portugal telecom inovação, s.a. 22 abril 2008 4ward architecture and design for the future...

Portugal Telecom Inovação, S.A.

22 Abril 2008

4WARDArchitecture and design for the

Future Internet

W A DR

4

Agenda

• Enquadramento e objectivos• Abordagem 4WARD• Áreas de trabalho e actividades• Conclusões

Problemas da Internet actual

• A arquitectura da Internet foi concebida tendo em vista um cenário radicalmente diferente do actual em muitos aspectos:– Segurança / confiança– Mobilidade dos terminais e dos utilizadores– Qualidade de serviço– Escala

Solução tradicional: “evolução na continuidade”

• Segurança → Firewalls, tunneling• QoS → IntServ, DiffServ• Mobilidade → Mobile IP• Multicast → IP Multicast• Espaço de endereçamento → NAT, IPv6

• A cada novo “remendo”, a complexidade aumenta • Princípios fundamentais são postos em causa:

– Transparência extremo-a-extremo (NAT, firewalls)– Endereçamento global (NAT)

• Complicado introduzir novas funcionalidades a uma escala alargada

Alguns fracassos (relativos)

Fonte: H. Schulzrinne, Columbia University, ”Thoughts on a next-generation Internet and next generation network management”, www.noms.org/2006/docs/HenningNOMS.ppt

QoS multi-cast

mobile IP

active networks

IPsec IPv6

not manageable across competing domains

not configurable by normal users (or apps writers)

no business model for ISPs no initial gain 80% solution in existing system

(NAT)

increase system vulnerability

Uma nova Internet?

• Como seria a arquitectura Internet se pudéssemos recriá-la a partir do zero sem restrições ou constrangimentos (abordagem ‘clean slate’)?

• Criar uma nova arquitectura para a Internet, sem fazer uma ruptura com a Internet actual

Desafio

FIND/ GENIEU FP 6/7 New Gen.

Networks

Estados Unidos •FIND •GENI

Europa •FP 6 •FP 7

•Network of the Future•4WARD

•FIRE

Japão •New Generation Networks

•AKARI

Iniciativas na área da ‘Future Internet’

4WARD

• Projecto no âmbito do FP7; maior iniciativa europeia na área da ‘Future Internet’

• Duração: Jan 08 – Dez 09• Budget de 23 M€, contribuição da UE de 14 M€• Participação de [PTIN + IT] = 72 HM• 37 parceiros (universidades, indústria,

operadores, empresas tecnológicas)

Consórcio 4WARD

Switzerland

Spain

France

UKGermany

Poland

Austria

Italia

Norway

Sweden

Israel

WIT

Ericsson

KTH

SICS

Ericsson

Nokia-Siemens-Networks

VTTAlcatel-Lucent

Deutsche Telecom

Ericsson

Nokia-Siemens-Networks

Tu Berlin

Univ. of Bremen

Univ. of Karlsruhe

UNiv. of Paderborn

Telekomunikacja Polska

Siemens

TPUCN

Technion

Telcom Italia

Alcatel-Lucent

France Telecom

GET-INT

LIP6

Univ. of Basel

Robotiker-Tecnalia

Telefonica

IST-TUL

PTIN

Romania

Finland

NEC

Univ. of Lancaster

Univ. of SurreyEricsson

Po

rtu

gal

Ireland

Rutgers university

US

Canada

Estrutura do projecto

• WP 1: Business Innovation, Regulation, and Dissemination – BIRD• WP 2: New Architecture Principles and Concepts – NewAPC• WP 3: Network Virtualisation – Vnet• WP 4: In Network Management – INM• WP 5: Forwarding and Multiplexing for Generic Paths – ForMux• WP 6: Network of Information – NetInf

WP6 NetInf

WP5 FormuxWP1 BIRD

WP3 Virtualisation

WP4 InNetMgmt

WP2 NewAPC

WP0 Project Management

WP2 - NewAPC

Objectivos: • Definir um conjunto de

conceitos base que permitam enquadrar o desenvolvimento de novas arquitecturas de rede.

• Especificar requisitos técnicos e propriedades em relação a um conjunto de temas transversais: QoS, segurança, mobilidade, inter-domínio, camada física.

WP3 - VNet

Management of Virtual Networks

Provisioning of Virtual Networks(on-demand instantiation of virtual networks)

PhysicalInfrastructure

VirtualizedSubstrate

VirtualNetwork

VirtualNetwork

Virtualization of Resources(partitioning of physical infrastructure into “slices”)

Management of Virtual Networks

Provisioning of Virtual Networks(on-demand instantiation of virtual networks)

PhysicalInfrastructure

VirtualizedSubstrate

VirtualNetwork

VirtualNetwork

Virtualization of Resources(partitioning of physical infrastructure into “slices”)

Solução para o impasse da Internet?

Elem

ento

de

rede

físi

co

Rede virtual 1

Rede virtual 2

Rede virtual 3

Rede virtual n Plano de controlo / Gestão de recursos

O que pode oferecer a virtualização?

• Resolução do actual impasse da evolução da Internet;• Coexistência nas redes de operador de novas soluções

com soluções ‘legacy’;• Abertura à diversidade de requisitos e soluções, em vez

da tradicional abordagem ‘one size fits all’;• Abertura ao desenvolvimento e oferta de serviços

inovadores sem necessidade de “consensos universais”;• Gestão flexível de recursos e economias resultantes da

partilha da rede;• Separação efectiva entre infra-estrutura e serviços;• Criação de novos modelos de negócio e abertura do

mercado a novos ‘players’.

• Limitações da gestão centralizada das redes– Redes Ad-hoc, Redes de sensores, Redes de

grandes dimensões– Problemas de escalabilidade e desempenho– Depende demasiado da intervenção manual

• Funcionalidades de gestão distribuídas– A new thin and pervasive layer– A nova camada reside dentro da rede (in-network)– Capacidade de decisão– Monitorização em tempo-real (situation awareness)– Self-* (management, configuration, organizing,

healing, optimizing, adaptive, descriptive, …)

WP4: Motivações e abordagem

• Gestor interage com cada dispositivo• Polling para obter estados individuais• Analisa centralmente o estado da rede• Toma decisões com base em regras de

negócio e actua sobre a rede• Time-consuming / Intervenção Manual

• Gestor central interage com pontos de acesso ao management plane

• Estes providenciam funções de gestão para toda a rede

• O plano de gestão assenta num conjunto de protocolos distribuídos

• Escalável, redes dinâmicas, tempos de reacção mais curtos

Gestão In-network vs. clássica

• Demonstrar a necessidade e relevância dos conceitos de In-Network Management

• Identificar requisitos para as soluções a desenvolver

• Avaliar a eficiência e qualidade dos resultados obtidos

• Cenário 1 – Self-Management in wireless multi-hop networks– Redes altamente dinâmicas, ausência de autoridade central

• Cenário 2 – Large Operator– Adaptação da rede a falhas e alterações nos padrões de tráfego

• Cenário 3 – Home Networks– Ubiquitous Networks– Múltiplas redes de acesso, múltiplas plataformas e terminais, mobilidade total (utilizador,

terminal, operador,…)

• Cenário 4 – DEFCON – Large-scale adaptation in response to dramatic events– Papel crítico da Internet na sociedade– Garantir continuidade e prioridade de serviços básicos em cenários de catástrofe

Cenários

WP5 - Forwarding and Multiplexing for Generic Paths

• Objectivo: Desenvolver o conceito de “generic path”, com base em técnicas para melhoramento da eficiência do transporte de dados, como “network coding” ou “cooperative coding”.

• Benefícios esperados: melhorias no desempenho e na fiabilidade.

• A Internet é hoje utilizada para fins para os quais não foi concebida – daqui resultam muitos dos problemas actuais.

• Constrangimentos associados à arquitectura original da Internet constituem hoje um obstáculo ao seu crescimento e evolução.

• Soluções incrementais não chegam – é necessário repensar os fundamentos em que assenta a Internet.

• 4WARD é a principal iniciativa europeia na área da “Future Internet” e pretende dar um contributo neste processo.

Conclusões

Para mais informação…

WP2, WP3 Jorge Carapinha (PTIN)Teresa Almeida (PTIN)

WP4 Vítor Mirones (PTIN) Susana Sargento (IT)

WP5 Rui Aguiar (IT)Augusto Neto (IT)