Implementation and Evaluation of a Network Element Control Protocol

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta | Master's thesis
Date
2010
Department
Major/Subject
Tietokoneverkot
Mcode
T-110
Degree programme
Language
en
Pages
[11] + 77
Series
Abstract
Tämä opinnäytetyö koostuu erään ohjaus- ja välityselementtien väliseen tiedonsiirtoon käytettävän verkkoelementin ohjausprotokollan toteutuksesta ja arvioinnista. Tätä ohjausprotokollaa käytetään verkkoelementin sisällä verkko-operaattorin runkoverkossa. Kirjoittaja on tutkinut kolmea yleisesti käytössä olevaa dynaamista verkkokytkimen ohjausprotokollaa ja yksi näistä on valittu toteutettavaksi tässä tutkimuksessa. Tämä kyseinen protokolla on forwarding and control element separation (ForCES). Euroopan Unionin seitsemännen puiteohjelman ETNA-projektissa on tehty IETF:n määrittelystä poikkeavia muutoksia ForCES-protokollaan: PATH-DATATLV- kerros poistettiin sekä muita TLV-tietorakenteita muutettiin projektin tarpeiden mukaisesti. ETNA on myös lisännyt ylimääräisiä ID-arvoja, tietotyyppejä, tapahtuma- ja tuloskoodeja sekä muita arvoja. Arvot on valittu niin, etteivät ne mene päällekkäin IETF:n ForCES määrittelyjen kanssa. Tässä tutkimuksessa tehty ohjelmistototeutus on C++-kirjasto, jossa on 31 luokkaa ja 15 436 riviä lähdekoodia. Ohjelmistokoodi on testattu kirjoittajan tekemällä testiohjelmalla ja se toimii ilman tunnettuja virhetoimintoja. Tutkimuksen arviointiosuus koostuu muistinvarauksen ja viestin muodostusajan mittaamisesta. Kilotavun mittaiset ja 185 TLV-tietorakennetta sisältävät testiviestit varasivat yli 500 % ylimääräistä muistia verrattuna viesten nettopituuteen. Tämän ylimääräisen muistinkäytön suhteellinen osuus viestien nettopituuteen verrattuna kuitenkin pienenee, samalla kun TLV-tietorakenteiden pituus kasvaa. Viestinmuodostuksen käsittelyaika kasvoi lineaarisesti, mutta mittauksissa havaittiin viestien käsittelyn alussa jonkin verran ylimääräistä käsittelyaikaa etenkin lyhyillä viesteillä, joissa oli vähän TLV-tietorakenteita. Suunnittelimme ja toteutimme Aalto-yliopistossa ohjauselementin ForCES-protokollan toteutuksen ja Ben Gurionin yliopisto Israelissa oli vastuussa välityselementin suunnittelusta ja toteutuksesta. Molemmat toteutukset yhdistettiin ja demonstroitiin yhdessä kehitettyä uutta runkoverkon mallia.

This thesis consists of the implementation and evaluation of a network element control protocol that is used for the communication between the control element and the forwarding element in a network element in a network operator's core network. The author has investigated three commonly used dynamic switch control protocols and one of them is chosen to be implemented in this study. This protocol is the forwarding and control element separation (ForCES). In the EU 7th framework program's ETNA project, there has been done some modifications to the IETF specified ForCES protocol: the PATH-DATA-TLV layer was removed among other type-length-value (TLV) data structure modifications. ETNA has also added extra IDs, data types, event and result codes, and other values choosing them so that they do not overlap with the values in the IETF ForCES specification. The implementation done in this study is a C++ library with 31 classes and 15 436 lines of source code. The code was tested with a test program written by the author and is working without any known bugs. The evaluation part of the study consists of memory allocation and message construction time performance measurements. The test messages with one kilobyte length and 185 TLVs allocated over 500 % extra memory compared to the message network length. However, this overhead is proportional to the network length of the message and will decrease as the length of the TLVs increase. The processing time for the message construction was linearly increasing, but there was some offset time at the beginning of the message processing especially with short messages with a few TLVs. In Aalto University, we designed and implemented the control element implementation of the ForCES protocol and the Ben Gurion University was responsible for the design and implementation of the forwarding element. Both implementations were integrated together and there was demonstrated a new co-developed proof-of-concept core network model.
Description
Supervisor
Gurtov, Andrei
Thesis advisor
Lamminen, Olli-Pekka
Keywords
network element, control element, ForCES, Ethernet, carrier grade, Internet, verkkoelementti, ohjauselementti, ForCES, Ethernet, operaattoritasoinen, Internet
Other note
Citation