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Document Type: Dissertação
Title: Uma arquitetura de rede programável para redes orientadas à informação com replicação de conteúdo em nuvens privadas
Authors: Nascimento, Erick Barros
Issue Date: 30-May-2018
Advisor: Macedo, Douglas Dyllon Jeronimo de
Co-advisor: Moreno Ordonez, Edward David
Resumo : A Internet lidera o modo como as informações, serviços e conteúdos são disponibilizados em formato digital. O acesso a esses conteúdos pode ser possível de qualquer lugar, pelos mais variados dispositivos. Entretanto, a configurabilidade da arquitetura de redes convencional é dificultada pela diversidade de sistemas embarcados presentes nos ativos de rede, onde as informações que consumem seus recursos não possuem um gerenciamento efetivo, ao mesmo tempo que, alguns problemas de tráfego não são detectados com facilidade pelos sistemas e nem pelas equipes de infraestrutura, como a duplicação do tráfego de requisições HTTP no enlace. Esta pesquisa realiza um estudo experimental com proposta de arquitetura descentralizada para redes de conteúdo. A arquitetura centraliza todo o gerenciamento desacoplando o controle dos concentradores da rede, permitindo a aplicação das configurações on-the-fly. Com o advento das redes definidas por software (do inglês, Software Defined Networking (SDN)), surgem novas possibilidades para o gerenciamento de redes, promovendo novos contextos para as redes cêntricas de informação (do inglês, Information Centric Network (ICN)). Essas possibilidades podem ser alcançadas por meio da programabilidade da rede com extensão remota do plano de dados para nuvem. Este trabalho apresenta e valida um protótipo de redes de conteúdo, disponibilizado em um domínio estabelecido e replicado entre os mesmos, onde cada endpoint executa um microcache para otimização do tempo de requisição e resposta. Além disso, uma cópia minimizada desse backend está posto na nuvem em um servidor privado (do inglês, Virtual Private Server (VPS)) permitindo a alta disponibilidade do ambiente. O sistema será composto por dois proxies reversos capazes de assumir o controle do plano de dados sem percepção para o usuário, mantendo alta performance e otimização através do algoritmo de balanceamento de carga Least_Conn. A validação ocorreu por meio de três cenários. No primeiro, foram avaliados aspectos inerentes ao funcionamento de uma rede de computadores, logo, latência, perda e vazão foram explorados. No segundo cenário, foram avaliados aspectos acerca do tunelamento para a nuvem com requisição direcional e bidirecional obtendo atraso e perda de pacotes. Por fim, aspectos de replicação, cacheamento, banda de contenção, otimização, banda alcançável, Cache Hit Ratio (CHR), Tempo Médio entre Falhas (MTBF) e Tempo Médio para Reparos (MTTR) foram apresentados, alcançando bons resultados para ICNs com SDN. O trabalho é concluído apontando para o estudo da latência de controladores SDN devido a variações no sistema, mas que não impactaram significativamente nos objetivos da pesquisa.
Abstract: Internet leads with the information, services and content are made available in digital format. Access to such content can be possible from anywhere, by the most varied devices. However, the configurability of the conventional network architecture is hampered by the diversity of embedded systems deployed in the network assets, where the information that use its resources does not have an effective management, while specific problems are not easily detected by the systems and infrastructure teams, for instance, duplicated HTTP traffic requests in the network segment. This research conducts an experimental study with proposal of a decentralized architecture for content networks. The architecture centralizes all management by decoupling the concentrators control of the network, allowing the application of the configurations on the fly. With the advent of Software Defined Networking (SDN), new possibilities for network management are emerging for new contexts for the Information-centric Network (ICN). These possibilities can be achieved through network programming with remote extension of the data plane to the cloud. This work presents and validates a prototype of content networks, made available in an established domain and replicated between them, where each endpoint perform a microcache to optimized the request and response time. In addition, a minimized copy of this backend is placed on the cloud in a Virtual Private Server (VPS)) enabling high availability of the environment. System has two reverse proxies capable of taken control of the data plane without perception to the user, keeping high performance and optimization through the Least_Conn load balancing algorithm. Validation took place through three scenarios. In the first, it was evaluated aspects inherent to the operation of a computer network, therefore, latency, packets loss and flow rate. In the second scenario, aspects were evaluated regarding the tunneling for the cloud with directional and bidirectional request to obtaining delay and packets loss. Finally, aspects of replication, caching, contention band, optimization, reachable bandwidth, Cache Hit Ratio (CHR), Mean Time Between Failure (MTBF) and Mean Time To Repair (MTTR) were presented, achieving good results with ICN and SDN. The work finalize pointing to study of controller latency due to variations in the system, but this did not impact the research objectives.
Keywords: Computação em nuvem
ICN
SDN
Sistemas distribuídos
Redes programáveis
Cache
Proxy reverso
Controlador
Cloud computing
Distributed systems
Programmable networks
Reverse proxy
Controller
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Ciência da Computação
Citation: NASCIMENTO, Erick Barros. Uma arquitetura de rede programável para redes orientadas à informação com replicação de conteúdo em nuvens privadas. 2018. 153 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2018.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/10684
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação

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