Projeto, implementaçâo e avaliação de um gateway de rede de banda larga usando um processador de pacote programável

Orientador: Christian Rodolfo Esteve RothenbergDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: BNG, também conhecido como BRAS desempenha um papel crucial na Internet atual, ele maneja a maioria do tráfego da rede de acesso, implementando políticas e serviços que um Internet Service Provider (ISP) define por assinante. Porém, este dispositivo de rede é caro, proprietário, limitado e de lenta atualização, virando um ponto de falha para implantar novas funcionalidades e corrigir problemas na rede sem interromper a operação normal do serviço. Este trabalho pretende projetar, implementar e evaluar um BNG S/W switch flexível e otimizado usando a linguagem P4, aproveitando seus recursos para descrever o processamento de pacotes com programação de plano de dados agnóstica ao alvo que é vantajoso ao fornecer aos desenvolvedores (por exemplo, operadores de rede) uma alternativa aos esquemas de manipulação de pacotes. Nos propomos usar o compilador MACSAD que junta a abstração de P4 e APIs de OpenDataPlane (ODP) para suportar aplicativos de rede baseados em Linux com alto desempenho em varias arquiteturas (ARM, Intel, MIPS e PowerPC). A versão atual do MACSAD dá suporte para a versão anterior da linguagem P4 (P4 _14). Portanto, parte deste trabalho é dar suporte ao compilador MACSAD para o versão atual (P4 _16) no qual é construído o plano de dados de BNG. Além disso, foi feita uma avaliação funcional e de desempenho do BNG S/W switch em um cenário realista e usando dois geradores de tráfego Open Source em H/W e S/W. Os resultados mostram o impacto dos parâmetros do dispositivo alvo, tais como o número de núcleos, tamanhos de burst, pacotes de E/S e cargas de trabalho que afetam o desempenho em termos de taxa de transferência e latência fornecendo os melhores parametros de configuração para nossa implementaçãoAbstract: Broadband Network Gateway (BNG), also known as Broadband Remote Access Server (BRAS) plays a crucial role in today¿s internet, as it handles the majority of access network traffic, implementing network policies and services that a Internet Service Provider (ISP) defines per subscriber. However, this network device is normally expensive, proprietary, limited and slow to upgrade, and a point of failure when deploying new functionalities and correcing issues on the network without disrupting normal service operations. This work intends to design, implement and evaluate a flexible and optimized BNG Software (S/W) switch by using programming protocol-independent packet processors (P4) language, taking advantage of its features to describe the packet processing with target-agnostic data-plane programmability which is advantageous by providing to developers (i.e., network operators) an alternative to packet handling schemes. We propose to use the Multi-Architecture Compiler System for Abstract Dataplanes (MACSAD) compiler which merges the P4 abstraction and OpenDataPlane (ODP) APIs to support Linux-based network applications with high performance across some architectures (ARM, Intel, MIPS, and PowerPC). The actual version of MACSAD brings support for the previous release of the P4 language (P4_14). Therefore part of this work is to bring support to MACSAD for the current release (P4_16) on which the proposed BNG dataplane is built. We use functional and performance evaluation of the BNG S/W switch in a realistic scenario rs. The results show the impact of both target parameters such as the number of cores, burst sizes, packet IO, and workloads and how it affects the performance regarding throughput and latency bringing the best parameter configuration for our implementationMestradoEngenharia de ComputaçãoMestre em Engenharia Elétric