Journal of KIISE (정보과학회 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

LISP based IP Address Virtualization Technique for Resource Utilization on Virtualized SDN

가상화된 SDN에서 효과적인 자원 활용을 위한 LISP 기반 IP 주소 가상화 기법

  • 고영근 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 양경식 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 유봉열 (고려대학교 컴퓨터학과) ;
  • 유혁 (고려대학교 컴퓨터학과)
  • Received : 2016.07.26
  • Accepted : 2016.10.14
  • Published : 2016.12.15
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Network virtualization is a technique that abstracts the physical network to provide multiple virtual networks to users. Virtualized network has the advantage to offer flexible services and improve resource utilization. In SDN architecture, network hypervisor serves to virtualize the network through address virtualization, topology virtualization and policy virtualization. Among them, address virtualization refers to the technique that provides an independent address space for each virtual network. Previous work divided the physical address space, and assigned an individual division to each virtual network. Each virtual address is then mapped one-to-one to a physical address. However, this approach requires a lot of flow entries, thus making it disadvantageous. Since SDN switches use TCAM (Ternary Contents Addressable Memory) for the flow table, it is very important to reduce the number of flow entries in the aspect of cost and scalability. In this paper, we propose a LISP based address virtualization, which separates address spaces for the physical and virtual addresses and transmits packet through tunneling, in order to resolve the limitation of the previous studies. By implementing a prototype, we show that the proposed scheme provides better scalability.

네트워크 가상화는 물리 네트워크를 추상화하여 다수의 가상 네트워크 형태로 사용자에게 제공하는 기술로써 자원 활용률을 높이고 서비스를 유연하게 제공할 수 있다는 장점이 있다. SDN 구조에서는 네트워크 하이퍼바이저가 주소 가상화, 토폴로지 가상화, 정책 가상화를 통해 네트워크를 가상화 하는 역할을 수행한다. 이 중 주소 가상화는 가상 네트워크 사용자(Tenant) 별로 독립적인 주소 공간을 제공하는 기술을 의미한다. 기존 연구에서는 물리 주소 공간을 분할하여 각 가상 네트워크에 할당하고, 물리 주소와 가상 주소를 일대일로 맵핑하는 방식을 사용하였다. 하지만 이러한 방식은 물리 주소의 집적이 불가능하여 플로우 엔트리를 많이 필요로 한다는 단점이 있다. SDN 네트워크의 스위치는 플로우 테이블 구성을 위해 TCAM(Ternary Contents Addressable Memory)를 사용하는데, 이는 비용 및 확장성의 면에서 한계를 가지므로 플로우 엔트리 수를 절약하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 가상 주소의 주소공간과 물리 네트워크 내에서의 전송을 위한 주소 공간을 분리하고, 터널링 기법을 통해 패킷의 전송을 수행하는 LISP(Locator/ID Separation Protocol) 기반 주소 가상화 방식을 제안한다. 마지막으로, 이를 실제 프로토타입 형태로 구현하여 더 나은 확장성을 제공함을 보인다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : SDN 2.0 실현을 위한 네트워크 가상화 플랫폼 핵심 기술 및 서비스 연구, (SW 스타랩) 성능 및 보안 SLA 보장이 가능한 차세대 클라우드 인프라SW 개발

Supported by : 정보통신기술진흥센터

References

  1. "Amazon elastic compute cloud," [Online]. Available: http://aws.amazon.com/ec2/
  2. Calder, Brad, et al., "Windows Azure Storage: a highly available cloud storage service with strong consistency," Proc. of the Twenty-Third ACM Symposium on Operating Systems Principles, ACM, 2011.
  3. Casado, Martin, et al., "Virtualizing the network forwarding plane," Proceedings of the Workshop on Programmable Routers for Extensible Services of Tomorrow, ACM, 2010.
  4. N. Gude, T. Koponen, J. Pettit, B. Pfaff, M. Casado, N. Mckeown, S. Shenker, "NOX: Towards an Operating System for Networks," SIGCOMM CCR, Vol. 38, Issue 3, pp. 105-110, Jul. 2008. https://doi.org/10.1145/1384609.1384625
  5. Sherwood, Rob, et al., "Can the production network be the testbed?," OSDI, Vol. 10, 2010.
  6. Koponen, Teemu, et al., "Network virtualization in multi-tenant datacenters," 11th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI 14), 2014.
  7. Chowdhury, NM Mosharaf Kabir, and Raouf Boutaba, "A survey of network virtualization," Computer Networks 54.5 (2010): 862-876. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2009.10.017
  8. D. W. Cearley, D. Scott, J. Skorupa, and T. J. Bittman, "Top 10 Technology Trends, 2013: Cloud Computing and Hybrid IT Drive Future IT Models," Gartner, Feb. 2013.
  9. B. Munch, "IT Market Clock for Enterprise Networking Infrastructure, 2013." Gartner, Sep. 2013.
  10. D. Kreutz et al., "Software-Defined Networking: A Comprehensive Survey," Proc. of the IEEE, Vol. 103, No. 1, Jan. 2015.
  11. N. McKeown et al., "OpenFlow: Enabling innovation in campus networks," SIGCOMM Comput. Commun. Rev., Vol. 38, No. 2, pp. 69-74, Mar. 2008.
  12. BLENK, Andreas, et al., "Survey on Network Virtualization Hypervisors for Software Defined Networking," arXiv preprint arXiv:1506.07275, 2015. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2489183
  13. A. Al-Shabibi et al., "OpenVirteX: make your virtual SDNs programmable," Proc. 3rd Workshop Hot Topics Softw. Defined Netw., pp. 25-30, 2014.
  14. Sherwood, Rob, et al., "Flowvisor: A network virtualization layer," OpenFlow Switch Consortium, Tech. Rep (2009).
  15. Drutskoy, Dmitry, Eric Keller, and Jennifer Rexford, "Scalable network virtualization in software-defined networks," Internet Computing, IEEE 17.2 (2013): 20-27. https://doi.org/10.1109/MIC.2012.144
  16. Farinacci, Dino, et al., "The locator/ID separation protocol (LISP)," (2013).
  17. Tirumala, Ajay, et al., "Iperf: The TCP/UDP bandwidth measurement tool," [Online]. Available: http://dast.nlanr.net/Projects (2005).