On the investigation of the joint use of self-* properties and peer-to-peer for network management

Abstract

Ao longo dos anos, a comunidade de gerenciamento de redes têm sido levada a criar alternativas de gerenciamento que sejam capazes de lidar com problemas de heterogeneidade, escalabilidade, confiabilidade, e com a redução da intervenção humana. Atualmente, existem duas principais alternativas empregadas na definição e desenvolvimento de soluções de gerenciamento de redes. A primeira utiliza computação autonômica e propriedades self-*, enquanto a segunda utiliza conceitos e tecnologias peer-to-peer (P2P). Geralmente, as investigações relacionadas com a aplicação de computação autonômica e propriedades self-* no gerenciamento de redes são focadas na definição de modelos de alto nível (ex., ontologias e políticas), os quais são capazes de determinar as ações autônomas do sistema. Em contrapartida, pesquisas relacionadas com P2P no gerenciamento de redes estão mais focadas na definição da infraestrutura de comunicação da solução de gerenciamento. Sendo assim, de um lado existem as pesquisas ligadas à aplicação de computação autonômica e propriedades self-* que sofrem com o problema da falta de aproximação dos modelos de alto nível com a infraestrutura de gerenciamento, e do outro lado existem as que aplicam P2P e que sofrem com o problema oposto. Dado o cenário descrito acima, essa tese tem como objetivo investigar e esclarecer quais são as questões e características envolvidas na integração de propriedades self-* e P2P que contribuem para a definição de novas alternativas de soluções de gerenciamento de redes. A metodologia utilizada nas investigações baseia-se na definição de requisitos de gerenciamento, de questões de integração para o uso conjunto de propriedades self-* e P2P, e na identificação e desenvolvimento de dois estudos de caso. A análise desses estudos de casos mostrou que o primeiro (solução de auto-cura baseada em P2P) é responsável pela quebra do paradigma tradicional do uso de gerenciamento por delegação em cima de infraestruturas P2P. O segundo estudo de caso (auto-organização baseado em P2P) intensifica essa quebra de paradigma ao explorar capacidades de aplicações P2P na definição das propriedades self-* aplicadas ao gerenciamento de redes. As maiores contribuições dessa tese são: (i) a mudança no foco no desenvolvimento das soluções de gerenciamento de redes dos aspectos morfológicos (tais como, APIs, protocolos, arquiteturas, e frameworks) para a definição de algoritmos sofisticados de gerenciamento; (ii) a introdução de técnicas para explorar comportamentos paralelos e cooperativos dos peers de gerenciamento que executam tais algoritmos; (iii) a definição dos design issues que possibilitam o desenvolvimento de ambientes de gerenciamento de redes verdadeiramente distribuídos e cooperativos, onde o papel dos administradores humanos é minimizado e os gerentes estão embutidos dentro dos elementos gerenciados e não na borda dos sistemas. Em resumo, essa tese mostra como repensar a definição e execução de tarefas de gerenciamento de redes.

Over the years, the network management community has been pushed towards the design of alternative management approaches able to support heterogeneity, scalability, reliability, and minor human intervention. Currently, there are two major alternatives that have been employed on the design and development of network management solutions. The first one uses autonomic computing and self-* properties, while the second one employs Peer-To-Peer (P2P) concepts and technologies. In general, the investigations related to self-* properties and autonomic computing applied to network management focus their efforts on defining high level models (e.g., ontologies and policies) that are able to determine and drive the autonomous actions of the system. On the other side, P2P research applied to network management is mainly target to define the communication infrastructure of management solution. Thus, in the case of autonomic and self-* properties, there is a lack of investigations approximating the high level models to the management infrastructure, while the P2P investigations suffer from the opposite problem. Therefore, the investigations carried on this thesis aim at bringing knowledge to issues involving the joint use of self-* properties and P2P to contribute with the development of alternatives for designing network management solutions. The methodology used on the investigations was based on the definition of management requirements, integration issues for the design of the joint use of self-* properties and P2P, and the identification/ development of two case studies. Analyzing these case studies, it is was possible to conclude that the first case study (self-healing P2P solution) had an importance in terms of breaking the traditional paradigms of using Management by Delegation on top of P2P infrastructures for network management. Embracing this break through, the second case study (self-organizing P2P solution) gave a step further on the development of P2P application capabilities for the design of self-* properties applied to network management. The major contributions of this thesis are: (i) the change on the angle of network management solution development from morphological aspects (such as APIs, protocols, architectures, and frameworks) to the design of sophisticated management algorithms; (ii) the introduction of techniques to explore parallel and cooperative behavior of management peers running the management algorithms; (iii) the establishment of design issues that enable the development of truly distributed and cooperative network management environment, where the presence of the human administrator role is minimized and the managers are embedded inside the managed elements and not in the borders of the system. In summary, this thesis shows how to rethink and improve the design and execution of network management tasks.