applica5on Applica5on Layer Open Interface Inter- Domain- Communica5on Opera5ng System Opera5ng System Opera5ng System Opera5ng System Control Layer Open Interface Proxy Infrastructure Layer Abbildung: Multi Domain SDN Architektur 13/20

17 Inhalt 3 Control Layer 14/20

18 Control Layer Broker: Kommunikation mit Anwendungsebene und anderen Domains Authentifizierung und Session-Handling Ressourcenverwaltung und Verarbeitung von Verbindungsanfragen Implementierung der Dienste in Form von Kernel Modulen Entkopplung der für bessere Skalierbarkeit und Kompatibilität Broker Topology Discovery Rou/ng Conges/on Avoidance Opera/ng System Applica/on- specific QoS Abbildung: Aufbau des Control Layers 15/20

19 Inhalt 4 Kommunikationsverlauf 16/20

20 Kommunikationsverlauf Begin End End End Applica'on 1. Request Data Transfer 4. Data Transfer Failed 5.a. Data Transfer Failed 15. Data Transfer Completed Applica'on Layer Agent Agent Agent Agent 10. Wait Agent Agent Data Manage- ment Tool 2. Request 3.a. Not Authorized 4.a. Insufficient Resources 9. Response 11. Initialize Data Transfer 3. Privilege 3.b. Resource Check Check Broker Broker Broker Broker Opera'ng System 4.b. Reservation Request 8. Reservation Completion Control Layer 5.b. Reservation Execution 7. Reservation Confirmation 12. Begin Data Transfer 14. Finish Data Transfer 6. Reservation 13. Data Transfer Infrastructure Layer Abbildung: Kommunikationsverlauf innerhalb der SDN Architektur 17/20

21 Kommunikationsverlauf Initialization Phase Conventional Data Transfer Begin End End End Applica'on 1. Request Data Transfer 4. Data Transfer Failed 5.a. Data Transfer Failed 15. Data Transfer Completed Applica'on Layer Agent Agent Agent Agent 10. Wait Agent Agent Data Manage- ment Tool 2. Request 3.a. Not Authorized 4.a. Insufficient Resources 9. Response 11. Initialize Data Transfer 3. Privilege 3.b. Resource Check Check Broker Broker Broker Broker Opera'ng System 4.b. Reservation Request 8. Reservation Completion Control Layer 5.b. Reservation Execution 7. Reservation Confirmation 12. Begin Data Transfer 14. Finish Data Transfer 6. Reservation 13. Data Transfer Infrastructure Layer Abbildung: Kommunikationsverlauf innerhalb der SDN Architektur 17/20

22 Inhalt 5 Zusammenfassung & Ausblick 18/20

23 Zusammenfassung & Ausblick Vorgestellte SDN Architektur ermöglicht bedarfsorientierte Bereitstellung von Netzwerkressourcen Demonstration auf dem 400Gbit/s-Testbed zur ISC 13 Implementierung und Evaluierung innerhalb eines Projektes sowie einer Dissertationsarbeit Offene Punkte: Inter-Domain-Kommunikation Realisierung der Funktionalitäten (Echtzeitkommunikation, adaptives Routing, Bandwidth-On-Demand...) Migration der Netzwerkinfrastruktur und Sicherstellung von Skalierbarkeit 19/20

24 Fragen? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 20/20

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