Contribución al diseño de redes definidas por software

Resum

Resumen de la tesis: En los últimos años ha surgido un nuevo concepto de arquitectura de red conocido como Software-Defined Networking (SDN). Contrariamente a las arquitecturas tradicionales, donde el plano de control y el plano de datos coexisten en dispositivos de red tales como routers y switches, este nuevo concepto consiste básicamente en mover el plano de control fuera de dichos dispositivos, dejando sólo el plano de datos. El plano de control quedará por tanto gestionado y administrado por elementos centralizados lógicamente, denominados controladores. Los dispositivos de red se convierten en simples dispositivos de reenvío de paquetes que se programan a través de reglas definidas por el controlador. En SDN, la comunicación entre el plano de control y el plano de datos (dispositivos de red) está establecida principalmente por el protocolo OpenFlow (OF). En esta tesis se han propuesto soluciones eficientes a tres líneas de investigación relativas a las redes SDN: la monitorización y descubrimiento de la red, la eficiencia energética y el desarrollo de un protocolo de encaminamiento no tradicional. La monitorización de la red está adquiriendo importancia como consecuencia de que cada vez más Proveedores de Servicios de Internet (ISP) y redes empresariales despliegan servicios en tiempo real. Tener una visión actualizada de la red y medir su rendimiento con métricas como el throughput, la pérdida de paquetes y el retardo, se presenta como la principal tarea de la monitorización de la red. La obtención de estadísticas de red precisas y significativas ayuda a encontrar la degradación del servicio debida a la congestión y además permite implementar soluciones para la optimización del enrutamiento. Lograr la eficiencia energética se ha convertido recientemente en un tema clave para la comunidad investigadora debido al aumento del consumo de energía y de las emisiones de CO2 generadas por las grandes redes de datos. Si además contemplamos el drástico aumento de tráfico previsto para los próximos años, las emisiones serán todavía más alarmantes. La puesta en modo sleep de los elementos no utilizados es una estrategia eficaz y ampliamente aceptada para reducir el consumo de las redes de datos. En este contexto, las redes definidas por software (SDN) pueden considerarse como una solución atractiva para lograr la tan necesitada eficiencia energética en los sistemas de comunicaciones actuales, ya que permiten una programabilidad adaptable para este problema. En los últimos años, la comunicación host-a-host/contenido/servicio está siendo más demandada que la comunicación host-a-host ofrecida por las soluciones de enrutamiento tradicionales de Protocolo de Internet (IP). En la actualidad, conseguir este tipo de comunicación directamente a nivel de red tiene una demanda creciente en el marco de nuevos escenarios, como el Internet of Things y los escenarios de data-centers. Apoyándonos en soluciones Key-Based Routing (KBR) que, junto con las Tablas de Hash Distribuidas, han ofrecido una forma de proporcionar soluciones de compartición de contenido en redes overlay desde hace años, en esta tesis se propone una solución de enrutamiento basada en claves que se implementa directamente en la capa de red, aprovechando así el potencial de la tecnología SDN