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di t 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa de Tesis Doctoral 13 de abril de 2010 Autor: Fermín Galán Márquez Tutor: David Fernández Cambronero

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ditdit 1

Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red

mediante Modelos Basados en Escenarios

Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red

mediante Modelos Basados en Escenarios

Defensa de Tesis Doctoral

13 de abril de 2010

Autor:Fermín Galán Márquez

Tutor:David Fernández Cambronero

Page 2: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 2

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 3: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 3

ContextoContexto

• Infraestructuras de experimentación de redes (testbeds)– Una infraestructura, sistema de pre-producción o

prototipo controlado, compuesto de nodos (pe. sistemas finales, routers, etc.) usada para la experimentación en sistema de red (protocolos, arquitecturas, etc.) bajo condiciones que asemejan las de los entornos reales

• Herramienta clave en distintos ámbitos– Investigación: nuevas ideas– Industrial: desarrollo, pruebas y depuración– Educación: proporcionan experiencia práctica

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ditdit 4

ProblemaProblema

• La tendencia actual en configuración de testbed se basa en la definición de escenarios– Pe. Emulab, ADRENALINE®, herramientas de

construcción de testbeds virtualizados, etc.

• … pero el problema de la dependencia tecnológica de los escenarios no ha sido resuelto– Las especificaciones de escenario son específicas

de testbed– No existe un mecanismo común de especificación

de escenarios– Reutilizar escenarios entre distintos testbeds es

costoso

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ditdit 5

una única especificación

independiente de testbed

Solución a la dependencia tecnológica de escenarios

Testbed 1 Testbed 2 Testbed N…

Nuestra solución

Arquitectura dirigida por modelosbasada en escenarios

Modelo Independiente de Testbed

Metodología detransformación

Escenario deseado

múltiples especificaciones

de escenario específicas de

testbed

Testbed 1 Testbed 2 Testbed N…

Solución PropuestaSolución Propuesta

Estado del arte

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ditdit 6

ObjetivoObjetivo

• Solucionar el problema de la dependencia tecnológica de escenarios en las infraestructuras de experimentación (testbeds)– Arquitectura de gestión de configuración

dirigida por modelos basada en escenarios– Modelo Independiente de Testbed,

lenguaje común para la definición de escenarios

– Metodología de transformación, para cubrir el “hueco” entre el lenguaje común y los testbeds específicos

Page 7: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Metodología y EstructuraMetodología y Estructura

Estado del arte engestión de configuración

para testbeds

Introduccióny taxonomíade testbeds

Lenguajes

Transformaciones

DMTF CIM

Definición del problema Tecnologías habilitadoras

Arquitectura dirigida por modelos basada en escenarios

ModeloIndependiente

de Testbed

Metodología detransformación

CONTRIBUCIÓN

Especificacióndetallada

del modeloIndependiente

Gestión dirigida por modelos enVNUML y ADRENALINE

Validación experimental Casos de aplicación

ConvencionalInternet del Futuro

Testbed basado en WBEMEntornos de producción

Page 8: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 8

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos– Taxonomía y Gestión de Testbeds

• Estado del arte• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

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ditdit 9

Una Taxonomía de TestbedsUna Taxonomía de Testbeds

• Escenario de experimentación– Contexto de red proporcionado por el testbed en el cual un

experimento es realizado en un intervalo de tiempo dado• Flexibilidad de testbed

– Capacidad del testbed de reconfigurar su infraestructura para implementar diferentes escenarios de experimentación

Infraestructura física de testbed

Tecnologías habilitadoras de escenario(virtualización, VLAN, emulación de enlace, etc.)

Escenario Escenario Escenario Escenario

Gest

ión d

e

configura

ción

Testbed flexible

Escenario(acoplado a la

infraestructura)

Infraestructurafísica del testbed

Testbed no flexible

• Topología de red• Propiedades/configuraciones

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ditdit 10

Alternativas de Gestión de ConfiguraciónAlternativas de Gestión de Configuración

• No basadas en escenario– Procedimientos manuales para configurar escenarios– Múltiples desventajas

Alto consumo de tiempo en tareas de gestión Requiere conocimientos específicos de la

tecnología del testbed a bajo nivel Propensa a errores Mala escalabilidad

• Basada en escenario (estado del arte)– Procedimientos automáticos (herramientas) para

configurar escenarios– Especificaciones de escenario

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ditdit 11

DiseñoOperacionesen ejecución

Ciclo de Vida del EscenarioCiclo de Vida del Escenario

Despliegue Repliegue

TestbedHerramienta de gestión

basada en escenario

Especificación de escenario

Page 12: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 12

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte

– Infraestructuras de experimentación Gestión de testbeds Aproximaciones genéricas

– Modelado y transformación de información de gestión

• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 13: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 13

Backbone de switches programable

PC

Servidoresde control

PC PC

Switch de control

Internet

Usuariode

Emulab

EmulabDB

Clusterde PCs

Arquitectura de EmulabArquitectura de Emulab

[WSL+02]

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ditdit 14

Proceso(parsing)

EmulabDB

Auto-configuraciónAsignación

puebla

correspondenciade recursos

informaciónde configuración

Despliegue(swap-in)

configuraciónobjetivo

diseño deexperimento

Realización

Especificación(ns)

Repliegue(swap-out)

interacción con el experimento

Gestión de Configuración en EmulabGestión de Configuración en Emulab

Page 15: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 15

Otros TestbedsOtros Testbeds

• ADRENALINE [MPM+05]– Especificación de escenario basada en XML (red + 6

procesos GMPLS)• ModelNet [VYW+02]

– Especificación de escenario basada en XML (grafo)– Descripción en XML de los nodos físicos del testbed (core y

edge)• Herramientas de testbed basadas en virtualización

– Formatos de texto para describir escenarios (XML y otros)– VNUML/EDIV [GGF+09], NetKit [PR08], MLN [Beg06], vBET

[JX03], Dynagen [Anu09]• Testbeds globalmente distribuidos

– Uso incipiente de gestión basada en escenarios– PlanetLab [PACR03][BBC+04], GX-BONE [TWP+05], DRAGON

[LSJ06], GENI [GEN08c], FEDERICA [FED09a], PII [PII09]

Page 16: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 16

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte

– Infraestructuras de experimentación Gestión de testbeds Aproximaciones genéricas

– Modelado y transformación de información de gestión

• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 17: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 17

Aproximaciones GenéricasAproximaciones Genéricas

• Weevil [WRCW05]– Centrado en dispositivo, no configura la red– Sacrifica riqueza de escenario para conseguir flexibilidad, pe.

propiedades de nodo arbitrarias (opaco)– Pone gran parte del esfuerzo en el usuario

• AnyBed [SHK06]– Limitaciones en el modelo de escenario, pe. direcciones IP

• Network Description Language [vdHDG+08]– Se centra en redes ópticas

No existe aplicación (documentada) a la definición de escenarios de red para testbeds

– Muy orientado a capa física, limitaciones en el modelo de escenario, pe. redes multi-punto (estilo Ethernet)

Page 18: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Resumen (1)Resumen (1)Lenguaje Topología básica Direcciones IP Rutas

EstáticasNodos Enlaces IPv4 IPv6

Emulab

ADRENALINE

ModelNet

VNUML

NetKit

MLN

vBET

Dynagen

PlanetLab (VINI)

GX-Bone

DRAGON (AST)

Weevil

AnyBed

NDL

Page 19: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Resumen (y 2)Resumen (y 2)Lenguaje Modelo de enlace Procesos

de nodo

Lenguagerepresent

.

Conf.dinámica

Suma(10)PPP Multi QoS

Emulab ns2 8

ADRENALINE GMPLS XML 6

ModelNet XML 4

VNUML Plugins XML 8

NetKit NetML Texto 5

MLN Plugins Texto 6

vBET Texto 4

Dynagen Texto 4

PlanetLab (VINI) Ruby 4

GX-Bone XML 5

DRAGON (AST) XML 5

Weevil Prop. Arb. UML/m4 2

AnyBed XML 3

NDL RDF(S) 5

Ninguno alcanza las 10 características

Page 20: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 20

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte

– Infraestructuras de experimentación– Modelado y transformación de información

de gestión

• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 21: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 21

Sistema físico o lógico

M0: Sistema

Modelode clases

Modelo de instancias

representa

M1: ModeloDefinición de

transformación

UML … M2: MetamodeloUML

Profile

UMLProfile

PerfilUML

QVTOCL

MOF M3: Meta-metamodelo

conforme ainstancia de

Estándares de Modelado de OMGEstándares de Modelado de OMG

[OMG09a][AK03]

Page 22: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 22

Herramienta de transformación

Sistema

representa(alta abstracción)

representa(baja abstracción)

PIM PSM

conforme a conforme a

Metamodelode definición de

transformaciones

conforme a

Definición detransformación

MetamodeloPIM

MetamodeloPSM

basado enbasado en

M2

M1

M0

OMG Model Driven Architecture (MDA)OMG Model Driven Architecture (MDA)

Pe. UML + OCLPe. Perfil UMLOMG QVT,

ATLAS ATL

[MDA03][KWB03]

Page 23: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 23

Otras Aproximaciones de Modeladoy Transformación

Otras Aproximaciones de Modeladoy Transformación

• XML [BPSM+08]– Transformaciones basadas en XSLT [Kay07], XQuery

[BCF+07] o procesado directo (SAX/DOM)

• Ontologías (pe. OWL [DSB+04])– Transformaciones basadas en (meta)ontologías de

correspondencia (varias) [LVAB03] se centra en la correspondencia de

información de gestión

• Otros– SGML [ISO86], (A/E)BNF [BBG+60][CO05][ISO96],

Entity-Relationship Diagram [Che76]

Page 24: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 24

DMTF Common Information ModelDMTF Common Information Model

• Lenguaje de información de gestión usado en la arquitectura WBEM– Especificación formal en la

CIM Infrastructure [DMT08a]

– Orientado a objetos

• Modelo de información de gestión muy amplio y completo (CIM Schema)

Device

System

Appli-cationCore

Network

Physical

Modelo de Extensión

CIM Schema

+ restricciones

Perfil DMTF

Page 25: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 25

Alternativas de Representación para CIMAlternativas de Representación para CIM

• Managed Object Format (MOF) [DMT08a]– Basado en texto

Especificación ABNF– Representación “nativa”

La DMTF define los modelos de información usando MOF

• XML, usado en los protocolos de transporte de WBEM– CIM-XML, basada en DTD [DMT09c]– WS-CIM, basada en XSD [DMT09f]

• Perfil UML para CIM (DSP0219) [DMT07e]– DMTF MOF modelos UML

• Ontologías, varios trabajos– [LDR03][QAW+04][LVB04]

Page 26: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 26

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones

– Arquitectura– Modelo Independiente de Testbed– Transformación TIM-a-TSM– Validación– Aplicaciones

• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 27: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 27

Arquitectura Dirigida por Modelos Basada en Escenarios

Arquitectura Dirigida por Modelos Basada en Escenarios

Testbed N

Testbed 2

Testbed 1

Escenarios en elModelo Específico de

Testbed (TSM)

Herramienta degestión basadaen escenariosen testbed N

Herramienta degestión basadaen escenariosen testbed 2

… …

Escenario deseado Herramienta de

gestión basadaen escenariosen testbed 1

Parámetrostestbed 1

Parámetrostestbed 2

Parámetrostestbed N

TransformaciónTIM a TSM2

TransformaciónTIM a TSMN

TransformaciónTIM a TSM1

Escenario enel Modelo

Independientede Testbed

(TIM)

Page 28: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 28

Principios de DiseñoPrincipios de Diseño

• Para la arquitectura– Conseguir la independencia tecnológica de los

escenarios– Evitar cualquier modificación en los testbeds y

herramientas de gestión existentes

• Para el Modelo Independiente de Testbed (TIM)– Cobertura– Modularidad– Extensibilidad futura– Orientación al nivel de red– Simplicidad

Page 29: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 29

Estructura básica del TIMFundamentos CIM

Estructura básica del TIMFundamentos CIM

• El TIM está basado en CIM– Reutilización del CIM Schema (modelo Core y Comunes

estándar)– Incluye un Modelo de Extensión ad hoc para el TIM– Modular

TIM Core, conceptos principales de redes TIM Modules, funcionalidades de red asociadas a

nodos

• TIM como un conjunto de pseudo-perfiles DMTF– Conjunto restringido de propiedades y ausencia de

métodos– Pero no usado en un contexto de gestión WBEM

Page 30: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 30

Modelo de Extensiónad hoc

Estructura Básica del TIMRelación a Alto Nivel con el CIM Schema

Estructura Básica del TIMRelación a Alto Nivel con el CIM Schema

SystemNetwork

TIM Core (perfil autónomo)

CoreTIM Module

(perfil de componente)

Page 31: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Comprobación de Cobertura (1)Comprobación de Cobertura (1)Lenguaje Topología básica Direcciones IP Rutas

EstáticasNodos Enlaces IPv4 IPv6

Emulab

ADRENALINE

ModelNet

VNUML

NetKit

MLN

vBET

Dynagen

PlanetLab (VINI)

GX-Bone

DRAGON (AST)

Weevil

AnyBed

NDL

TIM

Page 32: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Comprobación de Cobertura (y 2)Comprobación de Cobertura (y 2)Lenguaje Modelo de enlace Procesos

de nodo

Lenguagerepresent

.

Conf.dinámica

Suma(10)PPP Multi QoS

Emulab Ns2 8

ADRENALINE GMPLS XML 6

ModelNet XML 4

VNUML Plugins XML 8

NetKit NetML Texto 5

MLN Plugins Texto 6

vBET Texto 4

Dynagen Texto 4

PlanetLab (VINI) Ruby 4

GX-Bone XML 5

DRAGON (AST) XML 5

Weevil Prop. Arb. UML/m4 2

AnyBed XML 3

NDL RDF(S) 5

TIM Modules CIM 9

El TIM cubre todas las

características estáticas

Page 33: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Diagrama de Clases

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Diagrama de Clases

Name: string {key}

TIM_TestbedScenario

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

InstanceID: string {key}

IPAssignmentSettingData

SubnetMask: stringIPv4Address: string

StaticIPAssignmentSettingData

IPv6Address: stringPrefixLength: uint8

TIM_StaticIPv6AssignmentSettingData

ElementSettingData

ComputerSystem

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

SystemComponent

1

HostedAccessPointProtocolType: uint16 {enum}

ForwardingService

ForwardsAmong

InstanceID: string {key}DestinationMask: stringDestinationAddress: stringPrefixLength: uint8AddressType: uint16 {enum}NextHopAddress: string

TIM_NextHopAddressedIPRoute

1

HostedRoute

1

Service

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

HostedService

HostedCollection

1

InstanceID: string {key}MaxConnections: uint16

TIM_LinkConnectivityCollection

TIM_MemberOfLink

InstanceID: string {key}DelayMean: uint64 {units}DelayDeviation: real32DelayDistributionFunction: uint16 {enum}LossProbabilityValue: real32LossProbabilityCorrelation: real32CorruptionProbability: real32CorruptionProbabilityCorrelation: real32DuplicationProbabilityValue: real32DuplicationProbabilityCorrelation: real32DisorderingProbabilityValue: real32DisorderingProbabilityCorrelation: real32Throughput: uinit64 {units}MTU: uint64 {units}

TIM_TransmissionCharacteristics

TIM_LinkOrigin

TIM_LinkDestination

0..1

TIM_LinkTransmissionElement

w

1

0..1 0..1

0..1

0..1

OSPFService

1

TIM Core TIM OSPF ModuleOSPFArea

Name: string {key}CreationClassName: string {key}AreaID: uint32

RangeOfIPAddresses

InstanceID: string {key}AddressType: uint16 {enum}StartAddress: stringEndAddress: string

OSPFAreaConfiguration

InstanceID: string {key}

OSPFServiceConfigurationAreaOfConfiguration

RangesOfConfiguration

0..1

w

* *

*

*

*

** *

*

*

*

*

*

**

*

• Escenario• Enlace• Nodo• Interfaz

• Direcciones IPv4 y IPv6• Asociadas a interfaces

• Forwarding• Rutas estáticas• Asociadas a nodos

Page 34: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Características de Enlace

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Características de Enlace

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

InstanceID: string {key}MaxConnections: uint16

TIM_LinkConnectivityCollection

TIM_MemberOfLink

InstanceID: string {key}DelayMean: uint64 {units}DelayDeviation: real32DelayDistributionFunction: uint16 {enum}LossProbabilityValue: real32LossProbabilityCorrelation: real32CorruptionProbability: real32CorruptionProbabilityCorrelation: real32DuplicationProbabilityValue: real32DuplicationProbabilityCorrelation: real32DisorderingProbabilityValue: real32DisorderingProbabilityCorrelation: real32Throughput: uinit64 {units}MTU: uint64 {units}

TIM_TransmissionCharacteristics

TIM_LinkOrigin

TIM_LinkDestination

0..1

TIM_LinkTransmissionElement

w

1

0..1 0..1

0..1

0..1

*

*

Basado en losmodelos de

NISTNet/netem

Page 35: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 35

ComputerSystem

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

1

Service

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

HostedService

OSPFService

1

OSPFArea

Name: string {key}CreationClassName: string {key}AreaID: uint32

RangeOfIPAddresses

InstanceID: string {key}AddressType: uint16 {enum}StartAddress: stringEndAddress: string

OSPFAreaConfiguration

InstanceID: string {key}

OSPFServiceConfigurationAreaOfConfiguration

RangesOfConfiguration

0..1

w *

*

**

*

Modelo Independiente de Testbed (TIM) OSPF Module

Modelo Independiente de Testbed (TIM) OSPF Module

TIM Core TIM OSPF Module

• Procesos OSPF asociados a nodos

Page 36: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 36

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones

– Arquitectura– Modelo Independiente de Testbed– Transformación TIM-a-TSM– Validación– Aplicaciones

• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 37: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 37

Transformación TIM a TSM:Principios de Diseño

Transformación TIM a TSM:Principios de Diseño

• Dos entradas• Neutralidad con respecto al TSM

– Consideraciones especiales para XML

• Independencia con respecto a la tecnología de transformación

• Simplicidad

Page 38: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 38

Transformación TIM a TSM:Alternativas

Transformación TIM a TSM:Alternativas

• Candidatos– Codificación DMTF MOF

Parser basado en texto (Lex/Yacc)– Codificación basada en XML para CIM

XSLT XQuery

– Ontologías ([LDR03][QAW+04][LVB04]) Ontología de correspondencia [LVAB03]

– Perfil UML para CIM (DSP0219) OMG MDA (QVT/ATL)

Page 39: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 39

Transformación TIM a TSM:Correspondencia ontológica vs. MDA

Transformación TIM a TSM:Correspondencia ontológica vs. MDA

• MDA es la mejor alternativa debido a– Lenguajes de reglas de ontologías (pe. SWRL) son

menos expresivos que QVT/ATL en MDA– El perfil de UML para CIM es un estándar, las

ontologías que representan CIM no lo son (actualmente)

• MDA no impide la utilización de ontologías de correspondencia– [LVAB03] puede usarse

Formula = “ATL” o “QVT” Expression = “<la regla efectiva>”

Page 40: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 40

Transformación TIM a TSM:Metodología

Transformación TIM a TSM:Metodología

• Premisas– Escenarios representados como modelos de

instancias del TIM en el perfil UML para CIM– TIM Core, Mod 1, Mod 2,… Mod N– TSM

Page 41: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 41

Transformación TIM a TSM:Paso 1: Formalización del TSM

Transformación TIM a TSM:Paso 1: Formalización del TSM

• Definir el TSM como un metamodelo basado en la arquitectura MOF de la OMG

• Algoritmo predefinido para TSMs basados en XML (contribución de la tesis)

DTD/XSD

TSM formalizado

(Algoritmo)

Vnuml

Global

name: Stringmode: String

Net

name: String

Vm

_text: String

Version

_text: String

SimulationName

Automac

type: String

VmMgmt

exec_mode: String

VmDefaults

_text: Stringtype: String

Filesystem

_text: String

Kernel

_text: Stringid: String

Console

_text: Stringtype: Stringgw: String

Route

type: String

Forwarding

1

*

id: Stringnet: String

Intf

1

*

11

1

1

11

1

1

1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

*

0..1

*

11

*

*

0..1

Page 42: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 42

Vnuml

Global

name: Stringmode: String

Net

name: String

Vm

_text: String

Version

_text: String

SimulationName

Automac

type: String

VmMgmt

exec_mode: String

VmDefaults

_text: Stringtype: String

Filesystem

_text: String

Kernel

_text: Stringid: String

Console

_text: Stringtype: Stringgw: String

Route

type: String

Forwarding

1

*

id: Stringnet: String

Intf

1

*

11

1

1

11

1

1

1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

0..1

*

0..1

*

11

*

*

0..1

?

?

Transformación TIM a TSM:Paso 2: Definición de Asociaciones TIM-a-TSM

Transformación TIM a TSM:Paso 2: Definición de Asociaciones TIM-a-TSM

Name: string {key}

TIM_TestbedScenario

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

InstanceID: string {key}

IPAssignmentSettingData

SubnetMask: stringIPv4Address: string

StaticIPAssignmentSettingData

IPv6Address: stringPrefixLength: uint8

TIM_StaticIPv6AssignmentSettingData

ElementSettingData

ComputerSystem

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

SystemComponent

1

HostedAccessPointProtocolType: uint16 {enum}

ForwardingService

ForwardsAmong

InstanceID: string {key}DestinationMask: stringDestinationAddress: stringPrefixLength: uint8AddressType: uint16 {enum}NextHopAddress: string

TIM_NextHopAddressedIPRoute

*w

1

HostedRoute

1

Service

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

HostedService

HostedCollection

1

InstanceID: string {key}MaxConnections: uint16

TIM_LinkConnectivityCollection

TIM_MemberOfLink

InstanceID: string {key}DelayMean: uint64 {units}DelayDeviation: real32DelayDistributionFunction: uint16 {enum}LossProbabilityValue: real32LossProbabilityCorrelation: real32CorruptionProbability: real32CorruptionProbabilityCorrelation: real32DuplicationProbabilityValue: real32DuplicationProbabilityCorrelation: real32DisorderingProbabilityValue: real32DisorderingProbabilityCorrelation: real32Throughput: uinit64 {units}MTU: uint64 {units}

TIM_TransmissionCharacteristics

TIM_LinkOrigin

TIM_LinkDestination

0..1

TIM_LinkTransmissionElement

w

1

0..1 0..1

0..1

0..1

w

* *

*

*

*

** *

*

*

*

*

Service1

Conf11...

Conf1N

Service1

Conf11...

Conf1N

Service1

Conf11...

Conf1N

Core Mod N

Parámetros de testbed

Mod 2

Mod 1

TSM formalizado

Service1

Conf11...

Conf1N

Mod N+1

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ditdit 43

Transformación TIM a TSM:Paso 3: Construcción de Reglas TIM-a-TSM

Transformación TIM a TSM:Paso 3: Construcción de Reglas TIM-a-TSM

• Lenguaje natural reglas formales– Preferibles las aproximaciones declarativas

• Criterios prácticos guían la elección del lenguaje de transformación, no la metodología– Estabilidad, grado de mantenimiento y soporte, base

de usuarios, conocimiento del desarrollador

• Actualmente, QVTr y ATL son los mejores candidatos

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ditdit 44

Transformación TIM a TSM:Paso 4: Adaptación de Formato

Transformación TIM a TSM:Paso 4: Adaptación de Formato

• Necesario para aquellas herramientas basadas en escenarios que no basadas en MDA– En la práctica, siempre (actualmente)

• Alternativas– Directa: Model2Text– Indirecta: Model2(bien-conocido)Model + Model2Text

directa

• Para TSMs basados en XML, indirecta– Model2(XML)Model: algoritmo predefinido

(contribución de la tesis)– (XML)Model2Text: algoritmo descendente (top-down)

directo

Page 45: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 45

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones

– Arquitectura– Modelo Independiente de Testbed– Transformación TIM-a-TSM– Validación– Aplicaciones

• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 46: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 46

ObjetivoObjetivo

• Demostrar la viabilidad de la arquitectura dirigida por modelos basada en escenarios con su utilización en un caso real

• Dos testbeds de validación– Basado en VNUML

Virtual Gestionado por VNUML TSM basado en XML

– VNUML DTD y VNUML OSPF DTD

– ADRENALINE Físico Gestionado por ADNETCONF TSM basado en XML

– ADNETCONF DTD y ADNETCONF OSPF DTD

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ditdit 47

Conjunto de ValidaciónConjunto de Validación

escenario nsfnet(14 nodos, 21 enlaces PPP,

routing OSPF)

WA

CA1

CA2

UT

CO

TX

NE IL

GA

DC

NJ

NYMI

PA

GAL

AST CAN PVCNAV

CATARA

MAD IX

EXT

AND

CLM

CYL

MURTEF

PAL

VAL

BAL

RIO

escenario basic(5 nodos, 3 enlaces multipunto,

rutas estáticas)escenario rediris

(19 nodos, 31 enlaces PPP,routing OSPF)

3

3

15

6

3.75

7.5

3

15

3

15

36

7.5

3

5.25

3

63.75

6

2 10

10

3

2

2

3

3

33

4

3

1 4

5

2

3 23

2

2

22

4

3

3

2

3

2

2

3

6

2

84 instanciasdel TIM

968 instanciasdel TIM

673 instanciasdel TIM

En conjunto, todas las clases definidas en el

TIM Core y OSPF Module son utilizadas

Page 48: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 48

ValidaciónDesarrollo Transformaciones TIM-a-TSM

ValidaciónDesarrollo Transformaciones TIM-a-TSM

• Basado en la metodología sistemática– Ambos TSMs basados en XML, se utiliza el algoritmo de

formalización

• Asociaciones resultantes– Para TIM-a-VNUML, 27 reglas y 14 parámetros de testbed– Para TIM-a-ADNETCONF, 23 reglas y 9 parámetros de testbed

• Filtrado– TIM-a-VNUML filtra elementos de QoS de enlace– TIM-a-ADNETCONF filtra IPv6, rutas estáticas y enlaces multi

punto

• Implementación en ATL debido a razones prácticas (madurez y disponibilidad de software)

Page 49: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 49

ValidaciónFlujo de Validación

ValidaciónFlujo de Validación

nsfnetbasic

Basic

VNUML

TSM

NSFNET

VNUML

TSM

Basic

ADNETCONF

TSM

NSFNET

ADNETCONF

TSM

rediris

RedIris

VNUML

TSM

RedIris

ADNETCONF

TSM

TIM-a-ADNETCONF(23 reglas)

TIM-a-VNUML(27 reglas)

VNUML ADNETCONF

host físico

baseMgtAddressbaseVlan…(7 más)

parámetros de testbed

ADNETCONF

kernel

ospfdfilesystem

defaultKerneldefaultFilesystemospfdBinPath…(11 más)

parámetros de testbed

VNUML

… … …

ADRENALINE testbed ® (simplificado)

…OCC0

OCC73

Flujos de generación de escenarios TIM

Flujos de generación de escenarios TSM

Flujos de despliegue de

escenarios

Page 50: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

MetamodeloUML

Perfil UMLpara CIM

CIM Schema

TIM Ext

(UML classes)

Validación Flujo de Generación de Escenarios TSM

Validación Flujo de Generación de Escenarios TSM

Escenario TIM(Instancias CIM)

CIMSchema

Trans.

VNUML/ADNETCONFTSM

entrada salida

Parámetros de testbed(Instancias CIM)

entradaTSM (XML)

Trans.

MetamodeloXML

Doc.XMLsalida

reglas detransformación

Transformaciónde adaptación

del TSM

input

T2M

T2M M2T

CIMSchema

(reducido)

TIM

ECore

EscenarioTSM

reglas detransformación

(Instancias UML)

EscenarioTIM

MetamodeloATL

TransformaciónTIM-a-TSMTIM

Ext

(Instancias ECore)

(Instancias ECore)

(Clases ECore)

(Clases ECore)

T2M

(Instancias UML)

Parámetrosde testbed

Desarrollos producidos como resultado de la

metodología

Paso preparatorio

Page 51: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 51

Validación Flujo de Despliegue de Escenarios

Validación Flujo de Despliegue de Escenarios

• Alimentar VNUML y ADNETCONF con los correspondientes escenarios (en XML) generados en el paso anterior

• Todos los escenarios son desplegados correctamente en el testbed basado en VNUML y en ADRENALINE

Escenario Transformación (s) Despliegue (s)

VNUML ADNETCONF VNUML ADNETCONF

basic 0.297 0.285 15.166 -

nsfnet 1.258 1.585 52.307 83.006

rediris 2.073 2.022 74.875 121.935

Page 52: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 52

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones

– Arquitectura– Modelo Independiente de Testbed– Transformación TIM-a-TSM– Validación– Aplicaciones

• Conclusiones y Trabajos Futuros

Page 53: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

feedback feedback feedback

Testbed Convencionales Interrelacionados Basados en Escenarios

Testbed Convencionales Interrelacionados Basados en Escenarios

Despliegue

Repliegue

Ejecución deexperimento

varias veces

Testbed basado en virtualización

Testbed distribuido(pe. PlanetLab)

Solución final

Testbed cercano adespliegue final

Despliegue

Repliegue

Ejecución deexperimento

varias vaces

Despliegue

Repliegue

Ejecución deexperimento

varias veces

Diseño de escenariosde experimentación

(sc1, sc2, … scN)para el testbed 1

Diseño de escenariosde experimentación

(sc1, sc2, … scN)para el testbed 2

Diseño de escenariosde experimentación

(sc1, sc2, … scN)para el testbed 3

Diseño preliminar (analítico, simulación

de red, etc.)

Sincronización manual

Coste inicial = T×NCoste unitario sinc. = T

Coste inicial = NCoste unitario sinc. = 1 Diseño preliminar

(analítico, simulación de red, etc.)

feedback

Diseño de escenariosde experimentación

(sc1, sc2, … scN)usando TIM

feedback

feedback

Page 54: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 54

Otras AplicacionesOtras Aplicaciones

• Testbeds de la Internet del Futuro (Future Internet)

• Testbed basado en WBEM• Entornos de producción• Simulación, pe. TIM-a-ns2

Page 55: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 55

ContenidosContenidos

• Motivación y Objetivos• Estado del arte• Contribuciones• Conclusiones y Trabajos Futuros

– Conclusiones– Trabajos futuros– Publicaciones

Page 56: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 56

ConclusionesConclusiones

• Solución al problema de la dependencia tecnológica de escenarios, con varios casos de aplicación (5 casos) y validado experimentalmente (2 testbeds)– Arquitectura de gestión de configuración dirigida por modelos

Principios de MDA, PIM TIM y PSM TSM Evitar cualquier modificación en testbeds y herramientas

existentes– Modelo Independiente de Testbed (TIM)

Cobertura, orientación al nivel de red, modularidad, extensibilidad, simplicidad

Basado en el CIM Schema de la DMTF– Metodología de diseño TIM-a-TSM

Genérica y sistemática, optimizada para TSMs basados en XML (caso habitual)

Basada en MDA de la OMG, combinable con ontologías de correspondencia

Page 57: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 57

Trabajos FuturosTrabajos Futuros

• Nuevos usos de la arquitectura– Aplicación a los testbeds de la Internet del Futuro (GENI,

FEDERICA, etc.)– Testbeds basados en WBEM

• Mejorar la arquitectura (principalmente el TIM), en orden de mayor a menor dificultad– Modelo Común de Testbed

Aplicar la idea del TIM a los parámetros de testbed– Transformaciones inversas TSM-a-TIM

Regeneración de información– Modelado de dinámica de experimentos

TIM Dynamics Module – Modelado de restricciones (constraints)

Varias alternativas (perfil DMTF, OCL, ontologías)

Page 58: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 58

OMGMDA

DMTFCIM

Gestión de configuración

dirigida por modelosbasada enescenarios

Madurez tecnológica (software) debida a

aceptación industrial

Alineamiento con EstándaresAlineamiento con Estándares

La evolución del CIM Schema

enriquece el TIM

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ditdit 59

Resumen de PublicacionesResumen de Publicaciones

• Veintitrés publicaciones– 2 de ellas en revistas JCR (una más en revisión en una

revista JCR)– 1 patente pendiente de concesión (esperada en 2010)

en Europa, Japón y Estados Unidos, propiedad del CTTC

• Resumen– Dos publicaciones principales sobre el núcleo de

contribuciones del doctorado– Dieciocho publicaciones secundarias sobre VNUML– Tres publicaciones secundarias sobre ADNETCONF

Page 60: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 60

Gracias por su atenciónGracias por su atención

Page 61: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 61

Materiales AdicionalesMateriales Adicionales

Page 62: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 62

Arquitectura de ADRENALINEArquitectura de ADRENALINE

Switch#4

Switch#6Switch#5

Switch#3

Switch#1

Switch#7

OCC1 (optical)

OCC2 (optical)

OCC3 (optical)

Dispositivos cliente(broadband tester)

OCC4 (optical)

OCC0 (emul)

OCC1 (emul)

OCCs Emulados (74)

Switch#12

OCC73 (emul)

Herramienta de configuración

de gestión(ADNETCONF)

Switch#2

[MPM+05]

Page 63: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 63

Internet

VMMVMM

VMM VMM

PlanetLab CentralPLC

slivers(astilla,loncha)

slices(rodaja)

Usuario dePlanetLab

MV

Priv

ilegia

da

VMM(Virtual Machine Monitor)

Node

Manager

MVs

MV

Priv

ilegia

da

MV

No p

rivile

gia

da

XML-RPC

ProperProper

MV

No p

rivile

gia

da

Arquitectura de PlanetLabArquitectura de PlanetLab

[PACR03][BBC+04]

Page 64: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 64

VMM

NMpl_conf

PLC

XML-RPCXML-RPC

nuevaMV

VMM

NMpl_conf/otro

PLC

XML-RPCXML-RPC

nuevaMV

peticiónde ticket

Directo Delegado

Creación de Slices en PlanetLabCreación de Slices en PlanetLab

Page 65: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 65

Otros Testbeds Globalmente DistribuidosOtros Testbeds Globalmente Distribuidos

• GX-Bone [TWP+05]– Lenguaje basado en XML para especificar

recubrimientos (overlays), equivalentes a escenarios

• Testbeds de la Internet del Futuro (Future Internet)– GENI [GEN08c], FEDERICA [FED09a], PII [PII09], PASITO

[PAS09]– Características básicas (influencias del PlanetLab)

Federación con red de interconexión dedicada Heterogeneidad de recursos (no solo PCs comodity) Infraestructuras particionables (sliceable) multi

usuario– Sus sistemas de gestión de configuración están aún

bajo definición

Page 66: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 66

Experiment plane

Measurements plane

Control plane

O&M plane

Manager

Agregado A

Manager

Agregado N

Servicio deSoporte a

experimento

Estructura de Control (Control Framework)

Substrato de GENI

Repositorio(clearinghouse)

Investigador

slice componente particionable

Administración y operacion

de GENI

Usuarios finales

Arquitectura y Gestión de GENIArquitectura y Gestión de GENI

Herramientas de experimentación locales

Page 67: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 67

EHU

?

UMUUPM

UC3M

RedIRIS

CESGA, UVIGO

UAMUPV

UPC, I2CAT, CESCA

Equipo de red

Servidores devirtualización

(Xen, VMware ESX)PASITO NODE

PASITO Switch

(VLANs)

Arquitectura de PASITOArquitectura de PASITO

Page 68: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 68

<vnuml> <vm name="uml1"> <if id="1" net="net0"> <ipv4>10.0.0.1</ipv4> </if> <if id="2" net="net1"> <ipv4>10.0.1.1</ipv4> </if> </vm></vnuml>

vnuml

vm

if

ipv4ipv4 net net0

name uml1

id 2id 1 net net1

10.0.0.1 10.0.1.2

document root

if

eXtensible Markup LanguageeXtensible Markup Language

Page 69: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 69

Classifier

City :Madrid

representarepresenta

M2: Metamodelo

M1: Modelo UML

M0: Sistema

InstanceSpecification

instancia de

<<snapshot>>

instancia de

Class

(la ciudad realde Madrid)

(el conceptogeneral de ciudad)

Ejemplo de los Estándares de Modelado de OMG

Ejemplo de los Estándares de Modelado de OMG

Page 70: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 70

TPIM

T1 T2 T3

T = {T1, T2, T3}

PIM PSM1

PSM

PSMPSM2

Transformación Encadenada en MDATransformación Encadenada en MDA

Page 71: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 71

OperationalMappings

(QVTo)Black Box

Core (QVTo)

Relations-to-CoreTransformation

Relations (QVTr)

Declarativo ImperativoImperativo

extiende

extiende

extiende

extiende

Estructura del Lenguaje QVTEstructura del Lenguaje QVT

Page 72: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 72

RepositorioCIM

(CIM Schema+

instancias)

CIMOM

CIM Schema + instancias (ficheros MOF)

Compilador MOF Provider A

Manageddevice A

Provider B

Manageddevice B

Provider C

Manageddevice C

Cliente CIM

HTTP/XML(CIM-XML)

WS-Man(WS-CIM)

Telnet/SSH(SM-CLP)

Servidor WBEM

Arquitectura WBEMArquitectura WBEM

Page 73: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 73

clase central

Core

SubconjuntoCIM Schema + nivel de requisitos

restricciones = PerfilDMTF

Autónomo 1

Autónomo 2

Componente B

Componente C

Componente A

Dominio de gestión 1

Dominio de gestión 2

clase dealcance

CIM Schema y Perfiles DMTFCIM Schema y Perfiles DMTF

Page 74: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 74

Otros Lenguajes y Modelospara Información de GestiónOtros Lenguajes y Modelos

para Información de Gestión

• Alternativas a CIM– SMIv2/SMIng [MPS99][SS04a], MIF [DMT03c]

Basados en tablas (excepto SMIng) Centrados en dispositivo, difícil capturar relaciones

– ITU GDMO [ITU92] Complejo Muy orientado al dominio telco, el nivel IP no es

tenido en cuenta

• CIM los supera en términos de expresividad, riqueza, flexibilidad, apertura y simplicidad

Page 75: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 75

Desarrollode

transformaciónTIM-a-TSM

Roles y FlujosRoles y Flujos

Flujo degeneración

de escenarioTIM

Flujo degeneración

de escenarioTSM

Flujo dedespliegue de

escenario

Diseñador deescenarios

Administrador detestbed

Desarrollador de

transformaciones

Page 76: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 76

Estructura Básica del TIM CIM Schema para Core y OSPF Module

Estructura Básica del TIM CIM Schema para Core y OSPF Module

Network

System

Core

Clases (5):TIM_TestbedScenarioTIM_LinkConnectivityCollectionTIM_TransmissionCharacteristicsTIM_StaticIPv6AssignmentSettingDataTIM_NextHopAddressedIPRouteAsociaciones (4):TIM_LinkTransmissionElementTIM_MemberOfLinkTIM_LinkOriginTIM_LinkDestination

Clases (1):ComputerSystem

Clases (3):IPProtocolEndPointStaticIPAssignmentSettingDataForwardingServiceAsociaciones (1):ForwardsAmong

Clases (1):ServiceAsociaciones (6):SystemComponentHostedCollectionHostedAccessPointHostedRouteElementSettingDataHostedService

TIMCore

TIM OSPFModule

Clases (4):OSPFServiceOSPFAreaOSPFAreaConfigurationRangeOfIPAddressesAsociaciones (3):OSPFServiceConfigurationAreaOfConfigurationRangesOfConfiguration

Page 77: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 77

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Conceptos Topológicos Básicos

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Conceptos Topológicos Básicos

• Escenario• Nodo• Enlace• Interfaces

Name: string {key}

TIM_TestbedScenario

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

ComputerSystem

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

SystemComponent

1

HostedAccessPoint

HostedCollection

1

InstanceID: string {key}MaxConnections: uint16

TIM_LinkConnectivityCollection

TIM_MemberOfLink

0..1

*

*

*

**

Page 78: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 78

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Direccionamiento

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Direccionamiento

• Direcciones IPv4 y IPv6• Asociadas a interfaces

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

InstanceID: string {key}

IPAssignmentSettingData

SubnetMask: stringIPv4Address: string

StaticIPAssignmentSettingData

IPv6Address: stringPrefixLength: uint8

TIM_StaticIPv6AssignmentSettingData

ElementSettingData

* *

Page 79: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 79

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Forwarding y Routing

Modelo Independiente de Testbed (TIM) Forwarding y Routing

• Forwarding• Rutas estáticas• Asociadas a nodos

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

IPProtocolEndpoint

ComputerSystem

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

1

HostedAccessPointProtocolType: uint16 {enum}

ForwardingService

ForwardsAmong

InstanceID: string {key}DestinationMask: stringDestinationAddress: stringPrefixLength: uint8AddressType: uint16 {enum}NextHopAddress: string

TIM_NextHopAddressedIPRoute

1

HostedRoute

1

Service

Name: string {key}CreationClassName: string {key}

HostedService

w*

* *

*

*

Page 80: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 80

Transformación TIM a TSM:Resumen del Proceso

Transformación TIM a TSM:Resumen del Proceso

Core

CoreCoreCoreModN

EscenarioModel2Model(pasos 2 y 3)

Escenario

TSM(paso 1)

Parámetrosde testbed(paso 2)

Model2Text(paso 4)

Escenario(texto)

Herramientade gestiónbasadas enescenarios

Transformación TIM-a-TSM

Model2Model(paso 4)

Escenario(textoXML)

XML

Doc.XML

Model2Text(directa)

Page 81: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 81

ValidaciónValidación a Nivel de MOF

ValidaciónValidación a Nivel de MOF

• Basado en WBEM (CIMOM y mofcomp)1. Garantiza el alineamiento la extensión ad hoc del TIM con el CIM

Schema de la DMTF2. Garantiza la corrección de los escenarios TIM (flujo de generación de

escenarios TIM)

CIM-XMLCIMOM

CIM Schema 2.22.0

basic nsfnetredIris

mofcomp

tim.mof

TIM ad hocExtension

Model

cim_schema_2.22.0.mof

rediris.mof

basic.mof

nsfnet.mof

1

2

Page 82: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 82

Otras Aplicaciones (Completa)Otras Aplicaciones (Completa)• Testbeds de la Internet del Futuro (Future Internet)

– Partición (splitting) del escenario objetivo entre varios testbeds federados debido a su tamaño o necesidad de recursos heterogéneos

– Partición + despliegue = TIM-a-TIM + TIM-a-TSM Evita proceso manual (costosos en tiempo y propensos a

errores) en el particionado y la sincronización de sub-escenarios Puede necesitar especialización de las clases del TIM, pe. routers

inalámbricos, enlaces ópticos

• Testbed basado en WBEM– Método añadidos a TIM_TestbedScenario, pe. Deploy()– Transformación TIM-a-TSM WBEM provider

• Entornos de producción– Entornos producción basados en escenarios, pe. TIM-a-OVF– Red de producción gestionada por WBEM

Como evolución del caso de testbed basado en WBEMs

• Simulación, pe. TIM-a-ns2

Page 83: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 83

Testbed Federado de la Internet del Futuro

Grandes Escenarios

Testbed Federado de la Internet del Futuro

Grandes EscenariosRed grantamaño(3000 nodes)

Parte 1(1000 nodos)

Particionado de escenario

Red de federación(pe. backbone dedicado)

TIMTIM TIM TIM

TransformaciónTIM a TSM1

Herramienta basada en

escenarios 1

TSM1

TransformaciónTIM a TSM2

Herramienta basada en

escenarios 2

TSM2

TransformaciónTIM a TSM3

Herramienta basada en

escenarios 3

TSM3

Conocimientode testbed

Configuradorde red

Modelo deInterconexión deSub-escenarios

Parte 2(1000 nodos)

Parte 3(1000 nodos)

Testbed 1 Testbed 2 Testbed 3

Evita proceso manual (costosos en tiempo y propensos

a errores) en el particionado y la sincronización de sub-escenarios

Page 84: Dit 1 Contribución a la Gestión de Configuraciones de Infraestructuras Flexibles de Experimentación de Red mediante Modelos Basados en Escenarios Defensa

ditdit 84

Testbed Federado de la Internet del Futuro

Recursos Heterogéneos

Testbed Federado de la Internet del Futuro

Recursos HeterogéneosParticionado de escenario

Red de federación(pe. backbone dedicado)

TIM

TransformaciónTIM a TSM2

Herramienta basada en

escenarios 2

TSM2

TransformaciónTIM a TSM3

Herramienta basada en

escenarios 3

TSM3

Conocimientode testbed

Configuradorde red

Modelo deInterconexión deSub-escenarios

TIM TIM TIM TIM

TransformaciónTIM a TSM1

Herramienta basada en

escenarios 1

TSM1

(especializandolas clases del TIM)

Evita proceso manual (costosos en tiempo y propensos

a errores) en el particionado y la sincronización de sub-escenarios

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Testbed Basado en WBEMTestbed Basado en WBEM

CIMOM

Cliente CIM

Servidor WBEM

Testbed

Proveedorelemento de

Testbed

Provider de Gestión de Escenarios(métodos de

TIM_TestbedScenario)

redIris

Modelode Extension

ad hoc delTIM

CIM Schema

Name: string {key}

Deploy(): uint32Undeploy(): uint32Monitor(): uint32[…]

TIM_TestbedScenario

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Entornos de ProducciónEntornos de Producción

• Entornos de producción basados en escenario– Pe. TIM-a-OVF

• Red de producción basada en WBEM– Como evolución del caso de testbed basado en WBEM

Cliente CIM

Testbed

Providers

Provider deGestión deEscenarios

CIMOM

modelo de los dispositivos del

testbed

Red deproducción

Provider

Provider deGestión deEscenarios

CIMOM

modelo de los dispositivos de la red de producción

Escenarios TIM

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Resumen de BeneficiosResumen de Beneficios

• Reutilización de especificaciones de escenario entre testbeds

• Modelo común (TIM) para particionado de escenarios (testbeds federados de la Internet del Futuro)

• Permitir gestión basada en escenarios en WBEM (basada en el TIM)

• Herramientas orientadas al TIM, pe. editores, validadores, repositorios

• Escenarios de red de referencia compartidos• Separación de roles (diseñadores de escenarios

y administradores de testbeds)

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Principales PublicacionesPrincipales Publicaciones1. Fermín Galán, Jorge E. López de Vergara, David Fernández and

Ramon Casellas, “Using the Model Driven Architecture for Technology-Independent Scenario Configuration in Networking Testbeds”, submitted to IEEE Communications Magazine special issue on Network and Services Management, 2010, under review (JCR).

2. Fermín Galán, Jorge E. López de Vergara, David Fernández and Raül Muñoz, “Scenario-based Configuration Management for Flexible Experimentation Infrastructures”, Proc. of the 5th IEEE Int'l Conf. on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks & Communities (TridentCom 2009), Washington DC (USA), April 2009.

3. Fermín Galán, David Fernández, Walter Fuertes and Miguel Gómez, Jorge López de Vergara, “Scenario-based Virtual Network Infrastructure Management in Research and Educational Testbeds with VNUML: Application Cases and Current Challenges”, in Annals of Telecommunications, special issue on Virtualization: a path for the Future Internet, vol. 64(5), pp. 305-323, May 2009. (JCR).

4. Fermín Galán, Raül Muñoz, “Method For Logical Deployment, Undeployment and Monitoring of a Target IP Network”, request (PCT/EP2006/009960) October 2006, WIPO Publication with ISR (WO2008/046429) April 2008. (Patent).

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Lista Completa de PublicacionesPrincipales

Lista Completa de PublicacionesPrincipales

1. Fermín Galán, Jorge E. López de Vergara, David Fernández and Ramon Casellas, “Using the Model Driven Architecture for Technology-Independent Scenario Configuration in Networking Testbeds”, submitted to IEEE Communications Magazine special issue on Network and Services Management, 2010, under review (JCR).

2. Fermín Galán, Jorge E. López de Vergara, David Fernández and Raül Muñoz, “Scenario-based Configuration Management for Flexible Experimentation Infrastructures”, Proc. of the 5th IEEE Int'l Conf. on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks & Communities (TridentCom 2009), Washington DC (USA), April 2009.

3. Fermín Galán, Jorge E. López de Vergara, David Fernández and Raül Muñoz, “A Model-driven Configuration Management Methodology for Testbed Infrastructures}, Proc. of the 11th IEEE/IFIP Int'l Conf. on Network Operations and Management Symposium (NOMS 08), Salvador da Bahia (Brazil), pp. 747-750, April 2008.

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Lista Completa de PublicacionesVNUML (1)

Lista Completa de PublicacionesVNUML (1)

1. Fermín Galán, David Fernández, Walter Fuertes and Miguel Gómez, Jorge López de Vergara, “Scenario-based Virtual Network Infrastructure Management in Research and Educational Testbeds with VNUML: Application Cases and Current Challenges”, in Annals of Telecommunications, special issue on Virtualization: a path for the Future Internet, vol. 64(5), pp. 305-323, May 2009. (JCR).

2. Fermín Galán, David Fernández, Jorge E. López de Vergara and Francisco Monserrat, “Demo of EDIV: Building and managing distributed virtualization scenarios in federated testbed infrastructures”, Proc. of the 5th IEEE Int'l Conf. on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks & Communities (TridentCom 2009), Washington DC (USA), April 2009.

3. Fermín Galán, David Fernández, Miguel Ferrer and Francisco J. Martín, “Scenario-based Distributed Virtualization Management Architecture for Multi-host Environments”, Proc. of the 2nd DMTF System and Virtualization Management Workshop (SVM 2008), CCIS 18, pp. 49-60, Munich (Germany), October 2008.

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Lista Completa de PublicacionesVNUML (2)

Lista Completa de PublicacionesVNUML (2)

4. Francisco Rúiz, David Fernández, Fermín Galán and Luis Bellido, “Modelo de Laboratorio Docente de Telemática basado en Virtualización Distribuida”, VII Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2008), Alcalá de Henares (Spain), September 2008.

5. Walter Fuertes, Jorge E. López de Vergara, Fermín Galán and David Fernández, “Propuesta para el Despliegue de Escenarios de Red Virtuales en Entornos Distribuidos”, VII Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2008), Alcalá de Henares (Spain), September 2008.

6. David Fernández, Fermín Galán, Francisco J. Ruiz, Luis Bellido and Omar Walid, “Uso de técnicas de virtualización en laboratorios docentes de redes”, Boletín de RedIRIS, vol. 82-83, pp. 70-75, April 2008.

7. Miguel Gómez, Fermín Galán and Emilio J. Torres, “A 3GPP System Architecture Evolution Virtualized Experimentation Infrastructure for Mobility Prototyping (Invited Paper)”, Proc. of the 4th Int'l Conf. on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks Communities (TridentCom 2008), Innsbruck (Austria), March 2008.

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Lista Completa de PublicacionesVNUML (3)

Lista Completa de PublicacionesVNUML (3)

8. Fermín Galán and David Fernández, “Distributed Virtualization Scenarios Using VNUML”, Proc. of the 1th DMTF System and Virtualization Management Workshop (SVM 2008), Toulouse (France), October 2007.

9. Fermín Galán and David Fernández, “Experiencias de uso de la herramienta VNUML en la creación de escenarios de red virtuales”, invited speech at Grupos de Trabajo RedIRIS 2007 RTIRIS-23, ETSIT UPM, Madrid (Spain), June 2007.

10. Fermín Galán, Raül Muñoz and Ricardo Martínez, “Control plane virtual extension for GMPLS-based optical networking testbeds”, VI Workshop in MPLS/GMPLS networks, Girona (Spain), April 2007.

11. Fermín Galán, Raül Muñoz and Ricardo Martínez, “Uso de técnicas de virtualización para la experimentación en redes ópticas basadas en GMPLS y DWDM”, XVI Jornadas Telecom I+D, Madrid (Spain), November 2006.

12. Fermín Galán and David Fernández, “Use of VNUML in Virtual Honeynets Deployment”, IX Reunión Española sobre Criptología y Seguridad de la Información (RECSI), Barcelona (Spain), September 2006.

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Lista Completa de PublicacionesVNUML (4)

Lista Completa de PublicacionesVNUML (4)

13. Fermín Galán, Emilio García, Carlos Chávarri, Miguel Gómez and David Fernández, “Design and Implementation of an IP Multimedia Subsystem (IMS) Emulator Using Virtualization Techniques”, Proc. of the 13th HP OpenView University Association (HP-OVUA) Workshop, pp. 213-224, Nice (France), May 2006.

14. David Fernández, F. Javier Ruiz Piñar, Fermín Galán, Vicente Burillo and Tomás de Miguel, “Mejorando el aprendizaje en los laboratorios de redes y servicios mediante el uso de herramientas de virtualización”, Primeras Jornadas de Innovación Educativa ETSIT-UPM, Madrid (Spain), December 2005.

15. David Fernández, F. Javier Ruiz Piñar, Fermín Galán, Vicente Burillo and Tomás de Miguel, “Uso de técnicas de virtualización para mejorar la docencia en laboratorios de redes de comunicaciones”, V Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL 2005), Vigo (Spain), September 2005.

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Lista Completa de PublicacionesVNUML (y 5)

Lista Completa de PublicacionesVNUML (y 5)

16.Fermín Galán, David Fernández, Javier Rúiz, Omar Walid and Tomás de Miguel, “A Virtualization Tool in Computer Network Laboratories”, Proc. of the 5th Int'l Conf. on Information Technology Based Higher Education and Training (ITHET'04), Istanbul (Turkey), May 2004.

17.Fermín Galán and David Fernández, “VNUML: Una herramienta de virtualización de redes basada en Software Libre”, Open Software World Conference (OSWC’04), Málaga (Spain), February 2004.

18.David Fernández, Fermín Galán and Tomás de Miguel, “Study and Emulation of IPv6 Internet Exchange (IX) based Addressing Models”, in IEEE Communications Magazine, vol. 42(1), pp. 105-112, January 2004. (JCR).

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Lista Completa de PublicacionesADNETCONF

Lista Completa de PublicacionesADNETCONF

1. Fermín Galán, Raül Muñoz, “Method For Logical Deployment, Undeployment and Monitoring of a Target IP Network”, request (PCT/EP2006/009960) October 2006, WIPO Publication with ISR (WO2008/046429) April 2008. (Patent).

2. Fermín Galán and Raül Muñoz, “An Automatic Model-based Reconfiguration and Monitoring Mechanism for Flexible GMPLS-based Optical Networking Testbeds”, Proc. of the 11th Int'l Conf. on Optical Network Design and Management (ONDM 2007), Athens (Greece), LNCS 4534, pp. 239-248, Springer, May 2007.

3. Fermín Galán, Raül Muñoz and Ricardo Martínez, “Demo of ADNETCONF: ADRENALINE's tool for dynamic configuration of GMPLS-based all optical transport networks”, Proc. of the 2nd IEEE Int'l Conf. on Testbeds and Research Infrastructures for the Development of Networks & Communities (TridentCom 2006), Barcelona (Spain), March 2006.