Published December 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Identifying elephant flows using dynamic thresholds in programmable IXP networks

Creators

  • 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Description

Abstract Internet eXchange Points (IXPs) are Internet infrastructures composed of high-performance networks that allow multiple autonomous systems to exchange traffic. Given the challenges of managing the flows that cross an IXP, identifying elephant flows may help improve the quality of services provided to its participants. In this context, we leverage the new flexibility and resources of programmable data planes to identify elephant flows in IXP networks adaptively via the dynamic adjustment of thresholds. Our mechanism uses the information reported by the data plane to monitor network utilization in the control plane, calculating new thresholds based on previous flow sizes and durations percentiles and configuring them back into switches to support the local classification of flows. Thus, the thresholds are updated to make the identification process better aligned with the network behavior. The experimental results show that it is possible to identify and react to elephant flows quickly, less than 0.4ms, and efficiently, with only 98.4KB of data inserted into the network by the mechanism. In addition, the threshold updating mechanism achieved accuracy of up to 90% in our evaluation scenarios.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقاط تبادل الإنترنت المجردة (IXPs) هي بنى تحتية للإنترنت تتكون من شبكات عالية الأداء تسمح لأنظمة مستقلة متعددة بتبادل حركة المرور. نظرًا للتحديات التي تواجه إدارة التدفقات التي تعبر IXP، فإن تحديد تدفقات الفيلة قد يساعد في تحسين جودة الخدمات المقدمة للمشاركين فيها. في هذا السياق، نستفيد من المرونة والموارد الجديدة لمستويات البيانات القابلة للبرمجة لتحديد تدفقات الفيلة في شبكات IXP بشكل تكيفي من خلال التعديل الديناميكي للعتبات. تستخدم آليتنا المعلومات التي أبلغ عنها مستوى البيانات لمراقبة استخدام الشبكة في مستوى التحكم، وحساب العتبات الجديدة بناءً على أحجام التدفق السابقة والنسب المئوية للمدد وتهيئتها مرة أخرى إلى مفاتيح لدعم التصنيف المحلي للتدفقات. وبالتالي، يتم تحديث العتبات لجعل عملية تحديد الهوية تتماشى بشكل أفضل مع سلوك الشبكة. أظهرت النتائج التجريبية أنه من الممكن تحديد تدفقات الفيلة والتفاعل معها بسرعة، أقل من 0.4 مللي ثانية، وبكفاءة، مع إدخال 98.4 كيلوبايت فقط من البيانات في الشبكة بواسطة الآلية. بالإضافة إلى ذلك، حققت آلية تحديث العتبة دقة تصل إلى 90 ٪ في سيناريوهات التقييم الخاصة بنا.

Translated Description (French)

Les points d'échange Internet abstraits (IXP) sont des infrastructures Internet composées de réseaux haute performance qui permettent à plusieurs systèmes autonomes d'échanger du trafic. Compte tenu des défis de la gestion des flux qui traversent un IXP, l'identification des flux d'éléphants peut aider à améliorer la qualité des services fournis à ses participants. Dans ce contexte, nous tirons parti de la nouvelle flexibilité et des ressources des plans de données programmables pour identifier les flux d'éléphants dans les réseaux IXP de manière adaptative via l'ajustement dynamique des seuils. Notre mécanisme utilise les informations rapportées par le plan de données pour surveiller l'utilisation du réseau dans le plan de contrôle, en calculant de nouveaux seuils basés sur les percentiles de tailles et de durées de flux précédents et en les reconfigurant en commutateurs pour prendre en charge la classification locale des flux. Ainsi, les seuils sont mis à jour pour rendre le processus d'identification mieux aligné avec le comportement du réseau. Les résultats expérimentaux montrent qu'il est possible d'identifier et de réagir aux flux d'éléphants rapidement, moins de 0,4 ms, et efficacement, avec seulement 98,4 Ko de données insérées dans le réseau par le mécanisme. En outre, le mécanisme de mise à jour des seuils a atteint une précision allant jusqu'à 90 % dans nos scénarios d'évaluation.

Translated Description (Spanish)

Los puntos abstractos de intercambio de Internet (IXP) son infraestructuras de Internet compuestas por redes de alto rendimiento que permiten que múltiples sistemas autónomos intercambien tráfico. Dados los desafíos de gestionar los flujos que cruzan un IXP, identificar los flujos de elefantes puede ayudar a mejorar la calidad de los servicios prestados a sus participantes. En este contexto, aprovechamos la nueva flexibilidad y los recursos de los planos de datos programables para identificar los flujos de elefantes en las redes IXP de manera adaptativa a través del ajuste dinámico de los umbrales. Nuestro mecanismo utiliza la información reportada por el plano de datos para monitorear la utilización de la red en el plano de control, calculando nuevos umbrales en función de los tamaños de flujo y percentiles de duración anteriores y configurándolos nuevamente en interruptores para respaldar la clasificación local de flujos. Por lo tanto, los umbrales se actualizan para que el proceso de identificación esté mejor alineado con el comportamiento de la red. Los resultados experimentales muestran que es posible identificar y reaccionar a los flujos de elefantes de forma rápida, menos de 0,4 ms y eficiente, con solo 98,4 KB de datos insertados en la red por el mecanismo. Además, el mecanismo de actualización de umbrales logró una precisión de hasta el 90% en nuestros escenarios de evaluación.

Files

s13174-020-00131-6.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0b57e94381db25419b15a448ed8ef68a
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد تدفقات الفيلة باستخدام العتبات الديناميكية في شبكات IXP القابلة للبرمجة
Translated title (French)
Identification des flux d'éléphants à l'aide de seuils dynamiques dans les réseaux IXP programmables
Translated title (Spanish)
Identificación de flujos de elefantes utilizando umbrales dinámicos en redes IXP programables

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3111599759
DOI
10.1186/s13174-020-00131-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4293182269 (Other)
https://openalex.org/W4243609393 (Other)
https://openalex.org/W4211055425 (Other)
https://openalex.org/W3042077637 (Other)
https://openalex.org/W2901563743 (Other)
https://openalex.org/W2772741848 (Other)
https://openalex.org/W2738801488 (Other)
https://openalex.org/W2560450376 (Other)
https://openalex.org/W2292300552 (Other)
https://openalex.org/W2051935741 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1627253028
  • https://openalex.org/W1967269694
  • https://openalex.org/W2008354277
  • https://openalex.org/W2012666594
  • https://openalex.org/W2040534455
  • https://openalex.org/W2164998096
  • https://openalex.org/W2287844280
  • https://openalex.org/W2472458680
  • https://openalex.org/W2542765808
  • https://openalex.org/W2572562038
  • https://openalex.org/W2605823630
  • https://openalex.org/W2753688946
  • https://openalex.org/W2886821983
  • https://openalex.org/W2913574348
  • https://openalex.org/W2915357319
  • https://openalex.org/W2917296374
  • https://openalex.org/W4362219821