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dc.creatorRosa, Eduardo Castilho-
dc.date.accessioned2024-12-13T12:35:33Z-
dc.date.available2024-12-13T12:35:33Z-
dc.date.issued2024-08-27-
dc.identifier.citationROSA, Eduardo Castilho. FANTNet: Uma Arquitetura para Rede de Trânsito NDN Baseada em Redes Definidas por Software. 2024. 147 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.629.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44322-
dc.description.abstractThe Named Data Networks (NDN) architecture was proposed to solve some of the limitations existing in the current Internet. Given the potential of NDN as an alternative to classic TCP/IP, routing traffic between multiple NDN domains over high-speed transit networks is critical. However, developing NDN packet forwarders for the core network brings numerous challenges, especially regarding the data structures for the NDN FIB on hardware. Although there are NDN FIB proposals for programmable switches, scaling them to store millions of prefixes in the ASIC is still a problem that needs to be satisfactorily resolved. Given this context, this thesis proposes FANTNet, a logically centralized NDN transit network architecture based on SDN. The FANTNet’s architecture aims to accelerate traffic between multiple NDN domains through an abstraction of the core network that uses programmable edge switches. To optimize forwarding in the core, we propose the Compressed Forwarding Information Base (CoFIB), a data structure for the FIB that is used exclusively in edge switches. CoFIB is implemented as a set of P4 tables arranged in the ingress and egress pipelines, where the algorithm proposed for LNPM uses multiple packet recirculations. We propose a heuristic for positioning the tables in the ingress and egress blocks to reduce the number of these recirculations. As a criterion for compressing prefixes in CoFIB, this thesis introduces the concept of canonical named prefixes and an algorithm for extracting these prefixes from the RIB. Experimental results show up to a 16.58× reduction in CoFIB on-chip memory consumption compared to the state-of-the-art, as well as a lower probability of lookup failures due to the low number of hash collisions. Furthermore, the results show a 23.17% increase in interest packets processed at line rate due to the table positioning optimization strategy.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectNDNpt_BR
dc.subjectSDNpt_BR
dc.subjectP4pt_BR
dc.subjectFIBpt_BR
dc.subjectcomutadores programáveispt_BR
dc.subjectprefixos canônicospt_BR
dc.subjectprogrammable switchespt_BR
dc.subjectcanonical prefixespt_BR
dc.titleFANTNet: Uma Arquitetura para Rede de Trânsito NDN Baseada em Redes Definidas por Softwarept_BR
dc.title.alternativeFANTNet: An Architecture for NDN Transit Network Based on Software-Defined Networkingpt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Flávio Oliveira da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3190608911887258pt_BR
dc.contributor.referee1Costa, António Luis Duarte-
dc.contributor.referee1Latteshttps://orcid.org/0000-0003-0691-1377pt_BR
dc.contributor.referee2Corujo, Daniel Nunes-
dc.contributor.referee2Latteshttps://orcid.org/0000-0002-7484-1027pt_BR
dc.contributor.referee3Pereira, João Henrique de Souza-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6843234527853507pt_BR
dc.contributor.referee4Rosa, Pedro Frosi-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7828441075514905pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8830274111026627pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA arquitetura de Redes de Dados Nomeados (NDN) foi proposta para resolver algumas das limitações existentes na Internet atual. Dado o potencial da NDN como alternativa ao TCP/IP clássico, encaminhar o tráfego entre múltiplos domínios NDN por meio de redes de trânsito de alta velocidade é fundamental. Todavia, o desenvolvimento de encaminhadores de pacotes NDN trás inúmeros desafios, especialmente quando se trata do desenvolvimento de estruturas de dados para a NDN FIB em hardware. Embora existam propostas de NDN FIB para comutadores programáveis, dimensioná-las para armazenar milhões de prefixos no ASIC ainda é um problema não resolvido satisfatoriamente. Diante desse contexto, propõe-se nessa tese a FANTNet, uma arquitetura de rede de trânsito NDN baseada em SDN. A arquitetura FANTNet tem como premissa a aceleração do tráfego entre múltiplos domínios NDN através de uma abstração da rede núcleo que utiliza comutadores de borda programáveis. Para otimizar o encaminhamento no núcleo, propõe-se a Compressed Forwarding Information Base (CoFIB), uma estrutura de dados para a FIB que é empregada exclusivamente nos comutadores de borda. A CoFIB é implementada como um conjunto de tabelas P4 dispostas nos pipelines de ingresso e egresso, onde o algoritmo proposto para o Longest Name Prefix Matching (LNPM) utiliza múltiplas recirculações de pacotes. Para reduzir o número dessas recirculações, propõe-se uma heurística de posicionamento das tabelas nos blocos de ingresso e egresso. Como critério para comprimir os prefixos na CoFIB, essa tese introduz o conceito de prefixo nomeado canônico e um algoritmo para a extração desses prefixos da RIB. Resultados experimentais mostram uma redução de até 16,58× no consumo de memória on-chip da CoFIB em comparação com o estado da arte, além de uma menor probabilidade de falhas de lookups devido ao baixo número de colisões de hash. Além disso, os resultados mostram um aumento de 23,17% de pacotes de interesse processados a taxa de linha em comparação com o baseline devido a estratégia de otimização de posicionamento de tabelas.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computaçãopt_BR
dc.sizeorduration147pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAOpt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.629pt_BR
dc.orcid.putcode173758407-
dc.crossref.doibatchid30561bf8-b126-4eaf-a4cf-0daab2c022d7-
dc.subject.autorizadoComputaçãopt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Ciência da Computação

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