Distributed Multicast Tree Aggregation

Multicast is not scalable mainly due to the number of forwarding states and control overhead required to maintain trees. Tree aggregation reduces the number of multicast forwarding states and the tree maintenance overhead by allowing several multicast groups to share the same delivery tree. In this paper, we exhibit several drawbacks of the existing protocols: the latency to manage group dynamics is high, the managers are critical points of failures and some group-specific entries are stored unnecessarily. Then, we propose a new distributed protocol that significantly reduces the number of control messages and limits the number of trees within a domain. By simulations, we show that our protocol achieves good performance and outperforms the previous known distributed algorithm. // Le Multicast n'est pas encore bien déployé dans Internet. Les deux raisons principales qui freinent son déploiement sont : le nombre d'états de routage important qui dépend du nombre de groupes et le nombre de messages de contrôle nécessaires pour maintenir les arbres multicast dans un domaine de routage. L'agrégation d'arbres multicast est un protocole qui permet de résoudre ces deux problèmes en permettant à plusieurs groupes multicast d'utiliser le même arbre de routage. Dans ce papier, nous détaillons plusieurs inconvénients concernant les protocoles rééalisant l'agrégation d'arbres. En effet, dans ces protocoles, la latence pour gérer la dynamicité des groupes est grande, les gestionnaires d'agrégation sont des points critiques dans le cas de pannes et des entrées spécifiques aux groupes sont stoquées inutilement. Nous proposons un nouveau protocole distribué qui réduit le nombre de messages de contrôle envoyés et qui limite le nombre d'arbres dans un domaine. Par des simulations, nous prouvons que notre protocole a de bien meilleures performances que le tout dernier protocole distribué connu

Routing in All-Optical Label Switched-based Networks with Small Label Spaces

International audienceWith the development of All-Optical Label Switching (AOLS) network, nodes are capable of forwarding labeled packets without performing Optical-Electrical-Optical (OEO) conversions, speeding up the forwarding. However, this new technology also brings new constraints and, consequently, new problems have to be adressed. We study in this paper the problem of routing a set of demands in such a network, considering that routers have limited label space, preventing from the usage of label swapping techniques. Label stripping is a solution that ensures forwarding, concerning these constraints, of all the paths at expenses of increasing the stack size and wasting bandwith. We propose an intermediate feasible solution that keeps the GMPLS stack size smaller than label stripping, in order to gain bandwidth resources. After proposing an heuristic for this problem, we present simulations that show the performance of our solution

Optimizing IGP Link Weights for Energy-efficiency in a Changing World

Recently, saving energy for backbone networks has raised an increasing concern for network operators. Since traffic load has a small influence on power consumption, the most common approach is to put unused links into sleep mode to save energy. To guarantee QoS, all traffic demands should be routed without violating capacity constraints. In this work, we consider to save energy with Open Shortest Path First (OSPF) protocol. From the perspective of traffic engineering, we argue that stability in routing configuration also plays an important role in QoS. In details, frequent changes in network configuration (link weights, slept and activated links) to adapt with traffic fluctuation in daily time cause network oscillation. We propose a novel optimization method of link weight so as to limit the changes in network configurations in multi-period traffic matrices. We formally define the problem and model it as Mixed Integer Linear Program (MILP). We then propose efficient heuristic algorithm that is suitable for large networks. Simulation results with real traffic traces on three different networks show that our approach achieves high energy savings and less pain for QoS (in term of less changes in network configuration)

Optimizing IGP link weights for energy-efficiency in multi-period traffic matrices

International audienceRecently, due to the increasing power consumption and worldwide gases emissions in ICT (Information and Communication Technology), energy efficient ways to design and operate backbone networks are becoming a new concern for network operators. Since these networks are usually overprovisioned and since traffic load has a small influence on power consumption of network equipments, the most common approach to save energy is to put unused line cards that drive links between neighboring routers into sleep mode. To guarantee QoS, all traffic demands should be routed without violating capacity constraints and the network should keep its connectivity. From the perspective of traffic engineering, we argue that stability in routing configuration also plays an important role in QoS. In details, frequent changes in network configuration (link weights, slept and activated links) to adapt with traffic fluctuation in daily time cause network oscillations. In this work, we propose a novel optimization method to adjust the link weights of Open Shortest Path First (OSPF) protocol while limiting the changes in network configurations when multi-period traffic matrices are considered. We formally define the problem and model it as Mixed Integer Linear Program (MILP). We then propose an efficient heuristic algorithm that is suitable for large networks. Simulation results with real traffic traces on three different networks show that our approach achieves high energy saving while keeping the networks in stable state (less changes in network configuration)

Internet et la théorie des graphes

National audienceLa théorie des graphes constitue un domaine des mathématiques qui s'est développé au sein de disciplines diverses telles que la chimie (modélisation de structures), la biologie (génome), les sciences sociales (modélisation des relations) et le transport (réseaux routiers, électriques, etc.). Le cycle eulérien et le cycle hamiltonien Réseaux internet et graphes " petit-monde " Comment calculer un plus court chemin

Energy Efficient Routing by Switching-Off Network Interfaces

International audienceSeveral studies exhibit that the traffic load of the routers only has a small influence on their energy consumption. Hence, the power consumption in networks is strongly related to the number of active network elements, such as interfaces, line cards, base chassis,... The goal thus is to find a routing that minimizes the (weighted) number of active network elements used when routing. In this paper, we consider a simplified architecture where a connection between two routers is represented as a link joining two network interfaces. When a connection is not used, both network interfaces can be turned off. Therefore, in order to reduce power consumption, the goal is to find the routing that minimizes the number of used links while satisfying all the demands. We first define formally the problem and we model it as an integer linear program. Then, we prove that this problem is not in APX, that is there is no polynomial-time constant-factor approximation algorithm. We propose a heuristic algorithm for this problem and we also prove some negative results about basic greedy and probabilistic algorithms. Thus we present a study on specific topologies, such as trees, grids and complete graphs, that provide bounds and results useful for real topologies. We then exhibit the gain in terms of number of network interfaces (leading to a global reduction of approximately 33 MWh for a medium-sized backbone network) for a set of existing network topologies: we see that for almost all topologies more than one third of the network interfaces can be spared for usual ranges of operation. Finally, we discuss the impact of energy efficient routing on the stretch factor and on fault tolerance.L'économie d'énergie dans les réseaux peut être accomplie en utilisant des techniques efficaces de routage ou de conception de réseaux. Dans ce papier, nous étudions une architecture simplifiée de réseaux dans laquelle lorsque deux routeurs sont reliés par un lien, les deux équipements extrémités de ce lien doivent être allumés. Chaque équipement ayant une consommation dépendant plutôt de son activation que de la quantité de traffic, notre objectif est de minimiser le nombre total d'équipements réseaux activés. Autrement dit, ce problème revient à effectuer un routage des demandes en minimisant le nombre d'arêtes dans la topologie. Nous proposons un programme linéaire pour résoudre ce problème et montrons des bornes simples sur des topologies particulières telles que la grille, l'arbre ou le graphe complet. Nous montrons des résultats d'inapproximabilité de ce problème, même si l'on considère des instances particulières. Nous proposons ensuite une heuristique dont nous évaluons les performances à l'aide de simulations sur des topologies réelles et sur la grille. Nous étudions ensuite l'impact de ces solutions efficaces en énergie sur la tolérance aux pannes et sur la longueur moyenne des routes. Finalement, nous proposons des structures de routage qui garantissent deux chemins disjoints par demande, ainsi qu'une limite sur la longueur des chemins

Routage efficace en énergie

International audienceDe récentes études montrent que la charge de trafic des routeurs n'a qu'une faible influence sur leur consommation énergétique. Par conséquent, la consommation dans les réseaux est fortement liée au nombre d'équipements du réseau activés (interfaces, chassis, etc). Dans un objectif de minimisation de l'énergie dans les réseaux, il est intéressant de minimiser le nombre (pondéré) d'équipements utilisés lors du routage. Dans cet article, nous considérons une architecture simplifiée où un lien entre deux routeurs relie deux interfaces. Quand un lien n'est pas activé, les deux interfaces correspondantes peuvent être éteintes. Par conséquent, afin de réduire la consommation d'énergie, l'objectif est de trouver un routage qui minimise le nombre de liens utilisés et satisfait toutes les demandes. Nous montrons des résultats d'inapproximabilité de ce problème, même si l'on considère des instances particulières. Nous prouvons des bornes en général et pour des topologies particulières telles que la grille, l'arbre ou le graphe complet. Nous proposons ensuite une heuristique dont nous évaluons les performances à l'aide de simulations sur des topologies réelles. Nous étudions ensuite l'impact de ces solutions efficaces en énergie sur la tolérance aux pannes et sur la longueur moyenne des routes

On the Complexity of Compressing Two Dimensional Routing Tables with Order

International audienceMotivated by routing in telecommunication network using Software Defined Network (SDN) technologies, we consider the following problem of finding short routing lists using aggregation rules. We are given a set of communications X , which are distinct pairs (s, t) ⊆ S × T , (typically S is the set of sources and T the set of destinations), and a port function π : X → P where P is the set of ports. A routing list R is an ordered list of triples which are of the form (s, t, p), If r(s, t) = π(s, t), then we say that (s, t) is properly routed by R and if all communications of X are properly routed, we say that R emulates (X , π). The aim is to find a shortest routing list emulating (X , π). In this paper, we carry out a study of the complexity of the two dual decision problems associated to it. Given a set of communication X , a port function π and an integer k, the A preliminary short version of this work has appeared in [7]. 2 Frédéric Giroire et al. first one called Routing List (resp. the second one, called List Reduction) consists in deciding whether there is a routing list emulating (X , π) of size at most k (resp. |X | − k). We prove that both problems are NP-complete. We then give a 3-approximation for List Reduction, which can be generalized to higher dimensions. We also give a 4-approximation for Routing List in the fundamental case when there are only two ports (i.e. |P | = 2), X = S × T and |S| = |T |

Reconfiguration de chaînes de fonctions de services sans interruption

International audienceCe travail vise à montrer l’utilité de reconfigurer des chaînes de fonctions de services (SFC) dans le but d’améliorer le coût opérationnel du réseau. Nous proposons un modèle d’optimisation basé sur le mécanism emake-before-break, dans lequel l’ancien chemin n’est détruit que quand le nouveau chemin est complètement opérationnel, ceci afin de ne pas avoir d’interruption du trafic. Nous montrons qu’avec notre approche, nommée break-free, le coût opérationnel du réseau est réduit tout en augmentant le taux d’acceptation des SFC