Redes Overlay. Estrutura. Exemplo. Um Exemplo Histórico. Aldo Monteiro do Nascimento, Dionei Marcelo Moraes. 08 de novembro de 2006

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Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências

Redes Overlay

Aldo Monteiro do Nascimento, Dionei Marcelo Moraes

DINF / UFPR

08 de novembro de 2006

Aldo Monteiro do Nascimento, Dionei Marcelo Moraes Redes Overlay

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências

1 Introdu¸c˜ao

2 Aplica¸c˜oes

3 Discuss˜ao

4 Resilient Overlay Networks

5 _Conclus˜ao

6 _{Referˆencias}

Introdu¸c˜ao

Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências Defini¸cão Estrutura Exemplo Motiva¸cão

Defini¸c˜

ao

Redes Overlay s˜ao redes l´ogicas constru´ıdas sobre redes f´ısicas.

Introdu¸c˜ao

Estrutura

Nas Redes Overlay são estabelecidos enlaces lógicos entre nós que pertencem a rede. Estes enlaces podem ou não ser enlaces fim-a-fim na rede f´ısica.

A presen¸ca de uma ligacao l´ogica entre dois n´os em uma Rede Overlay indica que eles podem comunicar-se diretamente um com o outro.

Introdu¸c˜ao

Exemplo

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências Defini¸cão Estrutura Exemplo Motiva¸cão

Um Exemplo Hist´

orico

A Internet ´e uma Rede Overlay

Objetivo: Conectar Local Area Networks (LANs) Atualmente ainda utiliza-se da linha telefˆonica

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Introdu¸c˜ao

Motiva¸c˜

ao

Redes Overlay são constru´ıdas com o intuito de migrar parte da complexidade de roteamento para a camada de aplica¸cão, facilitando, por exemplo, buscas determin´ısticas na rede. Implementa¸cão de servi¸cos não dispon´ıveis na rede já existente.

Introdu¸c˜ao

Aplica¸c˜oes

Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências

Aplica¸c˜

oes: Alguns exemplos

MBone 6-bone The X-Bone Yoid / Yallcast End System Multicast

Introdu¸c˜ao

Aplica¸c˜oes

Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão Referências

Aplica¸c˜

oes: Alguns exemplos

Overcast

Distribui¸c˜ao de Conte´udo Redes Peer-to-Peer ALMI

Introdu¸c˜ao Aplica¸c˜oes

Discuss˜ao

Resilient Overlay Networks Conclus˜ao Referˆencias

Benef´ıcios

Limita¸c˜oes e Problemas

Benef´ıcios

Não necessita adi¸cão/modifica¸cão de hardware ou driver Não necessita altera¸cão em software existente, apenas constru¸cão de novo software sobre um já existente, em alguns casos

N˜ao necessita modificar nenhum protocolo existente, por exemplo, Ethernet Protocol

Escalabilidade

Discuss˜ao

Benef´ıcios

Limita¸c˜

oes e Problemas

Redes Overlay sondam a internet com frequência, usando ping, traceroute, etc., para mensurar continuamente os atributos dinâmicos como largura de banda, taxa de perda e entrega, latência, etc.

Quando um nodo participa de m´ultiplas Redes Overlay, o

tr´afego gerado pelo nodo sendo “pingado”´e alto. Exemplo: PlanetLab

1 ping / segundo / nodo * 125 nodos = 1GB / dia. “A Routing Underlay for Overlay Networks”.

Discuss˜ao

Benef´ıcios

Limita¸c˜

oes e Problemas

Uma das vantagens das Redes Overlay ´e possuir m´ultiplas

viewpoints, por´em,

A Internet j´a possui esta vantagem e j´a possui um mapeamento razoavelmente completo, sem o custo de monitoramento produzido pela Rede Overlay, mas por outro lado, sem facilitar as buscas determin´ısticas.

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Discuss˜ao

Benef´ıcios

Solu¸c˜

ao

Routing Underlay: elemento arquitetural situado entre a Rede Overlay e a Internet

Discuss˜ao

Benef´ıcios

Problemas de Constru¸c˜

ao

Mudan¸cas na rede ocorrem dinamicamente

Hosts podem entrar e sair da rede Hosts podem ”morrer”

Mudan¸cas nas condi¸c˜oes de rede e na sua topologia

Delay na comunica¸c˜ao entre hosts pode variar com o tempo, devido a mudan¸cas de rota, congestionamento...

Cada host precisa determinar as condi¸c˜oes da rede por si s´o

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão

Resilient Overlay Networks

Conclusão Referências Defini¸cão Motiva¸cão Funcionamento Principais objetivos Implementa¸cão Discussão

Resilient Overlay Networks - Um

estudo de caso

Resilient Overlay Networks

Segundo [Dicionario de Termos Informaticos,1997], define-se resiliˆenciapor:

A capacidade de um sistema inform´atico continuar a funcionar

corretamente, apesar do mau funcionamento de um ou mais dos seus componentes.

Resilient Overlay Network - O que ´

e?

Servi¸co em n´ıvel de aplica¸c˜ao de roteamento e encaminhamento de pacotes

Explora redundˆancia de caminhos da Internet Melhora a confiabilidade e desempenho fim-a-fim

Motiva¸c˜

ao - Os problemas com o BGP

Os sistemas autˆonomos na Internet utilizam o BGP (Border Gateway Protocol) para comunicarem-se entre si Para escalar bem, BGP precisa simplificar o roteamento. Problemas:

Pode fazer rotas n˜ao ´otimas

N˜ao considera o desempenho do caminho Pode levar v´arios minutos para estabilizar com falha de rota ou link

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Motiva¸c˜

ao - Os problemas com o BGP

Paxson 95-97

3.3% de todas rotas tinham problemas s´erios

Labovitz 97-00

10% das rotas dispon´ıveis < 95% do tempo 65% das rotas dispon´ıveis < 99.9% do tempo 3 min. tempo m´ınimo deteçcão+recupera¸cão, 15 min. normalmente

40% das interrup¸c˜oes levaram + de 30 min. para reparar

Chandra 01

5% das falhas duraram + de 2.75 horas

Funcionamento - Vis˜

ao Geral

Cada aplica¸c˜ao cria uma RON

Cada n´o da RON coopera com os outros no encaminhamento de pacotes

A aplica¸c˜ao monitora a ”sa´ude”da subcamada (a Internet)

podendo determinar caminhos alternativos Projetada para ter tamanho limitado

Funcionamento - Vis˜

ao Geral

Principais objetivos

Permitir os n´os de uma RON comunicar-se mesmo com problemas na subcamada (a Internet) da RON

Integrar aplica¸c˜oes distribu´ıdas e roteamento e sele¸c˜ao de caminhos de forma mais ajustada

Prover um framework para a implementa¸c˜ao de expressivas pol´ıticas de roteamento

Principais objetivos

Rápida deteçcão de falhas e recupera¸cão Falha Perspectiva da rede Falha de links Falha de caminhos Aplica¸cões Interrup¸cão Problemas de desempenho Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão

Principais objetivos

Integra¸c˜ao mais ajustada com aplica¸c˜oes

Falhas e faltas são no¸cões espec´ıficas da aplica¸cão

Fatal para uma aplica¸c˜ao pode ser aceit´avel para outra

Aplica¸cões podem priorizar algumas métricas sobre outras na sele¸cão de caminhos

Objetivo das RONs é permitir as aplica¸cões influenciar a escolha de caminhos usando uma determinada métrica

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Implementa¸c˜

ao

Para implementar uma RON, ´e necess´ario:

M´etodos para monitorar a qualidade do caminho Algoritmo para roteamento e encaminhamento de pacotes Mecanismo de envio de dados

Implementa¸c˜

ao - Monitorando o caminho

Os nodos de uma RON medem a qualidade do caminho:

Atrav´es de sondagem ativa: envio de pacotes atrav´es dos linksvirtuais

Através de medi¸cões passivas: resultados de transferências de dados sobre os links virtuais

Medi¸c˜oes podem ser system-defined ou application-defined

Implementa¸c˜

ao - Roteamento e encaminhamento

Saltos indiretos na rede requer largura de banda, tempo e computa¸c˜ao adicionais

Provavelmente poucos saltos indiretos alcan¸cam os maiores benef´ıcios

O pequeno tamanho de uma RON permite o uso de protocolos de roteamento to tipo link-state

Nós intermediários não precisam de conhecimentos de aplica¸cão espec´ıficos para manusear os pacotes: Idéia do IPV6 de flow labels.

Exemplo: Video conferˆencia

Implementa¸c˜

ao - Envio de dados

O canal que prover entrada e sa´ıda deve ”chamar”a RON quando houver dados

Notificar explicitamente Mecanismo do tipo select

Discuss˜

ao

Escalabilidade

Diversas aplica¸c˜oes distribu´ıdas podem beneficiar-se das RONs. RONs funcionam bem em configura¸c˜oes limitadas.

Populariza¸cão: coexististência e competi¸cão por caminhos na Internet.

Operando atrav´es de NATs

Um nodo atrás de um NAT: endere¸camento indireto Dois nodos atrás de NATs: pode resultar em roteamento não ótimo

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks

Conclus˜ao

Referˆencias

Apanhado Geral

Perspectivas para o Futuro

Conclus˜

ao

Introdu¸cão e Motiva¸cão Algumas Aplica¸cões

Limita¸c˜oes, Problemas e Solu¸c˜oes Resilient Overlay Networks

(6)

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks

Conclus˜ao

Referˆencias

Apanhado Geral

Perspectivas para o Futuro

Conclus˜

ao

T´ecnicas de escolha de rotas Frequˆencia de envio de sonda

Intera¸cão/Concorrência entre Redes Overlays Preven¸cão contra ataques

Introdu¸cão Aplica¸cões Discussão Resilient Overlay Networks Conclusão

Referˆencias

Referˆ

encias

Andersen, D., Balakrishnan, H., Kaashoek, M.F., Morris, R.

Andersen, D.G., Balakrishnan, H., Kaashoek, M.F., Morris, R.

The Case for Resilient Overlay Networks

Manoel de Souza

Dicion´ario de Termos Inform´aticos, Lisboa: Spor Press, 1997