Umsetzung von Event-basiertem Hardwarefiltering unter Nutzung von P4

Abstract

Publish/Subscribe Systeme gewinnen durch ihre Flexibilität gegenüber wechselnden Netzwerktopologien ein immer höheres Ansehen. Ein Empfänger von Daten wird hier Abonnent genannt. Dieser kann sein Interesse an bestimmten Paketinhalten aussprechen, und wird folglich auch nur solche Pakete erhalten. Um dies zu erreichen, müssen Pakete auf ihrem Weg durch das Netzwerk gefiltert und je nach Inhalt über die entsprechenden Links weitergeleitet werden. Das Filtern in Software erfüllt strikte Anforderungen an die Latenz solcher Systeme kaum. Diese Arbeit wird zunächst auf Systeme eingehen, die diesen Filtervorgang bereits auf Hardwareebene durchführen. Hierdurch entstehen allerdings in all diesen Systemen gewisse Ungenauigkeiten, wie zum Beispiel das gelegentliche Weiterleiten von Events an Abonnenten, die kein Interesse an deren Informationen verkündet haben. Ziel dieser Arbeit ist es also, ein Publish/Subscribe System zu entwerfen, welches den Filtervorgang auf Hardwareebene durchführt, diese Ungenauigkeiten aber komplett vermeidet. Dies wird vor allem durch das Programmieren der Datenebene eines softwaredefinierten Netzwerkes anhand der Programmiersprache P4 ermöglicht. Hierdurch können nun statt nur diversen vordefinierten Headerfelder alle Daten eines Paketes für dieses Filtervorgang in Betracht gezogen werden. Die Kernpunkte dieser Arbeit sind somit sowohl der Entwurf eines geeigneten P4 Programmes, sowie der Logik eines Controllers, welcher die Filter auf Hardwareebene unter sich ändernden Abonnements dynamisch aktualisiert. Untersucht wird hierbei vor allem, wie sich diese neuen Ansätze auf die Skalierbarkeit und Performanz dieses Systems auswirken.