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SPIDER - Service Provisioning Driven by User Requests

SPIDER é um sistema que provê a Rede GIGA com um serviço inovador de circuitos virtuais que podem ser reservados e ativados de forma fácil, rápida, automática e segura, a qualquer momento e de qualquer lugar, pelos próprios usuários da rede, propiciando maior agilidade e autonomia na realização de experimentos que demandam capacidade de rede e/ou qualidade de serviço que o serviço de pacotes tradicional não consegue oferecer.

Por meio de uma interface web segura, simples e intuitiva, é possível: (i) reservar temporalmente circuitos ponto a ponto com garantia de banda entre quaisquer laboratórios conectados à Rede GIGA, (ii) alterar a especificação ou cancelar um circuito enquanto seu tempo não tenha expirado e (iii) monitorar o desempenho dos circuitos em operação na rede.

Em testes fechados na Rede GIGA deste junho de 2010, o SPIDER entra agora em fase experimental para que mais usuários da rede possam usá-lo e avaliá-lo, contribuindo para o desenvolvimento e aperfeiçoamento do serviço na Rede GIGA. Essas contribuições e o know-how adquirido também serão de grande importância para o serviço de circuitos dinâmicos que a RNP pretende implantar, em caráter de produção, em sua nova rede a partir de agosto de 2011, bem como para novos serviços a serem oferecidos pelas operadoras/provedores comerciais que participam do Projeto GIGA oferecendo grande parte da infraestrutura da Rede GIGA.



O serviço SPIDER 

O serviço de circuitos dinâmicos SPIDER permite que os próprios usuários da rede gerenciem (reserva, alteração, cancelamento e monitoração) circuitos virtuais de camada 2 (Ethernet) com garantias de banda e qualidade de serviço entre os laboratórios de pesquisa conectados à Rede GIGA. Dentre esses laboratórios estão vários dos principais centros de pesquisa do Brasil tais como CPqD, RNP, USP, UNICAMP e UFRJ.

O serviço SPIDER coexiste com os demais serviços já em operação na Rede GIGA de forma que os usuários podem continuar a utilizar a rede como sempre o fizeram e, além disso, desfrutar do dinamismo e das facilidades de um serviço de circuitos dinâmicos.

Para a operação experimental do SPIDER um conjunto de recursos físicos e virtuais foram reservados na infraestrutura da rede, incluindo portas em switches, banda em enlaces, classe de serviço e VLANs. Dessa forma, o atendimento da solicitação de reserva de circuitos está condicionada à disponibilidade desses recursos (ver item A cobertura do serviço SPIDER).

Somente circuitos Ethernet do tipo untagged podem ser estabelecidos entre as portas específicadas na Tabela 1. Desta forma, só é possível reservar um único circuito por vez com terminal em uma dada porta. O suporte a múltiplos circuitos por porta através de circuitos tagged não se encontra disponível no momento devido a limitações nos switches de acesso da Rede GIGA.

Os circuitos reservados a partir do SPIDER tem banda garantida e são mapeados em uma classe de serviço específica que tem prioridade sobre o tráfego de dados convencional da rede. Os circuitos podem ser reservado com uma taxa de transmissão que varia de 50Mbps até 1Gbps, dependendo da taxa de transmissão da porta de acesso, com granularidade de 50Mbps.

Os circuitos podem ter início imediato ou no futuro e uma duração de horas, dias ou até mesmo anos. Quando é atingido a data/hora de início, o circuito é automaticamente configurado pelo sistema sem qualquer intervenção humana e, uma vez atingido a data/hora de término, o circuito é automaticamente removido, liberando os recursos na rede. A duração do circuito pode ser alterada enquanto a data/hora de término do circuito não for atingida.

Durante o período em que o circuito estiver em operação na rede, dados de desempenho (taxa transmitida/recebida) são coletados periodicamente em intervalos de 5 minutos e disponibilizados para consulta.


A Tecnologia

O SPIDER é composto de um plano de controle GMPLS virtualizado e de um plano de gerência SOA/Web Services. O plano de controle, responsável pela implantação (sinalização) dos circuitos, é baseado em tecnologia GMPLS open source desenvolvida no projeto DRAGON (Dynamic Resource Allocation via GMPLS Optical Networks) e customizada para suportar restauração automática de circuitos Ethernet e os modelos de configuração dos switches da Rede GIGA. Os serviços do DRAGON são executados em máquinas virtuais e se comunicam com os equipamentos da Rede Giga através de suas interfaces de gerência nativas (CLI ou SNMP), permitindo dessa forma transformar a Rede GIGA em uma rede GMPLS-like.

Diversos componentes open source interagem para formar o plano de gerência SOA/Web Services. O principal deles é o OSCARS (On-Demand Secure Circuits and Advance Reservation System), desenvolvido em colaboração entre a ESnet (Energy Sciences Network) e a Internet2. O OSCARS é uma aplicação Java open-souce que faz a engenharia de tráfego, cálculo de rotas, agendamento dos circuitos e interage com o DRAGON para controlar a implantação dos circuitos.

Além dos serviços do OSCARS, o plano de gerência conta ainda com alguns serviços do perfSONAR (performance Service Oriented Network Monitoring Architecture). Os serviços de informação do perfSONAR (lookup Services e Topology Services) possibilitam o registro e descoberta de todos os serviços (Web Services) disponíveis no domínio bem como o registro e download da topologia da rede para efeito de cálculo de rotas. Já os serviços de dados do perfSONAR possibitam acesso às bases de dados de desempenho da rede. No caso da Rede GIGA, as informações de desempenho são coletadas e mantidas pelo Cacti e disponibilizadas para o SPIDER via o serviço SNMP-MA do perfSONAR.

Finalmente, o Internet2 ION (Interoperable On-demmand Network) completa o plano de gerência fornecendo ao SPIDER os serviços de controle de acesso e de autorização de usuários, montagem das requisições de serviço, visualização de circuitos em mapas geo-referenciados (Google APIs) e visualização gráfica do desempenho dos circuitos.

Todos os componentes de software do SPIDER executam em máquinas virtuais Linux hospedadas em servidores da Rede GIGA controlados pelo VMware vSphere Hypervisor (ESXi).



Trabalhos Futuros

No plano de gerência está previsto a criação de uma nova funcionalidade para exibição da topologia da Rede GIGA e do estado operacional dos enlaces em mapa geo-referenciado. Essa nova funcionalidade terá como base o serviço perfSONAR-PS Topology e o serviço perfSONAR-PS Status que permite monitorar os elementos de rede e disponibilizar informações sobre seus estados operacional e administrativo. Também está previsto o desenvolvimento de um conjunto de novas funcionalidades para auxiliar na administração do sistema como, por exemplo, interface para cadastramento de informações de ativos (latitude, longitude, nomes amigáveis, domínios, etc.), monitoração de alarmes e acesso centralizado aos elementos do plano de controle e aos equipamentos do plano de dados.

Além disso, prevê-se estender o SPIDER (plano de controle e plano de gerência) para possibilitar a agregação de circuitos Ethernet dinâmicos em circuitos ópticos dinâmicos de forma que se tenha circuitos dinâmicos estabelecidos por diferentes domínios tecnológicos.




Créditos

O SPIDER é fruto das atividades de pesquisa e desenvolvimento do CPqD no contexto do Projeto GIGA e da parceria no projeto FuturaRNP - Rede Híbrida. O Projeto GIGA , atualmente na Fase 2, é coordenado pelo CPqD, em parceria com a RNP, e executado com recursos financeiros provenientes do Funttel sob administração da Finep. O FuturaRNP - Rede Híbrida é um projeto multi-institucional coordenado pela RNP e executado com recursos da RNP provenientes do MCT.

O SPIDER se apoia nas tecnologias descritas acima (vide item A Tecnologia) que foram desenvolvidas pelos projetos:

  • Dragon (MAX, USC ISI East, e George Mason University) - http://dragon.maxgigapop.net
  • OSCARS (ESnet) - http://www.es.net/services/virtual-circuits-oscars/
  • DCN (Internet 2) - http://www.internet2.edu/network/dc/
  •  ION (Internet2) - http://www.internet2.edu/ion/
  •  perfSONAR (Internet2 e Geànt) - http://www.perfsonar.net/
  • Cacti - http://www.cacti.net/