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SDN/OpenFlow: Visão do CPqD Workshop Datacom de SDN/OpenFlow Curitiba, PR, 21-22 de Agosto de 2013

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SDN/OpenFlow : Visão do CPqD

Workshop Datacom de SDN/OpenFlowCuritiba, PR, 21-22 de Agosto de 2013

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Como enxergamos SDN

• Estamos no início de uma transição irreversível• Oportunidades para a indústria nacional

• SDN não é solução para todos os problemas• Mas certamente tem apelo em variadas aplicações

• Soluções SDN devem assumir longo período de transição e coexistência com legado• Equipamentos híbridos (tradicional/SDN)• Redes híbridas: equipamentos tradicionais e equipamentos SDN• Soluções que agreguem valor à infraestrutura existente, seja

reduzindo custos ou aumentando receitas• Algumas exceções (ex.: datacenter de nuvem) podem seguir

abordagem SDN 100% OpenFlow

• Oportunidades para a tecnologia nacional em comunicações seguras anti-espionagem

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Visão de SDNConvergências Vertical e Horizontal

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Visão de SDN: Controlador

Visão Global da Rede

Virtualização da Rede

Comutador

Pacotes

Comutador

PacotesComutador

OTN

Comutador

OTNComutador

WDM

Comutador

WDMComutador

TDM

Comutador

TDM

SO de Rede

Visão Abstrata da Rede

Programa de Controle

f View( )Programa

de Controle

f View( )Programa

de Controle

f View( )

OpenFlow, NETCONF, SNMP, XMPP

Gra

fos

e m

etad

ados

Configurações

Políticas

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Escopo de SDN: Migração gradual para SDN

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SDN no CPqDProcesso de P&D

Prospecção Tecnológica

Universidades e ICTs

Desenvolvimento de Tecnologia de Produto

Fora de padronização

Indústria (fabricantes, operadoras, etc)

Parceiros Industriais (Padtec, Datacom ,Trópico, WxBR)

Mercado

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FromFrom thethe labslabs to to productionproduction

http://cpqd.github.io/RouteFlow/

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Leverages open source routing Linux suites such as Quagga

Interoperates with legacy routers and routed networks

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RouteFlow ArchitectureBuilt for robustness and scale

Key FeaturesModular architecture

• RF-Proxy• RF-Server• RF-Client

Database layer• JSON-based IPC • Resillient core state• Programmer-friendly

Multi-Controller support• NOX, POX, Ryu, Floodlight,

OpenFlow version• 1.0: NOX, POX, Ryu, Floodlight• 1.2/1.3: Ryu

* RouteFlow-specific blocks in orange

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Modes of operation

From logical routers (akin VRFs) to single node abstractionsover flexible virtual networks

New design choices on the distribution of the control nodes

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RouteFlow WebUI

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RouteFlow Statistics Building a community of users and developers

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RouteFlow Field Trial at Indiana UniversityOpen Networking Summit 2011 Demo Booth

B

CIC Router

Chicago

10.10.0.0/24

10.40.0.0/24

Indiana Gigapop

Router

Indianapolis

172.31.2.0/24

172.31.1.0/24

10.50.0.0/24

10.20.0.0/24

10.30.0.0/24

2

2

xe-2/2/0

A

C D

ge-7/1/3

.9

.1

.1

.1

.3

.3

.4

.4

.4

.173

.174

1

.10

.2

.2

4

3

4

3

1

1

1

2

2

eBGP

eBGP

OSPF

OSPF

HP 35004SD-PC 24 ge-7/0/0.130

192.12.206.224/28

.231

Pronto

.2288

CIC PC5/00/0/0.2299 CIC F10 11/0

192.5.101.4/30

.6.5

149.165.254.172/30

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RouteFlow NDDI/I2 Deployment

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Demonstration at Supercomputing 11RouteFlow over heterogeneous sliced setup

Routing configuration at your fingertips

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More More thanthan a a solutionsolution... ... anan InnovationInnovation PlatformPlatform

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A migration path to roll out OpenFlow technologyNot a revolution, but an evolution of current iBGP RRs to

essentially eBGP Route Controllers• “BGP-free edge”: A cost-effective simplified edge for SW-driven innovations

Controller-Centric Hybrid Networking

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International BPG peering using RouteFlowRoute aggregation: 40% reduced FIB size

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Aggregated BGP routing service ���� RCP

Single node abstraction of a domain-wide eBGP router• Think modern multi-chasis routing architectures with external route

processors and OpenFlow switches acting as line cards

Aggregation logic defined in the RF-Server

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Distributed IX RouterRouteFlow in production (ONS 2013 demo)

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InterVLAN Routing (IVR)RouteFlow in production (ONS 2013 demo)

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High Availability

• M:N OpenFlow Controllers: Master / Slave / Equal

• Distributed Environment

- Group of Switches / Network Domains

Distributed DB Cluster

State-less RFServer

Controller Cluster Architecture

Shadow Virtual Control Planes

Backup VMs

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Cloud Datacenter Network

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Rede de Datacenter de Nuvem “ multi-tenancy”Cenário SDN híbrido OF/legado

MV 1 MV 2 MV n

OVS

eth0

tap0 tap1 tapn

Servidor 3

...

...

MV 1 MV 2 MV n

OVS

eth0

tap0 tap1 tapn

Servidor n

...

...

MV 1 MV 2 MV n

OVS

eth0

tap0 tap1 tapn

Servidor 1

...

...

Rede SDN

MV 1 MV 2 MV n

OVS

eth0

tap0 tap1 tapn

Servidor 2

...

...

Requisição(Conectividade)

ControladorSDN

New routing codifications and strategiesunder investigation in 100% OF scenarios

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Software-Defined TrafficEngineering MPLS

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Seamless MPLS / MPLS-lite / IP Traffic EngineeringRouteFlow exploiting OF 1.3 and supporting IPv6

TE

NIB

Traffic Statistics (current & historic) : sFlow + OpenFlow

Event DB (failures, alarms)

Virtual & Physical Topologies+ Data

Mining

OF1.3

= Group Tables

+ Metering

Network Information Base

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Improved Security

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SecurityHybrid Firewall & Intrusion Detection

Centralized analysis of anomaliesRe-use existing firewalls / middleboxes (DPI) and Net/SFlow and

redirect (tapped) traffic.Feedback loop drives

new OF entries

OpenFlow

Switch

Quagga Routing

Control channel (OFP)

... Next Hop Interfaces

Data channels

SecurityApp

Firewall / Mbox

TAP / SPAN Traffic

APIs? FilteredTraffic

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Dynamic Circuit Service(hybrid circuit/packet)

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GMPLS Control Plane as (non -OF) SDN Application

DCS builds on the GMPLS standardized interface

An abstraction layer allows for seamless operation of DCS over multiple technologies regardless of their support to GMPLS

The abstraction layer runs a virtual GMPLS stack (on a virtual machine) per network equipment that does not support GMPLS

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Towards Elastic OpticalTerabit Transport

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Elastic Optical Networks

Fixed-grid WSS andtransponders

Flexgrid WSS and adaptivetransponders

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Software-Defined Elastic Optical Transport(Controller SDN)

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Software-Defined Elastic Optical Transport(Physical Layer)

Laboratorial Testbed

Testbed Topology

Developed Line Cards(HW/FW)

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Wireless Home SDN

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OpenFlow in the Home: Two target controllable devices

TP-LINK TL-WR1043ND*OVS was recently upstreamed to Linux kernel 3.3

OpenFlow 1.3

Controller

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OpenFlow switches

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Switch 10Gb OpenFlow 1.0 (2010) 100% OpenFlow – funcionalidades obrigatórias

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2011 Dec• OpenFlow 1.1 + IPv6 + NXM

2012 July• OpenFlow 1.2 Dev/Toolkit

2012 Dec• OpenFlow 1.3 Dev/Toolkit

2013 April• OpenFlow 1.3.2, 1.4 feature prototypes, …

Software Switch Timeline

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Programming tutorial (link)

Precompiled VM image (link)

Mininet integration (link)

• “mininet/util/install.sh -n3fxw”

OpenFlow software switch (link)

• OF SoftSwitch, dpctl, …

OpenFlow Controller (link)

• based on NOX Zaku (“classic”)

OpenFlow test cases (link)

• based on OFTest framework

Wireshark dissector (link)

• OF 1.0 – 1.3.1 support

OpenFlow 1.3 Dev/Toolkit

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ExtWG• prototype of OF 1.4 features (link)

• will integrate into “ONF OF 1.4 SoftSwitch”

TestWG• merge OFTest code to “main” branch• feed existing tests as test cases

ONF ONGOING activities

[https://www.opennetworking.org/wiki/display/EXT/Prototyping]

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CPqD implementation:

• Fully compliant to OpenFlow 1.3 and 1.0

• C++ with binding to Java and Python

• Compilation to Linux PC andAndroid/ARM

• 6-million flows per second under a learning switch application

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Comentário Finais

• Transição para SDN parece irreversível• De forma gradual, coexistindo e adicionando valor ao legado, seja

pela otimização da operação ou agilidade na oferta de novos serviços

• SDN apresenta oportunidades inéditas• Para a tecnologia nacional, para os fabricantes, para as operadores

e os provedores

• CPqD está atuando em com parceiros industriais (ex.: Datacom) para construir soluções tecnológicas campeãs

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Comentário Finais

• O CPqD tem contribuído para o avanço do estado da arte de SDN/OpenFlow• Dynamic Circuit Services (2010): solução SDN de aprovisionamento

automático de circuitos, com garantia de qualidade e proteção, pelo próprio cliente em redes multi-tecnologia (ex.: Ethernet e WDM)

• Switch (de 10G) puramente OpenFlow (2010): 1o. desenvolvido na LATAM

• RouteFlow (2011): única solução de roteamento IP virtualizado para SDN/OpenFlow disponível no mundo

• Software Switch OpenFlow 1.3 (2012): único switch OpenFlow 1.3 completo e kit completo correspondente disponível no mundo; base para protótipo OF 1.4 da ONF e framework de testes de OF

• Plugin OpenFlow (2013): plugin OF 1.3/1.0 em C++ (6 milhões de fluxos por segundo!) com suporte a binding para Java e Python e compilável em Linux PC e Android/ARM – concorrente na competição internacional da ONF

• Participante ativo na ONF e na OIF no contexto de SDN

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Obrigado!

www.cpqd.com.br