dadas por formulações dependentes do conhecimento da matriz de tráfego real e que calculam o encaminhamento óptimo.
Para comparar as diversas soluções foram simuladas redes tendo por base topologias reais de ISPs e redes académicas. Os autores concluem que o débito da rede resultante de encaminhamento em duas fases não está muito longe da solução óptima (está aproximada- mente a 6% desta nas simulações apresentadas). O encaminhamento em duas fases é um esquema que não necessita do conhecimento total da matriz de tráfego, e por isso robusto contra a variação dos padrões de tráfego, e é relativamente simples de implementar (as
formulações de programação linear são de complexidade polinomial e oMPLSpermite
divisão de tráfego).
No entanto, tem como inconveniente o aumento da latência pois o tráfego é enca- minhado para um intermediário antes de ser encaminhado para o destino, aumentando assim o comprimento médio dos caminhos que os fluxos atravessam, desde a origem até ao destino. Porque o encaminhamento é feito em duas fases, ou invés de ser apenas neces- sário instalar um LSP por cada par origem-destino, torna-se necessário instalar um LSP por cada par origem-intermediário mais outro LSP por cada par intermediário-destino, tornando esta solução muito pouco escalável.
2.4 Conclusões
Neste capítulo, vimos que, face ao volume crescente de tráfego na Internet e à necessidade de optimizar a utilização dos recursos, vários estudos foram realizados e novas soluções
foram propostas com vista a implementar soluções de TEem redes de computadores.
Estas soluções podem ser essencialmente divididas em duas grandes categorias: soluções
offline e soluções online. Cada uma destas categorias de soluções oferece vantagens e
desvantagens, e trabalham com conjuntos diferentes de requisitos.
Vimos também que existem diferentes tecnologias para implementar soluções de
TE. As redes IP convencionais, apesar de mais simples, apresentam grandes limitações
para implementação de soluções mais sofisticadas. O MPLS, por suportar uma grande
variedade de requisitos, encontra-se implementado na maioria das redes de operadores
comerciais, e porque permite encaminhamento explícito oferece suporte a soluções deTE.
A única solução deTEque podemos considerar ter sido adoptado de forma generalizada
pela indústria é baseada em MPLS, mas exige equipamentos complexos e caros, e ao
mesmo tempo, está longe de ser perfeita, podendo provocar efeitos indesejáveis na rede durante as reconfigurações, sobretudo quando se usa a funcionalidade autobandwidth.
Mais recentemente, com o aparecimento doSDN, novas oportunidades foram criadas
para implementação de soluções deTE. A Google e a Microsoft estão a investigar novas
arquitecturas de rede baseadas emSDNpara implementar soluções deTEnas redes que
interligam os seus datacenters. No entanto, estas redes são bastante especiais pois o tráfego que a atravessa é controlado pelo operador da rede.
CAPÍTULO 2. TRABALHO RELACIONADO
O nosso trabalho procura adaptar algumas destas ideias numa solução híbrida on-
line/offline, assumindo uma arquitetura baseada num controlador central, em linha com
as soluçõesSDN. UsandoSDN, podemos considerar um controlador central que recebe
informação do estado da rede dos switchs, e que em intervalos de tempo relativamente curtos (15 ou 30 minutos), calcula uma distribuição optimizada dado o estado da rede (matriz de tráfego) sobre caminhos pré-instalados na mesma. Como os caminhos já se encontram instalados na rede, o controlador central só necessita de ajustar a proporção de cada fluxo que deve ser encaminhado em cada caminho, evitando assim a instabilidade introduzida quando se adiciona e se retira fluxos da rede, como é o caso do MPLS-TE.
C
a
p
í
t
u
l
o
3
Redes usadas nos testes experimentais
Para avaliar e validar o algoritmo descrito no capítulo5, assim como para a realização das
experiências descritas no capítulo6, usámos diversas redes.
Dados os objectivos desta dissertação, as redes que são mais interessantes para realizar os testes experimentais devem ser redes que modelizam, tanto quanto possível, backbones de operadores. Também seria possível usar redes totalmente sintécticas, com proprieda- des bem conhecidas. Apesar de as mesmas não serem tão interessantes, algumas delas foram igualmente usadas, numa primeira fase, para testar o comportamento do algoritmo.
Neste capítulo também descrevemos a arquitectura de rede que permite implementar a nossa solução de encaminhamento multicaminho. De notar que nas nossas experiências considerámos que todos os PoPs desempenham ambos os papéis de edge switch e core
switch.
3.1 Redes de operadores
Apenas usámos modelos de rede ao nívelPoPpois as políticas de encaminhamento são
mais relevantes a este nível que ao nível dos routers. Como critério de escolha, preferimos usar backbones cuja a configuração é pública, ou baseada em dados públicos, para evitar recorrer a topologias sintetizadas.
Uma rede dedicada à investigação e à educação (GÉANT), um tier-1 backbone intercon- tinental (NTT) e uma rede mundial que interliga vários datacenters (B4) foram escolhidas uma vez que as suas configurações são publicamente conhecidas. As mesmas estão re-
presentadas nas figuras3.1(a),3.1(b)e3.1(c). Adicionalmente, também usámos quatro
backbones de ISPs comerciais mapeados através do projecto Rocketfuel [23], nomeada-
CAPÍTULO 3. REDES USADAS NOS TESTES EXPERIMENTAIS
(a) GEÁNT
(b) B4
(c) NTT
Figura 3.1: Topologia das redes
3.1. REDES DE OPERADORES
anos, mas mesmo assim julgamos que continuam a ser representativas das mais impor- tantes características topológicas de grandes backbones reais.
Em todos estes backbones, como as capacidades dos canais, em geral1, não são divulga-
das publicamente, escolhemos arbitrar um valor para a capacidade, uniforme em todos os canais. Também calculámos a latência (aproximadamente inferida da distância geográfica das cidades onde os PoPs estão localizados), que é usada como critério de desempate.
Rede # nós # arcos # caminhos caracterização
|V | |E| óptimos (como usado neste trabalho)
Abovenet 15 30 – backbone EUA
ATT 35 68 – backbone EUA
B4 12 19 – datacenter backbone mundial
Géant 32 49 – backbone de investigação europeu
NTT 27 63 – backbone mundial
Sprint 32 64 – backbone mundial
Tiscali 30 76 – backbone europeu
Tabela 3.1: Caracterização das redes usadas para testes
Reflectimos no nosso modelo de rede a existência de diferentes classes de PoPs. Fa-
zemos isto porque, como veremos no capítulo4, o processo de geração de matrizes de
tráfego faz uso desta diferenciação de PoPs. Em redes reais, existem PoPs em que o volume de tráfego que entra e sai por esses PoPs é maior em relação a outros PoPs. Geralmente, essa diferença de tráfego está relacionada com o tamanho das cidades onde os PoPs estão geograficamente localizados, sendo que quanto maior a população de uma cidade, maior o tráfego que tem origem e destino num PoP localizado nessa cidade. Tendo isso em conta, definimos 3 classes de PoPs: pequeno, médio e grande. Como trabalhamos com backbones de diferentes escalas (continentais ou intercontinentais), a classificação dos PoPs é rela- tiva ao conjunto de cidades cobertas pelo backbone, i.e. num backbone continental, uma determinada cidade pode ser considerada grande, mas num backbone intercontinental ser considerada média. A distribuição de PoPs por classe em cada rede encontra-se na tabela
3.2(o número da classe representa a importância dos PoPs, por ordem crescente).
Utilizando um algoritmo de selecção de caminhos foram calculados 4 caminhos in- teressantes entre cada par de PoPs em cada uma destas redes. Esses caminhos são selec- cionados segundo uma estratégia que procura maximimizar a disjunção dos caminhos seleccionados entre o subconjunto que liga o par de PoPs e cujo custo e comprimento não ultrapassa o custo e o comprimento do caminho mais curto para além de factores
definidos como parâmetro. Para mais detalhes consultar [10].
Os caminhos seleccionados estão sinteticamente caracterizados na tabela3.3. Podemos
observar que a rede com mais nós é a AT&T com 35 nós e a rede com menos nós é a B4, com 12 nós. A rede Tiscali apesar de ter menos nós que a rede AT&T, é a rede com mais arcos
CAPÍTULO 3. REDES USADAS NOS TESTES EXPERIMENTAIS
Rede Classe 1 Classe 2 Classe 3
Abovenet – 8 7 ATT 10 17 8 B4 12 – – Géant 12 13 7 NTT 5 13 9 Sprint 15 7 10 Tiscali 8 17 5
Tabela 3.2: Distribuição de PoPs por classes
Rede # nós # arcos # pares # total alongamento alongamento
caminhos médio médio
óptimos (hops) (latência)
Abovenet 15 30 105 420 1,098 4,92 AT&T 35 68 595 2366 1,209 5,00 B4 12 19 66 264 1,277 12,85 Géant 32 49 496 1991 1,746 8,49 NTT 27 63 351 1404 1,042 11,15 Sprint 32 64 496 1984 1,254 6,49 Tiscali 30 76 435 1740 0,809 1,69
Tabela 3.3: Caracterização dos caminhos
(76 arcos). O alongamento médio é uma métrica que nos diz de entre todos os caminhos óptimos calculados, quanto em média estes caminhos excedem o custo do caminho mais curto (em hops ou em latência), para o mesmo par origem-destino. Por exemplo, para a rede Tiscali, os caminhos calculados em média têm mais 0,809 hops que o caminho mais curto para o respectivo par origem-destino.