SDN-based dynamic enterprise networking service : an evaluation tool

With Internet evolution and the launch of new applications asking for specific Quality of Service (QoS), Internet Service Providers (ISPs) need a new simpler, more flexible, dynamic and programmable network architecture. In an enterprise network environment, it is important providing a reliable service, since mission-critical data forwarding, video conferencing and access to web services are performed into the network. The most widespread technology used nowadays is MPLS VPN, able to provide for 24-hours reserved links inside a Virtual Private Network which connects all branch sites. Network virtual topology and links configuration are static. Software-Defined Networking (SDN) proposes a new solution able to provide for a better resource management of the network and services to the users without any change on forwarding devices. In fact, the key idea of SDN is the separation of control plane from data plane. Control plane comprises mainly a controller, which is the “brain” of the network, communicating with application and data plane. Data plane is composed by switches and routers, with the sole function of forwarding, following instruction sent from controller. Application plane completes SDN architecture; it comprises a collection of functions communicating with the controller. The application plane requires specific services and receives data about current network state. Another emerging technology is Software-Defined Wide Area Network (SD-WAN). It consists on a variant of SDN for the WAN management through public Internet links instead of expensive MPLS private links. It does not guarantee the same reliability of MPLS, but has a lower price and provides redundancy. In this work, it is proposed a SDN routing algorithm based on applications, guaranteeing traffic differentiation and prioritization, but also a reliable service. From the point of view of the ISP, SDN can guarantee a better resource management performing load balancing over the network, avoiding link congestion. Then, it will be done some comparisons concerning the impact of enterprise traffic over the provider network in terms of reserved bandwidth, network utilization and link load balancing. What it is achieved is a better management and routing of enterprise traffic with SDN, balancing load over more links with respect to MPLS and SD-WAN.

L’evoluzione di Internet e la nascita di applicazioni che chiedono determinati requisiti di Qualità del Servizio (QoS), portano gli Internet Service Providers (ISPs) all’esigenza di una nuova architettura di rete che sia più semplice, flessibile, dinamica e facilmente programmabile. Nel contesto di una rete aziendale, è molto importante poter fornire un servizio molto affidabile, in quanto vengono inviati dati sensibili, stabilite videoconferenze e accesso ad una serie di servizi trasferiti sul web. La tecnologia più usata al giorno d’oggi è MPLS VPN, in grado di fornire collegamenti riservati attivi tutto il giorno in una rete virtuale che collega tutti le sedi di un’azienda. La topologia virtuale della rete e la configurazione dei singoli collegamenti sono statici. Software-Defined Networking (SDN) si propone come nuova soluzione in grado di fornire una migliore gestione delle risorse di rete e una serie di servizi all’utente senza apportare modifiche hardware ai dispositivi di inoltro. Infatti, l’idea chiave di SDN è la separazione del control plane dal data plane. Il control plane è principalmente costituito da un controller, che interpreta la parte del “cervello” della rete, interfacciandosi con l’application plane e il data plane. Il data plane è composto da dispositivi quali switches e routers, che hanno la semplice funzione di inoltro seguendo le istruzioni inviate dal controller. L’architettura di SDN si completa con l’application plane, che è la serie di programmi con i quali si interfaccia il controller; l’application plane richiede determinati servizi al controller e ottiene dati riguardanti lo stato della rete. Un’altra tecnologia emergente è Software-Defined Wide Area Network (SD-WAN). Consiste in una variante di SDN per la gestione di una WAN tramite l’utilizzo di collegamenti pubblici Internet invece dei costosi collegamenti privati MPLS. Non garantisce la stessa affidabilità di MPLS, ma un servizio a prezzo ridotto con tecniche di compensazione. In questo lavoro viene proposto un algoritmo di routing per SDN basato sul tipo di applicazione, garantendo così differenziazione e priorità del traffico, ma anche un servizio molto affidabile. Dal punto di vista del provider, SDN può garantire una migliore gestione delle risorse bilanciando i carichi su tutta la rete ed evitare collegamenti congestionati. Da questo viene fatta una serie di confronti riguardanti l’impatto che ha il traffico aziendale, gestito con ogni tecnologia coinvolta, sulla rete del provider in termini di banda riservata, utilizzo della rete e bilanciamento sui collegamenti fisici. Ciò che otteniamo è una migliore gestione da parte di SDN del traffico aziendale, bilanciando il carico su più collegamenti rispetto a MPLS e SD-WAN, e una migliore efficienza di banda richiesta rispetto a MPLS a parità di garanzia di servizio.