Programabilidad de red aplicada al monitoreo mediante In-band Network Telemetry

Abstract

El presente proyecto aborda el diseño e implementación de una plataforma de monitoreo de red basada en In-band Network Telemetry (INT), una técnica que permite recolectar información de desempeño directamente desde el plano de datos de la red. A diferencia de los mecanismos tradicionales de observación como Simple Network Management Protocol (SNMP) o Remote Network Monitoring (RMON), INT inserta información de telemetría dentro de los propios paquetes de datos, proporcionando una visión precisa del comportamiento de la red. Se implementa un INT Sink -el nodo encargado de recibir, procesar y reportar los metadatos generados por los dispositivos INT a lo largo del camino de los paquetes- sobre una Smart Network Interface Card (SmartNIC) Netronome Agilio CX 2×10 GbE, que combina un pipeline programado en P4 (Programming Protocol-independent Packet Processors) con rutinas en Micro-C ejecutadas directamente sobre los microprocesadores del dispositivo. Esta arquitectura híbrida permite interpretar los encabezados INT en el plano de datos, almacenar la información recolectada en estructuras en memoria y exportarla hacia el sistema anfitrión (host). El proyecto extiende la plataforma presentada en un trabajo previo -que implementa el INT Sink directamente en una SmartNIC- en dos sentidos: (i) implementando nuevos mecanismos de instrumentación en la capa de aplicación, mediante la incorporación de campos que permiten identificar y correlacionar solicitudes y respuestas posibilitando la estimación posterior de tiempos de servicio o latencias de aplicación; y (ii) implementando un entorno de visualización y análisis construido sobre el stack ELK (Elasticsearch, Logstash y Kibana), lo que permite examinar las métricas recolectadas de forma flexible y dinámica en el host. Además, se desarrolla una prueba de concepto de un nodo intermedio INT (Transit Hop) para evaluar la viabilidad de implementar el mismo con el hardware (SmartNIC ) anteriormente mencionado. El conjunto de estas implementaciones constituye un entorno experimental para el estudio de técnicas de telemetría embebida, combinando la programabilidad del plano de datos con herramientas modernas de análisis. La plataforma resultante aporta insumos para futuras investigaciones orientadas a la correlación entre métricas de red y métricas de aplicación, con potencial aplicación en entornos de cloud computing.