[論文レビュー] A Review of Link Aggregation Control Protocol (LACP) as a Link Redundancy in SDN Based Network Using Ryu-Controller

Ali Nurhadi, Brad Petrus+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Software-Defined Networks and 5G被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、RyuコントローラーとMininetシミュレータを用いて、SDNにおけるリンク冗長性のためのリンク集約制御プロトコル（LACP）を評価している。LACPは通常時において一貫したデータレートを維持しながら、集約リンクを介した負荷分散とフェイルオーバーを可能にするが、8リンク構成では性能劣化とパケット重複が発生することが明らかになった。

ABSTRACT

A reliable network is an absolute requirement for telecommunication networks at this time. This is in line with the growing number of users who need a reliable and uninterrupted connection to the server. Link Aggregation is one of the techniques that can be used to provide a reliable network. Link Aggregation System combines two or more links into one logical link, which is characterized by the use of a single IP address. During the communication between host and server, whenever the used link is broken or terminated the other active link can act as redundancy to resume that communication. This mechanism is called link redundancy. This mechanism will not run without the existence of another mechanism that monitors the condition of the links, which is either connected or disconnected. That mechanism is called link monitoring. Link monitoring used in this simulation is the Media Independent Interface (MII). In this simulation, we used Ryu-Controller and mininet Simulator to test the reliability of Link Aggregation-based SDN (Software Defined Network). During the simulation, we analyzed failover performance and how the Link Aggregation distributes the connection across the links for every which comes from a different source. From the simulations, we confirmed that link redundancy, the same data rate for every connection, to some degree, worked as intended.

研究の動機と目的

• SDN環境におけるネットワーク信頼性のためのLACPベースのリンク集約を評価すること。
• リンク障害下でのフェイルオーバー性能と帯域幅の分配を評価すること。
• 増加する集約リンク数におけるLACPのスケーラビリティと安定性を検討すること。
• Ryuコントローラーが高リンク集約シナリオを処理する際の制限を特定すること。

提案手法

• ネットワークトポロジーとトラフィック生成のため、MininetとRyuコントローラーを用いたSDNネットワークのシミュレーション。
• IEEE 802.1AX規格に従って、複数の物理リンクを1つの論理リンクに束ねるLACPの実装。
• リアルタイムのリンク状態検出のため、メディア非依存インターフェース（MII）を用いたリンク状態の監視。
• 通常運用時およびリンク障害時の複数ホスト間での往復時間と帯域幅分配の測定。
• 2リンクおよび8リンク集約の2つのシナリオを実施し、同時に接続を発生させた。
• フェイルオーバーイベント中の遅延バーストとパケット重複を分析して性能を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDN環境においてLACPは、複数のリンクにトラフィックをどの程度効果的に分散させるか？
• RQ2 アクティブな通信中にプライマリリンクが停止した場合、フェイルオーバー性能はいかがなものか？
• RQ3 複数の接続が集約リンクを使用する場合、各接続は概ね等しい帯域幅を受けるか？
• RQ4 集約リンク数の増加（例：8本に増加）がネットワークの安定性と性能に与える影響は何か？
• RQ5 Ryuコントローラーは、高リンク集約構成を性能劣化なしに管理できるか？

主な発見

• LACPは利用可能なリンクに接続を効果的に分散させ、接続数が集約リンク数以下である限り、各接続が専用のリンクを使用することを保証した。
• 複数の接続がアクティブな状態では、各接続の帯域幅は概ね同等であったが、共有利用のため全リンク容量に一致しなかった。
• 2リンク構成のフェイルオーバーでは、再ルーティングに伴い一時的な遅延バーストが発生し、再接続された接続および影響を受けない接続に影響を与えた。
• 8リンク構成では、周期的な遅延バーストと重複パケットが観測され、Ryuコントローラーが高リンク集約を処理する際に不安定であることが示された。
• Ryuコントローラーはスケーラビリティに限界を示し、性能劣化とパケット損失のため、8リンク集約は不適切であった。
• リンク障害時においてもLACPはリンクの冗長性を維持し、サービスの継続性を確保した。これにより、ネットワーク信頼性の向上に寄与することが確認された。