479 research outputs found

    Implementation and Performance Evaluation of an NGN prototype using WiMax as an Access Technology

    Get PDF
    Telecommunications networks have evolved to IP-based networks, commonly known as Next Generation Networks (NGN). The biggest challenge in providing high quality realtime multimedia applications is achieving a Quality of Service (QoS) consistent with user expectations. One of the key additional factors affecting QoS is the existence of different QoS mechanisms on the heterogeneous technologies used on NGN platforms. This research investigates the techniques used to achieve consistent QoS on network technologies that use different QoS techniques. Numerous proposals for solving the end-to-end QoS problem in IP networks have adopted policy-based management, use of signalling protocols for communicating applications QoS requirements across different Network Elements and QoS provisioning in Network Elements. Such solutions are dependent on the use of traffic classification and knowledge of the QoS requirements of applications and services on the networks. This research identifies the practical difficulties involved in meeting the QoS requirements of network traffic between WiMax and an IP core network. In the work, a solution based on the concept of class-of-service mapping is proposed. In the proposed solution, QoS is implemented on the two networks and the concept of class-of-service mapping is used to integrate the two QoS systems. This essentially provides consistent QoS to applications as they traverse the two network domains and hence meet end-user QoS expectations. The work is evaluated through a NGN prototype to determine the capabilities of the networks to deliver real-time media that meets user expectations

    Integrated IT and SDN Orchestration of multi-domain multi-layer transport networks

    Get PDF
    Telecom operators networks' management and control remains partitioned by technology, equipment supplier and networking layer. In some segments, the network operations are highly costly due to the need of the individual, and even manual, configuration of the network equipment by highly specialized personnel. In multi-vendor networks, expensive and never ending integration processes between Network Management Systems (NMSs) and the rest of systems (OSSs, BSSs) is a common situation, due to lack of adoption of standard interfaces in the management systems of the different equipment suppliers. Moreover, the increasing impact of the new traffic flows introduced by the deployment of massive Data Centers (DCs) is also imposing new challenges that traditional networking is not ready to overcome. The Fifth Generation of Mobile Technology (5G) is also introducing stringent network requirements such as the need of connecting to the network billions of new devices in IoT paradigm, new ultra-low latency applications (i.e., remote surgery) and vehicular communications. All these new services, together with enhanced broadband network access, are supposed to be delivered over the same network infrastructure. In this PhD Thesis, an holistic view of Network and Cloud Computing resources, based on the recent innovations introduced by Software Defined Networking (SDN), is proposed as the solution for designing an end-to-end multi-layer, multi-technology and multi-domain cloud and transport network management architecture, capable to offer end-to-end services from the DC networks to customers access networks and the virtualization of network resources, allowing new ways of slicing the network resources for the forthcoming 5G deployments. The first contribution of this PhD Thesis deals with the design and validation of SDN based network orchestration architectures capable to improve the current solutions for the management and control of multi-layer, multi-domain backbone transport networks. These problems have been assessed and progressively solved by different control and management architectures which has been designed and evaluated in real evaluation environments. One of the major findings of this work has been the need of developed a common information model for transport network's management, capable to describe the resources and services of multilayer networks. In this line, the Control Orchestration Protocol (COP) has been proposed as a first contriution towards an standard management interface based on the main principles driven by SDN. Furthermore, this PhD Thesis introduces a novel architecture capable to coordinate the management of IT computing resources together with inter- and intra-DC networks. The provisioning and migration of virtual machines together with the dynamic reconfiguration of the network has been successfully demonstrated in a feasible timescale. Moreover, a resource optimization engine is introduced in the architecture to introduce optimization algorithms capable to solve allocation problems such the optimal deployment of Virtual Machine Graphs over different DCs locations minimizing the inter-DC network resources allocation. A baseline blocking probability results over different network loads are also presented. The third major contribution is the result of the previous two. With a converged cloud and network infrastructure controlled and operated jointly, the holistic view of the network allows the on-demand provisioning of network slices consisting of dedicated network and cloud resources over a distributed DC infrastructure interconnected by an optical transport network. The last chapters of this thesis discuss the management and orchestration of 5G slices based over the control and management components designed in the previous chapters. The design of one of the first network slicing architectures and the deployment of a 5G network slice in a real Testbed, is one of the major contributions of this PhD Thesis.La gestión y el control de las redes de los operadores de red (Telcos), todavía hoy, está segmentado por tecnología, por proveedor de equipamiento y por capa de red. En algunos segmentos (por ejemplo en IP) la operación de la red es tremendamente costosa, ya que en muchos casos aún se requiere con guración individual, e incluso manual, de los equipos por parte de personal altamente especializado. En redes con múltiples proveedores, los procesos de integración entre los sistemas de gestión de red (NMS) y el resto de sistemas (p. ej., OSS/BSS) son habitualmente largos y extremadamente costosos debido a la falta de adopción de interfaces estándar por parte de los diferentes proveedores de red. Además, el impacto creciente en las redes de transporte de los nuevos flujos de tráfico introducidos por el despliegue masivo de Data Centers (DC), introduce nuevos desafíos que las arquitecturas de gestión y control de las redes tradicionales no están preparadas para afrontar. La quinta generación de tecnología móvil (5G) introduce nuevos requisitos de red, como la necesidad de conectar a la red billones de dispositivos nuevos (Internet de las cosas - IoT), aplicaciones de ultra baja latencia (p. ej., cirugía a distancia) y las comunicaciones vehiculares. Todos estos servicios, junto con un acceso mejorado a la red de banda ancha, deberán ser proporcionados a través de la misma infraestructura de red. Esta tesis doctoral propone una visión holística de los recursos de red y cloud, basada en los principios introducidos por Software Defined Networking (SDN), como la solución para el diseño de una arquitectura de gestión extremo a extremo (E2E) para escenarios de red multi-capa y multi-dominio, capaz de ofrecer servicios de E2E, desde las redes intra-DC hasta las redes de acceso, y ofrecer ademas virtualización de los recursos de la red, permitiendo nuevas formas de segmentación en las redes de transporte y la infrastructura de cloud, para los próximos despliegues de 5G. La primera contribución de esta tesis consiste en la validación de arquitecturas de orquestración de red, basadas en SDN, para la gestión y control de redes de transporte troncales multi-dominio y multi-capa. Estos problemas (gestion de redes multi-capa y multi-dominio), han sido evaluados de manera incremental, mediante el diseño y la evaluación experimental, en entornos de pruebas reales, de diferentes arquitecturas de control y gestión. Uno de los principales hallazgos de este trabajo ha sido la necesidad de un modelo de información común para las interfaces de gestión entre entidades de control SDN. En esta línea, el Protocolo de Control Orchestration (COP) ha sido propuesto como interfaz de gestión de red estándar para redes SDN de transporte multi-capa. Además, en esta tesis presentamos una arquitectura capaz de coordinar la gestión de los recursos IT y red. La provisión y la migración de máquinas virtuales junto con la reconfiguración dinámica de la red, han sido demostradas con éxito en una escala de tiempo factible. Además, la arquitectura incorpora una plataforma para la ejecución de algoritmos de optimización de recursos capaces de resolver diferentes problemas de asignación, como el despliegue óptimo de Grafos de Máquinas Virtuales (VMG) en diferentes DCs que minimizan la asignación de recursos de red. Esta tesis propone una solución para este problema, que ha sido evaluada en terminos de probabilidad de bloqueo para diferentes cargas de red. La tercera contribución es el resultado de las dos anteriores. La arquitectura integrada de red y cloud presentada permite la creación bajo demanda de "network slices", que consisten en sub-conjuntos de recursos de red y cloud dedicados para diferentes clientes sobre una infraestructura común. El diseño de una de las primeras arquitecturas de "network slicing" y el despliegue de un "slice" de red 5G totalmente operativo en un Testbed real, es una de las principales contribuciones de esta tesis.La gestió i el control de les xarxes dels operadors de telecomunicacions (Telcos), encara avui, està segmentat per tecnologia, per proveïdors d’equipament i per capes de xarxa. En alguns segments (Per exemple en IP) l’operació de la xarxa és tremendament costosa, ja que en molts casos encara es requereix de configuració individual, i fins i tot manual, dels equips per part de personal altament especialitzat. En xarxes amb múltiples proveïdors, els processos d’integració entre els Sistemes de gestió de xarxa (NMS) i la resta de sistemes (per exemple, Sistemes de suport d’operacions - OSS i Sistemes de suport de negocis - BSS) són habitualment interminables i extremadament costosos a causa de la falta d’adopció d’interfícies estàndard per part dels diferents proveïdors de xarxa. A més, l’impacte creixent en les xarxes de transport dels nous fluxos de trànsit introduïts pel desplegament massius de Data Centers (DC), introdueix nous desafiaments que les arquitectures de gestió i control de les xarxes tradicionals que no estan llestes per afrontar. Per acabar de descriure el context, la cinquena generació de tecnologia mòbil (5G) també presenta nous requisits de xarxa altament exigents, com la necessitat de connectar a la xarxa milers de milions de dispositius nous, dins el context de l’Internet de les coses (IOT), o les noves aplicacions d’ultra baixa latència (com ara la cirurgia a distància) i les comunicacions vehiculars. Se suposa que tots aquests nous serveis, juntament amb l’accés millorat a la xarxa de banda ampla, es lliuraran a través de la mateixa infraestructura de xarxa. Aquesta tesi doctoral proposa una visió holística dels recursos de xarxa i cloud, basada en els principis introduïts per Software Defined Networking (SDN), com la solució per al disseny de una arquitectura de gestió extrem a extrem per a escenaris de xarxa multi-capa, multi-domini i consistents en múltiples tecnologies de transport. Aquesta arquitectura de gestió i control de xarxes transport i recursos IT, ha de ser capaç d’oferir serveis d’extrem a extrem, des de les xarxes intra-DC fins a les xarxes d’accés dels clients i oferir a més virtualització dels recursos de la xarxa, obrint la porta a noves formes de segmentació a les xarxes de transport i la infrastructura de cloud, pels propers desplegaments de 5G. La primera contribució d’aquesta tesi doctoral consisteix en la validació de diferents arquitectures d’orquestració de xarxa basades en SDN capaces de millorar les solucions existents per a la gestió i control de xarxes de transport troncals multi-domini i multicapa. Aquests problemes (gestió de xarxes multicapa i multi-domini), han estat avaluats de manera incremental, mitjançant el disseny i l’avaluació experimental, en entorns de proves reals, de diferents arquitectures de control i gestió. Un dels principals troballes d’aquest treball ha estat la necessitat de dissenyar un model d’informació comú per a les interfícies de gestió de xarxes, capaç de descriure els recursos i serveis de la xarxes transport multicapa. En aquesta línia, el Protocol de Control Orchestration (COP, en les seves sigles en anglès) ha estat proposat en aquesta Tesi, com una primera contribució cap a una interfície de gestió de xarxa estàndard basada en els principis bàsics de SDN. A més, en aquesta tesi presentem una arquitectura innovadora capaç de coordinar la gestió de els recursos IT juntament amb les xarxes inter i intra-DC. L’aprovisionament i la migració de màquines virtuals juntament amb la reconfiguració dinàmica de la xarxa, ha estat demostrat amb èxit en una escala de temps factible. A més, l’arquitectura incorpora una plataforma per a l’execució d’algorismes d’optimització de recursos, capaços de resoldre diferents problemes d’assignació, com el desplegament òptim de Grafs de Màquines Virtuals (VMG) en diferents ubicacions de DC que minimitzen la assignació de recursos de xarxa entre DC. També es presenta una solució bàsica per a aquest problema, així com els resultats de probabilitat de bloqueig per a diferents càrregues de xarxa. La tercera contribució principal és el resultat dels dos anteriors. Amb una infraestructura de xarxa i cloud convergent, controlada i operada de manera conjunta, la visió holística de la xarxa permet l’aprovisionament sota demanda de "network slices" que consisteixen en subconjunts de recursos d’xarxa i cloud, dedicats per a diferents clients, sobre una infraestructura de Data Centers distribuïda i interconnectada per una xarxa de transport òptica. Els últims capítols d’aquesta tesi tracten sobre la gestió i organització de "network slices" per a xarxes 5G en funció dels components de control i administració dissenyats i desenvolupats en els capítols anteriors. El disseny d’una de les primeres arquitectures de "network slicing" i el desplegament d’un "slice" de xarxa 5G totalment operatiu en un Testbed real, és una de les principals contribucions d’aquesta tesi.Postprint (published version

    Performance evaluation of HIP-based network security solutions

    Get PDF
    Abstract. Host Identity Protocol (HIP) is a networking technology that systematically separates the identifier and locator roles of IP addresses and introduces a Host Identity (HI) name space based on a public key security infrastructure. This modification offers a series of benefits such as mobility, multi-homing, end-to-end security, signaling, control/data plane separation, firewall security, e.t.c. Although HIP has not yet been sufficiently applied in mainstream communication networks, industry experts foresee its potential as an integral part of next generation networks. HIP can be used in various HIP-aware applications as well as in traditional IP-address-based applications and networking technologies, taking middle boxes into account. One of such applications is in Virtual Private LAN Service (VPLS), VPLS is a widely used method of providing Ethernet-based Virtual Private Network that supports the connection of geographically separated sites into a single bridged domain over an IP/MPLS network. The popularity of VPLS among commercial and defense organizations underscores the need for robust security features to protect both data and control information. After investigating the different approaches to HIP, a real world testbed is implemented. Two experiment scenarios were evaluated, one is performed on two open source Linux-based HIP implementations (HIPL and OpenHIP) and the other on two sets of enterprise equipment from two different companies (Tempered Networks and Byres Security). To account for a heterogeneous mix of network types, the Open source HIP implementations were evaluated on different network environments, namely Local Area Network (LAN), Wireless LAN (WLAN), and Wide Area Network (WAN). Each scenario is tested and evaluated for performance in terms of throughput, latency, and jitter. The measurement results confirmed the assumption that no single solution is optimal in all considered aspects and scenarios. For instance, in the open source implementations, the performance penalty of security on TCP throughput for WLAN scenario is less in HIPL than in OpenHIP, while for WAN scenario the reverse is the case. A similar outcome is observed for the UDP throughput. However, on latency, HIPL showed lower latency for all three network test scenarios. For the legacy equipment experiment, the penalty of security on TCP throughput is about 19% compared with the non-secure scenario while latency is increased by about 87%. This work therefore provides viable information for researchers and decision makers on the optimal solution to securing their VPNs based on the application scenarios and the potential performance penalties that come with each approach.HIP-pohjaisten tietoliikenneverkkojen turvallisuusratkaisujen suorituskyvyn arviointi. Tiivistelmä. Koneen identiteettiprotokolla (HIP, Host Identity Protocol) on tietoliikenneverkkoteknologia, joka käyttää erillistä kerrosta kuljetusprotokollan ja Internet-protokollan (IP) välissä TCP/IP-protokollapinossa. HIP erottaa systemaattisesti IP-osoitteen verkko- ja laite-osat, sekä käyttää koneen identiteetti (HI) -osaa perustuen julkisen avainnuksen turvallisuusrakenteeseen. Tämän hyötyjä ovat esimerkiksi mobiliteetti, moniliittyminen, päästä päähän (end-to-end) turvallisuus, kontrolli-informaation ja datan erottelu, kohtaaminen, osoitteenmuutos sekä palomuurin turvallisuus. Teollisuudessa HIP-protokolla nähdään osana seuraavan sukupolven tietoliikenneverkkoja, vaikka se ei vielä olekaan yleistynyt laajaan kaupalliseen käyttöön. HIP–protokollaa voidaan käyttää paitsi erilaisissa HIP-tietoisissa, myös perinteisissä IP-osoitteeseen perustuvissa sovelluksissa ja verkkoteknologioissa. Eräs tällainen sovellus on virtuaalinen LAN-erillisverkko (VPLS), joka on laajasti käytössä oleva menetelmä Ethernet-pohjaisen, erillisten yksikköjen ja yhden sillan välistä yhteyttä tukevan, virtuaalisen erillisverkon luomiseen IP/MPLS-verkon yli. VPLS:n yleisyys sekä kaupallisissa- että puolustusorganisaatioissa korostaa vastustuskykyisten turvallisuusominaisuuksien tarpeellisuutta tiedon ja kontrolliinformaation suojauksessa. Tässä työssä tutkitaan aluksi HIP-protokollan erilaisia lähestymistapoja. Teoreettisen tarkastelun jälkeen käytännön testejä suoritetaan itse rakennetulla testipenkillä. Tarkasteltavat skenaariot ovat verrata Linux-pohjaisia avoimen lähdekoodin HIP-implementaatioita (HIPL ja OpenHIP) sekä verrata kahden eri valmistajan laitteita (Tempered Networks ja Byres Security). HIP-implementaatiot arvioidaan eri verkkoympäristöissä, jota ovat LAN, WLAN sekä WAN. Kaikki testatut tapaukset arvioidaan tiedonsiirtonopeuden, sen vaihtelun (jitter) sekä latenssin perusteella. Mittaustulokset osoittavat, että sama ratkaisu ei ole optimaalinen kaikissa tarkastelluissa tapauksissa. Esimerkiksi WLAN-verkkoa käytettäessä turvallisuuden aiheuttama häviö tiedonsiirtonopeudessa on HIPL:n tapauksessa OpenHIP:iä pirnempi, kun taas WAN-verkon tapauksessa tilanne on toisinpäin. Samanlaista käyttäytymistä havaitaan myös UDP-tiedonsiirtonopeudessa. HIPL antaa kuitenkin pienimmän latenssin kaikissa testiskenaarioissa. Eri valmistajien laitteita vertailtaessa huomataan, että TCP-tiedonsiirtonopeus huononee 19 ja latenssi 87 prosenttia verrattuna tapaukseen, jossa turvallisuusratkaisua ei käytetä. Näin ollen tämän työn tuottama tärkeä tieto voi auttaa alan toimijoita optimaalisen verkkoturvallisuusratkaisun löytämisessä VPN-pohjaisiin sovelluksiin

    A Survey on the Contributions of Software-Defined Networking to Traffic Engineering

    Get PDF
    Since the appearance of OpenFlow back in 2008, software-defined networking (SDN) has gained momentum. Although there are some discrepancies between the standards developing organizations working with SDN about what SDN is and how it is defined, they all outline traffic engineering (TE) as a key application. One of the most common objectives of TE is the congestion minimization, where techniques such as traffic splitting among multiple paths or advanced reservation systems are used. In such a scenario, this manuscript surveys the role of a comprehensive list of SDN protocols in TE solutions, in order to assess how these protocols can benefit TE. The SDN protocols have been categorized using the SDN architecture proposed by the open networking foundation, which differentiates among data-controller plane interfaces, application-controller plane interfaces, and management interfaces, in order to state how the interface type in which they operate influences TE. In addition, the impact of the SDN protocols on TE has been evaluated by comparing them with the path computation element (PCE)-based architecture. The PCE-based architecture has been selected to measure the impact of SDN on TE because it is the most novel TE architecture until the date, and because it already defines a set of metrics to measure the performance of TE solutions. We conclude that using the three types of interfaces simultaneously will result in more powerful and enhanced TE solutions, since they benefit TE in complementary ways.European Commission through the Horizon 2020 Research and Innovation Programme (GN4) under Grant 691567 Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the Secure Deployment of Services Over SDN and NFV-based Networks Project S&NSEC under Grant TEC2013-47960-C4-3-
    corecore