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Page 1: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Redes FuturísticasRedes Futurísticas

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

Page 2: Redes 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

Page 3: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

? ?

Page 4: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 5: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 6: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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.

Page 7: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Aplicações

Poucas AplicaçõesPoucos Requisitos

Infinidade de AplicaçõesMuitos Requisitos

Page 8: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 9: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

Fins Lucrativos

Não-comercialSem fins Lucrativos

Não-comercialSem fins Lucrativos

Operadoras e Prestadores de Serviços

Page 10: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 11: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 12: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 13: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 14: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Mas o que mudou?Mas o que mudou?

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

Page 15: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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".

Page 16: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

CDNs - Redes de Distribuição de Conteúdos

Page 17: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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!

Page 18: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

BitTorrentBitTorrent

Page 19: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

PPLivePPLive

Page 20: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 21: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Redes ICN

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

Page 22: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 23: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 24: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 25: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Idéia Básica...Idéia Básica...

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

Quero assistir Quero assistir ““Os VingadoresOs Vingadores””

Page 26: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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!

Page 27: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Vantagens CCNVantagens CCN

Multicast Nativo

TradicionalTradicional CCNCCN

Page 28: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Vantagens CCNVantagens CCN

Suporte Nativo à Mobilidade

TradicionalTradicional

Rede A Rede B

CCNCCN

Rede A Rede B

Page 29: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Vantagens CCNVantagens CCN

Foco na Segurança do Conteúdo, não do Enlace.

TradicionalTradicional CCNCCN

ConteúdoConteúdo

Page 30: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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?

Page 31: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Redes SDN

Page 32: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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”;

Page 33: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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 ...

Page 34: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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 ?

Page 35: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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 ?

Page 36: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Virtualização de MáquinasVirtualização de Máquinas

Page 37: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 38: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Gerência de Redes VirtuaisGerência de Redes Virtuais

Necessidade de Controlador Central

Page 39: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Virtualização de RedesVirtualização de Redes

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

Defined Networking (HotSDN)

Page 40: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Redes DTN

Page 41: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 42: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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!

Page 43: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Solução!Solução!

Paradigma Store-Carry-and-Forward

Page 44: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Pilha DTNPilha DTN

Camada de Agregação (RFCs 4838, 5050 e 2007)

Page 45: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Redes DTNsRedes DTNs

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

TurtleNetTurtleNet

Page 46: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

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

Page 47: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

DTN em Prática!DTN em Prática!

IBR-DTNIBR-DTN WhisperWhisper

Page 48: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Configurando...Configurando...

wlan0wlan0

Page 49: Redes Futurísticas - Desafios e Oportunidades de Pesquisa - - Desafios e Oportunidades de Pesquisa -

Configurando...Configurando...

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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.

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Muito Obrigado!Muito Obrigado!

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

Paulo FreirePaulo Freire