Hoy en día, los nodos de red que forman Internet son complejos sistemas hardware/software que soportan un gran número de protocolos, servicios de red, o funcionalidades avanzadas como rewall o NAT. Sin embargo el proceso para añadir un nuevo protocolo o servicio es extremadamente largo y costoso, debido a múltiples causas, pero especialmente a que los routers siguen siendo sistemas propietarios, integrados verticalmente por los fabricantes. En este sentido, la investigación en redes programables intenta simpli car el desarrollo y el despliegue de los servicios de red mediante la de nición de interfaces abiertos entre todos los elementos que forman el router. Sin embargo hasta que los primeros diseños de nodos de red totalmente programables lleguen a comercializarse, es necesario aportar soluciones a corto y medio plazo que permitan ampliar las capacidades y servicios de los routers de alto rendimiento actuales. Esta tesis presenta una arquitectura de nodo de red programable de transici ón y bajo coste, denominada Simple Assistant-Router Architecture (SARA), que permite extender las capacidades de un router comercial delegando el procesamiento avanzado de los paquetes a un cluster de asistentes , lo que simpli ca el desarrollo y despliegue dinámico de los nuevos servicios de red. Un aspecto fundamental de esta arquitectura distribuida es la de nición de mecanismos de coordinación de los asistentes entre sí y con el router legado. Para ello se propone la utilización del Router-Assistant Protocol (RAP), un protocolo de control que permite a los asistentes con gurar el plano de datos del router, recibir eventos, así como desviar paquetes de señalización y ujos de datos para su procesamiento en los asistentes. Dada la heterogeneidad de los requisitos de las aplicaciones de red es necesario proporcionar varios mecanismos para asegurar un reparto de carga efectivo en el cluster de asistentes. Esta Tesis Doctoral propone dos algoritmos de Fast Robust Hashing que permiten la asignación equitativa y persistente de ujos a asistentes, mejorando el rendimiento de las técnicas de Robust Hashing actuales, por lo que son lo su cientemente e cientes como para ser implementados en el plano de datos de un router comercial. Además, este trabajo especi ca el eXtensible Service Discovery Framework (XSDF), un marco de trabajo sencillo y escalable, que integra en un único proceso el descubrimiento de servicios y el reparto de carga entre servidores desacoplados.Nowadays, the network nodes that build Internet are complex hardware/
software systems, that support many signalling protocols, network services, and
complex functionalities such as rewalling or NAT. However adding a new capability
is a long, complex and costly process, due to many causes, but specially
because routers are still proprietary systems, vertically integrated by the vendors.
In this sense, the research in programmable networks tries to simplify the
development and deployment of network services by specifying open interfaces
among all the elements that make up a router. However, before the rst programmable
network nodes start being deployed, it is necessary to provide short
and medium term solutions that allow current high-performance routers to add
advanced capabilities and new network services.
This PhD. Thesis presents a low-cost transition architecture for programmable
network nodes named Simple Assistant-Router Architecture (SARA), that
allows a commercial router to easily extend its capabilities by delegating the
advanced packet processing to a cluster of assistants , which greatly simpli es
the development and dynamic deployment of new network services.
A key aspect of this distributed architecture is the need of several coordination
mechanisms between the router and the assistants, and among assistant
themselves. Therefore, the Router-Assistant Protocol (RAP) has been proposed,
which is a control protocol based on ForCES, that allows assistants to con gure
the router's data plane, to notify events, as well as to divert signalling packets
and data ows to the assistants.
As network application requirements could be very heterogeneous, it is necessary
to provide several mechanisms in order to load-balance the assistant
cluster. Thus, this Thesis presents two novel Fast Robust Hashing algorithms
that provides a permanent and fair mapping of ows to assistants, and improves
existing Robust Hash techniques as it is e cient enough to be implemented in
the data plane of a commercial router. Moreover this research work also de -
nes the eXtensible Service Discovery Framework (XSDF), which integrates in a
single process: scalable service location, and load-sharing among lightly-coupled
servers
