VERMONT : an In-band telemetry-based approach for live network property verification

Abstract

The verification of network properties is often an exhaustive and time-consuming effort. The number of configurations needed to be analyzed by static verification increases as the networks grow larger, and the processing time consumed becomes prohibitive. Equally important, existing approaches fall short of detecting violations in dynamic environments. While the field of static verification has received significant attention in the last few years, few research efforts have been made to verify networks in production time. Capitalizing on the emergence of programmable data planes, in this thesis, we propose VERMONT, an In-Band Network Telemetry verification approach that continuously verifies network properties as the state of the networks changes. The key contribution of our work is an in-network system capable of continuously collecting the metadata from the network to verify properties in real-time. By efficiently retrieving only the necessary information from the network, VERMONT can accurately and quickly reason whether a set of proper ties is being held or not at a given time within the network. We implemented VERMONT, evaluated its performance using realistic settings, and compared it with a state-of-the-art approach. The results show that the proposed solution is technically feasible and performs at least one order of magnitude faster than a static verification counterpart. We also pro vide evidence that VERMONT incurs a very low resource usage footprint considering its application in several real-world networks.

A verificação de propriedades de rede geralmente representa um esforço exaustivo e de morado. O número de configurações que precisam ser analisadas pela verificação estática aumenta à medida que as redes crescem, e o tempo de processamento consumido torna se proibitivo. Igualmente importante, as abordagens existentes não conseguem detectar violações em ambientes dinâmicos. Embora o campo de verificação estática tenha rece bido atenção significativa nos últimos anos, poucos esforços de pesquisa foram feitos para verificar redes em tempo de “execução”. Aproveitando o surgimento de planos de dados programáveis, nesta dissertação propomos VERMONT, uma abordagem de verificação ba seada em telemetria de rede in-band que verifica continuamente propriedades à medida que o estado da rede muda. A principal contribuição do trabalho é um sistema capaz de coletar, continuamente, metadados da rede para verificar as propriedades em tempo real. Ao recuperar com eficiência apenas as informações necessárias, VERMONT pode “racio cinar” com precisão e rapidez se um conjunto de propriedades está sendo satisfeito ou não em um determinado momento. Implementamos VERMONT, avaliamos seu desempenho usando configurações realistas e a comparamos com uma abordagem de última geração. Os resultados mostram que a solução proposta é tecnicamente viável e executa pelo me nos uma ordem de grandeza mais rápido do que uma contraparte de verificação estática. Também fornecemos evidências de que VERMONT incorre em uma utilização de recursos muito baixa, considerando sua aplicação em várias redes do mundo real.