[논문 리뷰] A Review of Link Aggregation Control Protocol (LACP) as a Link Redundancy in SDN Based Network Using Ryu-Controller

Ali Nurhadi, Brad Petrus외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 01.

Software-Defined Networks and 5G인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 SDN 환경에서 링크 복제를 위한 링크 집합 제어 프rotocol(LACP)을 Ryu 컨트롤러와 Mininet 시뮬레이터를 사용하여 평가한다. LACP는 정상 조건에서 일관된 데이터 전송 속도를 유지하면서도 병렬 링크 간에 부하 분산과 장애 복구를 가능하게 하며, 8개 링크 구성에서는 성능 저하와 패킷 중복 현상이 발생함을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• SDN 환경에서 네트워크 신뢰성을 위한 LACP 기반 링크 집합의 평가
• 링크 장애 발생 시 장애 복구 성능과 대역폭 분포 평가
• 증가하는 수의 집합 링크에 따른 LACP의 확장성 및 안정성 검토
• Ryu 컨트롤러가 고링크 집합 환경을 처리할 때의 한계 식별

제안 방법

• 네트워크 토폴로지 및 트래픽 생성을 위해 Mininet과 Ryu 컨트롤러를 사용한 SDN 네트워크 시뮬레이션
• IEEE 802.1AX 표준을 사용하여 다수의 물리적 링크를 단일 논리적 링크로 결합하는 LACP 구현
• 실시간 링크 상태 감지를 위해 미디어 독립 인터페이스(MII)를 사용한 링크 상태 모니터링
• 정상 운영 및 링크 장애 시 다수 호스트 간의 순환 시간 및 대역폭 분포 측정
• 두 가지 시나리오 수행: 동시 연결이 있는 2링크 및 8링크 집합
• 장애 복구 이벤트 동안 지연 파동과 패킷 중복을 분석하여 성능 평가

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDN 환경에서 LACP는 다수 링크 간 트래픽을 얼마나 효과적으로 분산시키는가?
• RQ2 활성 통신 중 주요 링크가 종료될 경우 장애 복구 성능은 어떠한가?
• RQ3 여러 연결이 집합 링크를 사용할 경우 각 연결이 약간의 동일한 대역폭을 확보하는가?
• RQ4 집합 링크 수를 증가시킬 경우(예: 8개로) 네트워크 안정성과 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 Ryu 컨트롤러는 성능 저하 없이 고링크 집합 구성 관리를 수행할 수 있는가?

주요 결과

• LACP는 가용 링크 간 연결을 성공적으로 분산시켜, 연결 수가 집합 링크 수 이하일 경우 각 연결이 전용 링크를 사용하도록 보장했다.
• 여러 연결이 활성화된 경우 연결당 대역폭은 약간 균형 잡힌 상태였지만, 공유 이용도로 인해 전체 링크 용량에 도달하지 못했다.
• 2링크 시나리오에서 주요 링크 장애 발생 시 재루팅으로 인한 일시적 지연 파동이 발생하여 재연결된 연결과 영향을 받지 않은 연결 모두에 영향을 주었다.
• 8링크 시나리오에서는 주기적인 지연 파동과 중복 패킷이 관찰되어 Ryu 컨트롤러가 고링크 집합을 처리하는 데 불안정함을 나타냈다.
• Ryu 컨트롤러는 확장성 한계를 보였으며, 성능 저하와 패킷 손실로 인해 8링크 집합은 부적합함을 확인했다.
• 링크 장애 발생 시 LACP는 링크 복제를 유지하고 서비스 연속성을 확보하여 네트워크 신뢰성 향상에 기여함을 확인했다.