Monitorización y control de calidad de servicio en Redes Definidas por Software

Luis Martínez, Álvaro (2019). Monitorización y control de calidad de servicio en Redes Definidas por Software. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Monitorización y control de calidad de servicio en Redes Definidas por Software
Author/s:
  • Luis Martínez, Álvaro
Contributor/s:
  • Diego Martínez, Rubén de
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Telemática
Date: October 2019
Subjects:
Freetext Keywords: Redes Definidas por Software; SDN; API
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En la actualidad, debido a los cambios que llevan surgiendo en los últimos años relacionados con nuevas tendencias de uso de las redes telemáticas y del tráfico que las atraviesa, así como al aumento del número de dispositivos y a la aparición de nuevos modelos y arquitecturas de desarrollo software (como, por ejemplo, las plataformas cloud Amazon Web Services o Microsoft Azure) se han de buscar nuevas formas de gestionar y controlar las redes tradicionales. Las Redes Definidas por Software o Software-Defined Networking (SDN) aparecen como un nuevo paradigma de encaminamiento, proveyendo a las redes de programabilidad, escalabilidad y de un control centralizado de la red en el que aparece un nuevo elemento en la arquitectura de red, el controlador SDN, que está íntimamente ligado a un nuevo protocolo de control, OpenFlow. El uso de redes SDN en lugar de redes tradicionales tiene una serie de implicaciones no sólo técnicas, sino también económicas y sociales: evita la necesidad de reconfigurar la red equipo a equipo por la dependencia del hardware de los fabricantes; ahorra tiempo y dinero dado que las operaciones de control en la red y como la resolución de problemas existentes, se pueden automatizar y programar. Además, ayuda a agilizar los procesos de negocio de las operadoras de red, flexibilizando los cambios que requieran los clientes y el estado de la red. En este proyecto se ha implementado un sistema utilizado para la monitorización y el control de una red SDN híbrida. Para ello, se utilizarán conmutadores OpenFlow virtuales llamados Open vSwitch (OvS) y hosts virtuales, creados por el simulador de red Mininet. Junto a ellos, se utilizará un host físico y un conmutador OpenFlow físico llamado Zodiac FX. Esta red SDN híbrida se controlará a través de ONOS (Open Networking Operating System), un controlador SDN de código abierto y desarrollado en el lenguaje de programación Java por la ONF (Open Networking Foundation). Este sistema de control y monitorización se ha implementado como una aplicación distribuida, dividida en tres niveles: nivel de presentación, nivel de la lógica de la aplicación y nivel de datos. Con este sistema los usuarios son capaces de gestionar, monitorizar y controlar la red SDN. Pueden visualizar la topología de red, y gestionar, crear y eliminar: flujos, colas, medidores (meters) y VPLS. Al ofrecerse la lógica de la aplicación como una API REST, se permite que la programación del nivel de presentación sea independiente del lenguaje de programación que se utilice. Además, las funcionalidades de la lógica de la aplicación permiten una programación y operación a más alto nivel que con las funcionalidades que ofrece ONOS. Como consecuencia, se pueden crear recursos en la red SDN sin necesidad de tener un amplio conocimiento de la topología y sus recursos, facilitando la programación en casos de redes complejas. Se ha de tener en cuenta que ONOS no implementa en su interfaz Northbound el servicio de crear colas en los conmutadores de la red, por lo que de forma adicional se han ampliado las funcionalidades que ofrece el ONOS desarrollando una aplicación para el controlador. Para la realización de este proyecto, se ha utilizado una metodología incremental en la que, tras un análisis de los requisitos y del diseño del proyecto, se han ido implementando los diferentes componentes que forman el sistema. Se ha hecho uso de tecnologías de software de código abierto para que la implementación de este proyecto tenga el menor coste posible. Abstract: Currently, due to the changes that have arisen in recent years related to new trends in the useof telematic networks and its traffic, as well as the increasing number of devices and the emergence of new models and software development architectures (as cloud platforms such as Amazon Web Services or Microsoft Azure) new ways to manage and control traditional networks should be found. Software-Defined Networking (SDN) is a new routing paradigm. It provides programmability, scalability and centralized control within networks in which a new element comes up in the network architecture, the SDN controller. In SDN architecture, a new protocol is responsible for the control messages communication, called OpenFlow. Using SDN instead of traditional networks has not only technical consequences, but also social and economic: it avoids one-by-one devices reconfiguration due to hardware manufacturer’s dependence; it saves time and, therefore, money as the control operations and problem resolutions can be automated and programmed, and, finally, it helps to make business processes faster for network operators, making required changes by customers and network state more flexible. In this project, a system used for monitoring and control a hybrid SDN network has been implemented. Virtual OpenFlow switches (Open vSwitch) and virtual hosts are created by Mininet network simulator. In this SDN network, a physical host and a physical OpenFlow switch (Zodiac FX) can be also found. This hybrid network is controlled by ONOS, an open source SDN controller developed in Java by ONF. This control and monitoring system has been implemented as a distributed application, divided into three layers: presentation layer, application logic layer and data layer. In this system, users are able to manage, monitor and control SDN network. They can visualize network topology and manage, create and remove: flows, meters, queues and VPLS. Since application logic layer is offered as a REST API, presentation layer programming is independent of the programming language. In addition, application logic functionalities enable higher level programming and operation than ONOS features. As a consequence, resources can be created in SDN without knowing entirely the topology and its resources, doing programming easier for complex networks. It should be mentioned that queue management in the network is not implemented in ONOS Northbound Interface. Thus, in this project ONOS functionalities have been expanded by creating an application into the controller for ONOS to offer this functionality. In this project an incremental methodology has been used in which system components have been implemented after the requirements analysis and system design. For this project open source software technologies have been used to make the project implementation cost as low as possible.

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Item ID: 68173
DC Identifier: https://oa.upm.es/68173/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:68173
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 06 Aug 2021 06:03
Last Modified: 05 Oct 2021 22:30
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