ALIEN - Abstraction Layer for Implementation of Extensions in programmable Networks
Czas trwania projektu
01.10.2012 - 30.09.2014Instytucja finansująca
European Union's Research and Innovation funding programme - FP7Streszczenie
Projekt ALIEN (Abstraction Layer for Implementation of Extensions in programmable Networks) wpisywał się w ogólnoświatowy nurt prac nad sieciami SDN (Software Defined Networking) mającymi na celu jak najszybsze wprowadzenie tego rozwiązania w życie. W sieciach SDN dokonuje się separacji płaszczyzny danych i sterowania, przy czym sterowanie ma być realizowane przez centralny kontroler, który komunikuje się z przełącznikami/routerami za pomocą protokołu komunikacyjnego. Urządzenia dołączone do sieci SDN muszą współpracować z kontrolerem i reagować na jego polecenia. Obecnie jednym z najbardziej rozwiniętych protokołów wykorzystywanych do realizacji idei sieci SDN jest OpenFlow. Uruchomienie sieci SDN z protokołem OpenFlow wymagałoby dokonania wymiany sprzętu sieciowego na urządzenia wspierające ten protokół. Modernizacja infrastruktury sieciowej, w której współistnieją urządzenia natywnie zgodne z protokołem OpenFlow oraz urządzenia nieposiadające mechanizmów obsługi tego protokołu powoduje liczne problemy w obszarze jej funkcjonowania i zarządzania oraz podnosi koszty jej utrzymania. Zatem należy dążyć do zbudowania struktury homogenicznej (z punktu widzenia zdolności sterownia z wykorzystaniem protokołu OpenFlow) w sposób ewolucyjny bez podnoszenia kosztów utrzymania sieci.Głównym celem projektu ALIEN było zaprojektowanie, implementacja na wybranych urządzeniach oraz przetestowanie warstwy abstrakcji sprzętu HAL (Hardware Abstraction Layer). Warstwa ta zapewnia możliwość jednoczesnego sterowania przepływem pakietów, zgodnie z mechanizmami SDN, w sieci złożonej z natywnych urządzeń OpenFlow oraz urządzeń niezgodnych z OpenFlow sterowanych za pośrednictwem warstwy HAL. Testowanie nowych rozwiązań odbywało się z wykorzystaniem infrastruktury SDN zbudowanej w ramach projektu OFELIA.
Do urządzeń nieposiadających obsługi protokołu OpenFlow możemy zaliczyć: tradycyjne przełączniki sieciowe, przełączniki optyczne, urządzenia EPON (Ethernet Passive Optical Network), urządzenia przetwarzające i monitorujące pakiety jak karty FPGA (Field Programmable Gate Array), procesory sieciowe, urządzenia CATV (Cable TV) np. modemy HFC (Hybrid Fibre-Coaxial) itp. W projekcie ALIEN warstwa HAL została zaprojektowana i zaimplementowana dla następujących urządzeń: karty NetFPGA, platforma EZappliance z procesorami sieciowymi EZChip NP-3, procesory sieciowe Cavium OCTEON Plus AMC wykorzystywane w systemach ATCA, przełączniki optyczne, elementy sieci GEPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) takie jak OLT (Optical Line Termination) i ONU (Optical Network Unit) oraz urządzenia DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification).
Cele realizowane w ramach projektu można określić następująco:
- Zdefiniowanie warstwy abstrakcji HAL pozwalającej na sterowanie z wykorzystaniem protokołu OpenFlow urządzeniami, które natywnie nie mają zaimplementowanych mechanizmów obsługi tego protokołu, nazywanymi urządzeniami non-OpenFlow. Warstwa ta zapewnia ujednolicone interfejsy, które pozwalają na komunikowanie się z urządzeniami non-OpenFlow i na rozpoznanie ich właściwości.
- Implementacja zaproponowanych rozwiązań w zakresie HAL w wybranych urządzeniach non-OpenFlow. Oprogramowanie zostało zaprojektowane i wykonane modułowo w celu separacji modułu głównego zapewniającego obsługę OpenFlow oraz specyficznych dla każdego sprzętu sterowników, komunikujących się ze sprzętem sieciowym.
- Integracja urządzeń sterowanych z wykorzystaniem warstwy HAL z infrastrukturą SDN zbudowaną w projekcie OFELIA (sieć OpenFlow). Integracja uwzględniała obecne wymagania systemu zarządzania wykorzystywanego w sieci OFELIA oraz możliwości urządzeń non-OpenFlow.
- Weryfikacja zaimplementowanych rozwiązań w ramach eksperymentów przeprowadzonych z wykorzystaniem infrastruktury testowej projektu OFELIA. Eksperymenty pozwoliły na zademonstrowanie możliwości i potwierdzenie sensowności wykorzystania urządzeń non-OpenFlow sterowanych za pośrednictwem warstwy HAL. Każdy eksperyment był wykonany przy zastosowaniu zasad sterowania sieciami SDN, zaimplementowanymi w sieci projektu OFELIA. Eksperymenty wykorzystywały między innymi scenariusze związane z funkcjonowaniem sieci zorientowanych na treści CCN (Content-Centric Networking).
- Rozpowszechnienie uzyskanych wyników przy wykorzystaniu różnych publikacji oraz zainteresowanie badanym problemem organizacji standaryzacyjnych. Chodzi tutaj głównie o integrację działań prowadzonych w ramach różnych projektów, a dotyczących problematyki sieci SDN oraz architektur Internetu Przyszłości.
Publikacje, raporty lub patenty będące rezultatem projektu
| 01. | G. Danilewicz, M. Dziuba, J. Kleban, M. Michalski, R. Rajewski, M. Żal, B. Belter, A. Binczewski, Ł. Ogrodowczyk, D. Parniewicz and M. Stroiński, “Projekt ALIEN – Warstwa Abstrakcji Dla Urządzeń Non-Openflow w Sieciach SDN,” Krajowe Sympozjum Telekomunikacji i Teleinformatyki, KSTiT 2014, Poznań 03-05 Sep. 2014., Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, vol. 8-9, pp. 1297-1304, 2014. |
| 02. | M. Michalski and T. Sielach, “Implementacja modułu kart NetFPGA1G i NetFPGA10G w xDPd,” Krajowe Sympozjum Telekomunikacji i Teleinformatyki, KSTiT 2014, Poznań 03-05 Sep. 2014., Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, vol. 8-9, pp. 1305-1312, 2014. |
| 03. | G. Danilewicz, M. Dziuba, J. Kleban, M. Michalski, R. Rajewski, M. Żal,A. Binczewski, K. Dombek, A. Juszczyk, Ł.Ogrodowczyk, I. Olszewski, D. Parniewicz and M. Stroiński, “ALIEN Project - Abstraction Layer for Implementation of Extensions in programmable Network,” IEICE Information and Communication Technology Forum 2014 (ICTF), Poznań 28-30 May. 2014. |
| 04. | M. Michalski and T. Sielach, “Adding Support for NetFPGA10G Cards in xDPd,” IEICE Information and Communication Technology Forum 2014 (ICTF), Poznań 28-30 May. 2014. |
| 05. | Ł. Ogrodowczyk, B. Belter, A. Binczewski, K. Dombek, A. Juszczyk, I. Olszewski, D. Parniewicz, R. Doriguzzi Corin, M. Gerola, E. Salvadori, K. Pentikousis, U. Toseef, H. Woesner, M. Rashidi Fard, M. Huarte, E. Jacob, J. Matias, V. Fuentes, M. Michalski, and R. Rajewski, “Hardware Abstraction Layer for Non-OpenFlow Capable Devices,” in Proc. ofTERENA Networking Conference 2014 (TNC2014), Dublin, Irleand, 19 - 22 May 2014. |
| 06. | Deliverable D2.1 - Report on Hardware abstraction models, stan z 10.03.2014 [PDF] |
| 07. | Deliverable D3.1 - Hardware platforms and switching constraints, stan z 10.03.2014 [PDF] |
| 08. | Deliverable D3.2 - Specification of Hardware Specific Parts, stan z 10.03.2014 [PDF] |
| 09. | Deliverable D2.2 - Specification of Hardware Abstraction Layer, stan z 30.10.2014 [PDF] |
| 10. | DDeliverable D2.3 - Report on Implementa on of the Common Part of an OpenFlow Datapath Element and the Extended FlowVisor, stan z 30.10.2014 [PDF] |
| 11. | Deliverable D3.2 - Specification of Hardware Specific Parts, stan z 30.10.2014 [PDF] |
| 12. | Deliverable D3.3 - Final Prototypes of Hardware Specific Parts, stan z 30.10.2014 [PDF] |
| 13. | Deliverable D5.2 - CCN and ALIEN developments integration over OFELIA, stan z 30.10.2014 [PDF] |
| 14. | Deliverable D5.3 - Experimentation results and reporting activitie, stan z 30.10.2014 [PDF] |
Koordynator projektu
Poznańskie Centrum Superkomputerowo SiecioweKierownik projektu PP
dr hab. inż. Grzegorz Danilewicz, prof. nadzw.Uczestnicy projektu PP
dr hab. inż. Grzegorz Danilewicz, prof. nadzw.dr inż. Janusz Kleban
dr inż. Marek Michalski
dr hab. inż. Mariusz Żal
dr inż. Remigiusz Rajewski
Marcin Dziuba