applicatiegericht optimaliseren van telecommunicatienetwerken Architectuur Principes voor Programmeerbare Netwerk Optimalisatie Rudolf Strijkers

Promovendus 3de jaar TNO ICT Groningen: Jan-jaap Aué System and Network Engineering Universiteit van Amsterdam: Cees de Laat Centrum voor Intelligente Observatiesystemen Promotor: Robert Meijer Dank aan Pieter Meulenhoff voor het initieren van deze voordracht Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers2

Introductie Programmeerbare netwerken Mijn focus Interactive Networks Open vragen / huidig onderzoek Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers3

Uit Nederland breedbandland: Connected car Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers4

Programmeerbare Netwerken Wanneer de handmatige configuratie teveel mankracht vergt automatisering van ingewikkelde configuratieprocessen De mogelijkheid om nieuwe en applicatie-specifieke netwerk services te creëren Meerdere services over 1 netwerk Traditionele voorbeelden: Video en tegelijk webbrowsen Multicast en unicast Delft, woensdag 6 mei 20095

Programmeerbare netwerken Elementaire componenten in programmeerbare netwerken: Nodes zijn programmeerbaar Functionaliteit om node resources te managen (middleware) Programmeermodel: active networks, macroprogramming, amorphous computing Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers6 Middleware App

Ons onderzoeksdomein We zijn geïnteresseerd in architectuur principes die de volgende generatie van netwerk en gedistribueerde applicaties accommoderen: Environmental monitoring (grootschalige sensornetwerken) High-performance (real-time) computing (e-Science: eVLBI) Resilient and self-healing networks (optimizing computer programs) Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers7

IJkdijk: hoe kunnen we 10000km aan sensoren, supercomputers en applicaties (Optimaal) laten samenwerken?

Uitgangspunt in het onderzoek De ontwikkeling van de huidige netwerken zijn allemaal met een specifiek doel ontwikkeld Netwerken implementeren deels kennis uit het applicatie- domein Maar wat nu als het applicatie-domein a-priori onbekend is? Dan kunnen traditionele technieken niet meer worden gebruikt Mede gedreven door vraagstukken in sensornetwerken is de focus: Als netwerkgedrag in het applicatie-domein wordt geïmplementeerd, wat zijn dan de architecturele gevolgen voor netwerk en applicaties? hoe kun je alle programmeerbare componenten optimaal laten samenwerken? Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers9

Basis framework om netwerk applicaties vanuit de applicatiedomein te programmeren gebaseerd op virtualisatie: Applicaties hebben een interface naar het netwerk (network component) Applicatie gedrag is onbekend: ondersteunen van uploaden van applicatie-specifieke code (applicatie component) Netwerkgedrag programmeerbaar vanuit het applicatie-domein: Het netwerk is software! Application User Programmable Virtualized Networks Application NE AC NC AC NC AC NC Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers10

Voorbeeld Interactief monitoren en manipuleren van een programmeerbaar netwerk Needs["WebServices`"] <<DiscreteMath`Combinatorica` <<DiscreteMath`GraphPlot` InstallService[“ The following methods are available from the NetworkComponent: { GetAllLinks,GetAllElements,NetworkTokenTransaction } nodePath = ConvertIndicesToNodes[ ShortestPath[g,Node2Index[nids," "], Node2Index[nids," "]], nids]; Print["Path: ", nodePath]; If[NetworkTokenTransaction[nodePath, "green"]==True, Print["Committed"], Print["Transaction failed"]]; ConvertIndicesToNodes[ArticulationVertices[g]] Path: { , , , } Committed { , }

Interactive Networks Proof of concept van onze modellen Als het netwerk software is geworden zijn er nieuwe interessante mogelijkheden Test bed waarmee geavanceerde programmeerbare netwerkconcepten kunnen worden getest 12 High-end VMware servers met 10 en 1gb netwerk Gekoppeld aan interactieve visualisatie Netwerk programmeerbaar met Mathematica Eerste implementatie van een volledig programmeerbaar netwerk met een innovatieve user interface Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers12

Interactive Super Computing 2008: The Dutch have it! Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers13

Outlook We kijken naar architectuur van programmeerbare netwerken Het optimalisatieproces op zichzelf is nog buiten beschouwing gelaten: Technieken om netwerk performance and QoS te bepalen Optimalisatie algoritmiek in de control loop We hebben programmeerhooks, maar hoe ziet het beslissingsproces eruit? Wat zijn de fundamentele limieten? Programmeerbare netwerkconcepten en optimalisatiekennis combineren in specifieke toepassingen Optimaal programmeren van Grid netwerken Optimaliseren van ‘cloud computing’ infrastructuren Waar plaats je processing, netwerk en storage tov kosten en beschikbare capaciteit? Visualisatie Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers14

Vragen & Discussie En demo, zie ook: Delft, woensdag 6 mei 2009Rudolf Strijkers15

References R.J. Meijer, R.J. Strijkers, L. Gommans, C. de Laat, User Programmable Virtualized Networks, IEEE e-Science 2006, Amsterdam, NL R.J. Strijkers, R.J. Meijer, Integrating Networks with Mathematica, International Mathematica Symposium, 2008, Maastricht, NL M. Cristea, R.J. Strijkers, D. Marchal, C. de Laat, R.J. Meijer, Integrating Communities with Programmable Grid Networks: gTBN, IEEE IM2009, Long Island, US R.J. Strijkers, L. Muller, M. Cristea, R. Belleman, C. de Laat, P. Sloot, R.J. Meijer, Interactive Control over a Programmable Computer Network using a Multi-touch Surface, ICCS 2009, Baton Rouge, US Rudolf Strijkers16

Een kleine selectie uit ons ecosysteem Wat zijn de patronen en leidende concepten? Rudolf Strijkers17 Configuring OSPF Creating virtual networks Network operating system Automatic services static Interactive Programmable Configurable Plugging cables Rerouting MPLS paths gMPLS UCLP GEANT Internet2 DCN Feedback, control Dynamic rerouting Network compilers Distributed autonomous configuration macroprogramming Active networks Autonomic computing Amorphous computing Hybrid network ForCES