Разработка активного внешнего модуля сетевой топологии для контроллера программно-конфигурируемой сети Floodlight

Традиционная архитектура сети передачи данных является негибкой и сложной. Данное обстоятельство привело к появлению парадигмы программно-конфигурируемой сети (ПКС), в которой уровень управления сетью отделен от уровня передачи данных. Это стало возможно за счет переноса плоскости управления с коммутационного оборудования в программные модули, которые работают на выделенном сервере, называемом контроллером (или сетевой операционной системой), или в сетевые приложения, которые работают с этим контроллером. Способы представления, хранения и интерфейсы взаимодействия с элементами сетевой топологии, доступные пользователям контроллера ПКС, являются одними из наиболее важных аспектов сетевых операционных систем. Данное обстоятельство обусловлено тем, что функционирование некоторых ключевых модулей контроллера в существенной степени основано на внутреннем представлении сетевой топологии. Такими модулями, к примеру, являются модуль firewall, модуль маршрутизации и т.д. В данной статье рассмотрены применяемые способы представления и хранения сетевой топологии, а также интерфейсы взаимодействия с соответствующими модулями контроллера Floodlight. Предложен и разработан альтернативный алгоритм обмена сообщениями об изменении сетевой топологии между контроллером и сетевыми приложениями, позволяющий реализовать оповещение на основе подписки на соответствующие события. Разработан API для модуля взаимодействия с прикладными программами контроллера программно-конфигурируемой сети. На основе данного алгоритма и API разработан модуль Topology Tracker, способный в активном режиме сообщать сетевым приложениям о произошедших изменениях в топологии сети и хранящий ее компактное представление для ускорения процесса взаимодействия.

программно-конфигурируемая сеть, контроллер Floodlight, внешний модуль, сервис, ПКС, сетевая топология, Topology Tracker, DEventBus, Link Discovery

1. V. Sokolov et al., “A network analytics system in the SDN”, SDN&NFV: The Next Generation of Computational Infrastructure: 2014 International Science and Technology Conference “Modern Networking Technologies (MoNeTec)” (Moscow, October 27–29, 2014), 160–162.

2. N. McKeown et al., “OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks”, ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 38:2 (2008), 69–74.

3. Open Networking Foundation, https://www.opennetworking.org/.

4. David Orenstein, “Application Programming Interface”, Computerworld, 2010, http://www.computerworld.com/article/2593623/app-development/applicationprogramming-interface.html.

5. Sally Johnson, “Do SDN northbound APIs need standards?”, SearchSDN (January, 2013), http://searchnetworking.techtarget.com/feature/Do-SDN-northbound-APIs-needstandards.

6. Dijkstra E. W., “A note on two problems in connexion with graphs”, Numer. Math, 1:1 (1959), 269–271.

7. Ryan Wallner and Robert Cannistra, “An SDN Approach: Quality of Service using Big Switch’s Floodlight Open-source Controller”, Proceedings of the Asia-Pacific Advanced Network, 35 (2013), 14–19.

8. C. Demetrescu, G.F. Italiano, “A new approach to dynamic all pairs shortest paths”, 51:6 (2004), 968–992.

9. Transmission Control Protocol. DARPA Internet Program. Protocol Specification, RFC793,September, 1981, www.rfc-editor.org.

10. M. Nikitinskiy, I. Alekseev., “A stateless transport protocol in software defined networks”, SDN&NFV: The Next Generation of Computational Infrastructure: 2014 International Science and Technology Conference “Modern Networking Technologies (MoNeTec)” (Moscow, October 27–29, 2014), 108–113.

11. M.A. Nikitinskiy and I.V. Alekseev, “Analyzing the Possibility of Applying Asymmetric Transport Protocols in Terms of Software Defined Networks”, Automatic Control and Computer Sciences, 49:2 (2015), 94–102.

12. Floodlight SDN OpenFlow Controller, https://github.com/floodlight/floodlight.

13. Pautasso C., Wilde E., Alarcon R., REST: Advanced Research Topics and Practical Applications, Springer-Verlag New York, 2014, ISBN: 978-1-4614-9298-6.

14. IEEE 802.1AB (LLDP) Specification, http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.1AB-2005.pdf.

15. M. Rose and K. McCloghrie, Structure and Identification of Management Information for TCP/IP-based Internets, RFC1155, May, 1990, www.rfc-editor.org.

16. M. Rose and K. McCloghrie, Management Information Base for Network Management of TCP/IP-based internets: MIB-II, RFC1213, March, 1991, www.rfc-editor.org.

17. J. Case et al., A Simple Network Management Protocol (SNMP), RFC1157, May, 1990, www.rfc-editor.org.

18. OpenFlow Switch Specification, Version 1.3.4, March, 2014, OF switch v.1.3.4.

19. Alekseev I. and Nikitinskiy M., “EvenetBus Module for Distributed OpenFlow Controllers”, Proceedings of the 17th Conference of Open Innovations Association FRUCT (Yaroslavl, Russia, 20-24 April 2015), 3–8.

20. Thomas H. Cormen et al., Introduction to Algorithms, 3rd., MIT Press, 2009, ISBN: 0-262-03384-4.