MSc Thesis Defense - Mini-CCNx for Content-Centric Networking

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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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MSc Thesis Defense - Mini-CCNx for Content-Centric Networking

  1. 1. 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
  2. 2. 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 DefesadeMestrado Julho2013 2
  3. 3. INTRODUÇÃO Mini-CCNx: uma Plataforma de Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a Conteúdo Carlos Cabral – RA:059595 DefesadeMestrado Julho2013 3
  4. 4. 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 DefesadeMestrado Julho2013 4 Lacuna
  5. 5. 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 DefesadeMestrado Julho2013 5
  6. 6. 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) DefesadeMestrado Julho2013 6
  7. 7. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Mini-CCNx: uma Plataforma de Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a Conteúdo Carlos Cabral – RA:059595 DefesadeMestrado Julho2013 7
  8. 8. Modelo CCN - Nomeação • Sequências de caracteres e números • Nomes hierárquicos • Característica semântica DefesadeMestrado Julho2013 8
  9. 9. Modelo CCN – Caching e encaminhamento DefesadeMestrado Julho2013 9
  10. 10. 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 DefesadeMestrado Julho2013 10
  11. 11. Modelo CCN – Desafios • Escalabilidade • Nomeação • Caching • Aplicações • Outros • Rico ambiente de pesquisa e novas propostas DefesadeMestrado Julho2013 11
  12. 12. Plataformas Experimentais para o modelo CCN DefesadeMestrado Julho2013 12
  13. 13. PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO Mini-CCNx: uma Plataforma de Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a Conteúdo Carlos Cabral – RA:059595 DefesadeMestrado Julho2013 13
  14. 14. 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 DefesadeMestrado Julho2013 14
  15. 15. Abordagem • Emulação Baseada em Contêineres (EBC) • “Virtualização leve” • Menor overhead se comparado com sistemas virtualizados • Único kernel -> questões sobre isolamento DefesadeMestrado Julho2013 15
  16. 16. 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 DefesadeMestrado Julho2013 16
  17. 17. Visão Geral • Cada contêiner é um nó CCN com seu espaço de nomes de rede privado DefesadeMestrado Julho2013 17
  18. 18. Implementação • Fork do emulador Mininet (Redes OpenFlow) DefesadeMestrado Julho2013 18
  19. 19. Implementação • Documentação, código, tutoriais e VM no GitHub DefesadeMestrado Julho2013 19
  20. 20. Implementação DefesadeMestrado Julho2013 20
  21. 21. METODOLOGIA E RESULTADOS Mini-CCNx: uma Plataforma de Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a Conteúdo Carlos Cabral – RA:059595 DefesadeMestrado Julho2013 21
  22. 22. 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 DefesadeMestrado Julho2013 22
  23. 23. 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 DefesadeMestrado Julho2013 23
  24. 24. Resultados • Escalabilidade DefesadeMestrado Julho2013 24
  25. 25. Resultados • Coerência DefesadeMestrado Julho2013 25
  26. 26. Resultados • Fidelidade DefesadeMestrado Julho2013 26
  27. 27. Resultados • Isolamento DefesadeMestrado Julho2013 27
  28. 28. Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009] DefesadeMestrado Julho2013 28
  29. 29. Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009] DefesadeMestrado Julho2013 29
  30. 30. Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009] DefesadeMestrado Julho2013 30 Link 2 desconectado!
  31. 31. Resultados • Reprodução de resultados da literatura [Jacobson, 2009] DefesadeMestrado Julho2013 31 Link 1 desconectado!
  32. 32. Resultados • Emulação do testbed NDN DefesadeMestrado Julho2013 32
  33. 33. Resultados • Convergência de roteamento OSPFN DefesadeMestrado Julho2013 33 Divulga /ndn/colostate.edu/netsec UCLA UA CSU SPP- SALT PARC 2 5 8 3 7 4 5 13:22:56
  34. 34. Resultados • Convergência de roteamento OSPFN DefesadeMestrado Julho2013 34 UCLA UA CSU SPP- SALT PARC 2 5 8 3 4 5 13:23:20 X
  35. 35. Resultados • Convergência de roteamento OSPFN DefesadeMestrado Julho2013 35 UCLA UA CSU SPP- SALT PARC 2 5 8 3 4 5 13:23:40
  36. 36. Resultados • Convergência de roteamento OSPFN DefesadeMestrado Julho2013 36 UCLA UA CSU SPP- SALT PARC 2 5 8 3 7 4 5 13:24:00
  37. 37. Resultados • Convergência de roteamento OSPFN DefesadeMestrado Julho2013 37 UCLA UA CSU SPP- SALT PARC 2 5 8 3 7 4 5 13:24:45
  38. 38. CONCLUSÃO Mini-CCNx: uma Plataforma de Prototipagem Rápida para Redes Orientadas a Conteúdo Carlos Cabral – RA:059595 DefesadeMestrado Julho2013 38
  39. 39. 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 DefesadeMestrado Julho2013 39
  40. 40. Conclusão • Trabalhos futuros • Redes de sensores sem-fio + CCN • Interface gráfica • Protocolos de Roteamento • Encaminhamento e Caching DefesadeMestrado Julho2013 40
  41. 41. 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” DefesadeMestrado Julho2013 41
  42. 42. Obrigado DefesadeMestrado Julho2013 42

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