Buku Komunitas SDN-RG

D-SDN : Decentralizing SDN’s Control Plane

Dwina Fitriyandini Siswanto (23213311) EL5244 Pemrograman Perangkat Jaringan

Decentralize-SDN (D-SDN) adalah suatu kerangka kerja yang memungkinkan distribusi control plane pada SDN, baik secara fisik maupun logis, dengan mendefinisikan hirarki kontrol dari main controller (MC) dan secondary controller (SC). Konsep dari kerangka kerja ini lahir karena konsep SDN saat ini, termasuk Open-Flow, lebih cocok untuk “managed networks”. SDN mengusung konsep kontrol tunggal dan tersentralisasi yang dinilai tidak cocok untuk internet heterogen yang terdiri dari beragam autonomously administered network, seperti contohnya jaringan yang infrastructure-less dan self-organizing.

D-SDN

Perbedaan utama antara main controller (MC) dan secondary controller (SC) adalah dalam hal hirarki. Sebelum SC dapat bertindak sebagai SDN controller, MC harus melakukan autorisasi dan delegasi terhadap SC. Sehingga SC diberi tanggung jawab untuk melakukan kontrol terhadap switch SDN yang berada dalam sub-domain dari domain MC. Sebagai gambaran dapat dilihat pada ilustrasi berikut ini,

Dalam konsep D-SDN, dengan menggunakan control plane terdesentralisasi, GW1 dan GW2 dapat berperan sebagai SC setelah dilakukan autorisasi dan delegasi oleh Main Controller yang berperan sebagai MC. Sehingga flow yang tiba di node dalam client network α dan β tidak perlu melalui MC dan dapat ditangani secara langsung oleh SC.

Proses delegasi kontrol oleh MC terhadap SC dilakukan dengan Control Delegation message yang terdiri dari Check-in Request dan Check-in Response. Pada Check-in Request, SC mengirimkan request kepada MC agar dapat diautorisasi untuk berperan sebagai controller, kemudian MC merespon dengan mengirimkan Check-in Response kepada SC yang berisi apakah request diterima sehingga autorisasi dan delegasi dapat dilakukan atau request ditolak.

Implementasi

Proses implementasi dilakukan dalam suatu testbed dimana node yang digunakan merupakan SDN-enabled mobile nodes. Implementasi meliputi server-side dan client-side. Keamanan yang digunakan adalah Identity Based Criptography (IBC) yang memerlukan Trusted Third Party (TTP) untuk membangkitkan private key. Dalam hal ini MC dapat berperan sebagai TTP. Tabel 1 berikut adalah deskripsi protokol-protokol dari komponen D-SDN yang digunakan untuk melakukan komunikasi.

• Setup Secara public key diturunkan dari identitas, TTP melakukan pemetaan node identity, IDx, ke sebuah titik pada kurva elips, Px. TTP membangkitkan suatu master secret key, s, dan mengkalkulasi private key dari tiap-tiap node agar memenuhi Sx=sPx.

• Authenticated Key Agrrement Prosedur Authenticated Key Agreement, AKA, memiliki tujuan utama untuk menghindari public key encryption. Hal ini berarti, jika dua node sepakat menggunakan suatu kunci melalui public key cryptography maka kedua node tersebut dapat menggunakan shared key untuk kerahasiaan dan autentifikasi data.

• Handshaking Dalam prosedur handshaking, setelah requesting node (RN) mengirimkan sebuah request ke authenticator, RN harus merespon challenge yang dikirmkan oleh authenticator agar identitas perangkat dapat diverifikasi. Proses ini memungkinkan RN dan authenticator untuk mengkomputasi shared key.

• Availability Framework dapat diunduh di sini

Evaluasi

Evaluasi dilakukan dengan menggunakan 2 use case, yaitu Secure Capacity Sharing dan Public Safety Networks. Secure Capacity Sharing adalah skenario dimana node pada infrastructure-less network mencoba terhubung ke internet melalui node yang lain. Public Safety Networks adalah skenario dilakukannya desentralisasi kontrol pada layanan tanggap darurat.

Secure Capacity Sharing

Merujuk pada Gambar 1 sebuah node di client network, sebut saja requesting node (RN), ingin terkoneksi ke internet dan mengakses World Wide Web. Namun karena berada di luar jangkauan AP terdekat maka RN tidak dapat terhubung ke infrastruktur jaringan yang ada. Sebuah node yang lain, gateway node 1 (GW1) menawarkan gateway service kepada RN agar dapat terkoneksi ke internet melaluinya. Langkah-langkah Secure Network Capacity Sharing dapat dilihat pada Gambar 2 dibawah ini.

• Gateway discovery GW mengirimkan pesan periodik yang berisi info mengenai kapabilitas gateway. Kemudian user memilih kandidat GW yang paling sesuai, dan mengirimkan request ke GW tersebut.
• Handshaking GW merespon request dari user kemudian mulai menginisiasi prosedur handshaking untuk melakukan autentifikasi node.
• User check-in GW mengirimkan request ke main controller agar dapat diautentifikasi sebagai secondary controller.

Apabila user mendapatkan GW yang lebih sesuai maka user tersebut dapat mengirimkan request ke GW tersebut dan melakukan prosedur handshaking. Kemudian MC dapat melakukan flow creation di GW baru dan flow removal di GW lama. Peristiwa ini dinamakan secure handover. Kemulusan dalam handover menjadi tujuan dan parameter keberhasilan dalam Secure Network Capacity Sharing, selain peningkatan performa diantara gateway.

Public Safety Networks

Public Safety Networks (PSN) diciptakan untuk mendeteksi dan/atau menangani bencana. Dengan melakukan desentralisasi control plane, Public Safety Network yang mengakomodasi D-SDN menghasilkan fleksibilitas, interoperabilitas, reliabilitas dan deployment yang cepat dalam keadaan krisis. Skenario PSN dapat dilihat pada gambar 3 dibawah ini dimana mobil merupakan GW yang dapat berperan sebagai SC terhadap agen aktor yang berbeda-beda, contohnya seperti pemadam kebakaran, polisi dan lain-lain.

Berikut ini adalah skenario untuk menangani kejadian link failure dengan cara mengimplementasikan toleransi pada failure. Pada skenario ini SCi merupakan controller yang aktif dan SCj akan mengambil alih peran SCi ketika SCi mengalami failure.

1. Beberapa SC yang ada mengirimkan pesan Hello kepada perangkat-perangkat yang ada.
2. SCi mengalami failure.
3. Protokol election diantara SC dibangkitkan, untuk memilih SC yang dapat mengambil alih peran SCi.
4. SC yang terpilih, SCj, mengirimkan request administrasi ke perangkat-perangkat dan mengambil alih peran sebagai controller.
5. Perangkat-perangkat melakukan konfirmasi dengan mengirimkan pesan Role Reply bahwa peran controller telah diserahkan ke SCj.

Dari hasil eksperimen yang dilakukan, waktu minimum yang dibutuhkan untuk melakukan pemulihan dari suatu failure adalah 2,3 detik.

Kesimpulan

D-SDN adalah sebuah kerangka kerja yang mendukung distribusi kontrol dengan mendefinisikan hirarki controller dimana main controller dapat mendelegasikan fungsi controller kepada secondary controller. Diharapkan dengan fungsi desentralisasi SDN control plane, D-SDN dapat mengakomodasi kebutuhan berbagai macam layanan dan aplikasi jaringan baik jaringan eksisting ataupun jaringan di masa depan.

Referensi

M.A.S. Santos et al., ''Decentralizing SDN’s Control Plane,'' in IEEE 39th Conference on Local Computer Networks, Edmonton, AB, 2014, pp. 402-405.