palvelun laatu sdn-verkossa - connecting repositories palvelun laatu sdn-verkossa samu nerg...

Download Palvelun laatu SDN-verkossa - COnnecting REpositories Palvelun laatu SDN-verkossa Samu Nerg Opinnأ¤ytetyأ¶

If you can't read please download the document

Post on 08-Jun-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Palvelun laatu SDN-verkossa

    Samu Nerg

    Opinnäytetyö Toukokuu 2016 Tekniikan ja liikenteen ala Insinööri (AMK), tietotekniikan koulutusohjelma

  • Kuvailulehti

    Tekijä(t)

    Nerg, Samu Julkaisun laji

    Opinnäytetyö, AMK Päivämäärä

    21.5.2016

    Sivumäärä

    105 Julkaisun kieli

    Suomi

    Verkkojulkaisulupa myönnetty: x

    Työn nimi

    Palvelun laatu SDN-verkossa

    Tutkinto-ohjelma

    Tietotekniikan koulutusohjelma

    Työn ohjaaja(t)

    Jarmo Viinikanoja, Mika Rantonen

    Toimeksiantaja(t)

    Jyväskylän Ammattikorkeakoulu, Cyber Trust –projekti, Karo Saharinen Tiivistelmä

    Cyber Trust on Digilen tutkimusohjelma, jonka tavoitteena on nostaa Suomi johtavaksi ky- berturvallisuuden maaksi maailmassa lisäämällä yritysten, yliopistojen ja tutkimuslaitosten välistä yhteistyötä.

    Opinnäytetyön toimeksiantona oli tutkia mahdollisuuksia parantaa palvelun laatua SDN- verkoissa hyödyntäen avoimen lähdekoodiin kontrollereita ja kytkimiä. Opinnäytetyön oli myös tarkoitus laajentaa Cyber Trust -projektin SDN-testbed ympäristöä fyysisille verkko- laitteille. Testiympäristön laajennuksen oli tarkoitus mahdollistaa SDN-aiheisten laborato- rioharjoitusten toteutus.

    Opinnäytetyön toteutuksessa hyödynnettiin kolmea Raspberry Piitä, joita käytettiin SDN- verkon kytkiminä hyödyntäen Open vSwitch-virtuaalikytkimiä. Raspberry Piiden hallinta to- teutettiin käyttämällä RYU-kontrolleria. Raspberry Piiden portteihin konfiguroitiin erilaisia jonoja eri liikennevirroille. Liikennevirrat merkattiin ja ohjattiin eteenpäin käyttäen RYU- kontrolleria. Liikennevirtoja lähetettiin JDSUn liikennegeneraattorilla mittalaitteisiin, joiden avulla saatiin tulostettua raportteja, joita analysoimalla saatiin tietoa verkon käyttäytymi- sestä ruuhkatilanteissa erilaisilla palvelunlaatuasetuksilla. Raspberry Piit liitettiin lopuksi osaksi JYVSECTECin RGCE-ympäristöä. Tätä laajennusta on tarkoitus jatkossa hyödyntää SDN-tekniikoiden tutkimus– ja koulutuskäytössä.

    SDN-verkkojen palvelun laadun tutkimus onnistui hyvin. Toteutuksen aikana löydettiin toi- mivia tapoja parantaa SDN-verkon palvelun laatua kuin myös tärkeää tietoa puutteista, joita avoimen lähdekoodin ohjelmistot sisältävät. SDN-testbed-ympäristön laajennus to- teutettiin, mutta tiettyjen ohjelmistojen kanssa ilmenneitä ongelmia ei ratkaistu.

    Avainsanat (asiasanat)

    SDN, OpenFlow, Palvelun laatu, Raspberry Pi, RYU, ONOS, OVS, RGCE Muut tiedot

    http://www.finto.fi/

  • Description

    Author(s)

    Nerg, Samu Type of publication

    Bachelor’s thesis Date

    21.5.2016

    Language of publication: finnish

    Number of pages

    105 Permission for web publi-

    cation: x

    Title of publication

    Quality of Service in Software Defined Networking

    Degree programme

    Information Technology

    Supervisor(s)

    Jarmo Viinikanoja, Mika Rantonen

    Assigned by

    JAMK University of Applied Sciences, Cyber trust -project, Karo Saharinen

    Abstract

    The thesis was assigned by Cyber Trust project in JAMK University of Applied Sciences. Cyber Trust is a Digile research program with the goal of making Finland a leading country in the field of cyber security by adding cooperation between enterprises, universities and research facilities.

    The assignment was to research ways to improve quality of service in SDN by using open source controllers and switches. The Thesis was also set out to expand Cyber Trust pro- ject’s SDN testbed environment to physical devices. The expanded test environment was to enable execution of SDN laboratory exercises.

    The thesis was executed with three Raspberry Pis used as of-switches using Open vSwitch virtual switches. The control of Raspberry Pis was implemented with RYU-controller. Differ- ent types of queues were configured to Raspberry Pi’s physical ports for different datastreams. The data streams were marked and forwarded using RYU-controller and cre- ated with JDSU traffic generator to measuring devices, which enabled to create reports. Data about the behavior of the network in congested state was gathered by analyzing those reports. At the end Raspberry Pis were implemented as a part of JYVSECTECs RGCE environment. This implementation is to be used for SDN research and education.

    The research on quality of service in SDN was successful. During the research, good ways to improve quality of service in SDN were found as well as information about flaws in open source products. The expanding of SDN testbed was done, however, occurring problems with certain software could not be solved.

    Keywords/tags (subjects)

    SDN, OpenFlow, Quality of Service, Raspberry Pi, RYU, ONOS, OVS, RGCE Miscellaneous

    https://janet.finna.fi/Search/Results?lookfor=asiasanastot&prefiltered=format_Database&SearchForm_submit=Find&retainFilters=0&filter%5b%5d=format%3A%220%2FDatabase%2F%22&lng=en-gb

  • 1

    Sisältö

    Lyhenteet........................................................................................................................ 6

    1 Työn lähtökohdat ................................................................................................... 8

    1.1 Toimeksiantaja ............................................................................................ 8

    1.2 Toimeksianto ja työn tavoitteet .................................................................. 9

    2 Software Defined Networking ................................................................................ 9

    2.1 Yleistä .......................................................................................................... 9

    2.2 Syyt muutokselle ....................................................................................... 10

    2.3 Arkkitehtuuri ............................................................................................. 12

    2.4 SDN-kontrolleri .......................................................................................... 15

    3 OpenFlow ............................................................................................................. 15

    3.1 Yleistä ........................................................................................................ 15

    3.2 Arkkitehtuuri ............................................................................................. 16

    3.2.1 OpenFlow-otsikko ................................................................................. 16

    3.2.2 OpenFlow-yhteyden muodostus .......................................................... 17

    3.3 OpenFlow-kytkin ....................................................................................... 18

    3.4 OpenFlow-protokollan palvelunlaatutuki ................................................. 20

    4 Network Function Virtualization .......................................................................... 21

    4.1 Yleistä ........................................................................................................ 21

    4.2 Hyödyt ....................................................................................................... 22

    4.3 Haasteet .................................................................................................... 23

    5 Palvelun laatu ....................................................................................................... 24

    5.1 Yleistä ........................................................................................................ 24

    5.2 Integrated Services .................................................................................... 24

    5.3 Differentiated Services .............................................................................. 25

    5.4 Merkkaus ................................................................................................... 25

    5.4.1 Type of Service ...................................................................................... 25

    5.4.2 Differentiated Services Code Point ....................................................... 27

    5.5 Jonot .......................................................................................................... 29

    5.5.1 Yleistä .................................................................................................... 29

    5.5.2 First in First out ..................................................................................... 30

    5.5.3 Hierarchial Token Bucket ...................................................................... 30

    6 Palvelun laadun mittaaminen .............................................................................. 32

    6.1 Yleistä ........................................................................................................ 32

    6.2 Palvelun laadun parametrit ....................................................................... 32

  • 2

    6.3 Mittausmenetelmät .................................................................................. 34

    7 Käytetyt laitteet/ohjelmat ja niiden asennukset ................................................. 35

    7.1 Raspberry Pi .....................................................