Тестирование правил настройки сетевого коммутатора программно конфигурируемой сети

В настоящее время SDN-технология активно используется в виртуальных сетях для реализации различных служебных сервисных функций. В основе сети лежит связный неориентированных граф физических связей (англ. Resource Network Connectivity Topology, RNCT), вершинами которого являются сетевые коммутаторы (switches) и хосты (hosts). В настоящей работе рассматривается топология, когда каждый хост соединен ровно с одним коммутатором. Коммутаторы работают по таблицам правил, которые настраиваются централизованно с помощью контроллера, работающего независимо от сетевого оборудования. Настройка коммутаторов сети предназначена для обеспечения передачи пакетов из начальных хостов в конечные хосты в зависимости от значений параметров пакетов. В статье обсуждается связь настроек коммутаторов и множества реализуемых ими путей передачи пакетов в зависимости от свойств графа физических связей. Исследуется задача тестирования настройки коммутаторов. Под целью тестирования понимается подача пакетов, позволяющих «пройти» по каждому правилу каждого коммутатора хотя бы один раз, подав пакет с необходимыми параметрами. Показывается, что в общем случае не любая настройка любого коммутатора проверяема. Возможности тестирования зависят от принимаемых гипотез о работе коммутатора. В статье рассматриваются две гипотезы: гипотеза о коммутаторе предполагает, что работа коммутатора не зависит от настроек других коммутаторов; более сильная гипотеза о правиле, кроме этого, предполагает, что работы коммутатора по данному правилу не зависит от других правил в настройке этого коммутатора. После введения, в разд. 2 вводятся необходимые определения и обозначения. Раздел 3 посвящен взаимосвязи путей в сети и правил в коммутаторах. В разд. 4 рассматривается тестирование на основе гипотезы о правиле, доказываются необходимые и достаточные условия возможности проверки заданного правила заданного коммутатора. В разд. 5 рассматривается тестирование на основе гипотезы о коммутаторе и доказывается необходимое (но не достаточное) условие и достаточное (но не необходимое) условие проверяемости любой настройки коммутатора. В заключении обсуждаются проблемы, возникающие при установлении необходимого и достаточного условия проверяемости любой настройки коммутатора, а также ставится задача определения таких условий для заданной настройки коммутатора.

виртуальная сеть, SDN-технология, хосты и коммутаторы, настройка сетевых коммутаторов, передача пакетов, реберно-простые пути, тестирование сетевых коммутаторов

1. . Sezer S., Scott-Hayward S., Chouhan P. K. et al. Are we ready for sdn? Implementation challenges for software-defined networks. IEEE Communications Magazine, vol. 51, no. 7, 2013, pp. 36–43.

2. . Gill P., Jain N., and Nagappan N. Understanding network failures in data centers: Measurement, analysis, and implications. In Proc. of the ACM SIGCOMM 2011 Conference, SIGCOMM ’11, 2011, pp. 350–361.

3. . Scott C., Wundsam A., Raghavan B. et al. Troubleshooting blackbox sdn control software with minimal causal sequences. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol. 44, no. 4, 2015, pp. 395–406.

4. . Shalimov A., Zuikov D., Zimarina D., Pashkov V., and Smeliansky R. Advanced study of sdn/openflow controllers. In Proc. of the 9th Central & Eastern European Software Engineering Conference in Russia, 2013.

5. . Yao J., Wang Z., Yin X., Shiyz X., and Wu J. Formal modeling and systematic black-box testing of sdn data plane. In The IEEE 22nd International Conference on Network Protocols, 2014, pp. 179–190.

6. . Zhang Z., Yuan D., and Hu H. (2016). Multi-layer modeling of openflow based on efsm. In Proceedings of the 2016 4th International Conference on Machinery, Materials and Information Technology Applications, 2016, pp. 524-529.

7. . J López, N. Kushik, D. Zeghlache. Quality Estimation of Virtual Machine Placement in Cloud Infrastructures. Lecture Notes in Computer Science, vol. 10533, 2017, pp. 213-229.

8. . Canini M., Kostic D., Rexford J., and Venzano D. Automating the testing of openflow applications. In Proceedings of the 1st International Workshop on Rigorous Protocol Engineering, 2011.

9. . Canini M., Venzano D., Peresini P. et al. A nice way to test openflow applications. In Proc. of the 9th USENIX conference on Networked Systems Design and Implementation, 2012, pages 127–140.

10. . A. Berriri, J. López, N. Kushik, N. Yevtushenko, D. Zeghlache. Towards Model based Testing for Software Defined Networks. In Proc. of the 13th International Conference on Evaluation of Novel Approaches to Software Engineering, 2018, pp. 440-446.

11. . ONOS Project. Key and field description. Режим доступа: https://wiki.onosproject.org/display/ONOS/Flow+Rules#FlowRules-Keyandfielddescription. Дата обращения 15.11.2018.