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软件影响1(2019)100003原始软件出版物IRATI:Linux的开源RINA实现EduardGrasaa,Mr.Pennsylvania,MiquelTarzana,LeonardoBergesioa, BernatGastóna,Mr.Pennsylvaniab,Francesco Salvestrinib,Sander Vrijdersc,Dimitri StaessenscaFundació i2CAT,C/Gran Capità 2-4,Edifici Nexus I,Oficina 203,Barcelona(巴塞罗那),西班牙bNextworks,Via Livornese,56122 San Piero A Grado Pl,意大利c根特大学-A R T I C L E I N F O保留字:网络架构RINA未来的互联网实验网络协议网络虚拟化网络可编程性A B标准IRATI是RINA在OS/Linux系统上的开源实现,它允许研究人员和创新者用RINA网络做实验RINA是一种新的互联网架构,无需额外的机制即可支持移动性,多宿主和服务质量,提供安全和可配置的环境,并允许无缝采用。IRATI实现了核心RINA协议和多个策略,以针对不同的环境定制这些协议。可以通过软件开发工具包(SDK)开发策略。IRATI为应用程序提供了一个API,使其能够在本地使用RINA IPC服务,以及多个监控实用程序和示例应用程序。代码元数据当前代码版本2.3.0此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/SoftwareImpacts/SIMPAC-2019-4法律代码许可证GPL,LGPL代码版本控制系统使用git软件代码语言使用C、C++编译要求,操作环境依赖性https://github.com/IRATI/stack/tree/2.3.0#2-build-instructions如果可用,链接到开发人员文档/手册https://github.com/IRATI/stack/wiki/IRATI-in-depth问题支持电子邮件irati@freelists.org软件元数据当前软件版本2.3.0此版本可执行文件的永久链接https://github.com/IRATI/stack/releases/tag/2.3.0法律软件许可证GPL,LGPL计算平台/操作系统Linux kernel 4.x,tested distros:Debian 8,Debian 9,Arch Linux,Raspbian 4.9,Ubuntu 16.04安装要求依赖关系https://github.com/IRATI/stack/tree/2.3.0#2-build-instructions如果可用,用户手册链接-如果正式出版,请在参考列表https://github.com/IRATI/stack/tree/2.3.0#1-introduction问题支持电子邮件irati@freelists.orgRINA概览在过去的十年中,研究资助机构已经拨款资助∗通讯作者。建筑,质疑它的一些关键原则。像ETSI ISG NGP [2]这样的行业组织正在寻找当前“TCP/IP”协议套件的替代方案。然而,很少有计划能够真正电子邮件地址:eduard. i2cat.net(E.Grasa),miquel. i2cat.net(M.泰山),莱昂纳多。i2cat.net(L。 Bergesio),bernat. i2cat.net(B.Gastón),v.nextworks.it(V. Mestione),f. nextworks.it(F.Salvestrini),sander. ugent.be(S.Vrijders),dimitri. ugent.be(D.Staessens)。https://doi.org/10.1016/j.simpa.2019.100003接收日期:2019年6月13日;接收日期:2019年7月8日;接受日期:2019年7月15日2665-9638/©2019作者。由Elsevier B.V.出版。这是一篇开放获取的文章,使用CC BY许可证(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。可在ScienceDirect上获得目录列表软件影响杂志首页:www.journals.elsevier.com/software-impactsE. Grasa,M. 泰山湖 Bergesio等人软件影响1(2019)1000032当前互联网协议的原则。在那些已经做到这一点的人中,RINARINA可以追溯到网络研究的早期,当时操作系统和分布式应用程序是考虑分组网络的模型。网络被视为分布式计算的推动者。因此,网络的主要功能是通信应用程序,而不是设备。 RINA建立在网络是进程间通信(IPC)且仅是IPC的前提下,提供了一个重建Internet整体结构的框架,形成了一个包括单个重复层DIF(分布式IPC设施)的模型,DIF是允许应用程序进程之间的分布式IPC所需的最小组件集(图1)。①的人。RINA无需额外机制即可支持移动性[5]、多宿主[6]和服务质量,提供安全且可配置的环境[7],促进更具竞争力的市场,并允许无缝采用。到目前为止,RINA是唯一一个提出可以从应用层应用到物理线路的网络架构的倡议,它修复了当前网络架构的缺点[8],同时追求最小化的方法 和操作理论。RINA基于单一类型的重复层RINA的优势已在许多行业报告[2]和科学论文中发表。这些优势包括:• 大幅简化网络架构,最大限度地减少构建和运行网络所需的协议数量[2,10,11];从而最大限度地减少资本和运营支出。• 大大简化了多宿主和分布式移动性的管理[5],并支持动态网络重新编号,而不会影响现有流[6]。• 与当前基于TCP/IP的网络相比,以更低的成本提供更高级别的网络安全性[7],并具有更大的灵活性和安全策略的可重用性[12]。• 在任何网络规模下,通过有效的框架来处理拥塞管理[13],资源分配和服务质量[14],提供更好的• 可以部署在现有网络技术和协议之上、之下或旁边[2],从而支持绿地和棕地网络部署[15为什么选择IRATI?RINA是一种非常有前途的、非常简单的网络架构,它解决了当前通信网络的许多缺点,但是:• 核心的RINA规范并不是百分之百的准备就绪用于操作场景。有必要实施这些规范,以便能够调试和完成这些规范• RINA网络的理论特性必须通过各种平台上的实验结果• 需要更多的研究人员参与RINA的研究和开发活动,以创造一个临界质量,可以探索RINA在不同网络领域的多种好处,并提高行业的兴趣。为了促进这一点,需要开发一些开源的RINA实现和工具,以便更容易开始试验RINA网络。• 为了打开基于RINA的产品和解决方案的市场,需要降低采用RINA技术的风险,促进利用RINA设计和构建产品和服务的过程。因此,在IRATI之前从头开始开发RINA实现是一项艰巨的任务,可以总结为两个主要问题。第一个是许多RINA规范缺乏完整性,特别是那些与RINA的数据传输协议(称为EFCP,错误和流量控制协议)相关的规范。RINA的实施者必须与研究人员一起找出填补规范空白的方法。通用的、可扩展的RINA实现的第二个障碍是RINA本身的性质: 网络的所有方面,开发基本系统框架需要大量的资源(与仅仅扩展TCP/IP协议组的IRATI RINA实现[18]旨在解决前面要点描述的问题。IRATI已获得欧盟委员会FP7和H2020研究资助计划的支持,包括三个项目:• FP7 IRATI(2013FP7 IRATI资助了IRATI RINA实施的初步开发,以及在企业VPN领域使用RINA进行• FP 7 PRISTINE(2014-该项目资助了软件开发工具包的设计和开发,以促进使用IRATI RINA实施的不同DIF政策的可编程性。它还在中心联网、全球网络覆盖和网络功能虚拟化等领域开展了实验活动。• H2020 ARCFIRE(2016ARCFIRE提供资金来增强IRATI的可用性和成熟度,使其更容易为其他研究人员和行业创新者使用。与IRATI的实验侧重于5G网络的RINA,分析了网络管理、弹性、服务质量、重新编号和移动性方面的优势。在这些项目中进行的工作导致了一个通用的、开源的、全面的RINA实现,它提供了一个如何为Linux主机实现RINA系统的工作示例。它的开源性质允许将其某些软件模块重新用于其他实现。在开发IRATI的过程中,核心RINA规范中的大部分关键空白都得到了弥补,极大地促进了替代实现的开发。此外,委员会认为,一些辅助工具,便于部署和测试RINA的实施是作为IRATI的伙伴项目开发的。这些工具的例子是配置器[22],用于RINA网络的管理和编排系统[23],或移植到RINA API的应用程序[24]。IRATI是做什么的?IRATI允许Linux设备作为支持RINA的主机或RINA软件路由器,从而实现各种各样的实验场景。IRATI实现了RINA的核心协议和一些策略,这些策略允许研究人员尝试不同的方法来进行认证、加密、访问控制、路由、拥塞控制、转发或调度。IRATI已经支持的策略的完整列表及其配置细节可以在[25]中找到。除此之外,新策略可以通过[9]中描述的软件开发工具包(SDK)借助IRATI,研究人员和创新者可以通过以太网(带或不带以太网)、WiFi、UDP、TCP以及KVM/QEMU和Xen虚拟机及其主机之间的共享内存来尝试RINA实验。也可以在RINA上部署IP [16],使RINA用作IP流量的传输解决方案。 IRATI提供的工具允许监控许多指标来表征RINA流的行为,例如有效吞吐量,延迟或丢包。除了通过sysfs和E. Grasa,M. 泰山湖 Bergesio等人软件影响1(2019)1000033图1.一、RINA 中 的 层次结构和IPC进程(IPCP)的功能。通过管理代理提供远程管理功能,IRATI提供了一个本地文本控制台,以方便本地RINA实例的系统管理。使用IRATI的RINA实验的典型工作流程如下。首先,实验者决定什么是RINA网络的设计:有多少节点,多少DIF(层),这是每个DIF的连通图,这是每个DIF的策略以及将在每个节点部署哪些应用程序。 设计完成后,需要将其转换为每个节点的配置。接下来,假设已经安装了IRATI软件在每个节点处,适当的配置就位,软件被实例化,不同的DIF被放置就位,并且可以开始实验。IRATI教程[27]提供了不同实验场景的详细分步指南。由于手动执行这些过程是繁琐和容易出错的,因此已经开发了许多开源工具来自动化它们;主要是演示器[22]和Rumba[23,28]。ARCFIREIRATI影响除 了 对 IRATI 的 发 展 做 出 贡 献 的 项 目 ( IRATI 、 PRISTINE 、ARCFIRE)之外,ERASER [30]和OCARINA [31]项目也使用它来开展基于RINA的研究和开发活动。RINArmenia倡议[32]正在评估使用IRATI作为其计划实验部分的基础。此外,网络公司也使用IRATI [17]进行RINA的概念验证演示在工业论坛上。此外,IRATI还促进了其他RINA实现的开发,这些实现利用了IRATI的经验教训,例如:rlite [33],一种针对物联网设备等受限环境的轻量级RINA实现;或RINAsim [34],一种用于模拟RINA网络的OMNeT++框架最后但并非最不重要的是,IRATI在标准化机构中推动了RINA的形象,提高了网络运营商对该技术的兴趣。改进的RINA规范,IRATI的开发对ISO SC 6 WG 7 [35 作为ETSI ISG下一代协议(NGP)组的一部分,已经使用IRATI进行了多次RINA演示,并与欧洲网络运营商Telefonica和Vodafone [2]一起在ETSI联合出版物中结晶。Ciena(网络设备供应商)和BT(另一家网络运营商)在电信基础设施项目(TIP)峰会上使用IRATI公开演示了RINA作为网络切片解决方案[17]。总的来说,已经产生了以下12篇科学出版物:• IRATI的软件架构和主要设计选择在[40]中进行了解释,而初始性能评估在[41]中进行。• 一项使用IRATI演示RINA如何简化虚拟机网络的研究发表在[26]中。• [10]分析了RINA如何降低网络管理成本,分析了一个中心配置。• [7]中的工作说明了RINA对网络安全的好处,展示了如何使用IRATI设计、实现和部署安全策略。• RINA网络的可编程性在[9]中进行了探索,描述了IRATI SDK的设计• RINA• [6]中的工作表明,在RINA网络中,网络重新编号可以以完全自动化的方式完成,而不会对正在运行的流造成任何影响• [5]通过使用IRATI在WiFi上部署RINA,实验性地验证了RINA的移动性特性。• [14]报告了使用IRATI进行的大规模实验,为不同类型的应用程序提供不同的服务质量,保证延迟和饱和延迟的上限• [42]中的工作比较了RINA和TCP/IP加入网络和分配流到应用程序的开销,使用IRATI进行实验研究。E. Grasa,M. 泰山湖 Bergesio等人软件影响1(2019)1000034• [43]描述了EFCP的IRATI实现,EFCP是RINA的数据传输协议框架。• 最后,[15]记录了RINA作为虚拟网络解决方案的一个用例,其中IRATI的一部分作为虚拟网络功能在网络供应商(Ciena)的设备IRATI软件在推进RINA(递归互联网络架构)的最新技术方面发挥了重要作用。该软件项目实现了以下目标:(i)成为增强和完善核心RINA规范的平台;(ii)降低 为希望参与RINA研发活动的研究人员提供准入条件,以及(iii)使RINA POC与多个行业合作。此外,IRATI还扩大了对RINA实验和部署感兴趣的个人和组织的社区。 IRATI也是其他RINA实施的催化剂和经验来源,丰富了整个生态系统。竞合利益作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,可能会影响本文报告的工作确认IRATI的部分设计和开发工作是由欧盟委员会通过H2020 ARCFIRE项目(授权687871),FP7 PRISTINE项目(授权619305),FP7 IRATI项目(授权317814)和2017 SGR 01658。作者会喜欢感谢所有为IRATI的设计和实施做出贡献的个人和机构:米格尔·庞塞·德莱昂沃特福德理工学院(Waterford Institute of Technology),Steve Bunch(TRIA网络系统),Marc Suñé(Volta Networks)、Kewin Rausch(FBK)、Douwe de Bock(根特大学),Julien Muchembled(VIFIB),MichaelCrotty ( Waterford Institute of Technology ) 、 Victor Álvarez(BISDN)、Ondrej Lichtner(Brno University of Technology)、AlbertLópez(UPC)、Berta Delgado(UPC)、Marco Capitani(Nextworks)和Carolina Fernandez(i2CAT)。引用[1] J.Pan,S.保罗河,巴西-地Jain,未来互联网体系结构研究综述,IEEECommun。麦格49(7)(2011)26[2]下 一 代 协 议 ( NGP ) 网 站 上 的 ETSI 行 业 规 范 组 。 可 在 线 访 问https://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/next-generation-protocols。[3] J. Day,Patterns in Network Architecture,Prentice Hall,2008。[4] 杰戴岛 Matta, K. Mattar, Networking is IPC: a guiding principle to a betterinternet,in:Proceedings of the 2008 ACM CoNEXT Conference,CoNEXT[5]E.格 拉 萨 湖 Bergesio , M. Tarzan, D.洛 佩 斯 , S。 van der Meer, J.Day, L.Chitkushev,RINA网络中的移动性管理:架构属性的实验验证,在:IEEE WCNC2018,2018年4月。[6]E.格拉萨湖Bergesio,M. Tarzan,D.洛佩兹,J.戴,L. Chitkushev,RINA中的无缝网络重新编号:在不中断流量的情况下自动更改地址,在:欧洲网络与通信会议,EUCNC,2017年。[7]E.格拉萨岛Rysavy,O. Lichtner,H. Asgari,J.Day,L. Chitkushev,从保护协议到保护层:在RINA中设计,实施和试验安全策略,IEEE ICC 2016。[8] J. Day,你到底是怎么失去一层的?在:未来的网络(NOF),2011年国际会议上,28-30十一月.2011年,第页一百三十五,一百四十三。[9]V. Minghone,F. Salvestrini,E.格拉萨湖Bergesio,M. Tarzan,一个利用RINA可编程性的软件开发工具包,在:IEEE ICC 2016,下一代网络和互联网研讨会。[10] E.格拉萨湾Gaston,S. van der Meer,M. Crotty,文学硕士Puente,使用RINA简化多层网络管理,TNC 2016,https://tnc16.geant.org/core/presentation/667.[11] S. v a n der Meer,J. Keeney,L. Fallon,S. Feghhi,A. de Buitleir,2019年,网络配置管理网络抽象的大规模实验,在:RINA研讨会2019,与ICIN2019 IEEEEXplore位于同一地点。[12] I. Amdouni,F. Hrizi,A. Laouiti,E. Grasa,H. Chaouchi,探索递归互联网络架构中网络访问控制的灵活性,在:APCC2016,Yogyakakkov,2016。[13] Peyman Teymoori,Michael Welzl,Stein Gjessing,Eduard Grasa,Roberto Rig-gio,Kewin Rausch,Domenico Siracussa,Congestion control in the RecursiveInternetwork Architecture(RINA). IEEE ICC 2016.[14] J. Perello,D. Careglio,A. López,在大规模RINA演示器中进行实际应用特定QoS保证的实验,在:第六届RINA国际研讨会,与ICIN 2019共同举办。[15] M. 庞 塞 德 莱 昂 河 Ranganathan , D. 班 布 里 奇 湾 Ramanarayanan , A. Corston-Petrie,E. Grasa,多运营商IPC VPN切片:将RINA应用于覆盖虚拟网络,在:第六届RINA国际研讨会,与ICIN2019.[16] iporinad文档:一个允许通过RINA部署IP的守护进程。可在线查阅:https://github.com/rlite/rlite#72-iporinad。[17] Ciena公司。编排一个网络切片可以像1-2-3一样简单可在线查阅:https://www.ciena.com/insights/articles/Can-Orchestrating-an-End-to-End-E2E-Network-Slice-Be-as-Easy-as-1-2-3.html。[18] IRATI github repository. 可在线查阅:https://github.com/IRATI/stack。[19] FP7 IRATI项目网站。 可在线查阅:http://irati.eu/。[20] FP7 PRISTINE项目网站。可在线查阅:http://ict-pristine.eu/。[21] H2020 ARCFIRE项目网站。 可在线查阅:http://ict-arcfire.eu/。[22] 演示工具库。可在线查阅:https://github.com/IRATI/示威者。[23] 伦巴仓库。 可在线查阅:https://arcfire.gitlab.io/rumba/。[24] RINA nginx在线提供网址:https://github.com/rlite/rina-nginx。[25] IRATI支持的RINA策略及其配置详细信息。在线提供网址:https://github.com/IRATI/stack#322-dif-template-configuration-files。[26] S. Vrijders,V. Staessens,F. Salvestrini,M. Biancani,E. Grasa,D. Colle,M.Pickavet,J. Barron,J. 戴湖Chitkushev,降低复杂性虚拟机网络,IEEE Commun.麦格54(4)(2016)152[27] 伊拉蒂教程.可用在线网址:https://github.com/IRATI/stack/wiki/教程.[28] S. Vrijders,D. Staessens,M. Capitano,V. Minghone,Rumba:Python框架用于在GENI和FIRE+上自动化大规模递归互联网实验,在:IEEE Infocom研讨会上CNERT(计算机和网络实验使用测试床进行研究),2018年。[29] ARCFIRE财团。D4.4:实验的执行、结果分析和对KPI进行检查。可上网查阅:http://ict-arcfire.eu/index.php/research/deliverables/。[30] ERASER项目网站。可上网查阅:http://people.ccaba.upc.edu/careglio/index.php/eraser-project/。[31] 陶笛项目网站可用在线网址:https://www.mn.uio.no/ifi/中文/research/projects/ocarina/.[32] RIN-Armenia倡议。 可在线查阅:http://rinarmenia.com/。[33] rlite github repository可在线查阅:https://github.com/rlite/rlite。[34] RINAsim,RINA模拟器。 可在线查阅:https://rinasim.omnetpp.org/。[35] ISO/IEC CD 21558-1系统间电信和信息交换-未来网络体系结构-第1部分:递归网络间体系结构的参考模型。 可在线查阅:https://www.iso.org/standard/78434.html? browse=tc.[36] ISO/IEC CD 21559-1系统间电信和信息交换可在线获取:https://www.iso.org/standard/78438.html? browse=tc.[37] ISO/IEC CD 21559-2系统间电信和信息交换.未来网络协议和机制.第2部分:递归网络间体系结构流分配器.可在线查阅:https://www.iso.org/standard/78438.html?browse=tc.[38] ISO/IEC CD 21559-2系统间电信和信息交换未来网络协议和机制第3部分:递归网络间体系结构公共应用连接建立。可用在线网址:https://www.iso.org/standard/78440.html? browse=tc.[39] ISO/IEC CD 21559-2系统间电信和信息交换在线提供网址:https://www.iso.org/standard/78441.html? browse=tc.[40] S. Vrijders , D. Staessens , D. Colle , F. Salvestrini , E. Grasa , M. 泰 山 湖Bergesio,原型递归互联网架构:IRATI项目方法,IEEE网络 28(2)(2014)20,25。[41] S. Vrijders,D. Staessens,D. Colle,F.萨尔韦斯特里尼湖Bergesio,M. 塔尔桑-洛伦特湾Gaston,E. Grasa,递归互联网络体系结构原型的实验评估,全球通信会议,全球司令部, IEEE,2014年。[42] K. Ciko,M.Welzl,第一次接触:切换到RINA可以拯救互联网吗?在:第六届RINA国际研讨会,与ICIN 2019同期举行[43] M. Tarzan,E.格拉萨湖Bergesio,错误和流量控制协议设计和实现:递归互联网架构的数据传输协议,在:第六届RINA国际研讨会,与ICIN 2019共同举办
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