Failure recovery in software defined networks with stateful data plane

Failure management has traditionally been one of the most challenging problems for network operators. In the new SDN paradigm, the control of the network is centralized and the controller can take decisions based on a complete knowledge of the network status. The main drawback of this approach is that the controller is the only entity able to take decision thus if it is unavailable, the network can not to react to a failure. Exploiting the new feature introduced by OpenState, a stateful data plane, we present an alternative failure management approach that is able to react to failures without any interaction with the controller. It is done by introducing a new tagging mechanism for data packets that replace any ad-hoc signaling packet. Tags will be used to perform changes of status inside switches. We present a model to optimize the evaluation of primary and backup paths for demands that need to be routed in the network. We proposed two implementations: one for the an off-line scenario, no variation inputs. While the second implementation is focus for an on-line scenario where the inputs change with time and therefore a short computational time is require.

La gestione dei guasti è sempre stata uno dei maggiori problemi per gli operatori di rete. Il nuovo paradigma SDN, centralizza in controllo della rete e il controller può prendere decisioni basandosi su una conoscenza totale dello stato della rete e non più su una conoscenza parziale, per come avviene nelle reti distribuite. Lo svantaggio maggiore è che in caso di non funzionamento temporaneo del controller se avvenisse un guasto la rete non sarebbe in grado di reagire autonomamente e quindi un elevato numero di pacchetti sarà scartato. OpenState introduce un nuovo concetto, stateful data plane, e basandoci su questa nuova proposta presenteremo un nuovo meccanismo per la gestione dei guasti che non necessita di nessuna interazione con il controller in caso di guasti. Questo è ottenuto grazie ad un nuovo meccanismo di "tagging" dei pacchetti dati che sostituisce i classici pacchetti di "signaling". Questi tag permettono di attivare dei cambi di stato all'interno degli switch così da poter reagire ai possibili guasti. Presentiamo un modello per l'ottimizzazione del calcolo dei cammini priamari e dei rispettivi cammini di backup per domande che devono essere instradate in una rete. Due diverse implementazioni vengono proposte, una specifica per uno scenario statico, dove variazioni dei dati in ingresso non sono possibili. Mentre la seconda ha lo scopo di essere utilizzata in uno scenario dinamico dove i dati in ingresso variano nel tempo e i tempi di elaborazione devono essere i più bassi possibili.