NFVis : um ambiente para visualização de virtualização de funções de rede

Abstract

A Virtualização de Funções de Rede (Network Function Virtualization, NFV) é um paradigma recente criado com o objetivo de desacoplar a execução de funções de rede (e.g., balanceadores de carga e firewall) de equipamentos proprietários, permitindo que instâncias de software dessas funções sejam executadas em hardware de prateleira. Para instanciar Funções de Rede Virtualizadas (Virtual Network Functions, VNFs) deve-se selecionar Pontos de Presença (Network Points-of-Presence, N-PoPs) presentes na rede, que satisfaçam restrições de capacidade e desempenho definidas pelas funções. O conjunto de VNFs, bem como a ordem em que devem ser aplicadas em determinados fluxos de dados, é definido como encadeamento de funções de serviço (Service Function Chaining, SFC). Um problema observado nesse tipo de ambiente é a dificuldade em obter um entendimento adequado sobre a infraestrutura de rede. À medida em que as infraestruturas crescem para atender às demandas de novos serviços, dificulta-se a visualização clara da rede devido à grande quantidade de elementos representados. Além disso, a visualização de SFCs agrava esse problema, pela necessidade de analisar múltiplos encadeamentos ao mesmo tempo, cada qual passando por um subconjunto dos elementos que compõem a rede. Nesse sentido, os trabalhos relacionados buscam oferecer mecanismos de visualização para o entendimento do desempenho dessas redes, não fazendo parte do escopo oferecer mecanismos que facilitem a visualização (e por conseguinte, a compreensão) de como os elementos estão implantados. Neste trabalho propõe-se a investigação, o projeto e a prototipação de um ambiente de visualização de redes dotadas de funções virtualizadas. Esse ambiente é materializado no protótipo de um sistema que, tirando proveito de clusterização de elementos, permite observar a infraestrutura por um nível de abstração adequado a cada situação, bem como revelar/esconder elementos importantes para o entendimento de SFCs de interesse.

Network Function Virtualization (NFV) is a recent paradigm designed to decouple network functions (e.g., load balancing and firewall) from the physical proprietary devices on which they run, allowing software instances of these functions to be performed on commodity hardware. In order to instantiate Virtual Network Functions (VNFs), Network Points-of-Presence (N-PoPs) must be selected in such way they satisfy capacity and performance constraints defined by the functions. The set of VNFs, as well as the order in which they must be applied in certain data flows, is defined as a Service Function Chaining (SFC). A problem associated with such environment is the difficulty in obtaining an adequate understanding of the network infrastructure. As the infrastructure grows to meet the demands of new services, it is difficult to clearly visualize the network due to its large number of elements. In addition, the visualization of SFCs aggravates this problem, by the need to analyze multiple chainings at the same time, each one concerning a subset of the network elements. In this context, there are related works that propose visualization mechanisms with the aim of facilitating the performance analysis of these networks. In contrast, the development of visualization tools that facilitate the understanding of how the elements are instantiated is still scarce in the literature. In this work we investigate, design and prototype a visualization environment for networks with virtualized functions. This environment is materialized in the prototype of a system that, taking advantage of element clustering, allows to observe the infrastructure by an appropriate level of abstraction in different situations, as well as revealing/hiding important elements for understanding SFCs of interest.