I. RESUMENEn las Redes tradicionales compuestas por equipos

que incorporan el plano de control y monitoreo en el mismoSO, es casi imposible detectar problemas relacionados atemperaturas elevadas en los servidores, llevando en muchode los casos a fallos permanentes en la red y daños graves enlos mismos servidores sin que el administrador sepa que estasucediendo. Las Redes SDN permiten incorporar dispositivosde monitoreo y control de flujo con el fin de evitar daños enlos servidores. En el presente proyecto se detalla una soluciónde código abierto de balanceo de carga. Sensores detemperatura controlan bajo la plataforma arduino latemperatura del sistema y mediante una red SDN con equiposde balanceo de carga conectados, equilibran el uso de la redeficientemente evitando los típicos fallos de los servicios dered. Ademas el administrador podrá revisar en tiempo real latemperatura de sus servidores mediante una página web entiempo real.

II. ABSTRACT

In traditional networks composed of equipmentincorporating the level of control and monitoring in the SO, itis almost impossible to detect problems at elevatedtemperatures on servers carrying cases in a permanentnetwork failures and serious damage to the same serverwithout the manager to know what is happening. The SDNNetworks can incorporate monitoring devices and flowcontrol in order to prevent damage to the servers. In thisproject a solution open source load balancing is detailed.Temperature sensors on the Arduino platform control systemtemperature by SDN and network equipment connected loadbalancing, equilibrate the efficient use of network failuresavoiding the typical network services. Additionally theadministrator can review real-time temperature of yourservers via a web page in real time.

III. INTRODUCCIÓN

En la actualidad, las Redes de datos se encuentranmuy desarrolladas y presentes en casi toda empresa. Alimplementar estas redes se trata de mantener el control totalpero a medida que crecen las mismas la administración se

torna una tarea difícil. Otro efecto negativo en el crecimientode la red es la carga generada en los servidores que acarreaproblemas por las elevadas temperaturas generadas en losdispositivos electromecánicos y electrónicos que componenel servidor.

Esto se debe a que los equipos que conforman una redtradicional, tienen las funciones de control y datosincorporadas y mientras la red sigue creciendo y migrando sedebe realizar la configuración correspondiente provocandodolores de cabeza al administrador de red.

Una de las más recientes innovaciones tecnológicas proponeseparar los planos de control y datos para una mejor gestiónde la red. Se trata de las redes SDN que provee una mejoradministración de la red separando las funciones de control ydatos en dispositivos diferentes y comunicados mediante elprotocolo OPENFLOW.

Este tipo de redes mejora el control de la red y evitaconfiguraciones innecesarias al momento de añadir equipos ala misma. Ademas entre las funcionalidades extras queprovee, permite añadir dispositivos open-source quemonitorean y controlan el flujo de carga de los servidores einforman al usuario para la toma de decisiones con el fin degarantizar la operabilidad de la red las 24 horas del día.

IV. ESTADO DEL ARTE

Recientemente, se han propuesto soluciones de redesSDN que se extienden al uso del protocolo OpenFlow cuyaaplicación esta enfocada a las redes de sensores inalámbricasdesde áreas domésticas hasta zonas industriales con altosniveles de interferencia electromagnética.

En [4] se identificó el enfoque OpenFlow para redesinalámbricas de sensores y luego se propuso la solución delsensor OpenFlow que, a diferencia de OpenFlow tradicional,apoya dentro de la red el procesamiento de paquetes y devarios tipos de direccionamiento definidos para WSN.

En [8], el enfoque del sensor OpenFlow esta definido porotras técnicas de programación WSN.

En [5] se introduce el concepto de Redes InalámbricasDefinidas por Software que junto con el sensor OpenFlow

Bonilla Mario; Chango Christian; Nuñez Freddy

*Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e IndustrialAmbato, Ecuador, e-mail: fnunez6823@uta.edu.ec

*Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e IndustrialAmbato, Ecuador, e-mail: mbonilla4274@uta.edu.ec

*Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e IndustrialAmbato, Ecuador, e-mail: cchango9224@uta.edu.ec

CONTROL DE FLUJO DE UNA RED DEFINIDA POR SOFTWAREUSANDO SENSORES TÉRMICOS

ofrece una mayor flexibilidad en el uso del ciclo de trabajopara lograr eficiencia energética en las redes inalámbricas desensores. Ademas se utiliza SDN-WISE que permite a losdesarrolladores implementar sus propios controladorespersonalizados y acotados a sus necesidades en cualquierlenguaje de programación existente.

Todas estas herramientas pueden ser simuladas en mininet,permitiendo verificar el comportamiento de los controladoresantes de ponerlos a funcionar en el mundo real.

En el año 2014 Alejandro de Gante en su artículouniversitario denominado “Smart Wireless Sensor NetworkManagement Based on Software Defined Networking”sostiene que la gestión inteligente de redes utilizando SDNpromete una solución para algunos de los problemasinherentes a la gestión de redes de sensores inalámbricos(WSN).

V. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Redes definidas por software

Hoy en día uno de los más grandes retos es implementar yejecutar con rapidez nuevas aplicaciones dentro de sus redesde datos, con el fin de poder ofrecer resultados de negocio. Ala vez intentan introducir estas nuevas funciones sin queafecte al negocio. Sin embargo, las redes SDN parecen ser larespuesta a estos retos [1]

Estas redes definidas por Software son una arquitectura dered dinámica, manejable, rentable y adaptable. Estaarquitectura desacopla el control de la red y las funciones dereenvío permitiendo que el control de la red pase a serdirectamente programable y empleado la infraestructuraespecíficamente para las aplicaciones y servicios de red [3]

Protocolo OpenFlow

Una de las bases del concepto de SDN es el protocoloOpenFlow, propuesto por miembros de diversasuniversidades, como Stanford, Berkeley y MIT. OpenFlow sepresenta como un lenguaje abierto y universal para la“comunicación” entre elementos de red, a partir de lacreación de tablas de flujo dinámicas. 8 Actualmente, muchosequipos ya son compatibles con el protocolo OpenFlow,popularizando y viabilizando la expansión de las redesdefinidas por software [1, 2, 3]

Tipos de Switches OpenFlow

1. Switches OpenFlow-Dedicados

2. Switches OpenFlow-Híbridos

Aplicaciones que impulsan las redes SDN

• Cloud Computing

• Movilidad

• Big Data

• Internet of Things

Controladores SDN

El controlador es el núcleo central de la arquitectura SDN, yaque es el que tiene toda la lógica de la red. En el controladorse definen las reglas para administrar el flujo de datos en lared. Esto permite una configuración más rápida que en lasredes tradicionales, donde se espera a que el fabricante lohaga, al igual que la implementación de nuevas aplicacionesy servicios [5, 6, 7]

NOX

POX

Beacon

Floodlight

Sensores de Temperatura

Una gran cantidad de procesos requieren el control preciso dela temperatura para producir resultados de calidad o prevenirsobrecalentamientos, rupturas, explosiones y otros tipos deproblemas. [5]

Figura 1: Tipos de Sensores de Temperatura

Tecnologías VPN y protocolos

Una serie de tecnologías y protocolos se utilizanpara permitir VPNs Site-toSite y VPNs de accesoremoto. Estos protocolos y tecnologías se describena continuación

IPsec: Consiste en un conjunto de protocolosdiseñados para proteger el tráfico IP entre gateways

GRE: Se puede utilizar para construir túneles ytransportar tráfico multiprotocolo entre dispositivosCE en una VPN

Proyecto de Martini: Permite el transporte de puntoa punto de protocolos como Frame Relay, ATM,Ethernet

Túnel IEEE 802.1Q (Q-in-Q): Permite a unproveedor de servicios para hacer un túnel contráfico Ethernet (802.1Q)

MPLS LSP: Un LSP es un camino a través derouters Label Switch (LSR) en una red MPLS.

Debido a las ventajas económicas que ofrecen las RedesPrivadas Virtuales se trata de una excelente tecnología para elacceso remoto, puesto que el uso de una VPN constituye unsustituto indispensable a los métodos tradicionales. Además,

constituye una buena solución alterna a los métodos deimplementación de redes WAN tradicionales. [8]

VI. MATERIALES Y METODOLOGÍA

Para una óptima implementación, es necesarioseleccionar correcta y cuidadosamente los dispositivos autilizar, en la adquisición de datos se utilizó la plataformaarduino por la variedad de dispositivos, capacidades ycompatibilidad con cientos de tarjetas controladoras ysensores. Esta plataforma se configuró en modo ClientWebpara que el servidor acceda y registre los valores detemperatura en su base de datos.

El servidor Web se implementó utilizando la plataforma decódigo abierto Joomla que permitió crear una página web demonitoreo muy amigable con el usuario, El servicio webpermite el monitoreo en tiempo real de la temperatura de losservidos así como un filtro de Acceso al Medio para elcontrol de los clientes que se conectan a la red.

La red se diseñó con un controlador SDN y un SwitchOpenFlow. El controlador seleccionado es un FloodLight, setrata de un proyecto de código abierto, programado enlenguaje Java que junto con el switch OpenFlow, balanceande manera eficiente la carga de trabajo de los servidores.

Una vez implementado el sistema, se realizaron las pruebasde comunicación entre los dispositivos de la red, Sesimularon casos extremos y se determinó la eficiencia delsistema.

VII. RESULTADOS

Uno de los problemas con los que se enfrenta unservidor es la carga de trabajo que debe soportar cuando losclientes solicitan sus servicios, esta carga de trabajo produceelevadas temperaturas sobre en dispositivoselectromecánicos, electromagnéticos como los discos duros,un sistema de balanceo de carga ayuda a un servidor ymediante un monitoreo inteligente se puede mejorar laeficiencia de la red.

Las pruebas de funcionamiento están divididas en 2secciones, la primera muestra la conectividad existente entrelos 2 switchs convencionales y el controlador SDN. Estosdispositivos se conectan utilizando el protocolo OPENFLOWy realizan un filtrado en la Capa de Acceso al Medio paraevitar que equipos extra;os accedan a la red.

En la segunda sección, se observa el sistema de control de lared, este monitorea la temperatura de los equipos y muestralos valores en una página web con el fin de que eladministrador de red tenga conocimiento de lo que estasucediendo con los equipos.

Los rangos nominales de temperatura se encuentran entre 5°Cy 45°C, donde no es necesaria la activación de los equipos debalanceo de carga. Cuando la temperatura supera estos

valores nominales, el balanceo de carga entra enfuncionamiento con servidores adicionales, que liberantrabajo al servidor principal con el objetivo de disminuir latemperatura del mismo, ya que este parámetro provoca fallasen los dispositivos electrónicos y en los mecanismosexistentes dentro de los servidores como discos duros.

VIII. DISCUSIÓN

Al definir como plataforma de trabajo se abre a laposibilidad de desarrollar nuevas aplicaciones en base a lasanteriormente ejecutadas, que han servido como un plan deinspiración y avance, incrementando el nivel de integraciónde nuevos dispositivos y variables a las redes de datos,volviendo estos muchos más dinámicos.

Parte de la integración es incluida la de los sensores el cualmanejan mejores características y especificación queanteriormente se manejaban, volviéndose más estable elcontrol de autonomía de trabajo a la red, obteniendo unbalanceo de carga SDN, dependiente de la temperatura.

Ahora el nuevo reto que servirá durante las próximasaplicaciones es la evolución de los sistemas de gestión decontenido ayuda en el desarrollo rápido y eficaz deaplicaciones partiendo de la programación básica tanto enWEB como HTML, del cual se pueda aprovechar de mejormanera los datos ya proporcionados.

IX. REFERENCIAS

[1] N. McKeown, T. Anderson, H. Balakrishnan, G. Parulkar, L. Peterson. Rexford, S. Shenker, and J. Turner. OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks. White paper. March 2008.

[2] S. Shenker et al.. The future of networking and the past ofprotocols. OpenNetSummit 2011. October 2011.

[3] B. Pfaff et al.. OpenFlow Switch Specification – Version 1.1.0 Implemented (Wire Protocol 0x02). February 2011.

[4] T. Luo, H.-P. Tan, and T. Q. S. Quek. Sensor OpenFlow: Enabling Software-Defined Wireless Sensor Networks. IEEE Communications Letter. Vol. 16, No. 11, pp: 1896–1899. November 2012.

[5] S. Costanzo, L. Galluccio, G. Morabito, and S. Palazzo. Software Defined Wireless Networks: Unbridling SDNs. In Proc. of EWSDN 2012. October 2012.

[6] G. Bianchi, M. Bonola, A. Capone, and C. Cascone. OpenState: Programming Platform-independent Stateful OpenFlow Applications Inside the Switch. ACM Computer Communication Review. Vol. 44, No. 2, pp.: 45-51. April 2014.

[7] B. Lantz, B. Heller, and N. McKewon. A network in a laptop: rapid prototyping for software-defined networks. In Proc. of ACM Hotnets- IX.

[8] I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci. A survey on sensor networks. IEEE Communications Magazine. Vol. 40, No. 8., pp.:102-114. August 2002.