Extensões na arquitetura SDN para o provisionamento de QoS através do monitoramento e uso de múltiplos caminhos

The substantial increase in the number of applications offered through the computer networks, as well as in the volume of traffic forwarded through the network, have hampered to assure adequate service level to users. The Quality of Service (QoS) offer, honoring specified parameters in Service Level Agreements (SLA), established between the service providers and their clients, composes a traditional and extensive computer networks’ research area. Several schemes proposals for the provision of QoS were presented in the last three decades, but the acting scope of these proposals is always limited due to some factors, including the limited development of the network hardware and software, generally belonging to a single manufacturer. The advent of Software Defined Networking (SDN), along with the maturation of its main materialization, the OpenFlow protocol, allowed the decoupling between network hardware and software, through an architecture which provides a control plane and a data plane. This eases the computer networks scenario, allowing that new abstractions are applied in the hardware composing the data plane, through the development of new software pieces which are executed in the control plane. This dissertation investigates the QoS offer through the use and extension of the SDN architecture. Based on the proposal of two new modules, one to perform the data plane monitoring, SDNMon, and the second, MP-ROUTING, developed to determine the use of multiple paths in the forwarding of data referring to a flow, we demonstrated in this work that some QoS metrics specified in the SLAs, such as bandwidth, can be honored. Both modules were implemented and evaluated through a prototype. The evaluation results referring to several aspects of both proposed modules are presented in this dissertation, showing the obtained accuracy of the monitoring module SDNMon and the QoS gains due to the utilization of multiple paths defined by the MP-Routing, when forwarding data flow through the SDN.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)O aumento expressivo no número de aplicações ofertadas através das redes de computadores, bem como no volume de tráfego encaminhado pela rede, têm dificultado assegurar níveis adequados de serviço para os usuários. A oferta de Qualidade de Serviço (QoS), honrando parâmetros especificados em Acordos de Nível de Serviço (SLA), estabelecidos entre provedores de serviço e seus clientes, constitui uma tradicional e ampla área de pesquisa em redes de computadores. Inúmeras propostas de esquemas para provimento de QoS foram apresentadas nas últimas três décadas, mas o escopo de atuação destas propostas sempre é limitado devido a fatores diversos, incluindo o desenvolvimento restrito de hardware e software de rede, geralmente exclusivos a um fabricante. O surgimento das Redes Definidas por Software (SDN), junto com o amadurecimento de sua materialização principal, o protocolo OpenFlow, permitiu a separação entre hardware e software de rede, através de uma arquitetura que prevê um plano de controle e um plano de dados. Este cenário flexibiliza as redes de computadores, permitindo que novas abstrações sejam aplicadas ao hardware compondo o plano de dados, através do desenvolvimento de novas peças de software que são executadas no plano de controle. Esta dissertação investiga a oferta de QoS através do uso e da extensão da Arquitetura SDN. A partir da criação de dois novos módulos, um para efetuar o monitoramento do plano de dados, SDNMon, e um segundo, MP-Routing, desenvolvido para determinar o uso de múltiplos caminhos no encaminhamento de tráfego referente a um fluxo, demonstramos neste trabalho que algumas métricas de QoS especificadas em SLAs, como a largura de banda, podem ser atendidas. Ambos os módulos foram implementados e avaliados através de um protótipo. Os resultados de avaliações referentes a diversos aspectos de ambos os módulos propostos são apresentados nesta dissertação, demonstrando a precisão obtida pelo módulo de monitoramento SDNMon e os ganhos na utilização de multiplos caminhos definidos pelo MP-Routing ao encaminhar fluxos de dados através de uma SDN