VCFlow: Solução para Provisionamento de Circuitos Virtuais de Camada 2 em Redes SDN/OpenFlow Híbridas

As redes acadêmicas atuais contribuem para o estudo e o desenvolvimento de projetos entre instituições que necessitam da troca de um grande volume de informações por meio de redes de alta velocidade. No entanto, esse tipo de aplicação também demanda serviços de transporte privativo com alta disponibilidade, tendo em vista as características dos dados que gerados por essas aplicações. Esses serviços, denominados de transporte de camada 2 (do modelo de referência TCP/IP), são utilizados para provisionamento de circuitos virtuais privados capazes de isolar o tráfego transportado em relação aos demais. Atualmente, entretanto, esses serviços são implementados normalmente através de soluções proprietárias, distribuídas pelos diversos elementos de rede, inserindo uma maior complexidade na operação da infraestrutura. O novo paradigma de Redes Definidas por Software (SDN), no entanto, pode fornecer soluções alternativas para o provimento desses serviços. As SDNs introduzem o conceito de controladores centralizados para gerenciamento do comportamento do encaminhamento dos elementos de rede. Esse conceito permite que diversos serviços em redes de backbone sejam simplificados facilitando a operação da rede. Este trabalho propõe uma nova solução denominada Virtual Circuits Flow (VCFlow) com a finalidade de provisionar circuitos virtuais L2VPN em redes de backbone. A solução VCFlow provisiona serviços L2VPN Ethernet/VLAN em redes SDN híbridas, mais especificamente em redes que adotam o protocolo de comunicação OpenFlow. Além disso, o VCFlow tem como suas principais características: (i) suporte a privacidade (por meio do isolamento lógico do tráfego transportado); (ii) baixa complexidade de operação (estabelecimento de circuitos virtuais de modo transparente); e (iii) alto desempenho e disponibilidade (operando sob demanda e de modo resiliente). O VCFlow foi implementado utilizando o arcabouço Ryu como controlador OpenFlow e foi estendido para lidar com: (a) operação de uma topologia SDN/OpenFlow híbrida; (b) cálculo de menores caminhos através do algoritmo SPF; (c) processo de VLAN stitching para estabelecimento de circuitos virtuais; e (d) prevenção de loops baseado na técnica de Split Horizon. A solução proposta foi caracterizada e teve seu desempenho avaliado através de cenários emulados por meio do emulador Mininet e de cenários de estudo de caso em uma rede virtual paralela à rede de produção do backbone da RedeRio Metropolitana (RedecomepRio). Os resultados mostraram intervalos de tempo médio de estabelecimento de circuitos inferiores a um segundo e de recuperação inferiores a dois segundos. Esses valores atendem a requisitos de alta disponibilidade para várias aplicações. É possível com este estudo estabelecer qual é a resiliência da infraestrutura de rede para atendimento a demandas especificas. Através dos resultados obtidos nas avaliações, é possível concluir que o serviço de provisionamento de circuitos virtuais baseado na solução VCFlow permite a adoção de serviços de transporte de camada 2 com alto desempenho e baixa complexidade em uma topologia de rede SDN/OpenFlow híbrida