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MSc Thesis Defense "Mini-CCNx: fast prototyping tool for Content-Centric Networking" at the State University of Campinas (UNICAMP) in São Paulo-Brazil. Advisor: Prof. Christian Esteve Rothenberg. The graduate program in Electrical and Computer Engineering at UNICAMP is the world's top 15 with regards to academic reputation.
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Mini-CCNx: uma
Plataforma de
Prototipagem Rápida
para Redes Orientadas
a Conteúdo Carlos Manuel Silvestre Cabral – RA: 059595 Orientador: Christian Esteve Rothenberg
Co-orientador: Maurício Ferreira Magalhães
Agenda
1. Introdução
1. Contextualização/Motivação
2. Objetivos/Escopo
2. Revisão Bibliográfica
1. Características e Propostas do Modelo CCN
2. Plataformas Experimentais para o Modelo CCN
3. Projeto e Implementação
1. Abordagem
2. Visão Geral
3. Implementação
4. Metodologia e Resultados
5. Conclusão
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INTRODUÇÃO
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Contextualização/Motivação
• Redes Orientadas a Conteúdo (ROCs)
• Conteúdo como elemento central das redes
• Eficiência na distribuição de conteúdos – caching
• Conteúdo nomeado
• Segurança diretamente aplicada aos conteúdos
• Roteamento baseado nos nomes
• DONA (2007), CCN (2009), PSIRP (2009), NetInf (2009)
• Pesquisa experimental – crucial para a adoção global
• Tema novo, promissor e complexo
• Plataformas experimentais para ROCs
• Pequena quantidade, baixa maturidade e documentação falha
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Lacuna
Objetivos
• Desenvolver uma nova ferramenta experimental focada
nas ROCs
• Deve apresentar um conjunto de características para
facilitar e agilizar o desenvolvimento e validação de
novas propostas para as ROCs:
1. Flexibilidade
• Agilidade para criação de diversas topologias e cenários
• Configuração de parâmetros de link
2. Escalabilidade
• Número suficientemente grande de nós
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Objetivos/Escopo
3. Baixo Custo
• Poderá ser executada em laptop/desktop de uso comum
4. Realismo [Handigol et al 2012]
• (i) Funcional
• (ii) Temporal
• (iii) Tráfego
5. Facilidade de Uso
• GUIs, topologias pré-definidas, configuração ágil e simples
• Escopo
• Modelo de CCN, Linux, código aberto (GitHub)
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
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Modelo CCN - Nomeação
• Sequências de caracteres e números
• Nomes hierárquicos
• Característica semântica
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Modelo CCN – Caching e
encaminhamento
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Modelo CCN –
Implementação e Maturidade • Projeto NDN (Named Data Networking)
• Universidades e institutos americanos
• Especificação, implementação, testbed, aplicações, etc.
• Implementação de referência: CCNx
• Componente principal: ccnd (responsável por caching e
encaminhamento)
• Aplicação no espaço de usuário
• Implementado majoritariamente em C (APIs C e JAVA)
• Atualizações constantes, lista ativa
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Modelo CCN – Desafios
• Escalabilidade
• Nomeação
• Caching
• Aplicações
• Outros
• Rico ambiente de pesquisa e novas propostas
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Plataformas Experimentais
para o modelo CCN
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PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO
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Abordagem
• Novo emulador focado no modelo CCN – Mini-CCNx
• Somente na forma de um emulador seria possível atingir
o melhor balanço entre os requisitos propostos
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Abordagem • Emulação Baseada em Contêineres (EBC)
• “Virtualização leve”
• Menor overhead se comparado com sistemas virtualizados
• Único kernel -> questões sobre isolamento
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Abordagem
• Linux control groups (cgroups)
• Permite alocar limites para a utilização de recursos (CPU,
memória, etc) para um certo grupo de processos
• Essencial para o isolamento de desempenho
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Visão Geral
• Cada contêiner é um nó CCN com seu espaço de nomes
de rede privado
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Implementação • Fork do emulador Mininet (Redes OpenFlow)
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Implementação
• Documentação, código, tutoriais e VM no GitHub
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Implementação
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METODOLOGIA E RESULTADOS
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Metodologia
• Diversos experimentos para avaliar:
• (i) Escalabilidade
• (ii) Coerência
• (iii) Capacidade de isolamento
• (iv) Fidelidade ante experimentos reais
• Devem abranger a maior quantidade possível de aspectos das ROCs
• Caching, roteamento, distribuição de conteúdos, encaminhamento adaptativo, aplicações…
• Recursos
• Latpop mediano (Core i5 + 4GB RAM)
• Desktops LCA
• ccnx versão 0.7.0
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Metodologia
• Medidas
• bwm-ng (banda), ping, tcpdump
• ndndump, ccnping, ccngetfile, ccnputfile, ccndstatus
• Inspeção e parse de logs gerados durantes os
experimentos
• 95% de confiança onde aplicável + GnuPlot
• Reprodução de Resultados da Literatura
• Realismo e fidelidade do Mini-CCNx
• Testes abertos
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Resultados • Escalabilidade
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Resultados • Coerência
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Resultados • Fidelidade
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Resultados • Isolamento
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Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009]
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Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009]
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Resultados • Emulação do testbed NDN
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Resultados • Convergência de roteamento OSPFN
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Resultados • Convergência de roteamento OSPFN
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CONCLUSÃO
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Conclusão
• O Mini-CCNx preenche uma lacuna existente entre as
atuais plataformas experimentais para CCN
• Primeiro emulador genérico para a área
• Código aberto + Documentação
• Qualquer pesquisador da área pode utilizá-lo e melhorá-lo
• Utilização para ensino
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Conclusão
• Trabalhos futuros
• Redes de sensores sem-fio + CCN
• Interface gráfica
• Protocolos de Roteamento
• Encaminhamento e Caching
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Publicações
1. ACM SIGCOMM ICN Workshop(ICN 2013-Hong Kong)
• “Mini-CCNx: Fast Prototyping for Named Data Networking”
• Visão geral sobre a ferramenta e sua avaliação
2. ACM SIGCOMM ICN Workshop(ICN 2013-Hong Kong)
• “Reproducing Real NDN Experiments using Mini-CCNx
(DEMO SUBMISSION)”
• Demonstração focada em reproduzir experimentos reais
3. SBRC 2013 – Salão de Ferramentas (Brasília, Maio)
• “Mini-CCNx: Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a
Conteúdo baseadas em CCN”
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Obrigado
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