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Situazione attuale delle reti e problematiche. Il paradigma Client-Server.

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Presentazione sul tema: "Situazione attuale delle reti e problematiche. Il paradigma Client-Server."— Transcript della presentazione:

1 Situazione attuale delle reti e problematiche

2 Il paradigma Client-Server

3 Situazione attuale delle reti La diffusione di: dispositivi mobili Wi-FI (smatphones, tablets, etc.) dispositivi mobili Wi-FI (smatphones, tablets, etc.) server virtualization (storage and network virtualization) server virtualization (storage and network virtualization) servizi di clouding servizi di clouding Riesaminare le strutture delle tradizionali architetture di rete.

4 Dipendenza Dai Produttori Dipendenza Dai Produttori Complessità Strutturale Complessità Strutturale Staticità Staticità Configurabilità Configurabilità Scalabilità Scalabilità Problematiche delle reti attuali

5 Possibili soluzioni

6 Possibile soluzione Disaccoppiamento dello strato di controllo da quello dellinoltro Superare le barriere dei produttori, ottenendo una astrazione delle infrastrutture fisiche di rete. Elasticità della rete: operazioni di riconfigurazione topologiche e di instradamento semplici e veloci. Le reti si libereranno da molti protocolli: strumenti di rete devono limitarsi a seguire le istruzioni provenienti dal controller. Il Disaccoppiamento è la chiave della struttura di una SDN (Software Defined Network)

7 Software Defined Network

8 Architettura Software Defined Network C P O L N A T N R E O L F O R P W L A R N D E I N G

9 Il controllo della rete deve essere disaccoppiato dallHW e posto in un controller SW logicamente centralizzato. Completo controllo sulla rete: modificando il SW si fa in modo che la rete abbia un comportamento differente e un unico punto di controllo che permette di avere una visione dellintera rete. Centralizzazione del controller vantaggio

10 Control plane

11 Problematiche da affrontare

12 SDN introduce nuove problematiche: SDN introduce nuove problematiche: la scalabilità di una rete SDN, la scalabilità di una rete SDN, la consistenza della rete. la consistenza della rete. Problematiche SDN

13 Inizialmente conviene pensare al controller come centralizzato, quindi come una applicazione che gira su un nodo della rete, collegato direttamente o indirettamente a tutti gli altri nodi. Allaumentare delle dimensioni della rete tuttavia possono sorgere problemi di performance: un singolo controller potrebbe non essere sufficiente a gestire unintera rete. A questo punto conviene pensare il controller sempre come logicamente centralizzato, ma fisicamente distribuito su più nodi della rete. La scalabilità del controller SDN

14 Control plane distribuito Uno switch può essere connesso a più controllori. Questo scenario risulta più robusto di una connessione 1:1, in quanto se un controllore dovesse fallire, ve ne sarebbe un altro attivo che prenderebbe il suo posto. Inizialmente tutti i controllori si dicono Equals, in quanto avranno tutti gli stessi permessi sugli switch che gestiscono. Successivamente uno sarà il Master, cioè colui che ha pieno accesso sullo switch e gli altri saranno Slave e potranno solo monitorare lo stato.

15 come può il controller ottenere (e mantenere) una visione consistente della rete? come può il controller ottenere (e mantenere) una visione consistente della rete? quali meccanismi deve attuare il controller per impostare uno stato nella rete, ad esempio modificare il comportamento di un nodo? quali meccanismi deve attuare il controller per impostare uno stato nella rete, ad esempio modificare il comportamento di un nodo? Consistenza della rete

16 OPENFLOW

17 Questo protocollo è una interfaccia standard di comunicazione fra il piano di controllo e il piano di forwarding di una architettura SDN. OpenFlow utilizza il concetto di flusso per identificare il traffico di rete: tramite delle regole (match rules) si possono identificare e raggruppare tipologie di traffico differenti, con differente granularità. Il routing tradizionale IP non consente questa flessibilità, poichè è basato unicamente sulle tabelle di routing IP. OpenFlow

18 OpenFlow switch

19 Flow table Ogni entry della flow table è composta da una coppia : Pattern: è un filtro sul pacchetto. Un pattern identifica un insieme di pacchetti, ovvero un flusso di rete. Azione: azione/i da eseguire una volta che il pacchetto coincide con il pattern. Lazione può essere ad esempio inoltra alla porta i, scarta il pacchetto, spedisci il pacchetto al controller, etc.

20 Pipeline Processing

21 Packet Matching

22 Ogni Flow Enrty ha un campo dedicato alle azioni che sono eseguite su di un pacchetto qualora avvenaga il matching. Queste possono essere: Ogni Flow Enrty ha un campo dedicato alle azioni che sono eseguite su di un pacchetto qualora avvenaga il matching. Queste possono essere: Gestione delle Action Set Gestione delle Action Set Esecuzione della Action Set Esecuzione della Action Set Indirizzamento ad una Flow Table Indirizzamento ad una Flow Table Actions

23 Il Secure Channel è linterfaccia che connette lOpenFlow Switch al Controllore tramite lutilizzo del Protocollo OpenFlow. LOpenFlow Protocol supporta tre tipologie differenti di messaggi: Controller-to-Switch: sono messaggi inizializzati dal controllore per gestire o ispezionare uno switch e possono anche non richiedere risposta. Asynchronus: sono messaggi inizializzati dallo switch ed inviati al controllore per denotare eventi della rete, cambiamenti di stato dello switch o errori. Symmetric: sono messaggi mandati sia dal controllore che dallo switch in maniera sincrona. Secure Channel

24 Tipi di OpenFlow Switch

25 Nel caso in cui uno switch perde i collegamenti con tutti i suoi controller, a causa di una disconnessione, dei timers scaduti oppure di errori, deve immediatamente entrare in una delle due modalità. Fail Secure Mode: tutti i pacchetti dello switch che sono destinati ai controllers sono scartati. Fail Secure Mode: tutti i pacchetti dello switch che sono destinati ai controllers sono scartati. Fail Standalone Mode: disponibile solo sugli OpenFlow-Enabled Commercial Switch, porta lo switch ad agire come un normale dispositivo Ethernet. Fail Standalone Mode: disponibile solo sugli OpenFlow-Enabled Commercial Switch, porta lo switch ad agire come un normale dispositivo Ethernet.

26 Virtualizzazione di rete

27 Un ulteriore ingrediente che è parte integrante della visione SDN è rappresentato dalla virtualizzazione di funzioni di rete. Obiettivo: utilizzo di una stessa piattaforma hardware per realizzare più funzionalità di rete (NFV); utilizzo di una stessa piattaforma hardware per realizzare più funzionalità di rete (NFV); Virtualizzazione di rete

28 NETWORK FUNCTION VIRTUALIZATION

29 Con il termine NFV si intende la capacità di allocare delle funzionalità di rete a piacimento su nodi della rete come se fossero delle entità SW astratte, componibili e estensibili. NFV

30 Network function virtualization

31 Funzioni di rete da virtualizzare Instradamento di pacchetti: router e NAT. Funzionalità di bridging e switching. Servizi di storage: NAS. Strumenti di analisi: deep packet inspection (DPI),analizzatori di traffico. Strumenti per test e diagnosi. Funzioni di sicurezza: firewall, server di autenticazione. Distribuzione di contenuti: server web e server video.

32 Sarà necessario re-inventare le funzioni di rete? Sarà necessario re-inventare le funzioni di rete? Quanto deve essere effettivamente generico lHW? Quanto deve essere effettivamente generico lHW? Funzioni di rete da virtualizzare

33 Previsioni delle reti del futuro

34 Migrazione dellintelligenza verso le parti più periferiche della rete, ovvero ledge network. Migrazione dellintelligenza verso le parti più periferiche della rete, ovvero ledge network. Le reti diventeranno sempre più virtuali: le funzioni di rete saranno sempre più disaccoppiate dallHW sottostante. Le reti diventeranno sempre più virtuali: le funzioni di rete saranno sempre più disaccoppiate dallHW sottostante. La rete di accesso sarà composta da commodity HW, su cui si potranno allocare le funzioni di rete desiderate a tutti i livelli della scala ISO/OSI (L3+). La rete di accesso sarà composta da commodity HW, su cui si potranno allocare le funzioni di rete desiderate a tutti i livelli della scala ISO/OSI (L3+). Previsioni delle reti del futuro

35 Un pacchetto partirebbe da una rete edge, attraverserebbe il core (che opererebbe solamente a livelli 1-3 dello stack ISO/OSI) e poi arriverebbe di nuovo a una rete edge, dove verrebbe nuovamente trattato anche ai livelli superiori (livelli OSI 4+, ovvero dal livello di trasporto in su). Ritorno allend-to-end Migliori performance Vantaggi in termini di qualità del servizio, poiché i nodi che forniscono le funzionalità sono più vicini agli utenti


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