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Nonostante il finanziamento concesso risulti essere poco più della metà di quello richiesto, il progetto SORPASSO (flexible SOftware Router PlAtform for Secure Service-specific Overlay networks) vuole mantenere il duplice obiettivo originario di: 1. fornire soluzioni algoritmiche e protocollari innovative per la realizzazione di Secure Service-Specific Overlay Networks (SSSON), ovvero reti overlay specificatamente orientate al supporto di servizi applicativi con requisiti di sicurezza; 2. Realizzare un dispositivo aperto, efficiente e flessibile di router software per applicazioni SSSON che sia programmabile e modulare. Il progetto vuole comunque far fronte all'emergente esigenza di "specializzare" le funzionalità di rete alle necessità specifiche dei servizi applicativi. Tale necessità è fortemente sentita sia da aggregazioni spontanee di gruppi di utenti con interessi comuni (le cosiddette comunità), che da società distribuite capillarmente sul territorio e non dotate di mezzi per realizzare e/o controllare una propria infrastruttura di rete. I servizi di rete offerti oggi dall'infrastruttura IP sono infatti spesso limitati da tecniche introdotte in Internet negli anni 80 e 90. Nonostante l'incessante lavoro della comunità di Internet (in particolare IETF) relativamente alla definizione di nuovi protocolli e soluzioni (si pensi a qualità del servizio, multicasting ed anycasting, segnalazione, sicurezza e gestione delle chiavi, o lo stesso IPv6), l'interesse degli operatori commerciali nell'avere e offrire una piattaforma di rete stabile, ha frenato qualunque evoluzione di Internet che richieda di rivoluzionare il comportamento dei router. In questo scenario, le SSSON forniscono una risposta convincente ai bisogni emergenti di servizi innovativi, permettendo la realizzazione di soluzioni di indirizzamento ed instradamento avanzate (quali routing resiliente, multicast, anycast, indirizzamento e caching di contenuti), di trasporto efficiente e media-dependent dei flussi di traffico (quali meccanismi di gestione ottimizzata del traffico e delle risorse di rete, e tecniche di compressione e transcoding per la diffusione di flussi multimediali), ecc.. L'aggettivo Secure nell'acronimo SSSON sottolinea la necessità, oggi imprescindibile, di fornire adeguati meccanismi per la sicurezza che proteggano l’operatività della rete a fronte di attacchi, che assicurino la segretezza dei dati trasmessi e controllino l’accesso e l'uso della rete da parte degli utenti finali. Il progetto studia soluzioni algoritmiche e protocollari innovative in cinque aree ritenute chiave per le SSSON: i) creazione, gestione e controllo dell'infrastruttura overlay e della relativa topologia virtuale; ii) sicurezza e segretezza sia per la comunicazione che per la gestione sicura, a fronte di attacchi, dell'overlay stessa; iii) trattamento differenziato del traffico e ottimizzazione prestazionale dell'overlay mediante tecniche di ingegneria del traffico; iv) metodi di indirizzamento ed instradamento avanzati per il supporto di servizi multicast, broadcast ed anycast (in quest'ultima categoria includendo anche tecniche di indirizzamento dei contenuti per applicazioni p2p); v) funzionalità per la gestione di flussi multimediali real-time adattativi e scalabili, includendo tecniche di transcoding. Per ognuna di queste aree, l'approccio adottato sarà fortemente orientato alla determinazione di funzionalità di base usabili da più SSSON. In altre parole, è obiettivo del progetto fornire "strumenti" algoritmici o protocollari che, selettivamente integrati in un nodo SSSON, permettano di ridurre drammaticamente i tempi di sviluppo di servizi specifici, lasciando allo sviluppatore il compito di concentrarsi sugli aspetti specifici del servizio applicativo. Un ulteriore significativo valore aggiunto di questo progetto è nella ricerca di soluzioni altamente configurabili in funzione delle specifiche esigenze del servizio. E' inoltre obiettivo del progetto fornire risposte convincenti a domande teoriche fondamentali tipo: i) quali siano le migliori topologie in funzione delle esigenze del servizio e le conseguenti strategie di configurazione della topologia; ii) quali modelli debbano essere utilizzati per il dimensionamento ed il progetto di una SSSON; iii) come gestire e bilanciare al meglio il carico tra i nodi di overlay interconnessi; iv) come coordinare le attività tra i nodi che compongono la struttura interconnessa. A tale proposito, il progetto comprenderà attività atte a individuare, definire e valutare i parametri prestazionali per l'analisi di SSSON in scenari applicativi selezionati, tra cui servizi p2p e servizi multimediali diffusivi. Si prevede un’attività sperimentale di prototipazione di un router software flessibile semplificato atto a dimostrare l'applicabilità di soluzioni a basso costo per SSSON, nonostante la ristrettezza del finanziamento concesso, grazie al significativo lavoro sperimentale svolto nell'ambito di due precedenti progetti PRIN (BORA-BORA - Building Open Router Architectures Based On Router Aggregation, ed EURO - Esperimento Universitario Router Open) nei quali era coinvolta buona parte dei proponenti del presente progetto. Il software router realizzato in quei progetti, al momento limitato a funzionalità IP senza supporto di meccanismi di sicurezza e di supporto di reti di overlay, fungerà da piattaforma di base su cui verranno operate le seguenti significative estensioni: 1. Realizzazione di moduli software/firmware atti a implementare alcune delle funzionalità specifiche emergenti in una Service-Specific Overlay Network; 2. Integrazione nel software router di meccanismi e protocolli di sicurezza, altamente configurabili in base alle esigenze specifiche del servizio, e pensati per operare in scenari multi-hop; ci si riferirà in particolare a soluzioni di VPN layer 3 basate su IPsec come componente elementare per creare tunnel overlay sicuri; 3. Ottimizzazione dell'architettura interna del router SSSON, in termini di ripartizione dei task tra moduli software e acceleratori hardware, al fine di garantire contemporaneamente sia flessibilità ed elevata modularità, che scalabilità ed efficienza prestazionale. Oltre a rispondere ai quesiti sopra elencati, altri importanti obiettivi trasversali di questo programma di ricerca sono: i) contribuire alla cultura del software e hardware libero rendendo pubblicamente disponibile il software e l'hardware sviluppato; ii) favorire in ambito nazionale attività di realizzazione sperimentale e migliorare la qualità delle interazioni tra sedi; iii) dare massima diffusione (nazionale ed internazionale) ai risultati del progetto tramite presentazione di attività e risultati alle principali conferenze nel settore, l'organizzazione di un workshop pubblico di fine progetto, e la creazione e manutenzione di un sito web di progetto, iv) utilizzare le esperienze maturate nel progetto per accrescere e migliorare le attività sperimentali di tipo didattico. Per riassumere, rispetto a quelli che erano gli obiettivi finali del progetto, pur a fronte di una notevole riduzione del finanziamento rispetto alle richieste originarie, le sedi coinvolte si impegnano a mantenere inalterata la maggior parte degli obiettivi contenuti nella proposta originale con esclusione di quelli inseriti nel WP4, per quanto concerne il Task4.1: Preparazione e integrazione del test-bed, e il Task 4.2: Validazione.
Il progetto SORPASSO intende fornire risultati scientifici importanti nella progettazione di reti a larga scala completamente gestite dagli end-user. I cambiamenti e gli sviluppi architetturali di Internet comportano generalmente ripercussioni significative in ambito politico/industriale tali da congelare l'interesse verso la messa in campo di nuovi servizi; in questo scenario, il paradigma di overlay networking rappresenta un efficace approccio per superare l'odierna stasi che si riscontra nell'introduzione di servizi di trasporto innovativi. Attraverso una overlay network a larga scala, la comunità scientifica potrà finalmente concretizzare tutte le innovazioni passate e future, poiché la realizzazione e la gestione di funzionalità avanzate di rete saranno effettuate direttamente dagli utenti dell'overlay, “bypassando”, in un certo senso, la presenza degli ISP. Ovviamente, affinché tutto ciò possa avere un impatto significativo sull'Internet mondiale, l'overlay network deve coinvolgere un'utenza massiccia; in altre parole l'overlay network deve essere di larga scala. Da un altro punto di vista, una overlay network a larga scala può aprire una nuova dimensione su cui sviluppare servizi di rete personalizzati e innovativi. In questa nuova dimensione, gli attori del contratto di servizio non sono più gli utenti e il rispettivo provider d'accesso, ma solo gli utenti stessi, senza alcun costo addizionale. Questo aspetto economico corrisponde esattamente all'approccio comune degli utenti verso Internet: pagare solo l'accesso alla rete, e non i servizi. Per questo motivo, la comunità dei consumatori Internet è ben disposta verso servizi realizzati con il paradigma overlay. Infine, la possibilità di gestire e introdurre semplicemente servizi di trasporto personalizzati, potrebbe risultare come un catalizzatore verso nuove forme di interazione tra utenti, le quali potrebbero diventare la nuova killer application dell'Internet di domani, esattamente come è oggi il file-sharing p2p. La tecnologia alla base della Secure Service-Specific Overlay Network proposta in SORPASSO è ideale per una larga gamma di scenari e di impieghi, a partire dalla possibilità da parte delle aziende di realizzare i servizi in una forma tale da soddisfare le loro esigenze specifiche. Per esempio, un'applicazione publish-subscribe per la gestione della logistica potrebbe avere bisogno di un canale sicuro per la diffusione broadcast di informazioni tra diverse sedi, mentre un gruppo di lavoro distribuito sul territorio potrebbe aver necessità di fare una videoconferenza multicast. Ad oggi, queste tipologie di trasporto (multicast e broadcast) non possono essere offerte prontamente dagli operatori Internet. Per questo motivo una larga parte delle applicazioni aziendali converge verso un approccio centralizzato (server per la diffusione multicast e broadcast), che deteriora la scalabità al crescere dei terminali coinvolti, specialmente nel caso in cui siano presenti requisiti di sicurezza. Anche le comunità d'utenti trarranno un significativo vantaggio dalla tecnologia di SORPASSO, in quanto, quest’ultima, metterà a disposizione delle applicazioni user-driven un insieme di funzionalità innovative (quali ad esempio, la sicurezza e la segretezza, o la creazione e la gestione delle overlay) per la diffusione dei loro dati che saranno di natura eterogenea (testo, software open source, forum push-to-talk, video streaming, etc.). Inoltre, lo sviluppo di nuove applicazioni per lo scambio di contenuti posseduti dagli utenti (i.e., applicazioni p2p) o generati dagli utenti (i.e., YouTube) può essere ulteriormente incoraggiato dall'integrazione di tutti gli strumenti di trasporto in un'unica architettura di overlay, facilmente aggiornabile ed evolvibile, al fine di favorire la diffusione di nuove forme e metodologie di comunicazione. Da questi ragionamenti, possiamo concludere che la overlay di SORPASSO potrebbe rappresentare in ambito reti, ciò che Linux è nell'area dei sistemi operativi: un ambiente ideale dove sviluppare e concretizzare idee innovative di networking.
Lo sviluppo del progetto SORPASSO condurrà, tra le altre cose, ai seguenti risultati: - la definizione e la realizzazione di un'architettura per router flessibili, con funzionalità SSSON avanzate, basati su hardware PC standard e sul concetto di hardware e software aperto; - lo sviluppo di moduli e architetture software e hardware; - lo sviluppo di un test-bed in ciascun laboratorio delle diverse unità di ricerca coinvolte nel progetto, dove saranno testate e analizzate le architetture FSR e i moduli SSSON realizzati; - la presentazione dei principali risultati di progetto alla comunità di ricerca nel corso di importanti conferenze del settore; - la pubblicazione di articoli di ricerca correlati al progetto, nelle più importanti riviste internazionali del settore; - la probabile organizzazione di un workshop (fondi disponibili permettendo), a fine progetto, per diffondere i risultati principali del progetto stesso; - la pubblicazione del sito web dedicato al progetto, che includerà tutti gli obiettivi di SORPASSO, l'agenda degli incontri, le informazioni essenziali, gli articoli pubblicati, oltre alla documentazione e al codice sorgente del software sviluppato.
Nella proposta originale una parte dei criteri di verificabilità era basata sulla realizzazione sperimentale del test-bed prevista nel WP4, che la riduzione del finanziamento concesso ci ha costretto a escludere dal progetto. Dal punto di vista generale, tutti gli obiettivi di ogni WP possono essere facilmente verificati attraverso risultati concreti che ciascun WP si prefigge di ottenere. Il WP1 analizzerà nel dettaglio l'architettura SSSON basata sui FSR di accesso, allo scopo di fornire funzionalità e requisiti per i servizi a valore aggiunto e gli apparati di rete. In particolare, dopo una prima fase di studio, incentrata sulla generica struttura e capacità delle SSSON, il WP1 fisserà l'architettura "case study", definendo, tramite essa, tutte le informazioni di input di riferimento per le attività di sviluppo nell'intero progetto e, in particolare, per WP2 e WP3. Per quanto riguarda il WP2, l'architettura degli FSR basati su Linux sarà analizzata e sviluppata ulteriormente rispetto agli obiettivi raggiunti nei progetti EURO e BORA-BORA, nel corso dei quali è stata coinvolta la maggioranza dei partner di SORPASSO. In particolare, i risultati principali del WP2 saranno la definizione e l'implementazione di una nuova architettura modulare per i FSR, che favorirà l'introduzione di nuove funzionalità e di moduli "cross-layer", necessari per supportare efficacemente le applicazioni SSSON. Altri risultati di potenziale interesse correlati con il WP2 saranno lo studio, l'analisi e lo sviluppo di: - architetture HW e SW di FSR, al fine di ottimizzare la scalabilità delle prestazioni sia a livello di applicazione che a livello di rete (ad es. prendendo in considerazione sistemi multi-core/CPU); - lo sviluppo di meccanismi per la separazione di control e data plane (ponendo particolare attenzione ai protocolli esistenti, es. ForCES); - nuovi elementi SW, al fine di supportare protocolli e meccanismi in reti multiservizio (MPLS, MPLS-TE). Il WP3 sarà principalmente preposto allo studio e allo sviluppo di moduli FSR al fine di supportare le funzionalità SSSON. Il principale risultato sarà pertanto lo sviluppo di elementi SW per il supporto di: - overlay management delle SSSON (ad es. meccanismi di boot-strap della rete e gestione di subscription/un-subscription dei nodi); - strategie di routing p2p e p2mp su overlay, che prenderanno in considerazione i problemi correlati alla QdS; - protocolli e soluzioni per sicurezza e privacy all'interno dell'overlay; - meccanismi di performance monitoring sui link di overlay; -encoders/transcoders/decoders per traffico multimediale real-time. Il WP4 comprenderà la divulgazione dei risultati del progetto che avverrà principalmente attraverso articoli di ricerca presentati a conferenze internazionali, pubblicati su autorevoli riviste internazionali ed esposti durante il workshop finale del progetto (se le risorse disponibili e gli eventuali sponsor permetteranno la sua realizzazione).
Oltre a quanto detto sopra, restano ancora validi come elementi di valutazione:
- il numero e la qualità delle pubblicazioni prodotte dalle UdR, che saranno prova dei risultati raggiunti durante le attività di ricerca.
- Un workshop di fine progetto (da realizzarsi solo se le risorse lo permetteranno) che fornirà un'ulteriore opportunità per la presentazione dei risultati. In questo caso, il numero di partecipanti al Workshop rappresenterà un altro parametro per valutare l'interesse suscitato dalle attività svolte.
- il software di dominio pubblico, che sarà divulgato nella comunità scientifica internazionale tramite il sito web del progetto. Il successo del progetto può essere misurato in termini di impatto (e.g., il numero di download e l'utilizzo del software da parte di comunità ed enterprise) del lavoro di SORPASSO.
Infine, ci sono alcuni risultati più generali, al raggiungimento dei quali riteniamo il progetto possa contribuire in modo significativo e che possono essere come elemento di valutazione. Primo tra essi è una migliore e più incisiva cooperazione tra differenti Università. Si darà inoltre un contributo e saranno incoraggiati i principi di software e hardware aperto. La natura spiccatamente applicativa di questo progetto porterà benefici alle attività didattiche delle Università partecipanti, che potranno, vista la maggior enfasi posta sugli aspetti operativi, ampliare e differenziare la propria offerta di temi di ricerca e proporre nuove borse di studio di ricerca per laureati e tesi di dottorato, al fine di perseguire gli ambiziosi obiettivi che il progetto si propone.
