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Design and Evaluation of an Algorithm for Flow Delegation

Design and Evaluation of an Algorithm for Flow Delegation
chair:Software Defined Networking
type:Bachelorarbeit
time:2016
advisor:

Robert Bauer

person in charge:Addis Dittebrandt

Software Defined Networking (SDN) hat sich in den letzten Jahren als flexibles Paradigma der Netzwerksteuerung und als Alternative zu klassischen IP-Netzen etabliert. SDN sieht eine strikte Trennung zwischen Control-Plane und Data-Plane vor und lagert Kontrollentscheidungen in eine externe Komponente aus, den sogenannten SDN-Controller. Applikationen inner- oder oberhalb des Controllers entscheiden dann flowbasiert darüber, wie die kontrollierten SDN-Switches ankommende Pakete verarbeiten sollen. Diese Entscheidungen werden in einer sogenannten Flowtable gespeichert. Aus Performanzgründen ist die Flowtable eines SDN-Switches normalerweise als Ternary Content Addressable Memory (TCAM) implementiert und stellt nur begrenzten Platz zur Verfügung. Da die Größe der Flowtable die Leistungsfähigkeit eines softwarebasierten Netzes maßgeblich beeinflusst, wurde am Institut für Telematik (KIT) ein auf Delegation basierendes Konzept entwickelt, das es einem Switch mit Flowtable-Engpass erlaubt, sich bei Bedarf zusätzliche Kapazität bei einem benachbarten Switch auszuleihen. Dieses Verfahren wird Port Based Capacity Extensions (PBCE) genannt.

Die ursprünglich im Rahmen von PBCE verwendete Heuristik für den Aufbau von Delegationsbeziehungen ist Einschränkungen unterlegen. So wurde z.B. nur ein einzelner Extension-Switch betrachtet, außerdem wurde lediglich eine einzelne Metrik (Ankunftsrate neuer Flows) für die Entscheidung genutzt und es konnte pro Ausführung nur ein neuer Eviction-Port hinzugenommen werden. Ziel der Bachelorarbeit war es daher, eine neue Heuristik zu entwerfen, bei der die zuvor genannten Einschränkungen nicht mehr auftreten. Um die Leistungsfähigkeit der neuen Heuristik zu evaluieren, mussten ferner geeignete Metriken für den Vergleich identifiziert werden. Aufbauend auf diesen Metriken sollten dann Simulationen mit der neuen und der alten Heuristik durchgeführt werden. Hierfür musste ein geeignetes Simulations-Szenario ausgearbeitet werden.

Diese von Herrn Dittebrandt angefertigte Bachelorarbeit wurde mit dem KuVS-Preise 2017 ausgezeichnet (siehe https://www.kuvs.de/awards/past/).