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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Towards probe planning for in-band network telemetry
Autor(es): Castro, Ariel Góes de
Primeiro Orientador: Luizelli, Marcelo Caggiani
Resumo: In-Band Network Telemetry (INT) é um mecanismo emergente para o monitoramento de infraestruturas de redes programáveis. Apesar de iniciativas recentes para orquestrar a coleta de estatísticas in-band dos dispositivios da infraestrutura, as abordagens existentes ainda são limitadas quanto a (i) coleta de dados de telemetria de forma eficiente, quando sujeito à restrições físicas de dispositivos programáveis e (ii) a recuperação do mecanismo de monitoramento quando sujeita a falhas nos dispositivo de encaminhamento. Neste trabalho, propõe-se o Probing Planning for In-Band Network Telemetry (P 2 INT) e o Fault-Tolerant Probing Planning for In-Band Network Telemetry (FP2 INT). P 2 INT coordena como os pacotes de probes ativos são gerados e roteados de modo a garantir que todos os enlaces sejam visitados e que todas as informações de telemetria da infraestrutura de rede sejam coletadas. Formaliza-se o problema de otimização que o P 2 INT resolve com um modelo de Programação Linear Inteira Mista. Para resolver o modelo de maneira eficiente, propõe-se uma math-heuristic (isto é, uma heurística baseada em mathematical programming). A ideia chave da math-heuristic proposta é resolver partes do modelo de otimização iterativamente, determinando quais variáveis do modelo são otimizadas e quais são fixas. Ainda, formalizou-se o FP2 INT e propôs-se uma abordagem heurística, o Patcher – planejamento de probes tolerante a falhas para INT, o qual reconstrói ciclos de probes afetados por dispositivos falhos, garantindo que todos os enlaces e estatísticas in-band afetados mantenham-se ativos no monitoramento realizado. Este trabalho é o primeiro esforço de pesquisa na direção de resolver formalmente esses dois problemas. Os resultados mostram que P 2 INT supera os trabalhos existentes na literatura por um fator de até 6x em relação ao número de ciclos de probes gerados, enquanto Patcher reduz o número de ciclos de probes necessários em até 5,5x em comparação com solução existentes, sem aumentar a sobrecarga em coletores INT.
Abstract: INT is gaining traction as an advanced network monitoring approach. Despite a few recent initiatives to orchestrate the collection of in-band network statistics, state-of-theart approaches fall short when it comes to efficiently (i) collect telemetry items while subjected to real-world constraints and (ii) considering the possibility of device failures (e.g., power failure, hardware failure). In this research work, we introduce (i) P 2 INT and FP2 INT. P 2 INT coordinates how probing packets are generated and routed to ensure that all links are covered so that the required in-band network telemetry data is collected. We theoretically formalize the problem as a Mixed-Integer Linear Programming model and propose an efficient mathematical programming-based heuristic to solve it, namely fix-and-optimize, which iteratively chooses which model’s variables would be optimized, and which ones would be fixed (hence the name fix-and-optimize). Also, we theoretically formalize FP2 INT and propose a mechanism, namely Patcher – faulttolerant probing planning for INT, which reconstructs probing cycles affected by failure nodes and optimizes them while ensuring all non-affected links/statistics are still being traversed/collected. To solve this problem efficiently, we introduce a heuristic that wisely finds a high-quality solution. To the best of our knowledge, this is the first attempt to formally define and solve these problems. Results show that that P 2 INT outperforms the closest contender by a factor of up to 6x concerning the number of probing cycles generated, while Patcher reduces the number of probe cycles needed up to 5.5x compared to a state-of-the-art solution, while not increasing the INT collectors’ load.
metadata.dc.subject: Ciência da computação
Telemetria
Software-defined network
Computer science
Range-finding
CNPQ: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
metadata.dc.identifier.citation: CASTRO, Ariel Góes de. Towards probe planning for in-band network telemetry. Orientador: Marcelo Caggiani Luizelli. 2021. 113p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Ciência da computação) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Ciência da computação, Alegrete, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5615
metadata.dc.date.issued: 10-May-2021
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