Enabling traffic engineering over segment routing

par Rabah Guedrez

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Géraldine Texier et de Olivier Dugeon.

Soutenue le 12-12-2018

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique (laboratoire) , Advanced technologies for operated networks (laboratoire) et de Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Rendre possible l'ingénierie de trafic dans les réseaux avec routage par segment


  • Résumé

    La majorité des grands opérateurs utilise la technologie MPLS pour gérer leur réseau via des protocoles de signalisation et de distributions de labels. Or, ces protocoles sont complexes à déployer, à maintenir et la résolution des pannes est souvent très difficile. L'IETF a initié la standardisation d'une architecture de routage par segments (Segment Routing) s'appuyant sur un plan de contrôle simple, léger, facile à gérer et instanciée sur MPLS ou IPv6. Cette architecture repose sur le concept de routage à la source, dans lequel l'en-tête des paquets transporte les indications du chemin à suivre pour atteindre sa destination. Adapté aux cas d'usages simples et offrant nativement une résistance aux pannes, les cas d'usages plus complexes exigent de résoudre des verrous technologiques pour lesquels nous proposons plusieurs solutions. Dans cette thèse effectuée au sein d'Orange Labs, nous nous sommes intéressés à l'instanciation de l'architecture Segment Routing sur le plan de transfert MPLS et plus particulièrement à l'ingénierie de trafic, notamment avec réservation de ressources. Nous avons proposé des solutions aux problèmes liés à la limitation matérielle des routeurs actuels ne permettant pas l'expression de tous les chemins contraints. Ce travail est divisé en deux parties : (i) la proposition d'algorithmes de calcul et d'encodage de chemins de routage par segment afin de contourner les limitations matérielles. (ii) la définition des exigences architecturales et la construction d'une preuve de concept fonctionnelle. Enfin, cette thèse propose de nouvelles pistes d'études afin de consolider les outils d'ingénierie de trafic pour le routage par segment.


  • Résumé

    Most major operators use MPLS technology to manage their network via signalling and label distribution protocols. However, these protocols are complex to deploy, maintain and troubleshooting is often very difficult. The IETF has initiated the standardization of a segment routing architecture based on a simple control plane, lightweight, easyto-manage and instantiated on MPLS or IPv6. This architecture is based on the concept of source routing, in which the packet header carries the indications of the path to follow to reach its destination. Suitable for simple use cases and natively resistant to failure, more complex use cases require the resolution of technological issues for which we offer several solutions.In this thesis carried out within Orange Labs, we were interested in the instantiation of the Segment Routing architecture on the MPLS transfer plan and more particularly in traffic engineering, particularly with resource reservation. We have proposed solutions to the problems related to the hardware limitation of current routers that do not allow the expression of all constrained paths. This work is divided into two parts : (i) the proposal of algorithms for computing and encoding segment routing paths in order to bypass hardware limitations. (ii) the definition of architectural requirements and the construction of a functional proof of concept. Finally, this thesis proposes new research issues to consolidate traffic engineering tools for segment routing.


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