Contribuci

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

2
Contenidos

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

3
Contexto

• 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

4
Problema

• 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

5
Solución Propuesta
múltiples especificaciones de escenario
específicas de testbed
Escenario deseado
Testbed 1
Testbed 2
Testbed N

Estado del arte
6
Objetivo

• 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

7
Metodología y Estructura
8
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Taxonomía y Gestión de Testbeds
• Estado del arte
• Contribuciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

9
Una 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

• Topología de red
• Propiedades/configuraciones

Testbed flexible
10
Alternativas 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

11
Ciclo de Vida del Escenario
Diseño
12
Contenidos

• 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

13
Arquitectura de Emulab
WSL02
Emulab DB
Servidores de control
Internet
Usuario de Emulab
Switch de control
Cluster de PCs
PC
PC
PC

Backbone de switches programable
14
Gestión de Configuración en Emulab
Repliegue (swap-out)
diseño de experimento
interacción con el experimento
Realización
Proceso (parsing)
Asignación
Especificación (ns)
Auto- configuración
Despliegue (swap-in)
correspondencia de recursos
configuración objetivo
Emulab DB
información de configuración
puebla
15
Otros Testbeds

• ADRENALINE MPM05
• Especificación de escenario basada en XML (red
  6 procesos GMPLS)
• ModelNet VYW02
• 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 GGF09, NetKit PR08, MLN Beg06,
  vBET JX03, Dynagen Anu09
• Testbeds globalmente distribuidos
• Uso incipiente de gestión basada en escenarios
• PlanetLab PACR03BBC04, GX-BONE TWP05,
  DRAGON LSJ06, GENI GEN08c, FEDERICA FED09a,
  PII PII09

16
Contenidos

• 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

17
Aproximaciones 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 vdHDG08
• 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)

18
Resumen (1)
Lenguaje Topología básica Topología básica Direcciones IP Direcciones IP Rutas Estáticas
Lenguaje Nodos Enlaces IPv4 IPv6 Rutas Estáticas
Emulab ? ? ? ? ?
ADRENALINE ? ? ? ? ?
ModelNet ? ? ? ? ?
VNUML ? ? ? ? ?
NetKit ? ? ? ? ?
MLN ? ? ? ? ?
vBET ? ? ? ? ?
Dynagen ? ? ? ? ?
PlanetLab (VINI) ? ? ? ? ?
GX-Bone ? ? ? ? ?
DRAGON (AST) ? ? ? ? ?
Weevil ? ? ? ? ?
AnyBed ? ? ? ? ?
NDL ? ? ? ? ?
19
Resumen (y 2)
Lenguaje Modelo de enlace Modelo de enlace Modelo de enlace Procesos de nodo Lenguage represent. Conf. dinámica Suma (10)
Lenguaje PPP Multi QoS Procesos de nodo Lenguage represent. Conf. dinámica Suma (10)
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
20
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Estado del arte
• Infraestructuras de experimentación
• Modelado y transformación de información de
  gestión
• Contribuciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

21
Estándares de Modelado de OMG
OMG09aAK03
Sistema físico o lógico
M0 Sistema
22
OMG Model Driven Architecture (MDA)
MDA03KWB03
Metamodelo de definición de transformaciones
Metamodelo PIM
Metamodelo PSM
M2
conforme a
Pe. Perfil UML
OMG QVT, ATLAS ATL
Pe. UML OCL
Definición de transformación
basado en
basado en
conforme a
conforme a
M1
Herramienta de transformación
PIM
PSM
representa (baja abstracción)
representa (alta abstracción)
Sistema
M0
23
Otras Aproximaciones de Modeladoy Transformación

• XML BPSM08
• Transformaciones basadas en XSLT Kay07, XQuery
  BCF07 o procesado directo (SAX/DOM)
• Ontologías (pe. OWL DSB04)
• Transformaciones basadas en (meta)ontologías de
  correspondencia (varias)
• LVAB03 se centra en la correspondencia de
  información de gestión
• Otros
• SGML ISO86, (A/E)BNF BBG60CO05ISO96,
  Entity-Relationship Diagram Che76

24
DMTF 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)

Modelo de Extensión
Device
Physical
Core
Appli- cation
System
Network
CIM Schema
25
Alternativas 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
• LDR03QAW04LVB04

26
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Estado del arte
• Contribuciones
• Arquitectura
• Modelo Independiente de Testbed
• Transformación TIM-a-TSM
• Validación
• Aplicaciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

27
Arquitectura Dirigida por Modelos Basada en
Escenarios
Testbed 1
Herramienta de gestión basada en escenarios en
testbed 1
Testbed 2
Herramienta de gestión basada en escenarios en
testbed 2


Testbed N
Herramienta de gestión basada en escenarios en
testbed N
Escenarios en el Modelo Específico de Testbed
(TSM)
28
Principios 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

29
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

30
Estructura Básica del TIMRelación a Alto Nivel
con el CIM Schema
Network
System
Core
31
Comprobación de Cobertura (1)
Lenguaje Topología básica Topología básica Direcciones IP Direcciones IP Rutas Estáticas
Lenguaje Nodos Enlaces IPv4 IPv6 Rutas Estáticas
Emulab ? ? ? ? ?
ADRENALINE ? ? ? ? ?
ModelNet ? ? ? ? ?
VNUML ? ? ? ? ?
NetKit ? ? ? ? ?
MLN ? ? ? ? ?
vBET ? ? ? ? ?
Dynagen ? ? ? ? ?
PlanetLab (VINI) ? ? ? ? ?
GX-Bone ? ? ? ? ?
DRAGON (AST) ? ? ? ? ?
Weevil ? ? ? ? ?
AnyBed ? ? ? ? ?
NDL ? ? ? ? ?
TIM ? ? ? ? ?
32
Comprobación de Cobertura (y 2)
Lenguaje Modelo de enlace Modelo de enlace Modelo de enlace Procesos de nodo Lenguage represent. Conf. dinámica Suma (10)
Lenguaje PPP Multi QoS Procesos de nodo Lenguage represent. Conf. dinámica Suma (10)
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
33
Modelo Independiente de Testbed (TIM) Diagrama
de Clases
34
Modelo Independiente de Testbed (TIM)
Características de Enlace
Basado en los modelos de NISTNet/netem
35
Modelo Independiente de Testbed (TIM) OSPF Module

• Procesos OSPF asociados a nodos

TIM Core
TIM OSPF Module
36
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Estado del arte
• Contribuciones
• Arquitectura
• Modelo Independiente de Testbed
• Transformación TIM-a-TSM
• Validación
• Aplicaciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

37
Transformación TIM a TSMPrincipios de Diseño

• Dos entradas
• Neutralidad con respecto al TSM
• Consideraciones especiales para XML
• Independencia con respecto a la tecnología de
  transformación
• Simplicidad

38
Transformación TIM a TSMAlternativas

• Candidatos
• Codificación DMTF MOF
• Parser basado en texto (Lex/Yacc)
• Codificación basada en XML para CIM
• XSLT
• XQuery
• Ontologías (LDR03QAW04LVB04)
• Ontología de correspondencia LVAB03
• Perfil UML para CIM (DSP0219)
• OMG MDA (QVT/ATL)

39
Transformación TIM a TSMCorrespondencia
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 ltla regla efectivagt

40
Transformación TIM a TSMMetodología

• Premisas
• Escenarios representados como modelos de
  instancias del TIM en el perfil UML para CIM
• TIM Core, Mod 1, Mod 2, Mod N
• TSM

41
Transformación TIM a TSMPaso 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)

(Algoritmo)
DTD/ XSD
TSM formalizado
42
Transformación TIM a TSMPaso 2 Definición de
Asociaciones TIM-a-TSM
Mod 1
Mod 2

?
Core
Mod N
Parámetros de testbed
?
TSM formalizado
43
Transformación TIM a TSMPaso 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

44
Transformación TIM a TSMPaso 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

45
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Estado del arte
• Contribuciones
• Arquitectura
• Modelo Independiente de Testbed
• Transformación TIM-a-TSM
• Validación
• Aplicaciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

46
Objetivo

• 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

47
Conjunto de Validación
84 instancias del TIM
968 instancias del TIM
CAN
AST
PVC
2
2
NAV
2
2
4
GAL
CYL
RIO
3
3
ARA
3
2
5
2
2
CAT
3
2
1
4
MAD
IX
3
3
2
3
BAL
3
CLM
3
3
escenario basic (5 nodos, 3 enlaces
multipunto, rutas estáticas)
4
VAL
3
2
EXT
10
2
2
MUR
TEF
escenario rediris (19 nodos, 31 enlaces
PPP, routing OSPF)
AND
10
2
673 instancias del TIM
PAL
WA
NY
MI
En conjunto, todas las clases definidas en el TIM
Core y OSPF Module son utilizadas
3
3
15
6
CA1
15
3.75
UT
6
6
6
NJ
3
3
3
3
3
3
PA
6
NE
IL
DC
CO
5.25
3.75
15
CA2
7.5
GA
7.5
escenario nsfnet (14 nodos, 21 enlaces
PPP, routing OSPF)
TX
48
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)

49
ValidaciónFlujo de Validación
rediris
basic
nsfnet
parámetros de testbed ADNETCONF
parámetros de testbed VNUML
baseMgtAddress baseVlan (7 más)
defaultKernel defaultFilesystem ospfdBinPath (11
más)
TIM-a-VNUML (27 reglas)
TIM-a-ADNETCONF (23 reglas)
Basic VNUML TSM
NSFNET ADNETCONF TSM
RedIris VNUML TSM
RedIris ADNETCONF TSM
NSFNET VNUML TSM
Basic ADNETCONF TSM
VNUML
ADNETCONF

filesystem
OCC0
ospfd
kernel



host físico
OCC73
ADRENALINE testbed (simplificado)
50
Validación Flujo de Generación de Escenarios TSM
ECore
Metamodelo XML
VNUML/ADNETCONF TSM
CIM Schema
(Clases ECore)
TIM Ext
(Clases ECore)
Doc. XML
Escenario TSM
Escenario TIM
Trans.
Trans.
Escenario TIM (Instancias CIM)
(Instancias ECore)
(Instancias UML)
Parámetros de testbed
Parámetros de testbed (Instancias CIM)
(Instancias ECore)
(Instancias UML)
51
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) Transformación (s) Despliegue (s) Despliegue (s)
Escenario 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
52
Contenidos

• Motivación y Objetivos
• Estado del arte
• Contribuciones
• Arquitectura
• Modelo Independiente de Testbed
• Transformación TIM-a-TSM
• Validación
• Aplicaciones
• Conclusiones y Trabajos Futuros

53
Testbed Convencionales Interrelacionados Basados
en Escenarios
Coste inicial TN Coste unitario sinc. T
Diseño preliminar (analítico, simulación de
red, etc.)
Coste inicial N Coste unitario sinc. 1
Sincronización manual
Diseño preliminar (analítico, simulación de
red, etc.)
Testbed basado en virtualización
Testbed distribuido (pe. PlanetLab)
Testbed cercano a despliegue final
Solución final
54
Otras Aplicaciones

• Testbeds de la Internet del Futuro (Future
  Internet)
• Testbed basado en WBEM
• Entornos de producción
• Simulación, pe. TIM-a-ns2

55
Contenidos

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

56
Conclusiones

• 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

57
Trabajos 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)

58
Alineamiento con Estándares
Gestión de configuración dirigida por
modelos basada en escenarios
OMG MDA
DMTF CIM
59
Resumen 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

60
Gracias por su atención
61
Materiales Adicionales
62
Arquitectura de ADRENALINE
OCC1 (optical)
Dispositivos cliente (broadband tester)
Herramienta de configuración de
gestión (ADNETCONF)

Switch1

OCC2 (optical)

Switch7
Switch6
Switch12
Switch5

OCC0 (emul)
Switch4
Switch2
OCC4 (optical)
OCC1 (emul)


OCC3 (optical)
Switch3
MPM05
OCC73 (emul)
OCCs Emulados (74)
63
Arquitectura de PlanetLab
slivers (astilla,loncha)
slices (rodaja)
Usuario de PlanetLab
VMM
VMM
MV Privilegiada
Node Manager
MV Privilegiada
MV No privilegiada
XML-RPC
MV No privilegiada
Internet
MVs
Proper
Proper
VMM
VMM (Virtual Machine Monitor)
VMM
PlanetLab Central PLC
PACR03BBC04
64
Creación de Slices en PlanetLab
petición de ticket
PLC
PLC
XML-RPC
XML-RPC
XML-RPC
XML-RPC
nueva MV
nueva MV
NM
pl_conf
NM
pl_conf /otro
VMM
VMM
Directo
Delegado
65
Otros Testbeds Globalmente Distribuidos

• GX-Bone TWP05
• 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

66
Arquitectura y Gestión de GENI
Investigador
Administración y operacion de GENI
Repositorio (clearinghouse)
Herramientas de experimentación locales
Estructura de Control (Control Framework)
Usuarios finales
Substrato de GENI

slice
componente particionable
67
Arquitectura de PASITO
EHU
CESGA, UVIGO
?
UPC, I2CAT, CESCA
UPV
UAM
Equipo de red
RedIRIS
PASITO Switch (VLANs)
UMU
UPM
UC3M
Servidores de virtualización (Xen, VMware ESX)
PASITO NODE
68
eXtensible Markup Language
ltvnumlgt ltvm name"uml1"gt ltif id"1"
net"net0"gt ltipv4gt10.0.0.1lt/ipv4gt lt/ifgt
ltif id"2" net"net1"gt ltipv4gt10.0.1.1lt/ipv4gt
lt/ifgt lt/vmgt lt/vnumlgt
vnuml
document root
vm
if
if
ipv4
ipv4
10.0.0.1
10.0.1.2
69
Ejemplo de los Estándares de Modelado de OMG
Classifier
InstanceSpecification
M2 Metamodelo
Class
instancia de
instancia de
ltltsnapshotgtgt
City
Madrid
M1 Modelo UML
representa
representa
M0 Sistema
(la ciudad real de Madrid)
(el concepto general de ciudad)
70
Transformación Encadenada en MDA
T
PIM
PSM
T T1, T2, T3
T1
T2
T3
PIM
PSM1
PSM
PSM2
71
Estructura del Lenguaje QVT
Declarativo
Imperativo
Imperativo
Operational Mappings (QVTo)
Black Box
Relations (QVTr)
extiende
extiende
Relations-to-Core Transformation
extiende
Core (QVTo)
extiende
72
Arquitectura WBEM
Cliente CIM
HTTP/XML (CIM-XML)
WS-Man (WS-CIM)
Telnet/SSH (SM-CLP)
Repositorio CIM (CIM Schema instancias)
Servidor WBEM
CIMOM
Provider A
Provider B
Provider C
Compilador MOF
Managed device A
Managed device B
Managed device C
CIM Schema instancias (ficheros MOF)
73
CIM Schema y Perfiles DMTF
Dominio de gestión 1
Subconjunto CIM Schema
nivel de requisitos restricciones
Perfil DMTF


Autónomo 1
Componente A
Core
Componente B
clase de alcance
Componente C
Autónomo 2
clase central
Dominio de gestión 2
74
Otros Lenguajes y Modelospara Información de
Gestión

• Alternativas a CIM
• SMIv2/SMIng MPS99SS04a, 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

75
Roles y Flujos
Desarrollo de transformación TIM-a-TSM
Desarrollador de transformaciones
Flujo de generación de escenario TIM
Flujo de generación de escenario TSM
Flujo de despliegue de escenario
Administrador de testbed
Diseñador de escenarios
76
Estructura Básica del TIM CIM Schema para Core y
OSPF Module
Clases (5) TIM_TestbedScenario TIM_LinkConnectivi
tyCollection TIM_TransmissionCharacteristics TIM_S
taticIPv6AssignmentSettingData TIM_NextHopAddresse
dIPRoute Asociaciones (4) TIM_LinkTransmissionEle
ment TIM_MemberOfLink TIM_LinkOrigin TIM_LinkDesti
nation
Clases (1) ComputerSystem
TIM Core
System
Network
Core
TIM OSPF Module
Clases (1) Service Asociaciones
(6) SystemComponent HostedCollection HostedAccess
Point HostedRoute ElementSettingData HostedService
Clases (4) OSPFService OSPFArea OSPFAreaConfigura
tion RangeOfIPAddresses Asociaciones
(3) OSPFServiceConfiguration AreaOfConfiguration
RangesOfConfiguration
Clases (3) IPProtocolEndPoint StaticIPAssignmentS
ettingData ForwardingService Asociaciones
(1) ForwardsAmong
77
Modelo Independiente de Testbed (TIM) Conceptos
Topológicos Básicos

• Escenario
• Nodo
• Enlace
• Interfaces

78
Modelo Independiente de Testbed (TIM)
Direccionamiento

• Direcciones IPv4 y IPv6
• Asociadas a interfaces

79
Modelo Independiente de Testbed (TIM) Forwarding
y Routing

• Forwarding
• Rutas estáticas
• Asociadas a nodos

80
Transformación TIM a TSMResumen del Proceso
Core
Core
Core
Core
TSM (paso 1)
Mod N
Escenario
Model2Model (pasos 2 y 3)
Escenario
Herramienta de gestión basadas en escenarios
Parámetros de testbed (paso 2)
Transformación TIM-a-TSM
81
ValidaciónValidación a Nivel de MOF

• Basado en WBEM (CIMOM y mofcomp)
• Garantiza el alineamiento la extensión ad hoc del
  TIM con el CIM Schema de la DMTF
• Garantiza la corrección de los escenarios TIM
  (flujo de generación de escenarios TIM)

CIMOM
mofcomp
CIM-XML
1
TIM ad hoc Extension Model
2
basic.mof
rediris.mof
nsfnet.mof
82
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

83
Testbed Federado de la Internet del
FuturoGrandes Escenarios
Red gran tamaño (3000 nodes)
TIM
TIM
TIM
TIM
Evita proceso manual (costosos en tiempo y
propensos a errores) en el particionado y la
sincronización de sub-escenarios
Testbed 1
Testbed 2
Testbed 3
Red de federación (pe. backbone dedicado)
84
Testbed Federado de la Internet del
FuturoRecursos Heterogéneos
TIM
TIM
(especializando las clases del TIM)
Evita proceso manual (costosos en tiempo y
propensos a errores) en el particionado y la
sincronización de sub-escenarios
Red de federación (pe. backbone dedicado)
85
Testbed Basado en WBEM
Cliente CIM
Servidor WBEM
CIMOM
CIM Schema
Modelo de Extension ad hoc del TIM
Provider de Gestión de Escenarios (métodos de
TIM_TestbedScenario)
Proveedor elemento de Testbed
Testbed
redIris
86
Entornos 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

Escenarios TIM
Cliente CIM
CIMOM
CIMOM
Provider de Gestión de Escenarios
Provider de Gestión de Escenarios
Testbed
Red de producción
modelo de los dispositivos de la red de producción
modelo de los dispositivos del testbed
87
Resumen 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)

88
Principales Publicaciones

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, 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).

89
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.

90
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.

91
Lista Completa de PublicacionesVNUML (2)

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

92
Lista Completa de PublicacionesVNUML (3)

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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 ID, Madrid
   (Spain), November 2006.
5. 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.

93
Lista Completa de PublicacionesVNUML (4)

1. 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.
2. 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.
3. 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.

94
Lista Completa de PublicacionesVNUML (y 5)

1. 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.
2. Fermín Galán and David Fernández, VNUML Una
   herramienta de virtualización de redes basada en
   Software Libre, Open Software World Conference
   (OSWC04), Málaga (Spain), February 2004.
3. 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).

95
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.