Self-Organization and Resilience for Networked Systems:Design Principles and Open Research Issues

Networked systems form the backbone of modern society, underpinning critical infrastructures such as electricity, water, transport and commerce, and other essential services (e.g., information, entertainment, and social networks). It is almost inconceivable to contemplate a future without even more dependence on them. Indeed, any unavailability of such critical systems is--even for short periods--a rather bleak prospect. However, due to their increasing size and complexity, they also require some means of autonomic formation and self-organization. This paper identifies the design principles and open research issues in the twin fields of self-organization and resilience for networked systems. In combination, they offer the prospect of combating threats and allowing essential services that run on networked systems to continue operating satisfactorily. This will be achieved, on the one hand, through the (self-)adaptation of networked systems and, on the other hand, through structural and operational resilience techniques to ensure that they can detect, defend against, and ultimately withstand challenges

On the design and development of emulation platforms for NFV-based infrastructures

Network Functions Virtualisation (NFV) presents several advantages over traditional network architectures, such as flexibility, security, and reduced CAPEX/OPEX. In traditional middleboxes, network functions are usually executed on specialised hardware (e.g., firewall, DPI). Virtual Network Functions (VNFs) on the other hand, are executed on commodity hardware, employing Software Defined Networking (SDN) technologies (e.g., OpenFlow, P4). Although platforms for prototyping NFV environments have emerged in recent years, they still present limitations that hinder the evaluation of NFV scenarios such as fog computing and heterogeneous networks. In this work, we present NIEP: a platform for designing and testing NFV-based infrastructures and VNFs. NIEP consists of a network emulator and a platform for Click-based VNFs development. NIEP provides a complete NFV emulation environment, allowing network operators to test their solutions in a controlled scenario prior to deployment in production networks

PerDiS : um serviço para descoberta de recursos no ISAM pervasive environment

Estratégias para descoberta de recursos permitem a localização automática de dispositivos e serviços em rede, e seu estudo é motivado pelo elevado enriquecimento computacional dos ambientes com os quais interage-se. Essa situação se deve principalmente à popularização de dispositivos pessoais móveis e de infra-estruturas de comunicação baseadas em redes sem-fio. Associado à rede fixa, esse ambiente computacional proporciona um novo paradigma conhecido como computação pervasiva. No escopo de estudo da computação pervasiva, o Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da Universidade Federal do Rio Grande do Sul desenvolve o projeto ISAM. Este engloba frentes de pesquisa que tratam tanto da programação de aplicações pervasivas como também do suporte à execução dessas. Esse suporte é provido pelo middleware EXEHDA, o qual disponibiliza um conjunto de serviços que podem ser utilizados por essas aplicações ou por outros serviços do ambiente de execução. Essa dissertação aborda especificamente o Pervasive Discovery Service (PerDiS), o qual atua como um mecanismo para descoberta de recursos no ambiente pervasivo proporcionado pelo ISAM. A concepção do PerDiS baseou-se na identificação dos principais requisitos de uma solução para descoberta de recursos apropriada para utilização em um cenário de computação pervasiva Resumidamente, os requisitos identificados nessa pesquisa e considerados pelo PerDiS tratam de questões relacionadas aos seguintes aspectos: a) utilização de informações do contexto de execução, b) utilização de estratégias para manutenção automática da consistência, c) expressividade na descrição de recursos e critérios de pesquisa, d) possibilidade de interoperabilidade com outras estratégias de descoberta, e) suporte à descoberta de recursos em larga-escala, e f) utilização de preferências por usuário. A arquitetura PerDiS para descoberta de recursos utiliza em sua concepção outros serviços disponibilizados pelo ambiente de execução do ISAM para atingir seus objetivos, e ao mesmo tempo provê um serviço que também pode ser utilizado por esses. O modelo proposto é validado através da implementação de um protótipo, integrado à plataforma ISAM. Os resultados obtidos mostram que o PerDiS é apropriado para utilização em ambientes pervasivos, mesmo considerando os desafios impostos por esse paradigma

PerDiS : um serviço para descoberta de recursos no ISAM pervasive environment

Estratégias para descoberta de recursos permitem a localização automática de dispositivos e serviços em rede, e seu estudo é motivado pelo elevado enriquecimento computacional dos ambientes com os quais interage-se. Essa situação se deve principalmente à popularização de dispositivos pessoais móveis e de infra-estruturas de comunicação baseadas em redes sem-fio. Associado à rede fixa, esse ambiente computacional proporciona um novo paradigma conhecido como computação pervasiva. No escopo de estudo da computação pervasiva, o Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído da Universidade Federal do Rio Grande do Sul desenvolve o projeto ISAM. Este engloba frentes de pesquisa que tratam tanto da programação de aplicações pervasivas como também do suporte à execução dessas. Esse suporte é provido pelo middleware EXEHDA, o qual disponibiliza um conjunto de serviços que podem ser utilizados por essas aplicações ou por outros serviços do ambiente de execução. Essa dissertação aborda especificamente o Pervasive Discovery Service (PerDiS), o qual atua como um mecanismo para descoberta de recursos no ambiente pervasivo proporcionado pelo ISAM. A concepção do PerDiS baseou-se na identificação dos principais requisitos de uma solução para descoberta de recursos apropriada para utilização em um cenário de computação pervasiva Resumidamente, os requisitos identificados nessa pesquisa e considerados pelo PerDiS tratam de questões relacionadas aos seguintes aspectos: a) utilização de informações do contexto de execução, b) utilização de estratégias para manutenção automática da consistência, c) expressividade na descrição de recursos e critérios de pesquisa, d) possibilidade de interoperabilidade com outras estratégias de descoberta, e) suporte à descoberta de recursos em larga-escala, e f) utilização de preferências por usuário. A arquitetura PerDiS para descoberta de recursos utiliza em sua concepção outros serviços disponibilizados pelo ambiente de execução do ISAM para atingir seus objetivos, e ao mesmo tempo provê um serviço que também pode ser utilizado por esses. O modelo proposto é validado através da implementação de um protótipo, integrado à plataforma ISAM. Os resultados obtidos mostram que o PerDiS é apropriado para utilização em ambientes pervasivos, mesmo considerando os desafios impostos por esse paradigma

Dynamic Ontology Negotiation for Interacting Autonomous Systems

With the emergence of mobile and ubiquitous computing environments, there is a requirement to enable collaborative applications between components of these environments. As many of these applications have been designed to operate in isolation, making them work together is often complicated by semantic and ontological differences in the meta-data describing the data to be shared. Typical approaches to overcoming such ontological differences require the presence of a third party administrator, an approach incompatible with interactive, autonomous systems. This paper presents a novel approach to automatic ontology generation and mapping suitable for deployment in autonomous, interacting systems for a particular class of collaborative application. The approach facilitates the collaboration of application-level data collections by identifying areas of ontological conict and using meta-data values associated with those collections to establish commonality. A music sharing application, exploiting this ontology generation and mapping mechanism, has been developed to facilitate the sharing of music between peers. Protocols and abstractions are used to establish commonality and collaboration between the systems, and the automatic ontology generation and mapping mechanism is used to enhance interoperability at the application level. 1

NIEP: NFV infrastructure emulation platform

Network Functions Virtualization (NFV) presents several advantages over traditional network architectures, such as flexibility, security, and reduced CAPEX/OPEX. However, virtualizing network functions usually executed on specialized hardware (e.g., firewall, DPI, load balancer) and employing innovative technologies (e.g., OpenFlow, P4) increases the challenges of designing, testing, and deploying network infrastructures and services. Although platforms for prototyping NFV environments have emerged in recent years, they still present limitations that hinder the evaluation of specific NFV scenarios, such as fog computing and heterogeneous networks. In this paper, we present NIEP: a platform for designing and testing NFV-based infrastructures and Virtualized Network Functions (VNFs) through the integration of a well-known network emulator (Mininet) and a novel platform for Click-based VNFs development (Click-on-OSv). NIEP provides a complete NFV emulation environment, allowing network operators to test their solutions in a controlled scenario prior to deployment in production networks. As main advantages, NIEP allows the emulation of heterogeneous scenarios, which can be easily migrated to production environments. An experimental scenario is defined to analyze NIEP's performance in terms of VNFs boot time and throughput. Further, NIEP's advantages and shortcomings are discussed and compared to existing emulation platforms