De l'utilisation des SDN pour améliorer la fabrique de TouIX

Les nœuds d’échange Internet (ou IXP pour Internet eXchange Point) sont des éléments critiques de l’architecture de l’Internet actuel pour l’interconnexion des réseaux. Leur importance et attrait croissants requièrent des niveaux de flexibilité importants que le concept de réseaux programmables (ou SDN : Software Defined Network) semble en mesure d’offrir. Ensemble, IXP et SDN présentent une promesse pour la mise en place et la gestion de fabriques de communication qui dépasse le traditionnel cadre intra-domaine. En effet, en transportant d’énormes volumes de trafic et en interconnectant de multitudes de réseaux de types différents, les IXPs sont devenus des éléments centraux de l’Internet mondial. Ainsi, les IXPs sont devenus un type de réseaux universel affectant largement le partage des informations dans l’Internet.Toutefois, transformer les IXPs de leur forme classique en une version complètement SDN représente un challenge scientifique et technologique. La scalabilité et la fiabilité sont deux aspects essentiels des IXPs qui ne peuvent pas être négligés au moment de la migration vers une solution SDN dont l’objectif premier est une plus grande souplesse et flexibilité d’utilisation, couplée à des besoins moindre en matière de ressources humaines. Par exemple, l’interruption des canaux de contrôle vers le plan de données peut provoquer de graves perturbations dans l’IXP, avec de potentielles répercussions sur des centaines de réseaux et des volumes de trafic conséquents. Au cours de la première année du projet TouSIX, nous avons conçu Umbrella, une nouvelle approche pour la gestion de la fabrique qui réduit le risque d’une dépendance excessive de la fabrique par rapport au plan de contrôle, et permettant en outre au contrôleur de ne gérer qu’une fabrique aux principes de conception simplifiés. Umbrella s’appuie sur la programmabilité des SDN pour aborder la gestion d’une partie du trafic, le trafic ARP (Address Resolution Protocol), directement dans le plan de données. Dans Umbrella, le seul rôle du contrôleur consiste à superviser le réseau, en s’appuyant sur sa connaissance globale du dit réseau.Umbrella complète les architectures SDN précédentes pour les IXPs de deux façons : d’abord, Umbrella permet de gérer des IXPs de plus en plus complexes en mettant en œuvre des fabriques plus fiables et plus scalables. Umbrella permet ensuite de mettre en place des architectures SDN-IXP qui ne se limitent pas à des communications mono-saut, ce qui permet d’appliquer cette approche à la plupart des topologies d’IXPs. Nous envisageons les IXP-SDN avec des architectures dans lesquelles le contrôleur agit comme un superviseur intelligent plutôt que comme un élément de décision critique et dangereux. Umbrella est un premier pas dans cette direction.Globalement, Umbrella fonctionne de la façon suivante : premièrement, le contrôleur Umbrella obtient directement la configuration des membres de l’IXP (association d’adresses MAC et IP, de numéros de ports, …), calcule ses chemins internes à l’IXP et les installe dans tous les commutateurs de l’IXP. Ensuite, pour chaque paquet entrant dans la fabrique, le commutateur OpenFlow (OF) d’entrée encode le numéro de chemin à suivre vers le commutateur de sortie dans le champ de l’adresse MAC de destination. Cela a la particularité par effet de bord de transformer tous les massages broadcast (comme le trafic ARP par exemple) en messages unicast. Les commutateurs de cœur utilisent alors le chemin ainsi encodé pour forwarder les paquets. A la fin, le commutateur de sortie rétablit l’adresse MAC de destination dans le champ approprié du paquet.Les principales contributions des travaux effectués lors de la première année du projet TouSIX sont :* Nous avons proposé l’architecture Umbrella et montré comment elle influence la programmabilité SDN dans le plan de données. Nous avons aussi montré comment déployer de façon incrémentale Umbrella, et démontré ses aspects pratiques au travers de son déploiement réel sur le réseau TouIX. * Nous avons montré comment Umbrella étend les solutions actuelles pour les IXP-SDN. Umbrella est compatible avec les solutions actuelles et permet leur implémentation sur des IXPs multi-sauts, tout en réduisant les risques de disfonctionnement du plan de données.* Finalement, nous diffusons notre implémentation d’Umbrella, et notamment de son application TouSIX-manager qui génère les règles Umbrella et la configuration BIRD pour le server de route (ou RS pour Route server)