1. Evaluarea performanțelor
algoritmilor Modified Dijkstra și
Floyd-Warshall implementați în
OpenFlow
MIRCEA-VALERIU ULINIC - 𝑎 𝑏 𝑠 𝑜𝑙 𝑣𝑒𝑛 𝑡
PROF.DR.ING. VIRGIL DOBROTĂ - 𝑐 𝑜 𝑜𝑟 𝑑 𝑜𝑛𝑎 𝑡𝑜𝑟
ȘL.DR.ING. ANDREI BOGDAN RUS - 𝑐 𝑜 𝑛𝑠 𝑢 𝑙𝑡 𝑎𝑛𝑡

2. Cuprins
Introducere
 Algoritmii implementați
 Floyd-Warshall
 Modified Dijkstra
 Implementare OpenFlow
 Rezultate experimentale
 Concluzii și dezvoltări ulterioare
2Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

3. Introducere
3
Protocoale de rutare clasice:
• Bazate pe vector distanță
(ex. RIP)
• Bazate pe starea legăturii
(ex. OSPF)
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

4. Protocoale clasice – performanțe
4
Legătura dintre
ROUTER1 și ROUTER4
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

5. Protocoale clasice – performanțe (2)
5
Legătura dintre
ROUTER1 și ROUTER2
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

6. Algoritmul Floyd-Warshall
Costul dintre oricare două noduri distincte se calculează cu:
 Formula clasică:
𝑤𝑖𝑗 =
𝐹 𝑖𝑗
𝐶 𝑖𝑗−𝐹 𝑖𝑗
+ 𝑑𝑖𝑗 ∙ 𝐹𝑖𝑗
 Formula adaptată, considerând parametrii QoS ATR și OWD:
𝑤𝑖𝑗 =
𝐶 𝑖𝑗−𝐴𝑇𝑅 𝑖𝑗
𝐴𝑇𝑅 𝑖𝑗
+ 𝑂𝑊𝐷𝑖𝑗 ∙ (𝐶𝑖𝑗 − 𝐴𝑇𝑅𝑖𝑗)
ATR (Available Transfer Rate) = Rata de transfer disponibilă
OWD (One Way Delay) = Întârzierea unidirecțională
6Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

7. Algoritmul modificat al lui Dijkstra
Costul căii complete dintre un nod sursă și un nod destinație:
𝐶𝑀 =
𝐾0
𝐴𝑇𝑅 𝑇
+
𝑂𝑊𝐷 𝑇
𝐾1
, unde 𝐾0 = 109 𝑏𝑝𝑠 ș𝑖 𝐾1 = 10−5 𝑠
iar
𝐴𝑇𝑅 𝑇 = min{𝐴𝑇𝑅𝑖𝑗}
𝑂𝑊𝐷 𝑇 =
𝑖,𝑗
𝑂𝑊𝐷𝑖𝑗
7Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

8. Rețele comandate software (SDN)
8
Arhitectura OpenFlow:
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

9. 9
Rețeaua
propusă
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

10. Rețeaua propusă (2)
10Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013
SURSĂ DESTINAȚIE SW1
SW2 SW3
SW4
CONTROLLER

11. Modulul de rutare – Schema logică simplificată
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013 11

12. Consola Beacon
12Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

13. 13
Reducerea
oscilației
rutelor
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

14. Configurări TEST1
14
• Video streaming
de la SURSĂ spre
DESTINAȚIE
• Trafic de
background între
VM2 și VM4
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

15. Rezultate TEST1 - nodul următor
15Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

16. Rezultate TEST1 - nodul următor
16Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

17. Rezultate TEST1 – Rata de transfer disponibilă
17Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

18. Configurări TEST2
18
• Video streaming
de la SURSĂ spre
DESTINAȚIE
• Trafic de
background între
VM2 și VM4
• Trafic de
background între
VM7 și VM5
Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

19. Rezultate TEST2 – Nodul următor
19Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

20. Rezultate TEST2 – Rata de transfer disponibilă
20Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

21. Concluzii
 Implementare OpenFlow originală
 Decizii de rutare bazate pe starea rețelei
 Reducerea oscilației rutelor
 Scheme de rutare diferite
 Modified Dijkstra recomandat pentru fluxuri video și SP
 Floyd-Warshall recomandat pentru furnizorul de infrastructură
21Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

22. Dezvoltări ulterioare
 Testare pe fluxuri audio, date, VoIP
 Implementarea concomitentă a SP și IP
 Implementare algoritmi multi-cale (ex. Ford-Fulkerson)
 Topologia completă gearbox
22Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

23. Bibliografie
[1] Rus, A.B, Dobrota, V., “Case Study of a Gearbox-Like Routing Algorithm Selection in Runtime”,
18th IEEE Workshop on Local and Metropolitan Area Networks LANMAN 2011, October 13-14,
2011, Chapel Hill, North Carolina, USA, pp. 1-6
[2] Rus, A.B, Dobrota, V., “Modied Dijkstra’s Algorithm with Cross-Layer QoS”, ACTA TECHNICA
NAPOCENSIS, Electronics and Telecommunications, vol. 51, no. 3, 2010, pp. 75-80
[3] N.McKeow, T. Anderson, H. Balakrishnan, G. Parulkar, L. Peterson, S. Shenker, J. Turner,
“OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks”, ACM SIGCOMM Computer
[4] Dobrota, V., Switching and Routing Systems, Technical University of Cluj-Napoca, available on
http://el.el.obs.utcluj.ro/, 2013
[5] Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, Cliord Stein, “Introduction to
Algorithms”, 3rd, The MIT Press, 2009, pp. 504-539
[6] Erickson, D., Beacon Controller, Stanford University, disponibil la
http://www.beaconcontroller.net/, 2013
23Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013

24. Mulțumesc!
24Mircea Ulinic, Proiect de diploma, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 10 iulie 2013