10.14489/vkit.2017.02.pp.031-039

DOI: 10.14489/vkit.2017.02.pp.031-039

Смелянский Р. Л., Васин В. В.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ OPENFLOW-КОММУТАТОРА ДЛЯ СЕТЕВОГО ПРОЦЕССОРА КОМПАНИИ MELLANOX
(c. 31-39)

Аннотация. Рассмотрены особенности и проблемы, возникающие при эксплуатации современного сетевого оборудования. Дано описание принципов организации программно-конфигурируемых сетей (ПКС). Представлены существующие подходы к реализации ПКС-коммутаторов, их преимущества и недостатки. Показаны архитектура и технические характеристики оценочной платформы на базе сетевого процессора NP-5 компании Mellanox (платформа), а также компоненты программного обеспечения, разработанные в рамках проекта по созданию OpenFlow-коммутатора. Рассмотрен порядок обработки пакетов сетевым процессором и дано описание тракта обработки данных в созданном OpenFlow-коммутаторе на базе сетевого процессора NP-5. Представлены подходы к формированию таблиц в OpenFlow-коммутаторах. Рассмотрены способы обеспечения независимости приложений контроллера от особенностей архитектуры аппаратных средств коммутаторов. Показаны типы, размерность и число OpenFlow-таблиц, реализованных в рамках проекта. Представлены результаты нагрузочного тестирования разработанного OpenFlow-коммутатора.

Ключевые слова: импортозамещение; программно-конфигурируемые сети; протокол OpenFlow; коммутатор; телекоммуникация; сеть.

Smelyanski R. L., Vasin V. V.
SOFTWARE DEVELOPMENT FOR OPENFLOW SWITCH BASED ON NETWORK PROCESSOR OF MELLANOX COMPANY
(pp. 31-39)

Abstract. The paper considers specifics of management and administration of traditional network equipment. The operation and the principles of SDN (Software-Defined Networking) are described. The focus of the paper presents the approaches to the implementation of SDN switches. The architecture and technical specifications of the evaluation board based on Mellanox network processor NP-5 are presented. The developed software components of OpenFlow switch is also described. The NP-5 packet processing pipeline is provided. The paper describes in detail the data path of created network processor based OpenFlow switch. It demonstrates different approaches to OpenFlow switches construction. There are also shown advantages and disadvantages of the usage TCAM (Ternary Content Addressable Memory) and Hash tables. The paper addresses the importance of optimal approach to choosing table types and table sizes for efficient use of existing hardware resources of the switch. Besides, the paper considers the methods to make the independence of controller applications from the architecture of hardware switches (based on ideas of Atrium-project). It describes the OpenFlow switch software architecture based on NP-5 platform. The paper also presents types, sizes and numbers of OpenFlow tables implemented in the described project. It shown approaches to layout, completion and searching of flow tables used in the developed OpenFlow switch. There are schemes of consistent and parallel data path processing in discussion. The methodology of OpenFlow switch testing is described. Planned improvements in the proposed solution are also provides.

Keywords: Import substitution; Software-Defined Network; OpenFlow protocol; Switch; Telecommunications; Network.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Р. Л. Смелянский (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
В. В. Васин (Центр прикладных исследований компьютерных сетей, Москва, Россия)

Eng

R. L. Smelyanski (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
V. V. Vasin (Applied Research Center for Computer Networks, Moscow, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Multiprotocol Label Switching Architecture [Электронный ресурс]. URL: https://tools.ietf.org/html/rfc3031 (дата обращения: 10.12.2016).
2. NVGRE: Network Virtualization Using Generic Routing Encapsulation [Электронный ресурс]. URL: https:// tools.ietf.org/html/rfc7637 (дата обращения: 10.12.2016).
3. Virtual eXtensible Local Area Network (VXLAN): A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks [Электронный ресурс]. URL: https:// tools.ietf.org/html/rfc7348 (дата обращения: 10.12.2016).
4. A Stateless Transport Tunneling Protocol for Network Virtualization (STT) draft-davie-stt-08 [Электронный ресурс]. URL: https://tools.ietf.org/html/draft-davie-stt-08 (дата обращения: 10.12.2016).
5. Смелянский Р. Л. Программно-конфигурируемые сети // Открытые системы. СУДБ. 2012. № 9. С. 18 – 24.
6. OpenFlow Switch Specification. Ver. 1.5.1 // Open Networking Foundation. 2015. [Электронный ресурс]. URL: https: // www.opennetworking.org / images/stories /downloads / sdn-resources / onfspecifications / openflow/openflow-switch-v1.5.1.pdf (дата обращения: 10.12.2016).
7. Смелянский Р. Л., Васин В. В., Беззубцев С. О. Разработка отечественного коммутатора для программноконфигурируемых сетей // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. 2015. № 2(158). С. 24 – 33.
8. Смелянский Р. Л., Васин В. В., Беззубцев С. О. Разработка отечественного коммутатора для программноконфигурируемых сетей // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. 2016. № 1(161). С. 9 – 17.
9. Indigo / Project Floodlight [Электронный ресурс]. URL: http://www.projectfloodlight.org/indigo (дата обращения: 10.12.2016).
10. The RUNOS OpenFlow Controller [Электронный ресурс] / A. Shalimov et al. // Proc. of 4th European Workshop on Software Defined Networking (EWSDN). IEEE Bilbao, Spain, 2015. P. 103 – 104. URL: http://www.alexander-shalimov.com/ uploads/1/1/2/1/11216372/pid3880975.pdf (дата обращения: 10.12.2016).
11. OFTestTutorial / Project Floodlight [Электронный ресурс]. URL: http://www.projectfloodlight.org/oftest/ (дата обращения: 10.12.2016).
12. Atrium Apollo Overview [Электронный ресурс]. URL: https://groups.opensourcesdn.org/wg/Atrium/document/20 (дата обращения: 10.12.2016).

Eng

1. Multiprotocol label switching architecture. Available at: https://tools.ietf.org/html/rfc3031 (Accessed: 10.12.2016).
2. NVGRE: Network virtualization using generic routing encapsulation. Available at: https:// tools.ietf.org/html/rfc7637 (Accessed: 10.12.2016).
3. Virtual eXtensible local area network (VXLAN): a framework for overlaying virtualized layer 2 networks over layer 3 networks. Available at: https:// tools.ietf.org/ html/rfc7348 (Accessed: 10.12.2016).
4. A stateless transport tunneling protocol for network virtualization (STT) draft-davie-stt-08. Available at: https://tools.ietf.org/html/draft-davie-stt-08 (Accessed: 10.12.2016).
5. Smelianskii R. (2012). Software-configurable networks. Otkrytye sistemy, (9). Available at: http://www.osp.ru/os/ 2012/09/13032491 (Accessed: 15.07.2013). [in Russian language]
6. OpenFlow switch specification. Ver. 1.5.1. (2015). Open Networking Foundation. Available at: https: // www.opennetworking.org / images/stories /downloads / sdn-resources / onf-specifications / openflow/openflow-switch-v1.5.1.pdf (Accessed: 10.12.2016).
7. Smelianskii R. L., Vasin V. V., Bezzubtsev S. O. (2015). The development of the domestic hub for softwareconfigurable network. Elektronnaia tekhnika. Seriia 3. Mikroelektronika, 158(2), pp. 24-33. [in Russian language]
8. Smelianskii R. L., Vasin V. V., Bezzubtsev S. O. (2016). The development of the domestic hub for softwareconfigurable network. Elektronnaia tekhnika. Seriia 3. Mikroelektronika, 161(1), pp. 9-17. [in Russian language]
9. Indigo Project Floodlight. Available at: http://www.projectfloodlight.org/indigo (Accessed: 10.12.2016).
10. Shalimov A. et al. The RUNOS OpenFlow Controller. (2015). Proc. of 4th European workshop on software defined networking (EWSDN). IEEE Bilbao, Spain, pp. 103-104. Available at: http://www.alexander-shalimov.com/ uploads/1/1/2/1/11216372/pid3880975.pdf (Accessed: 10.12.2016).
11. OFTestTutorial Project Floodlight. Available at: http://www.projectfloodlight.org/oftest/ (Accessed: 10.12.2016).
12. Atrium Apollo overview. Available at: https://groups.opensourcesdn.org/wg/Atrium/document/20 (Available at: 10.12.2016).

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2017.02.pp.031-039

и заполните ФОРМУ

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2017.02.pp.031-039

and fill out the FORM