A Software Defined approach to the Internet of Things: From Wireless Sensor Networks to Network Operating Systems

Di recente il mondo delle reti di telecomunicazioni e\u300 stato caratterizzato dall\u2019emergere del paradigma di Networking Software Defined (SDN). Grazie a questo approccio e\u300 possibile fornire un\u2019interfaccia standard per lo sviluppo di software in grado di gestire i dispositivi di networking e i flussi di traffico che li attraversano, disaccoppiando il management della rete dal forwarding dei dati. Questa soluzione, di cui il protocollo di comunicazione OpenFlow e\u300 tra i maggiori esponenti, ha riscosso un notevole successo nelle reti cablate permettendo di superare il vendor lock-in e permettendo la gestione di dispositivi eterogenei tramite un unico punto di accesso logicamente centralizzato. Un ulteriore ambito che potrebbe trarre notevole beneficio da un simile approccio e\u300 quello dell\u2019Internet of Things (IoT), cioe\u300 l\u2019insieme di quei dispositivi embedded di uso quotidiano interconnessi tramite Internet, di cui le reti wireless di sensori rappresentano un importante caso d\u2019uso. Anche in questo ambiente, l\u2019eterogeneita\u300 dei dispositivi e la necessita\u300 di soluzioni cucite attorno alla singola applicazione ha creato una moltitudine di protocolli e soluzioni che difficilmente riescono a cooperare, creando cosi\u300 una moltitudine di Intranet of Things invece di un unica Internet of Things. Di recente, sono state presentate alcune soluzioni per implementare un approccio Software Defined anche nelle reti di sensori wireless. Il lavoro presentato in questa dissertazione si colloca in questo quadro presentando un framework completo per la gestione di reti di sensori tramite un\u2019interfaccia OpenFlow-like chiamata SDN-WISE e la sua integrazione all\u2019interno del sistema operativo per networking ONOS. In questa dissertazione sono presentati i dettagli architetturali e le conclusioni maturate durante la progettazione della soluzione in questione.Recently, telecommunications have been characterized by the emerging of the Software Defined Networking (SDN) paradigm. This approach provides standard interfaces for the development of network management software. Software that can control networking devices and the flows of traffic passing through them, decoupling the network management from the data forwarding. This solution, of which the OpenFlow communication protocol is one of the major players, has been successfully applied in wired networks allowing to overcome the vendor lock-in and allowing the management of heterogeneous devices through a single logically centralized point of control. Another area that could greatly benefit from such an approach is the Internet of Things (IoT), that is, an interconnection via the Internet of devices embedded in everyday objects, of which wireless sensor networks represent an important use case. Even in this environment, the heterogeneity of the devices and the need for solutions tailored around each single application has created lots of protocols and solutions that can hardly cooperate, thus creating multiple Intranets of Things instead of the envisioned unique Internet of Things. Recently, some solutions have been presented to implement a Software Defined approach in wireless sensor networks. The work presented in this dissertation belongs to this context and it presents a complete framework for the management of sensor networks through an OpenFlow-like interface called SDN-WISE and its integration within the ONOS network operating system. This dissertation presents the architectural details and the conclusions reached during the design of the proposed solution