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Redes FuturísticasRedes Futurísticas

- Desafios e Oportunidades de Pesquisa -- Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

RoteiroRoteiro

Motivação – Por que uma nova Internet ? ICN’s – Information-Centric Networking SDN’s e Virtualização de Redes DTN’s – Aplicações e Casos de Uso DTN em Prática Conclusão Referências

Precisamos de uma nova Internet ?Precisamos de uma nova Internet ?

? ?

Nova Internet? Por quê?Nova Internet? Por quê?

Sucesso da Internet Rádio: 38 anos para atingir 50 milhões de usuários; TV: 13 anos para atingir 50 milhões de usuários; Internet: 4 anos para chegar a 50 milhões de usuários;

Premissas Básicas Comutação de pacotes (rede não orientada a conexões); Simplicidade no núcleo e “inteligência” nas extremidades (TCP/IP); Controle distribuído; Princípio fim-a-fim;

MMOOTTIIVVOOSS

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Quantidade de Nós e Usuários

Internet Users (June, 2012): 2.405.518.376Internet Users (June, 2012): 2.405.518.376Fonte: http://www.internetworldstats.com/stats.htmFonte: http://www.internetworldstats.com/stats.htm

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Perfil dos usuários Nível de Especialização

Pesquisadores da Computação Universidades e Centros de

Pesquisa.

Cientistas de outras áreas, População de diferentes idades e

interesses.

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Aplicações

Poucas AplicaçõesPoucos Requisitos

Infinidade de AplicaçõesMuitos Requisitos

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

“Remendos”

TCP / IP Evolução baseada em “Remendos”

DHCPDHCP

CIDRCIDR

IP MulticastIP Multicast

CachesCaches

DiffServDiffServ IP SecIP Sec

IPv6IPv6 DNSDNS

NATNAT IP MóvelIP Móvel

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Fins Lucrativos

Não-comercialSem fins Lucrativos

Não-comercialSem fins Lucrativos

Operadoras e Prestadores de Serviços

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?

Cliente10.20.30.40

Servidor WEB200.20.15.208

?DNS

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?

Cliente10.20.30.40

Servidor WEB200.20.15.208

Conexão TCP

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?

Cliente10.20.30.40

Servidor WEB200.20.15.208

HTTP REQHTTP REQ

Conexão TCP

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Modelo de Comunicação: Host-Centric O que acontece quando digitamos www.ifnmg.edu.br no navegador?

Cliente10.20.30.40

Servidor WEB200.20.15.208

Conexão TCP

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Será que - além das aplicações - o modelo de comunicação também se alterou com decorrer do tempo?

O que mudou...O que mudou...

WEB, E-mail, FTP, SSH, etc.Seguem o paradigma de comunicação entre

hospedeiros (hosts).

Novas Aplicações: Vídeo on-line, compartilhamento de arquivos, etc. Interesse pelo CONTEÚDO. Não importa “de onde venha".

Mas isto não é novidade...Mas isto não é novidade...

CDNs - Redes de Distribuição de Conteúdos

Mas isto não é novidade...Mas isto não é novidade...

BitTorrent Sistema par-a-par para compartilhamento de arquivos; Arquivos são divididos em “pedaços” e espalhados

pelos pares; Objetivo é recuperar todo o arquivo, independente da

fonte;

É uma aplicação, não arquitetura de rede!

BitTorrentBitTorrent

PPLivePPLive

Necessidade de Pesquisas!Necessidade de Pesquisas!

Muitas aplicações hoje são Muitas aplicações hoje são orientadas a conteúdoorientadas a conteúdo!!

Mais de Mais de 80%80% do tráfego da Internet do tráfego da Internet atual são P2P atual são P2P Fonte: (Cisco, 2011)Fonte: (Cisco, 2011)

A rede pode-se tornar mais eficiente para A rede pode-se tornar mais eficiente para essas aplicações?essas aplicações?

REDES ORIENTADAS A CONTEÚDOREDES ORIENTADAS A CONTEÚDO

Redes ICN

Uma Nova Arquitetura...Uma Nova Arquitetura...

Muitas proposta de arquitetura na literatura: DONA - Data-Oriented Network Architecture

Koponen et al. 2007 NetInf - Networking of Information

Ahlgren et al. 2008 PSIRP - Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm

Tarkoma et al. 2009 CCN - Content-Centric Networking

Jacobson et al. 2009

Redes Orientadas a ConteúdosRedes Orientadas a Conteúdos

Idéia Básica...Idéia Básica...

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

PIT

Content Face

/films/avengers/0 1 PIT

Content Face

/films/avengers/0 1,2

Idéia Básica...Idéia Básica...

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

PIT

Content Face

/films/avengers/0 1,2,3

FIB

Content Face

/films/avengers/0 2

Idéia Básica...Idéia Básica...

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

Novidade no Pedaço...Novidade no Pedaço...

Roteadores devem possuir agora: Cache (Roteadores de Conteúdo) Necessidade de Processamento Superior

“Inteligência agora não fica somente nas bordas”

É possível? Memórias e processadores mais rápidos e com custos

menores!

Vantagens CCNVantagens CCN

Multicast Nativo

TradicionalTradicional CCNCCN

Vantagens CCNVantagens CCN

Suporte Nativo à Mobilidade

TradicionalTradicional

Rede A Rede B

CCNCCN

Rede A Rede B

Vantagens CCNVantagens CCN

Foco na Segurança do Conteúdo, não do Enlace.

TradicionalTradicional CCNCCN

ConteúdoConteúdo

Nem tudo são Flores...Nem tudo são Flores...

Alguns Problemas em Pesquisa... Nomeação de Conteúdos

CCN => /br.edu.ifnmg/site/home.html Mobilidade da Fonte Distribuição de Chaves Criptográficas Será REALMENTE melhor do que o modelo atual?

Necessidade de Testes em escala Global !!! Modelo Econômico da Internet

Provedores e Prestadores de Serviços irão “bancar” uma nova tecnologia?

Mudando de Assunto...Mudando de Assunto...

Redes SDN

Redes Definidas por SoftwareRedes Definidas por Software

Como testar novas arquiteturas em escala global? Análise Matemática:

Poderosa, mas extremamente complexa! Simulação:

Simples, mas resultados podem ser “duvidosos”;

Redes Definidas por SoftwareRedes Definidas por Software

Como testar novas arquiteturas em escala global? Avaliação Experimental

Mais adequada; Criação de plataformas de testes (testbeds);

Exemplos: Emulab PlanetLab Ofelia ...

Redes Definidas por SoftwareRedes Definidas por Software

Como será este novo modelo econômico? Clean Slate Evolucionário

TCP / IP vs. Novas Arquiteturas TCP / IP -> Globalmente em Uso Novas Arquiteturas -> ???

Seria possível a co-existência ?Seria possível a co-existência ?

Sim! É possível!

Redes Definidas por SoftwareRedes Definidas por Software

Qual a solução para a co-existência de

Qual a solução para a co-existência de

sistemas operacionais ?

sistemas operacionais ?

Virtualização de MáquinasVirtualização de Máquinas

Virtualização de RedesVirtualização de Redes

Múltiplas Pilhas de ProtocolosMúltiplas Pilhas de Protocolos

• Redes Independentes• Facilidade de Evolução

Múltiplas Pilhas de ProtocolosMúltiplas Pilhas de Protocolos

• Redes Independentes• Facilidade de Evolução

Gerência de Redes VirtuaisGerência de Redes Virtuais

Necessidade de Controlador Central

Virtualização de RedesVirtualização de Redes

Para saber mais sobre o assunto: ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Software

Defined Networking (HotSDN)

Mudando de Assunto...Mudando de Assunto...

Redes DTN

Redes DTNsRedes DTNs

Delay/Disruption-Tolerant Networks Também conhecida como “Redes Oportunistas”

TCP/IP : Paradigma Store-and-Forward Necessidade de um caminho fim-a-fim

Redes DTNsRedes DTNs

Ambientes Desafiadores para o TCP/IP Comunicação entre dispositivos móveis; Comunicação em ambientes rurais; Comunicação em ambientes de desastres naturais; Comunicação em campos de batalha; Comunicação interplanetária; Entre outros;

Modelo TCP/IP é inadequado!Modelo TCP/IP é inadequado!Modelo TCP/IP é inadequado!Modelo TCP/IP é inadequado!

Solução!Solução!

Paradigma Store-Carry-and-Forward

Pilha DTNPilha DTN

Camada de Agregação (RFCs 4838, 5050 e 2007)

Redes DTNsRedes DTNs

Pesquisas Desenvolvidas Redes Veiculares Distribuição de jornal eletrônico em Cambridge Monitoramento de linhas de transmissão

TurtleNetTurtleNet

Problemas de Pesquisa...Problemas de Pesquisa...

Políticas de Encaminhamento Flooding Spray-and-Wait Probabilistic Social-Based

Políticas de Gerência de Buffer Análise de Modelos de Mobilidade Camada de Enlace (Otimizações) Aplicações => Busca do Killer App

DTN em Prática!DTN em Prática!

IBR-DTNIBR-DTN WhisperWhisper

Configurando...Configurando...

wlan0wlan0

Configurando...Configurando...

ReferênciasReferências

Moraes, Igor M. - Notas de Aula, Engenharia de Redes - Pós Graduação - UFF, Niterói, RJ, Brasil, 2012.

Brito, G. M., Velloso, P. B., Moraes, I. M. – “Redes Orientadas a Conteúdo: Um Novo Paradigma para a Internet”, in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2012, Ouro Preto, MG, Brazil, May 2012.

Moreira, M. D. D., Fernandes, N. C., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "Internet do Futuro: Um Novo Horizonte", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2009, pp. 1-59, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2009.

Campista, M. E. M., Ferraz, L. H. G., Moraes, I. M., Lanza, M. L. D., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "Interconexão de Redes na Internet do Futuro: Desafios e Soluções", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2010, pp. 47-101, Gramado, RS, Brazil, May 2010.

Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil.

Muito Obrigado!Muito Obrigado!

O Conhecimento não se O Conhecimento não se Transmite, se ConstróiTransmite, se Constrói

Paulo FreirePaulo Freire