Introducing fidelity into network emulation
Introduire de la fidélité dans l'émulation de réseaux
Résumé
The design and development of new network protocols, architectures, and technologies requires an evaluation phase where the researcher must provide empirical evidence for the performance of their contributions, potentially in comparison to existing solutions. In this context, network emulation has proven to be an attractive approach as it offers more flexibility compared to traditional testing platforms, and more realism compared to simulation.Network emulators provide contained, customisable, and scalable testing environments both for researchers to evaluate their contributions and for the community to reproduce their results. However, two limitations to network emulation have been identified and well documented in the literature: its scalability limits and accuracy issues.This dissertation documents our attempts to address these concerns. Our findings are distilled into Hifinet: a lightweight scalable and fidelity-aware distributed network emulator. We particularly show how Hifinet outperforms its state-of-the-art counterparts in terms of scalability and efficiency by working around the flaws of its design principles and the technological limitations of the tools it relies on. Hifinet is also fidelity-enhanced, in that it implements a fidelity monitoring framework we have theorised, which passively monitors emulated packet delays to evaluate realism of network emulation and accuracy of results. Another asset of Hifinet is its ability to infer underlying causes in case of erroneous emulation. This is achieved by using delay tomography algorithms and heuristics.
La conception et le développement de nouveaux protocoles, architectures et technologies de réseau nécessitent une phase d'évaluation au cours de laquelle le/la chercheur·se doit fournir des preuves empiriques de la performance de ses contributions, potentiellement en la comparant avec des solutions existantes. Dans ce contexte, l'émulation de réseau s'est avérée être une approche attrayante car elle offre plus de flexibilité par rapport aux plateformes de test traditionnelles d'un côté, et plus de réalisme par rapport à la simulation d'un autre côté.En effet, les émulateurs de réseau fournissent des environnements de test contenus, personnalisables et scalables, à la fois pour que les chercheur·se·s puissent évaluer leurs contributions et pour que la communauté puisse reproduire leurs résultats. Cependant, deux limites à l'émulation de réseau ont été identifiées et bien documentées dans la littérature : son incapacité à passer à l'échelle et ses problèmes de précision.Cette thèse documente nos tentatives pour répondre à ces préoccupations. Nos résultats sont distillés dans Hifinet : un émulateur de réseau distribué léger, résistant aux facteurs d'échelle et sensible à la fidélité. Nous montrons en particulier comment Hifinet surpasse ses homologues en scalabilité et en efficacité en contournant les défauts de leurs principes de conception et les limites technologiques des outils sur lesquels ils reposent. Hifinet est également plus précis, car il met en œuvre un cadre de contrôle de la fidélité que nous avons théorisé, qui mesure passivement les latences des paquets émulés afin d'évaluer le réalisme de l'émulation du réseau et la précision des résultats. Un autre atout de Hifinet est sa capacité à déduire les causes sous-jacentes en cas d'émulation erronée. Ceci est possible grâce à l'utilisation d'algorithmes de tomographie de délais.
Origine : Version validée par le jury (STAR)