Enabling P4 Network Telemetry in Edge Micro Data Centers With Kubernetes Orchestration

Integrating computation resources with networking technologies is an hot research topic targeting the optimization of containers deployment on a set of host machines interconnected by a network infrastructure. Particularly, next generation edge nodes will offer significant advantages leveraging on integrated computation resources and networking awareness, enabling configurable, granular and monitorable quality of service to different micro-services, applications and tenants, especially in terms of bounded end-to-end latency. In this regard, SDN is a key technology enabling network telemetry and traffic switching with the granularity of the single traffic flow. However, currently available solutions are based on legacy SDN techniques, not enabling the matching of tunneled traffic, and thus require a tricky integration inside the hosts where containers are deployed. This work considers Kubernetes clusters deployed on next generation edge micro data center platforms and proposes an innovative SDN solution exploiting the P4 technology to gain visibility inside tunnelled traffic exchanged among pods. This way, the integration is achieved at the control plane level through the communication between Kubernetes and the SDN controller. The proposed solution is experimentally validated including a comprehensive framework enabling effective traffic switching and in-band telemetry at pod level. The major paper contributions consist in the design and the development of: (i) the networking applications at SDN control plane level; (ii) the P4 switch pipeline at the data plane level; (iii) the monitoring system used to collect, aggregate and elaborate the telemetry data

Network coding data planes with programmable switches

Tese de mestrado, Engenharia Informática (Arquitectura, Sistemas e Redes de Computadores), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Atualmente, as redes de computadores seguem um paradigma tradicional de store-andforward, ou seja, os dispositivos de rede fazem armazenamento, encaminhamento e/ou replicação de pacotes recebidos, sem os modificar. No virar do milénio, surgiu um artigo seminal [24], no qual foi demonstrado teoricamente que a combinação da informação proveniente de diversos pacotes, permite aumentar a capacidade de uma rede relativamente à capacidade máxima, alcançada por simples encaminhamento. Este resultado representou o nascimento de uma área promissora de investigação, conhecida como Codificação na Rede (Network Coding). A ideia é permitir que os nós intermédios da rede, possam aplicar uma função de codificação sobre o conteúdo dos pacotes antes do seu encaminhamento, proporcionando assim um novo paradigma de store-code-forward. A família de técnicas tradicionais pode ser divida em duas categorias, com propósitos distintos. Codificação na Origem (Source Coding) com o objetivo de comprimir a informação enviada, e Codificação no Canal (Channel Coding) para compensar perdas e alteração de informação em canais ruidosos. Com codificação na rede, surge oportunidade para a definição de técnicas mais elaboradas e que visam outros propósitos. Deste modo, as técnicas de codificação tradicionais podem ser extendidas para além da codificação de pacotes em nós de origem, e da descodificação em nós de destino. De um ponto de vista geral, a codificação na rede tem potencial para melhorar a taxa de transferência de informação na rede; aumentar a resiliência contra perda de pacotes, interrupção de canais e nós da rede; e aumentar a segurança contra ataques maliciosos que visam a captura, interpretação e modificação de pacotes. Como técnica, a codificação na rede pode ser aplicada de dois modos distintos. Por um lado, sobre pacotes provenientes de um único fluxo de comunicação (intraflow network coding) e por outro, sobre múltiplos fluxos sem qualquer relação entre si (interflow network coding). A título de exemplo, se considerarmos dois fluxos que chegam a um switch por dois canais distintos, mas que contestam o mesmo canal de saída, temos um gargalo na rede. Usando codificação na rede, o switch pode aplicar, bit a bit, o Ou-Exclusivo (XOR) sobre dois pacotes (um de cada fluxo) e encaminhar o resultado. A taxa de transferência é melhorada, pois o switch necessita apenas de encaminhar um pacote codificado em vez de dois originais. É de salientar que, de forma a descodificar o pacote, o nó de destino tem de ter um dos pacotes originais usados na codificação. Portanto, as vantagens da codificação na rede estão dependentes da topologia da rede, da própria função de codificação utilizada, e do modo como é aplicada. Numa rede, um nó intermédio terá à partida acesso a vários pacotes. De forma a tirar máximo partido da técnica de codificação na rede, as funções de codificação utilizadas acabam por consistir num código linear (Linear Network Coding). A ideia é considerar todos os pacotes de uma mensagem a enviar (por exemplo, um ficheiro de texto, um vídeo, ou até um simples pedido HTTP) como um vetor de elementos de um dado campo finito. O tamanho de cada elemento, é dado pelo número de bits necessário para representar o maior valor desse campo. Se por exemplo o campo finito for 256, cada elemento terá 8 bits. A um vetor de elementos, damos o nome de símbolo. Associado a cada símbolo transmitido na rede, existe um vetor de coeficientes, necessário para codificação e descodificação. O tamanho do vetor, é ditado pelo número de símbolos originais. Se a mensagem é divida em 5 símbolos, então o vetor tem tamanho 5. Para codificar e criar um novo símbolo, o nó da rede começa por selecionar um novo vetor de coeficientes local. A função de codificação consiste numa combinação linear sobre um dado número de símbolos, utilizando o novo vetor local. O vetor do novo símbolo codificado é obtido da mesma forma. Sobre os vetores dos símbolos utilizados, é feita uma combinação linear utilizando o vetor local. Para descodificar os símbolos originais, são necessários um número igual de símbolos codificados, linearmente independentes. De forma a que os símbolos codificados e recodificados na rede, sejam linearmente independentes, podem ser utilizados algoritmos de tempo polinomial [59], para estabelecer os vetores locais utilizados por cada nó intermédio da rede. De forma a simplificar o problema, os vetores locais podem ser aleatórios (Random Linear Network Coding). Se o campo finito for suficientemente grande, a probabilidade de obter símbolos codificados linearmente independentes chega perto dos 100%. De forma a ter vetores mais reduzidos, tornando as operações mais simples, e permitindo uma descodificação gradual, os símbolos originais da mensagem podem ser organizados em gerações. Por cada geração, são gerados e injetados pela rede, símbolos codificados. Quando uma geração é descodificada, procede-se para a geração seguinte. Repare-se que a função de codificação referida anteriormente, com base em XOR, é o caso base e mais simples de um código linear. Neste caso, o campo finito é de tamanho 2. Apesar de ser um conceito relativamente simples, implementar e usar técnicas de codificação no plano de dados dos próprios dispositivos de rede é uma tarefa bastante complicada. Até mesmo quase impossível na maioria dos casos, visto que a payload dos pacotes é sujeita a alterações. O seu funcionamento baseia-se em protocolos fixos, que correm no próprio hardware de forma a maximizar o desempenho, o que torna difícil a tarefa de configurar e gerir uma rede para além das simples operações de encaminhamento de pacotes. Por este motivo, as implementações práticas de codificação na rede que têm vindo a surgir nos últimos anos, operam em redes overlay. Uma rede overlay reside logicamente na camada de aplicação, implicando que os dispositivos de rede propriamente ditos não são alterados. O interesse crescente em operações mais complexas e exigentes na rede, mas condicionado pelo funcionamento rígido e fechado dos routers e switches tradicionais, motivou uma mudança de paradigma: de redes configuráveis para redes programáveis. A primeira instância de uma rede programável é conhecida como Rede Definida por Software (SDN). Numa rede SDN, o plano de controlo é separado do plano de dados, e reside num dispositivo à parte - um controlador logicamente centralizado. Utilizando a informação de pacotes provenientes do plano de dados dos switches, o controlador pode definir políticas de configuração mais flexíveis e instalar regras nas tabelas match-action dos mesmos. A comunicação entre os switches e o controlador está estandardizada, sendo utilizado um protocolo conhecido como OpenFlow. A limitação de switches e controladores Open- Flow está no processamento de pacotes, que continua a ser fixo. De facto, o OpenFlow atua sobre um conjunto fixo de protocolos. Além disso, a sequência de tabelas e ações de um switch Openflow também é fixa. Portanto, o OpenFlow não permite realmente definir nova funcionalidade no plano de dados de um switch. Apenas fornece um meio para o controlador tomar decisões e instalar regras nas tabelas match-action, dos mesmos. No âmbito de codificação na rede, este fator impossibilita a alteração da payload dos pacotes, e consequentemente a sua combinação. No entanto, têm vindo a surgir recentemente switches programáveis, alguns até já em produção (por exemplo, Tofino da Barefoot Networks). Estes dispositivos permitem a programação e reprogramação do plano de dados, o que possibilita uma definição precisa e customizada do modo de processamento de pacotes. Com esta liberdade, a codificação na rede torna-se possível, no plano de dados. Porém, a sua programação é baseada em interfaces de baixo nível, tornando-se um processo demorado e doloroso. Esta dificuldade, acrescida também às limitações descritas do OpenFlow, motivou a criação da linguagem de alto nível, P4. A linguagem P4 permite definir cabeçalhos, parsers e a sequência de tabelas de matchaction, para qualquer dispositivo de rede compatível. As ações podem ser definidas utilizando um conjunto de primitivas básicas oferecidas pela linguagem. A linguagem P4 oferece três vantagens. Primeiro, não está dependente de protocolos e formatos de pacotes específicos, uma vez que a sua definição pode ser feita pelo programador. Segundo, permite a reconfiguração do switch a qualquer momento. Terceiro, não depende do hardware subjacente, podendo ser escrita, da mesma forma, para qualquer dispositivo que tenha o compilador adequado. O objetivo desta dissertação consiste no desenho, implementação e avaliação do primeiro switch capaz de realizar codificação no plano de dados, recorrendo à linguagem P4. Mais concretamente, a nossa solução consiste em dois switches: um que executa XOR (P4- XOR Switch), e outro que executa uma variante de Random Linear Network Coding (P4-RLNC Switch). Durante a implementação enfrentámos vários desafios, devido às peculiaridades da linguagem. Entre os principais fatores que dificultaram a implementação, está o facto de a linguagem ser declarativa, não permitindo a criação de estruturas de dados auxiliares em tempo de execução; e a impossibilidade de criar ciclos, essencial para repetir o mesmo processo de codificação sobre os vários elementos dos símbolos, no caso do P4-RLNC Switch. Sendo um trabalho inovador, a avaliação focou-se essencialmente na funcionalidade dos dois switches concretizados. Adicionalmente, a performance do P4-XOR Switch também foi avaliada.Network Coding (NC) is a technique that can be used to improve a network’s throughput. In addition, it has significant potential to improve the security, manageability, resilience (to packet losses, link failures and node departures) and the support of quality of service, in both wired and wireless network environments. The idea is to allow intermediate nodes of the network (i.e. switches and/or routers) to mix the contents of incoming data packets before forwarding them. Something that, traditionally carried out at source nodes, is therefore extended to the network, creating an array of new options. The difficulty of deploying NC on traditional switches lies in the impossibility to change or extend their operation with the requirements of this new paradigm. The devices are closed, the software and underlying hardware are vendor specific, and follow a fixed set of protocols and processing pipeline. This rigidity precludes NC in today’s switches and routers. Fortunately, programmable switches are beginning to emerge, with some already achieving production-levels and reaching the market (e.g., Barefoot Tofino). A new high-level language to program these switches has recently been proposed: P4. The P4 language allows the precise definition of how packets are processed in these programmable switches. Namely, it enables the definition of headers, parsers, match-action tables, and the processing pipeline itself. Therefore, by taking advantage of these constructs, P4 enables the deployment of NC, on the switch’s data plane, for the first time. In this dissertation, we design and implement two NC switches using the P4 language. Both switches employ Linear Network Coding (LNC). The main difference is that the first (P4-XOR Switch), simply performs the XOR of packets (i.e., a linear code with field size 2). The second (P4-RLNC Switch) is more generic, allowing larger field sizes. For this purpose it performs Random Linear Network Coding (RLNC), which is a random variant of LNC. The evaluation was performed on Mininet (a network emulator) and focused on the functionality of both switches. Additionally, the performance of the P4-XOR Switch was tested as well. The main conclusion is that our implementations correctly perform the required operations allowing, for the first time, NC to be performed in real data planes

Advancing SDN from OpenFlow to P4: a survey

Software-defined Networking (SDN) marked the beginning of a new era in the field of networking by decoupling the control and forwarding processes through the OpenFlow protocol. The Next Generation SDN is defined by Open Interfaces and full programmability of the data plane. P4 is a domain-specific language that fulfills these requirements and has known wide adoption over recent years from Academia and Industry. This work is an extensive survey of the P4 language covering domains of application, a detailed overview of the language, and future directions

Contributions towards softwarization and energy saving in passive optical networks

Ths thesis is a result of contributions to optimize and improve the network management systme and power consumption in Passive Optical Network (PON). Passive Optical Network elements such as Optical Line Terminal (OLT) and Optical Network Units (ONUs) are currently managed by inflexible legacy network management systems. Software-Defined Networking (SDN) is a new networking paradigm that improves the operation and management of networks by decoupling control plane from data plane. Currently, network management in PON networks is not always automated nor normalized. One goal of the researchers in optical networking is to improve the programmability, efficiency, and global optimization of network operations, in order to minimize both Capital Expenditure (CAPEX) and Operational Expenditure (OPEX) by reducing the complexity of devices and its operation. Therefore, it makes sense to use an SDN approach in order to manage the passive optical network functionalities and migrating must of the upper layer functions to the SDN controller. Many approaches have already addressed the topic of applying the SDN architecture in PON networks. However; the focus was usually on facilitating the deployment of SDN-based service and so Service Interoperability remains unexplored in detail. The main challenge toward this goal is how to make compatible the synchronous nature of the EPON media access control protocols with the asynchronous architecture of SDN, and in particular, OpenFlow. In our proposed architecture, the OLT is partially virtualized and some of its functionalities are allocated to the core network management system, while the OLT itself is replaced by an OpenFlow switch. A new MultiPoint MAC Control (MPMC) sublayer extension based on the OpenFlow protocol is presented. The OpenFlow switch is extended with synchronous ports to retain the time-critical nature of the EPON network. Our simulation-based results demonstrate the effectiveness of the new architecture, while retaining a similar (or improved) performance in term of delay and throughput when compared to legacy PONs. Nowadays, many researchers are working simultaneously to develop power saving techniques and improves energy efficiency in the PON network, and since the contribution of access networks to the global energy consumption is large, energy efficiency has become an increasingly important requirement in designing access networks. Therefore, energy-saving approaches are being investigated to provide high performance and consume less energy. Several techniques have been proposed to increase energy efficiency in PON networks. Such techniques are related to the centeralized DBA but the advantage of power saving in a distributed DBA remains untouched. We present a distributed energy-efficient Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) algorithm for both the upstream and downstream channels of EPON to improve energy efficiency in EPON networks. The proposed algorithm analyzes the queue status of the ONUs and OLT in order to power-off the transmitter and/or receiver of an ONU whenever there is no upstream or downstream traffic. We have been able to combine the advantage of a distributed DBA such as DDSPON (a smaller packet delay, due to the shorter time needed by DDSPON to allocate the transmission slots) and the energy-saving features (that come at a price of longer packet delays due to the fact that switching off the transmitters make the packet queues grow). Our proposed DBA algorithm minimizes the ONU energy consumption across a wide range of network loads, while maintaining at an acceptable level the penalty introduced in terms of channel utilization and packet delay.Las contribuciones de esta tesis se centran en mejorar el sistema de gestión de red y el consumo de energía en redes de acceso ópticas pasivas (PON). Los elementos de las redes PON, como el terminal de línea óptica (OLT) y las unidades de red ópticas (ONU), se gestionan actualmente mediante sistemas poco flexibles. El nuevo paradigma de redes definidas por software (SDN) mejora la gestión de redes al desacoplar el plano de control del plano de datos. Actualmente, la gestión de redes PON no está automatizada ni normalizada. Uno de los objetivos de los investigadores en redes ópticas es mejorar la programabilidad, la eficiencia y la optimización global de las operaciones de red, con el fin de minimizar tanto el gasto de capital (CAPEX) como el gasto operativo (OPEX) al reducir la complejidad de los dispositivos y su funcionamiento. Por lo tanto, tiene sentido utilizar un enfoque SDN para gestionar las funciones de red óptica pasiva y migrar algunas de las funciones PON de capas superiores al controlador SDN. Otros investigadores han estudiado esta aproximación. sin embargo; el enfoque generalmente estaba en facilitar la implementación del servicio basado en SDN y, por lo tanto, la interoperabilidad de los servicios permanecía sin ser explorado en detalle. El principal desafío hacia este objetivo es cómo compatibilizar la naturaleza síncrona de los protocolos de control de acceso a medios EPON con la arquitectura asíncrona de SDN y, en particular, OpenFlow. En nuestra propuesta de arquitectura, la OLT se virtualiza parcialmente y algunas de sus funcionalidades se asignan al sistema de gestión de red centralizado, mientras que la OLT se reemplaza por un conmutador OpenFlow. Proponemos una nueva extensión de la subcapa de control múltiple de MAC (MPMC) basada en el protocolo OpenFlow. El conmutador OpenFlow se amplía con puertos síncronos para asegurar la naturaleza de tiempo real de la red EPON. Nuestros resultados basados ¿¿en simulaciones demuestran la efectividad de la nueva arquitectura, al tiempo que se mantiene un rendimiento similar (o mejorado) en términos de retardos y rendimiento en comparación con las PON clásicas. Por otro lado, se están desarrollando técnicas de ahorro de energía y mejora de la eficiencia energética en redes PON, y dado que la contribución de las redes de acceso al consumo total de energía es importante, la eficiencia energética se ha convertido en un requisito cada vez más importante. Se han propuesto varias técnicas por parte de otros autores para aumentar la eficiencia energética en las redes PON, relacionadas con algoritmos DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) centralizados, pero las ventaja del ahorro de energía en un DBA distribuido no se ha explorado todavía. Por ello nuestra segunda contiribución es un algoritmo distribuido de asignación dinámica de ancho de banda energéticamente eficiente tanto para los canales ascendentes como descendentes de EPON para mejorar la eficiencia energética en las redes EPON. El algoritmo propuesto analiza el estado de cola de las ONU y la OLT para apagar el transmisor y/o el receptor de una ONU cuando no hay tráfico en sentido ascendente o descendente. Hemos podido combinar la ventaja de un DBA distribuido como DDSPON (que asegura retardos más pequeños, debido al menor tiempo que DDSPON necesita para asignar las ranuras de transmisión) y las características de ahorro de energía (al precio de tener retardos de paquete más grandes debido al hecho de que apagar los transmisores hace que las colas de paquetes crezcan). Nuestro algoritmo de DBA propuesto minimiza el consumo de energía de la ONU en una amplia gama de cargas de red, mientras mantiene a un nivel aceptable la penalización introducida en términos de utilización del canal y retardos

Contributions towards softwarization and energy saving in passive optical networks

Ths thesis is a result of contributions to optimize and improve the network management systme and power consumption in Passive Optical Network (PON). Passive Optical Network elements such as Optical Line Terminal (OLT) and Optical Network Units (ONUs) are currently managed by inflexible legacy network management systems. Software-Defined Networking (SDN) is a new networking paradigm that improves the operation and management of networks by decoupling control plane from data plane. Currently, network management in PON networks is not always automated nor normalized. One goal of the researchers in optical networking is to improve the programmability, efficiency, and global optimization of network operations, in order to minimize both Capital Expenditure (CAPEX) and Operational Expenditure (OPEX) by reducing the complexity of devices and its operation. Therefore, it makes sense to use an SDN approach in order to manage the passive optical network functionalities and migrating must of the upper layer functions to the SDN controller. Many approaches have already addressed the topic of applying the SDN architecture in PON networks. However; the focus was usually on facilitating the deployment of SDN-based service and so Service Interoperability remains unexplored in detail. The main challenge toward this goal is how to make compatible the synchronous nature of the EPON media access control protocols with the asynchronous architecture of SDN, and in particular, OpenFlow. In our proposed architecture, the OLT is partially virtualized and some of its functionalities are allocated to the core network management system, while the OLT itself is replaced by an OpenFlow switch. A new MultiPoint MAC Control (MPMC) sublayer extension based on the OpenFlow protocol is presented. The OpenFlow switch is extended with synchronous ports to retain the time-critical nature of the EPON network. Our simulation-based results demonstrate the effectiveness of the new architecture, while retaining a similar (or improved) performance in term of delay and throughput when compared to legacy PONs. Nowadays, many researchers are working simultaneously to develop power saving techniques and improves energy efficiency in the PON network, and since the contribution of access networks to the global energy consumption is large, energy efficiency has become an increasingly important requirement in designing access networks. Therefore, energy-saving approaches are being investigated to provide high performance and consume less energy. Several techniques have been proposed to increase energy efficiency in PON networks. Such techniques are related to the centeralized DBA but the advantage of power saving in a distributed DBA remains untouched. We present a distributed energy-efficient Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) algorithm for both the upstream and downstream channels of EPON to improve energy efficiency in EPON networks. The proposed algorithm analyzes the queue status of the ONUs and OLT in order to power-off the transmitter and/or receiver of an ONU whenever there is no upstream or downstream traffic. We have been able to combine the advantage of a distributed DBA such as DDSPON (a smaller packet delay, due to the shorter time needed by DDSPON to allocate the transmission slots) and the energy-saving features (that come at a price of longer packet delays due to the fact that switching off the transmitters make the packet queues grow). Our proposed DBA algorithm minimizes the ONU energy consumption across a wide range of network loads, while maintaining at an acceptable level the penalty introduced in terms of channel utilization and packet delay.Las contribuciones de esta tesis se centran en mejorar el sistema de gestión de red y el consumo de energía en redes de acceso ópticas pasivas (PON). Los elementos de las redes PON, como el terminal de línea óptica (OLT) y las unidades de red ópticas (ONU), se gestionan actualmente mediante sistemas poco flexibles. El nuevo paradigma de redes definidas por software (SDN) mejora la gestión de redes al desacoplar el plano de control del plano de datos. Actualmente, la gestión de redes PON no está automatizada ni normalizada. Uno de los objetivos de los investigadores en redes ópticas es mejorar la programabilidad, la eficiencia y la optimización global de las operaciones de red, con el fin de minimizar tanto el gasto de capital (CAPEX) como el gasto operativo (OPEX) al reducir la complejidad de los dispositivos y su funcionamiento. Por lo tanto, tiene sentido utilizar un enfoque SDN para gestionar las funciones de red óptica pasiva y migrar algunas de las funciones PON de capas superiores al controlador SDN. Otros investigadores han estudiado esta aproximación. sin embargo; el enfoque generalmente estaba en facilitar la implementación del servicio basado en SDN y, por lo tanto, la interoperabilidad de los servicios permanecía sin ser explorado en detalle. El principal desafío hacia este objetivo es cómo compatibilizar la naturaleza síncrona de los protocolos de control de acceso a medios EPON con la arquitectura asíncrona de SDN y, en particular, OpenFlow. En nuestra propuesta de arquitectura, la OLT se virtualiza parcialmente y algunas de sus funcionalidades se asignan al sistema de gestión de red centralizado, mientras que la OLT se reemplaza por un conmutador OpenFlow. Proponemos una nueva extensión de la subcapa de control múltiple de MAC (MPMC) basada en el protocolo OpenFlow. El conmutador OpenFlow se amplía con puertos síncronos para asegurar la naturaleza de tiempo real de la red EPON. Nuestros resultados basados ¿¿en simulaciones demuestran la efectividad de la nueva arquitectura, al tiempo que se mantiene un rendimiento similar (o mejorado) en términos de retardos y rendimiento en comparación con las PON clásicas. Por otro lado, se están desarrollando técnicas de ahorro de energía y mejora de la eficiencia energética en redes PON, y dado que la contribución de las redes de acceso al consumo total de energía es importante, la eficiencia energética se ha convertido en un requisito cada vez más importante. Se han propuesto varias técnicas por parte de otros autores para aumentar la eficiencia energética en las redes PON, relacionadas con algoritmos DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) centralizados, pero las ventaja del ahorro de energía en un DBA distribuido no se ha explorado todavía. Por ello nuestra segunda contiribución es un algoritmo distribuido de asignación dinámica de ancho de banda energéticamente eficiente tanto para los canales ascendentes como descendentes de EPON para mejorar la eficiencia energética en las redes EPON. El algoritmo propuesto analiza el estado de cola de las ONU y la OLT para apagar el transmisor y/o el receptor de una ONU cuando no hay tráfico en sentido ascendente o descendente. Hemos podido combinar la ventaja de un DBA distribuido como DDSPON (que asegura retardos más pequeños, debido al menor tiempo que DDSPON necesita para asignar las ranuras de transmisión) y las características de ahorro de energía (al precio de tener retardos de paquete más grandes debido al hecho de que apagar los transmisores hace que las colas de paquetes crezcan). Nuestro algoritmo de DBA propuesto minimiza el consumo de energía de la ONU en una amplia gama de cargas de red, mientras mantiene a un nivel aceptable la penalización introducida en términos de utilización del canal y retardos.Postprint (published version

OFLOPS-SUME and the art of switch characterization

© 2018 IEEE. The philosophy of software-defined networking (SDN) has introduced new challenges in network system management. In contrast to traditional network devices that contained both the control and the data plane functionality in a tightly coupled manner, SDN technologies separate the two network planes and define a remote API for low-level device configuration. Nonetheless, the enhanced flexibility of the SDN paradigm is prone to create novel performance and scalability bottlenecks in the network. To help network managers and application developers better understand the actual behavior of SDN implementations, we present a hardware/software co-design that enables switch characterization at 40 Gbps and beyond. We conduct an evaluation of both software and hardware switches. We expose the unwanted effects of the OpenFlow barrier primitive, potential misbehaviors when adding or modifying a batch of rules, and how simple operations, such as packet modification, can impact the switch forwarding performance. We release the code publicly as open source to promote experiments reproducibility as well as encourage the network community to evolve our solution.This work was supported by the U.K.’s Engineering and Physical Sciences Research Council through the EARL and TOUCAN projects under Grants EP/P025374/1 and EP/L02009/1