Διαχείριση δικτύων του internet του μέλλοντος
Authors: Κρύφτης Γιάννος 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με το πρόβλημα της ομοσπονδιοποίησης υποδομών που παρέχουν εικονικοποιημένους πόρους και υπηρεσίες στο πλαίσιο της διαχείρισης δικτύων Internet του μέλλοντος. Παρουσιάζεται η θεωρία και η τωρινή ερευνητική κατάσταση σχετικά με τα Πληροφοριακά Μοντέλα (Information Models), τις Εικονικοποιημένες Υποδομές (Virtualized Infrastructures) και τη διαχείριση δικτύων και συστημάτων με βάση πολιτικές (Policy-based Management). Στη συνέχεια παρουσιάζεται το προτεινόμενο Πληροφοριακό Μοντέλο για την επίτευξη της ομοσπονδιοποίησης, με έμφαση στην υλοποίηση της Οντολογίας Πολιτικών που περιγράφει τις διαδικασίες που εφαρμόζονται για τη διαχείριση ετερογενών υποδομών των επιμέρους διασυνδεμένων περιοχών. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η προτεινόμενη αρχιτεκτονική Policy-based Federation (PBF) για τη διαχείριση Ομοσπονδίας Εικονικοποιημένων Υποδομών με τη χρήση συνεργατικών πολιτικών. Κάθε υποδομή είναι μια διαχειριστικά Αυτόνομη Περιοχή (domain). Οι χρήστες μπορούν να ζητούν εικονικά τμήματα από υπολογιστικούς και δικτυακούς πόρους διαμέσου της ομοσπονδίας, κάτι το οποίο ελέγχεται και εκτελείται με χρήση πολιτικών οι οποίες συμμορφώνονται με τις Συμφωνίες Επιπέδου Παροχής Υπηρεσιών (Service Level Agreements - SLAs) μεταξύ των διασυνδεμένων περιοχών. Το βασικό συστατικό της αρχιτεκτονικής PBF είναι η Υπηρεσία Πολιτικών η οποία προσφέρει υποστήριξη για πολιτικές intra-domain εντός μιας περιοχής (πολιτικές Υποχρέωσης - Obligation, Εξουσιοδότησης – Authorization, Προσβασιμότητας – Access Control) και inter-domain μεταξύ περιοχών (πολιτικές Αντιπροσώπευσης - Delegation). Οι τελευταίες δεσμεύουν πόρους σε απομακρυσμένες περιοχές, ανανεώνουν τον αριθμό των πόρων που ανταλλάσσονται, καθορίζουν τις δεσμεύσεις για παροχές πόρων σε απομακρυσμένες περιοχές και τέλος καθορίζουν τις εσωτερικές πληροφορίες που ανταλλάσσονται μεταξύ περιοχών μέσω εκτέλεσης απομακρυσμένων σημασιολογικών ερωτημάτων. Η Οντολογία Πολιτικών αποτελεί το κλειδί για την αρχιτεκτονική PBF αφού ορίζει τα κοινά σενάρια ομοσπονδοποίησης στο πλαίσιο των δεσμευμένων πόρων του χρήστη (user slice) καθώς και τις υπηρεσίες που εκτελούν διαχειριστικές ενέργειες. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική υλοποιήθηκε σε πρωτότυπη έκδοση με χρήση της γλώσσας προδιαγραφής πολιτικών Ponder2 και εφαρμόστηκε πιλοτικά σε Ευρωπαϊκή πλατφόρμα για το Internet του μέλλοντος στο Κοινοτικό Ερευνητικό έργο NOVI. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική εξειδικεύτηκε περαιτέρω για πολιτικές διαχείρισης πόρων σε Δίκτυα Οριζόμενα από Λογισμικό (Software Defined Networks - SDN). Για το σκοπό αυτό το Πληροφοριακό Μοντέλο επεκτάθηκε ώστε να παρέχει τη δυνατότητα περιγραφής πόρων τύπου OpenFlow μέσω ορισμών VNF (Virtual Network Functions). Οι πολιτικές αξιοποιήθηκαν στα τρία επίπεδα της τυποποίησης κατά ETSI της αρχιτεκτονικής NFV (Network Function Virtualization): Τη διαχείριση των δικτυακών λειτουργιών, τον έλεγχο του κύκλου ζωής των VNFs και την ενορχήστρωση των υπηρεσιών. Στη συνέχεια η προτεινόμενη αρχιτεκτονική γενικεύτηκε προς την ομοσπονδιοποίηση εικονικών υποδομών υπολογιστικού νέφους. Προτάθηκαν συγκεκριμένες πολιτικές Αντιπροσώπευσης καθώς και μια συνάρτηση χρησιμότητας (utility function) για τον καθορισμό των σχέσεων μεταξύ τους. Η επίδραση των πολιτικών και το σημαντικό όφελος από τη χρήση τους καταδείχθηκαν με την εκτέλεση σεναρίων προσομοίωσης.