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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Abordagens exata e heurística para o mapeamento de redes virtuais
Authors: Samuel Moreira Abreu Araújo
First Advisor: Geraldo Robson Mateus
First Co-advisor: Fernanda Sumika Hojo de Souza
First Referee: Daniel Fernandes Macedo
Second Referee: Haroldo Gambini Santos
Abstract: A virtualização de redes é uma técnica que permite a emulação de várias redes virtuais, de forma que as diferentes redes coexistam simultaneamente sobre a mesma estrutura física de rede. Assim, roteadores e enlaces físicos podem hospedar um conjunto de redes virtuais, desde que não tenham suas capacidades de processamento e banda ex- trapolados. Tal ação é benéfica por permitir a liberdade da rigidez dos protocolos de rede, facilitando o desenvolvimento de novas tecnologias para a web. Nesse propósito, definir qual conjunto de equipamentos físicos irão hospedar uma ou mais redes virtuais é uma tarefa complexa, problema denominado Mapeamento de Redes Virtuais (VNE). O VNE é pertencente à classe dos problemas NP-difíceis, logo, sua resolução exata pode ser inviável para cenários de grande porte. A maioria dos trabalhos existentes na literatura efetua o mapeamento somente sobre um único domínio de rede, este trabalho se distingue por apresentar abordagens de programação linear inteira e heurística para a resolução do VNE em ambientes compostos por um ou mais domínios de rede. Os modelos tratados focam alguns desafios atuais de virtualização de redes e diferenciam- se nos objetivos propostos, sendo: maximizar o balanceamento de carga, minimizar o uso de energia elétrica, maximizar o lucro dos provedores de serviço e minimizar a troca de mensagens entre diferentes domínios. Ao final, são feitas simulações para as abor- dagens exata e heurística. Resultados experimentais mostram o desempenho de ambas abordagens em cenários online, periódico e offline, sendo usado o software CPLEX 12.6 no modelo exato. Neste trabalho ainda é proposta a aplicação da abordagem heurís- tica em um ambiente multidomínio e online, através do controle de um orquestrador. Um estudo comparativo de três modelos de orquestração distintos é apresentado, com: conhecimento total, parcial e sem conhecimento da infraestrutura de rede física interna aos domínios. Os testes de orquestração abordam diferentes aspectos como consumo de energia, geração de lucro e troca de mensagens.
Abstract: Network virtualization is a technique that allows the emulation of multiple virtual networks, so that different networks coexist simultaneously on the same physical network structure. Thereby, routers and physical links can host a set of virtual networks as long as they do not have their processing and bandwidth capabilities extrapolated. Such action is beneficial by allowing the freedom upon of network protocols rigidity, facilitating the new web technologies development. In this purpose, define which physical equipment set will host one or more virtual networks is a complex task, problem known a Virtual Network Mapping (VNE). The VNE is belong to the class of NP-difficult problems, so its exact resolution may not be feasible for large scenarios. Most of literature existing works presents the virtualization only in a single network domain, this work is distinguished by presenting integer linear programming model and heuristic for the resolution of the VNE in environments managed by one or more network domains. The models dealt with present network virtualization challenges and are differentiated in the proposed objectives: maximize the load balancing, minimize the use of electricity, maximize the profit of the service providers and minimize the exchange of messages between different domains. At the end of this work, simulations are done for both the exact and heuristic approaches. Experimental results show the performance of these approaches in online, periodic and offline scenarios, using CPLEX 12.6 software in the exact model. In this work it is still proposed the application of the heuristic approach in a multidomain and online environment, through the control of an orchestrator. A comparative study regarding the implementation of three different orchestration models is presented: total knowledge, partial and without knowledge of the internal physical network infrastructure of the domains. Experimental results show the performance of the orchestrator along with the heuristic, reporting energy consumption, profit generation and message exchange metrics for the different approaches.
Subject: Computação
Otimização combinatoria
Redes de computadores
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-AXWMHJ
Issue Date: 27-Feb-2018
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