Étapes pour la création d’un réseau virtuel

Étapes pour la création d’un réseau virtuel

Réseaux actifs et programmables:

Pour répondre aux besoins des nouvelles applications multimédias, il est parfois nécessaire d’ajouter de nouveaux services ou de modifier les services réseau existants (Ex. : Intégration des services différenciés au réseau internet afin d’améliorer la qualité de service offerte). Cependant, ces changements sont généralement des processus longs et coûteux. L’objectif des réseaux actifs et programmables est donc de proposer des interfaces programmables ouvertes (API) et standardisées (Campbell et al., 1999) permettant la conception, l’implémentation et l’introduction de nouveaux services (Olivier FESTOR, 2000). Par exemple, le projet PIN 1650 (Biswas et al., 1998) de IEEE initié en 1997 propose un ensemble d’interfaces de programmation permettant, entres autres, de programmer facilement des services pour la gestion de la qualité de service sur IP(Olivier FESTOR, 2000).

Projets de virtualisation de réseaux:

Afin de valider une nouvelle architecture réseau, les chercheurs ont besoin de la tester sur le réseau internet « réel » afin de déceler la moindre anomalie qui a pu échapper aux simulateurs ou émulateurs dans les premiers tests réalisés. Par contre, les fournisseurs d’accès Internet (FAI) ne veulent en aucun cas prendre le risque de perturber le bon fonctionnement de leur réseau pour tester de nouveaux protocoles, car la moindre interruption de service ou panne peut leur causer une perte considérable de revenu. Afin de résoudre ce problème, des plateformes de test ont été implémentées dans le but de permettre aux chercheurs de tester leurs nouvelles architectures sur une topologie et avec un trafic internet « réels » sans affecter les performances de ce réseau (Spyropoulos, Fdida et Kirkpatrick, 2007). Bien que leur but soit le même, les différentes plateformes développées ont des architectures et des caractéristiques différentes. Elles peuvent être classées selon les caractéristiques suivantes :

Technologie du réseau :  Certaines architectures de virtualisation de réseaux ont été développées pour des technologies de réseau spécifiques. Par exemple, X-Bone pour la technologie IP, Tempest pour les réseaux ATM et GENI pour les réseaux multi technologiques.

Couche de virtualisation : Les chercheurs ont été influencés par le modèle en couche du réseau Internet existant. En effet, ils ont proposé des projets qui visent à virtualiser ces couches allant de la couche physique (Ex. : UCLP) jusqu’à la couche application (Ex. : VIOLIN) .

Domaine architectural :  La plupart des projets ont mis l’accent sur un domaine architectural bien défini. Ce domaine influence les choix de conception des architectures de ces projets ainsi que les services qu’ils offrent. Par exemple, le projet VNRMS vise le domaine de gestion des réseaux virtuels .

Niveau de virtualisation : Le niveau de virtualisation veut dire le type de ressources virtualisées dans un réseau (Ex. : nœuds, liens). Par exemple, PlanetLab se base sur la virtualisation des nœuds tandis que UCLP se base sur la virtualisation des liens.

Distributed Virtual Network Mapping Algorithm :

Dans cette approche proposée par (Houidi, Louati et Zeghlache, 2008b), les requêtes reçues sont d’abord divisées en plusieurs sous-requêtes. Ensuite, chaque sous-requête est affectée séparément au réseau physique.

Division des requêtes : Chaque requête reçue est divisée en plusieurs grappes. Chaque grappe est composée d’un nœud central (Hub) interconnecté en étoile à d’autres nœuds virtuels. La sélection de ces grappes se fait ainsi : Le nœud virtuel qui requiert la capacité la plus élevée est considéré comme Hub et tous les nœuds qui lui sont directement connectés sont les nœuds secondaires (Spoke).

Affectation des sous-requêtes : Pour chaque sous-requête, l’algorithme sélectionne le nœud physique dont la capacité disponible est la plus élevée. Ce dernier, nommé Root, est affecté au Hub de la sous-requête. Ensuite, l’algorithme du plus court chemin est appliqué afin de déterminer les chemins les plus courts entre le nœud Root et tous les autres nœuds physiques qui lui sont connectés. La métrique utilisée est le poids w qui correspond à un ensemble de paramètres d’un lien physique tels que le délai et le coût. Tous les chemins dont les nœuds ne disposent pas d’assez de ressources pour satisfaire les exigences des nœuds de la sous-requête sont éliminés. Aussi, tous les chemins dont les liens ne disposent pas d’assez de bande passante pour satisfaire les exigences des liens de la sous-requête sont éliminés. Parmi les chemins restants, l’algorithme choisit les chemins qui ont le poids le moins élevé et affecte le Spoke qui requiert le plus de capacité au nœud physique qui en offre le plus .

Évaluation des performances:

Afin de comparer les performances de notre approche avec celles de (Minlan Yu, 2008) et de (Houidi, Louati et Zeghlache, 2008b), nous avons analysé les sept paramètres suivants :

-le nombre de nœuds utilisés : l’évolution du nombre des nœuds physiques utilisés par un algorithme pour héberger les nœuds virtuels des requêtes .
-le nombre de liens utilisés : l’évolution du nombre des liens physiques utilisés par un algorithme pour héberger les liens virtuels des requêtes .
-l’affectation des requêtes en fonction du temps : la variation du temps d’exécution des requêtes. Un algorithme est plus performant quand ce temps d’exécution est minimal .
-le revenu des requêtes en fonction du temps : la variation du revenu des requêtes  en fonction du temps. Plus ce revenu est élevé, plus les économies en argent réalisées par le client en choisissant le concept de virtualisation sont importantes .
-le coût des requêtes en fonction du temps : la variation du coût physique des requêtes en fonction du temps. Ce coût représente les ressources physiques utilisées par un FIV pour héberger une requête. Le but d’un algorithme d’allocation de ressources est de choisir les ressources physiques telles que ce coût soit minimal .
-le coût en émission de CO2 en fonction du temps : la variation du coût en CO2 des requêtes en fonction du temps. Ce coût est utile pour comparer l’impact écologique des trois approches.

CONCLUSION:

La conception du futur réseau Internet doit se baser sur une approche permettant aux différentes architectures de réseaux de communiquer et partager le même réseau physique. La notion de virtualisation des réseaux peut jouer un rôle très important dans ce scénario parce qu’elle permet à plusieurs réseaux virtuels de coexister et de partager les ressources d’une ou de plusieurs infrastructures physiques.

Dans une architecture de virtualisation de réseaux, les trois principaux acteurs sont : le fournisseur de service (FS), le fournisseur d’infrastructure physique (FIP), le fournisseur d’infrastructure virtuelle (FIV). Le FS est l’entité qui offre des services aux utilisateurs. Le FIP est l’entité responsable du déploiement de l’infrastructure physique et de la gestion de ses ressources. Le FIV est l’entité qui loue les ressources physiques offertes par les FIP afin de déployer des réseaux virtuels.

Un des défis les plus importants de ce concept est d’optimiser l’utilisation des ressources du réseau physique en appliquant des algorithmes d’allocation de ressources efficaces. Plusieurs stratégies de gestion de ressources ont été proposées et testées dans des travaux de recherches antérieurs. Certaines méthodes s’appuient sur une approche centralisée. En d’autres termes, un seul nœud du réseau physique sera responsable de la sélection et de l’allocation des différentes ressources disponibles. Si le réseau est très dynamique, ce nœud peut être rapidement surchargé et ainsi il peut engendrer un goulot d’étranglement. D’autres approches, dites distribuées, répartissent cette tâche entre plusieurs nœuds. Cette méthode peut s’avérer très gourmande en ressources.

Notre solution consiste à combiner les deux approches en utilisant un nœud central (NC) pour la réception et la décomposition des requêtes en sous-requêtes dépendamment des contraintes de liens de ces dernières et trois autres nœuds de gestion (NG) pour l’intégration des sous-requêtes dans l’infrastructure physique. Contrairement à tous les algorithmes présents dans la littérature, notre solution vise aussi à minimiser l’émission du CO2 résultant de la consommation d’énergie des différents réseaux virtuels en favorisant les ressources des nœuds se trouvant dans des secteurs verts desservis par des réseaux utilisant des énergies propres.

Table des matières

INTRODUCTION 
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE 
Virtualisation dans les systèmes informatiques
Virtualisation du stockage de données
Virtualisation des serveurs
Virtualisation des applications
Virtualisation dans les environnements réseaux
Réseaux locaux virtuels
Virtual Private Network (VPN)
Réseaux de recouvrement
Réseaux actifs et programmables
Projets de virtualisation de réseaux
Technologie du réseau (X-Bone)
Couche de virtualisation (Emulab)
Domaine architectural (CABO)
Niveau de virtualisation (PlanetLab)
Stratégies d’allocation de ressources
Méthode centralisée
Méthode distribuée
Méthode hybride
CHAPITRE 2 ARCHITECTURE DE VIRTUALISATION DE RÉSEAUX
ORIENTÉE SERVICES 
Motivations
Coût du déploiement des infrastructures physiques
Personnalisation des solutions réseau
Convergence des infrastructures existantes
Modèle d’affaires
Modèle d’affaire TINA
Modèle d’affaire Parlay
Modèle d’affaires Service Web
Modèle d’affaire pour les environnements de virtualisation de réseaux
Architecture de virtualisation d’un réseau
Principes de l’architecture
Défis de l’architecture .
Étapes pour la création d’un réseau virtuel
CHAPITRE 3 APPROCHE HYBRIDE POUR LA GESTION DES RESSOURCES
Modélisation du réseau et description des objectifs de l’algorithme
Rappel de l’architecture de la virtualisation des réseaux
Modélisation du réseau physique
Modélisation du réseau virtuel
Valeurs résiduelles des ressources physiques
Approche proposée
Approche hybride pour la gestion des ressources
Relation entre les principaux acteurs
Approche hybride de base
Approche hybride avec indice de priorité
Approche hybride avec indice de priorité et indice de localisation
CHAPITRE 4 SIMULATIONS ET ANALYSE DES RÉSULTATS
Autres algorithmes
Baseline VN Embedding Algorithm
Distributed Virtual Network Mapping Algorithm
Mesures de performances
Outils de simulation
Paramètre de simulation
Évaluation des performances .
Évaluation de l’approche hybride de base .
Évaluation de l’approche hybride avec indice de priorité
Évaluation de l’approche hybride avec indice de priorité et indice de localisation
Analyse sommaire
CONCLUSION

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