Etude du service Function Chaining dans un contexte multi-domaines

Enabling Service Function Chaining in a multi-domain context

• Auteur / Autrice : Nassima Toumi
• Direction : Adlen Ksentini
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l’Information et de la Communication
• Date : Inscription en doctorat le 14/11/2017; Soutenance le 05/01/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raymond Knopp, César Viho, Jeremie Leguay, Olivier Bernier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hind Castel, Carla fabiana Chiasserini

Mots clés

Mots clés libres

Chaînes de service

Virtualisation des fonctions réseau

Réseaux programmables

Multi-domaines

Optimisation

Orchestration et Management

Service Function Chaining

Network Function Virtualization

Software Defined Networks

Multi-Domain

Optimization

Orchestration and Management

Résumé

Le Service Function Chaining (SFC) permet la décomposition d’un service donné en plusieurs blocs fonctionnels, qui effectuent tour à tour des traitements spécifiques des données afin de délivrer le service final à l’utilisateur. Il existe des cas où pour des besoins fonctionnels ou de sécurité, les fonctions d’une même SFC doivent être placées sur des domaines différents, ce scénario comporte des spécificités qui nécessitent d’être prises en compte lors du déploiement de SFCs, notamment, le manque de visibilité sur l’infrastructure locale des domaines, ainsi que l’hétérogénéité des méthodes d’encapsulation et de routage des paquets entre les différents domaines. Dans cette thèse, plusieurs solutions sont élaborées afin de permettre le déploiement de SFCs multi-domaines. La première problématique abordée est le placement de SFCs, en ayant une visibilité limitée sur les infrastructures des domaines locaux. Une architecture de placement hiérarchique est proposée, et des solutions exactes et heuristiques sont élaborées en s'appuyant sur des méthodes linéaires, et le Physical Programming, afin de répondre aux exigences des cas d'usage de la 5G. En deuxième lieu, une solution d'orchestration de SFCs multi-domaines est conçue et mise en œuvre. Une architecture d'orchestration multi-domaines conforme aux standards ETSI-MANO et IETF est détaillée, avec l'incorporation d'un composant d'interfaçage entres les domaines pour assurer le routage des paquets de bout en bout. Une preuve de concept est développée afin de valider cette architecture, en implémentant une plateforme de déploiement de SFCs multi-domaines.

Service Function Chaining (SFC) is a networking concept by which traffic is steered through a set of ordered functions composing an end-to-end service. In the multi-domain context, SFC placement faces new challenges related to the lack of visibility on the local domain’s networks, indeed, the domain operators are often reluctant to unveil details on their topology to external parties. Furthermore, the new 5G use cases introduce new requirements related to Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE), requirements that the placement process needs to optimize simultaneously. Another issue stems from the possible heterogeneity in encapsulation methods that are implemented by each domain, which means that an interfacing entity, and additional mechanisms are needed to ensure the end-to-end forwarding of SFC packets. In this thesis, multiple solutions are proposed to enable Service Function Chaining over multiple domains. First, a hierarchical framework is elaborated for SFC placement with limited visibility, and an ILP model is formulated for the optimization problem, a heuristic is also developed for scalability. Next, the formulation is improved to express the user’s preferences more accurately using Physical Programming, and SLA classes are determined according to the 5G use cases and their requirements in terms of latency and bandwidth per user. Finally, an IETF and ETSI-compliant orchestration framework is proposed, to deploy multi-domain SFCs while taking into account the difference in encapsulations implemented by each domain. The mechanisms for the end-to-end SFC deployment and deletion are detailed, and a Proof of Concept is implemented.