Demonstração de criação de redes virtuais no âmbito do operador

Abstract

A Internet nunca foi pensada para suportar a multiplicidade de serviços e a quantidade de utilizadores que tem actualmente. Conjugando este facto com uma crescente exigência quer a nível de desempenho, quer a nível de flexibilidade e robustez, facilmente se percebe que a arquitectura actual não corresponde nem às necessidades e exigências dos utilizadores actuais nem dos futuros. A virtualização de rede é, assim, apresentada como uma possível solução para este problema. Ao permitir que um conjunto de redes com requisitos e arquitecturas distintos, optimizados para diferentes aplicações, partilhem uma mesma infra-estrutura e sejam independentes desta, permitirá o desenvolvimento de alternativas que minimizem ou suprimam as limitações conhecidas da Internet actual. O facto de uma mesma rede física poder ser utilizada para suportar múltiplas redes virtuais é de grande interesse para os operadores. Ao melhorar a utilização da infra-estrutura e a consolidação de recursos, é possível aumentar a rentabilidade da mesma. Além desta mais eficiente utilização, que se traduz numa vantagem competitiva, a virtualização de rede permite o aparecimento de novos modelos de negócio através da dissociação entre serviços e a rede física. Neste sentido, e no âmbito do projecto 4WARD, esta dissertação propõe-se a desenvolver uma plataforma de virtualização que permita a avaliação, resolução de problemas e testes referentes à criação, monitorização e gestão de redes virtuais existentes numa rede física experimental. Foram desenvolvidas funcionalidades dinâmicas de monitorização de rede, através das quais é possível detectar situações de falhas, sobre utilização ou problemas de configuração. Também foram desenvolvidos, simulados e implementados algoritmos distribuídos de descoberta de redes físicas e virtuais. Na vertente de gestão da rede, foram implementados mecanismos que permitem actuar sobre os recursos virtuais. Por fim, para que a criação inteligente de redes virtuais fosse possível e efectuada o mais rapidamente possível, foram desenvolvidos algoritmos de mapeamento dinâmico de redes virtuais e optimizados os processos de criação dos respectivos nós. Por forma a disponibilizar e testar as funcionalidades, foi desenvolvida uma plataforma de virtualização que fornece um ambiente gráfico e que permite, de forma intuitiva, desenhar e configurar redes virtuais, monitorizar as redes existentes em tempo real e actuar sobre elas. Esta plataforma foi desenvolvida de forma modular e poderá servir como base para futuros melhoramentos e funcionalidades. Os resultados obtidos, além de implementarem as funcionalidades desejadas e de comprovarem a escalabilidade da arquitectura e dos algoritmos propostos, provam que é possível a existência de uma ferramenta única de gestão, monitorização e criação de redes virtuais.

The Internet was never designed to support the huge amount of services and users that it has nowadays. Combined with ever-increasing requirements for performance, flexibility, and robustness, one can easily realize that the current architecture does not match neither the needs nor the demands of the current and future users. Network virtualization arises as a potential solution for these issues. By letting multiple networks, optimized for different applications with different requirements and architectures, to coexist and share the same infrastructure in an independent way, new alternatives may be developed that bypass the known limitations of the current Internet. This ability to use the same physical infrastructure to hold multiple virtual networks is of great interest for network operators. By improving its infrastructure utilization and increasing the resource consolidation, higher profitability can be achieved. Besides this competitive advantage, network virtualization enables new business models and the dissociation of the provided services from the physical network. With that goal in mind, this Thesis, in the scope of the 4WARD project, presents a virtualization platform that will enable the evaluation and solving of the inherent problems associated with the creation, monitoring and management of virtual networks, embedded in an experimental physical network. The developed dynamic monitoring features make the detection of failures, misconfigurations or overloads possible. In addition, physical and virtual network discovery mechanisms were designed, simulated and implemented. Regarding network management, acting upon virtual resources was also made possible. Finally, in order to optimize and speed-up virtual network creation, dynamic mapping algorithms and optimized node creation processes were developed. In order to provide and test the specified features, a network virtualization platform was developed containing a graphical user interface that aims to provide the users with a simple, interactive, intuitive way of designing and configuring virtual networks, as well as monitoring and managing them. The developed platform poses itself as a possible platform for future enhancements and added functionalities, due to its modular nature. The attained results, besides implementing the desired features and having proven the scalability and feasibility of the proposed algorithms, are also the evidence that the existence of a single tool to manage, monitor and create virtual networks is feasible.