Network virtualization : performance, sharing and applications

La virtualisation apparaît comme étant une solution clé pour révolutionner l'architecture ossifiée des réseaux comme Internet. En ajoutant une couche d'abstraction au-dessus du matériel, la virtualisation permet de gérer et de configurer des réseaux virtuels indépendamment les uns des autres. La flexibilité qui en résulte donne à l'opérateur d'un réseau virtuel la possibilité de configurer la topologie, et de modifier les piles protocolaires. Jusqu'à présent, la virtualisation du réseau a été implémentée dans des plateformes de test ou de recherche, pour permettre l'expérimentation avec les protocoles de routage. Dans le but d'introduire la virtualisation dans les réseaux de production comme ceux de l'Internet, plusieurs nouveaux défis apparaissent, dont en particulier la performance et le partage des ressources de commutation et de routage. Ces deux questions sont particulièrement pertinentes, lorsque le plan de données du réseau lui-même est virtualisé, pour offrir un maximum d'isolation et de configurabilité. Pour cela, nous évaluons et analysons d'abord l'impact de la virtualisation sur la performance des routeurs virtuels logiciels. Puis, dans le but de pouvoir virtualiser le plan de données dans des réseaux de production, nous proposons une architecture matérielle de commutateur virtualisé, permettant le partage différencié des ressources tels que les ports et les tampons mémoire. D'autre part, nous examinons les possibles applications des réseaux virtuels et proposons un service de réseaux virtuels à la demande, avec un routage configurable, et des bandes passantes contrôlées, Nous appliquons et évaluons ce service dans le contexte d'infrastructures virtuelles.Virtualization appears as a key solution to revolutionize the architecture of ossified networks, such as the Internet. By adding a layer of abstraction on top of the actual hardware, virtual networks can be managed and configured flexibly and independently. The flexibility introduced into the network provides the operator with options for topology reconfiguration, besides allowing it to play with the software stacks and protocols. Today, network virtualization has been realized in research testbeds, allowing researchers to experiment with routing. Introducing virtualization in a production network such as those of the Internet raises several challenges, in particular the performance and the sharing of the routing and switching resources. These are in particular relevant, when the network data plane is virtualized, for maximum isolation and configurability in virtual networks. Therefore, we first evaluate and analyze the impact of virtualization on the performance of virtual software routers. Then, for being able to virtualize the data plane in production networks, we propose a hardware architecture of a virtualized switch, enabling the differentiated sharing of resources such as the ports and the memory buffers. Moreover, we examine the possible applications of virtual networks and propose a service for virtual networks on demand with configurable routing and controlled bandwidth. We apply and evaluate this service in the context of virtual infrastructures