Real-time monitoring in SD-WAN based on in-band network telemetry

Wide Area Networks (WANs) are essential for enabling communication among different branches within enterprises, ultimately improving operational efficiency and fostering economic advancement. However, the traditional WAN solutions often struggles to meet the diverse needs of geographically dispersed organizations. The advent of Software Defined Wide Area Network (SD-WAN) solutions represents a paradigm shift, harnessing Software Defined Networking (SDN) principles to transcend the limitations inherent in traditional WAN architectures. Despite advancements, the necessity for advanced monitoring solutions persists as fundamental in guaranteeing optimal performance and consistent reliability. This Master’s thesis proposes the integration of In-band Network Telemetry (INT) in SD-WANs through extended Berkeley Packet Filter (eBPF) technology to assess network performance parameters, such as the delay, in real-time. This work addresses the increasing demand for performance, security and reliability in such network architectures by leveraging INT capabilities for monitoring and manipulating data packets. Through the exploitation of eBPF’s features and network programmability, we introduce a novel approach aimed at measuring the end-to-end delay across SD-WAN deployments. The results show a significant improvement in network monitoring leading to better network management and maintenance strategies.

Le reti WAN sono fondamentali per le aziende per condividere informazioni tra diverse sedi aziendali, aumentando l’efficienza e i profitti. Tuttavia, le soluzioni WAN tradizionali stanno incontrando difficoltà nel soddisfare le esigenze di organizzazioni distribuite sul territorio. Software Defined Wide Area Network (SD-WAN) è una soluzione innovativa che applica i principi di Software Defined Networking alla rete aziendale superando i limiti delle configurazioni WAN. Tuttavia, strumenti e framework di monitoraggio avanzati sono fondamentali per garantire le prestazioni e affidabilità che SD-WAN promette. Essi richiedono anche un equilibrio tra basso overhead introdotto in rete e la collezione delle informazioni di telemetria in tempo reale per prevenire anomalie e interruzioni. Questa tesi esplora l’integrazione di In-band Network Telemetry (INT) in SD-WAN utilizzando la tecnologia extended Berkeley Packet Filter (eBPF) per migliorare il monitoraggio della rete nelle architetture che includono il tunneling. Questo lavoro affronta la crescente domanda di prestazioni, sicurezza e affidabilità in questi tipi di infrastrutture, sfruttando le capacità di INT per il monitoraggio e la manipolazione dei pacchetti dati. Utilizzando le funzionalità di eBPF e la programmabilità della rete, viene proposto un nuovo approccio per ottenere un’elaborazione efficiente e la raccolta di dati di telemetria attraverso i tunnel presente nelle SD-WAN. I risultati mostrano un miglioramento significativo del monitoraggio che porta a migliori strategie di gestione e manutenzione della rete.