Güvenlik politikaları ve servis zinciri mekanizmasıyla yazılım tanımlı ağlarda performans analizi
Performance analysis in software defined networks with security policies and service chaining mechanism
Yazar: FEVZİ FATİH ÇAKMAK
Danışman: DOÇ. DR. HACI İLHAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
GÜVENLİK POLİTİKALARI VE SERVİS ZİNCİRİ MEKANİZMASIYLA YAZILIM TANIMLI AĞLARDA PERFORMANS ANALİZİ

Fevzi Fatih ÇAKMAK

Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Anabilim Dalı
Yüksek Lisans Tezi

Tez Danışmanı: Doç.Dr. Hacı İLHAN

Yazılım ve ağ dünyasındaki gelişmelerle birlikte teknolojiye olan ilginin de artmasıyla veri merkezlerindeki ağ trafiğinin yoğunluğu da artmıştır. Bu gelişmelerin sonucu olarak da ağ performansının ve yönetiminin önemi daha da ön plana çıkmış ve geçen zamanla birlikte artan ağ trafiğinin, güvenlik politikalarıyla korunmuş ve performanslı olması, istenilen verinin zamanında ve kesintisiz ulaştırılması son kullanıcı tarafından her zaman talep edilen bir durum olmuştur. Normal şartlarda bir veri merkezinden beklenen ise istekleri zamanında karşılayabilme, sanallaştırma, iyi bir band genişliği, güvenlik ve yedekleme, düşük enerji tüketimi ve kolay yönetilebilir olmasıdır. Ancak günümüzdeki ağ mimarilerinde kullanılan OSI ve TCP/IP gibi standartlar mevcut ağ yapısını yönetme noktasında beklenen bu performansı gösteremediğinden dolayı yeni bir ağ modeli ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Bu durumun sonucu olarak da mühendis ve araştırmacılar tarafından yeni çözüm yollarına başvurulmuş ve temel olarak yönetim, kontrol ve veri iletim katmanlarının ayrı olduğu, ağda programlamanın yapılarak ağa esneklik kazandırıldığı ve ağ kontrolünün değişen durumlara karşı hızlı bir şekilde daha geniş bir perspektiften yapılabildiği bir Yazılım Tanımlı Ağ (Software Defined Network, SDN) kavramı ortaya çıkmıştır.

Bu tez çalışmasında ise ağ sorunlarına ve tasarımına dinamik bir yaklaşımla çözüm üretmek için SDN mimarisi tercih edilerek tüm çalışmalar Kanada'daki NOKIA-Nuage Networks LAB ortamında test senaryolarına uygun ağ ortamı tasarlanarak gerçekleştirilmiştir. Veri merkezlerinde güvenli ve performanslı SDN ağlarının oluşturulabilmesi için durum bazlı trafik akış bilgisi tutan ve tutmayan güvenlik mekanizmalarıyla birlikte yedek sistemli, kural bazlı servis zinciri yapısı içeren bir SDN ağ topolojisi oluşturulmuştur. Böylelikle yazılım tanımlı ağlardaki veri katmanına gelen bir trafik hedefe yönlendirilmeden önce amaca yönelik olarak belirli bir ağ fonksiyonuna (Firewall, DPI, IPS, Application Control, Traffic Detection…) yönlendirilip kontrol edildikten sonra hedefe tekrar gönderilmesi sağlanarak, güvenlik politikalarının ve servis zinciri mekanizmasının yazılım tanımlı ağlardaki performans etkileri ve sonuçları farklı paket tipleri ve farklı testlerle incelenmiştir. Bununla birlikte script ile operatörlerin erişim sağlayıcı tarafında SDAN(Software Defined Access Network) mimarisindeki veri katmanı olarak çalışan cihazlarında karşılaşılabilecek olası büyük sorunların önceden tespit edilebilmesi için ağın proaktif bakımı diyebileceğimiz bir ön çalışma yapılmış ve ağdaki olası sorunlarla karşılaşılmadan önce ağın kendini sürekli olarak ayakta tutması gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Yazılım tanımlı ağlar,  güvenlik,  ağ,  performans

Abstract:
PERFORMANCE ANALYSIS IN SOFTWARE DEFINED NETWORKS WITH SECURITY POLICIES AND SERVICE CHAINING MECHANISM
Fevzi Fatih ÇAKMAK

Department of Electronics and Communications Engineering
MSc. Thesis

Adviser: Assoc. Prof.Dr. Hacı İLHAN

The intensity of the network traffic in data centers has increased due to  increasing interest in technology with the developments in software and network world. As a result of these developments, the importance of network performance and management became even more important. Increasing network traffic by the end user has always been demanded to be protected and performance by security policies and to provide the required data in a timely and uninterrupted manner. Normally, what is expected from a data center is timely response to needs, virtualization, good bandwidth, security and backup, low energy consumption and easy manageability. However, the standards used in today's network architectures required the need for a new network model because they could not perform this expected performance in managing the existing network structure. As a result of this situation, new solutions have been performed by engineers and researchers. It is basically a system where the management, control and data transmission layers are separated and the network is given flexibility by performing the programming on the network. A concept of Software Defined Network (SDN) has emerged in which network control can be performed quickly against changing situations.
In this thesis, SDN architecture is preferred to perform a dynamic approach for network problems. All studies were carried out by designing a network platform suitable for test scenarios in NOKIA-Nuage Networks LAB, Canada. Both Stateless Firewall and the Statefull Firewall systems have been implemented in test platform. Along with security policies, VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) and redundant system service chaining mechanism were performed. In this way, it is provided to direct traffic that comes to data layer in software defined networks to another network service function (Firewall, DPI, IPS, Application Control, Traffic Detection) before directing to the destination. After performing checks related to traffic ensuring the continuation of flow towards the target again, the effect of security policies and service chain mechanism on software defined networks was analyzed by using different network packets and methods. Although we have reduced the complexity of traditional networks by preferring SDN, physical devices are still being used in the SDAN (Software Defined Access Network). In order to perform faster solutions as proactive maintanance to the problems encountered and to manage SDN devices in the data layer more efficiently, the script was written and its results were observed.
Keywords: Software defined network,  security policy,  service chaining, performance