Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48693
ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4899-5345
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Ponto de Troca de Internet do Futuro (FIXP) - habilitando Interconexão de arquiteturas de internet do futuro
Alternate title (s): Future Internet Exchange Point (FIXP): enabling interconnection of future internet architectures
Author: Melo, Juliano Coelho Gonçalves de
First Advisor: Silva, Flávio de Oliveira
First member of the Committee: Corujo, Daniel Nunes
Second member of the Committee: Pasquini, Rafael
Third member of the Committee: Quincozes, Silvio Ereno
Fourth member of the Committee: Costa, António Luis Duarte
Summary: A Internet foi projetada para atender a necessidades diferentes das atuais. As novas demandas de aplicações atuais às quais a rede é submetida não são adequadamente atendidas devido a limitações conhecidas. Uma das dificuldades da Internet é a falta de flexibilidade para implementar novos serviços na camada de rede, o que limita sua evolução. Esse cenário motivou o desenvolvimento de diversas arquiteturas de Internet do Futuro (Future Internet Architectures (FIAs)). Trata-se de arquiteturas disjuntas que, por meio de seus designs, propõem mecanismos que avançam diversos aspectos da comunicação, tais como flexibilidade na camada de rede, mobilidade, multicasting, qualidade de serviço (Quality of Service (QoS)), conectividade, qualidade de experiência (Quality of Experience (QoE)), segurança, entre outros. Apesar da demanda, a falta de implementação dessas novas arquiteturas em redes de alto desempenho dificulta avaliar a maturidade de suas características de comunicação em cenários e aplicativos específicos. Por outro lado, devido a onipresença da Internet tradicional, uma substituição da arquitetura TCP/IP é impraticável. Uma rede única de comunicação ou um ponto de troca lógico que integra as FIAs e a arquitetura legada TCP/IP, sem a perda de seus princípios arquitetônicos (recursos e mecanismos), é uma ideia promissora para atender às demandas das aplicações atuais e futuras. Este trabalho apresenta o Ponto de Troca de Internet do Futuro (Future Internet eXchange Point (FIXP)) e coloca-o como um candidato dessa rede única ou ponto de troca lógico que permite a coexistência de diversas arquiteturas de Internet; também realiza análises qualitativa e quantitativa do FIXP: capacidade de evolução e incorporação de novas arquiteturas, viabilidade de implantação do FIXP na infraestrutura de rede atual e desempenho da comunicação de aplicações das arquiteturas IP e ETArch na infraestrutura FIXP, levando em conta a qualidade de experiência do usuário. Dessa forma, demonstra-se, por meio de casos de uso selecionados, a coexistência eficiente dessas duas arquiteturas em um único substrato físico de comunicação. Além disso, o trabalho apresenta os detalhes de integração das arquiteturas ETArch e IP no FIXP, visando facilitar, futuramente, a incorporação de outras arquiteturas de Internet nessa infraestrutura. Em relação aos trabalhos relacionados, o acervo coletado possibilita a comparação entre esses trabalhos e o FIXP, posicionando-o no estado da arte como a única infraestrutura que não sobrecarrega os dispositivos de comutação por meio de processos de interoperabilidade e/ou de desenvolvimento de pilhas de protocolos. Além disso, seus princípios arquitetônicos também diferenciam-se desses trabalhos correlatos, e por conseguinte, o nível de dificuldade da integração de novas FIAs no FIXP é baixo em relação a eles. Esses dois fatos, ausência de processos adicionais de sobrecarregamento e nível de dificuldade baixo/médio de integração de novas FIAS, facilitam a implantação do FIXP nas redes atuais. O trabalho também apresenta a visão que o FIXP possui em relação a aplicativos multiarquitetura, aqueles que possuem diversos serviços, sendo que cada um deles utiliza uma arquitetura de Internet distinta. Os casos de uso que demonstram o suporte do FIXP a esses aplicativos simulam a execução de diferentes microsserviços, que atuam em uma mesma aplicação e/ou máquina virtual, fato esse que é bastante frequente nos dias atuais. A diferença é que os microsserviços de uma aplicação multiarquitetura podem utilizar frameworks de diferentes FIAs.
Abstract: The Internet was designed to meet needs different from those of today. Current applications impose new demands on the network that it cannot meet, given its limitations. One of the difficulties of the Internet is the lack of flexibility to deploy new network-layer services, which limits its evolution. This scenario motivated the development of several Future Internet Architectures (FIAs). These are disjoint architectures that propose, through their designs, to offer mechanisms that advance various aspects of communication, such as flexibility in the network layer, mobility, multicasting, quality of service (QoS), connectivity, quality of experience (QoE), security, among others. Despite the demand, the lack of implementation of these new architectures in high-performance networks makes it difficult to assess the maturity of their communication characteristics for specific scenarios and applications. On the other hand, due to the ubiquity of the traditional Internet, replacing the TCP/IP architecture is impractical. A single communication network or logical exchange point that integrates FIAs and the TCP/IP architecture without compromising its architectural principles (resources and mechanisms) is a promising approach to meeting the demands of current and future applications. This work presents the Future Internet Exchange Point (FIXP) and positions it as a candidate for this single network or logical exchange point that allows the coexistence of different Internet architectures; it also provides qualitative and quantitative analysis of FIXP: its capacity for evolution and incorporation of new architectures, the feasibility of implementing FIXP in the current networks, and the performance of application communication of IP and ETArch architectures in the FIXP infrastructure, taking into account the quality of user experience. Evaluations demonstrate the FIXP architecture conceptually by executing selected use cases in which applications from different FIAs coexist in the same communication environment. In addition, the work presents the details of the integration of the ETArch and IP architectures in the FIXP network, aiming to facilitate, in the future, the incorporation of other Internet architectures in this infrastructure. Regarding related work, the collection allows comparison with these works and with FIXP, positioning it as the state of the art, as the only infrastructure that does not add overhead to switching devices through interoperability processes and/or protocol stack development. Furthermore, its architectural principles differ from those of related work; therefore, the difficulty of integrating new FIAs into FIXP is low to medium relative to that of related work. These two facts, the lack of data plan overhead and the low or medium difficulty level of integrating new FIAs, facilitate the implementation of FIXP in current networks. The work also presents FIXP’s view of multi-architecture applications. These applications use different Internet architectures for their services. The use cases that demonstrate FIXP’s support for these applications simulate the execution of microservices within the same application or virtual machine, which is common nowadays. The difference is that microservices in a multi-architecture application can use frameworks from different FIAs.
Notes: O documento inclui um apêndice (Apêndice A) que apresenta parte da implementação dos switches FIXP.
Keywords: Future internet architecture
ETArch
Future internet eXchange point
FIXP
IXP
Internet eXchange Point
NovaGenesis
Arquitetura de internet do futuro
Ponto de troca de internet do futuro
Ponto de troca da internet
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
Subject: Computação
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: MELO, Juliano Coelho Gonçalves de. Ponto de Troca de Internet do Futuro (FIXP) - habilitando interconexão de arquiteturas de internet do futuro. 2026. 192 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.5504.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.5504
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48693
Date of defense: 27-Jan-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
ODS::ODS 4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.
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