Mapeamento de Controladores Primário-Backup para Tolerância a Falhas Bizantinas em Redes Definidas por Software

A segurança em Redes Definidas por Software (SDNs) tem sido uma grande preocupação para sua implantação. As ameaças bizantinas em SDNs são mais sofisticadas de defender, uma vez que as mensagens de controle emitidas por um controlador comprometido parecem legítimas. A aplicação da abordagem tradicional de Tolerância a Falhas Bizantinas em SDNs requer que cada switch seja mapeado para 3f + 1 controladores para se defender contra f falhas simultâneas de controladores. Essa abordagem, por um lado, sobrecarrega os controladores devido a múltiplas solicitações dos switches. Por outro lado, levanta novos desafios quanto ao mapeamento switch-controlador e à determinação do número mínimo de controladores necessários na rede. Neste artigo, apresentamos uma nova abordagem de mapeamento de controladores primário-backup na qual um switch é mapeado para apenas f + 1 controladores primários e f controladores de backup para se defender contra ataques bizantinos simultâneos em f controladores. Desenvolvemos uma formulação de programação de otimização que fornece a solução de mapeamento switch-controlador e minimiza o total de controladores requeridos. Consideramos a capacidade de processamento dos controladores e o atraso de comunicação entre switches e controladores como restrições do problema. Nossa abordagem também facilita o compartilhamento de capacidade dos controladores de backup quando dois switches utilizam o mesmo controlador de backup, mas não precisam dele simultaneamente. Demonstramos a eficácia da abordagem proposta por meio de análise numérica. Os resultados mostram que a abordagem proposta reduz significativamente o total de controladores necessários em até 50% em comparação a um esquema existente, garantindo uma melhor distribuição de carga entre os controladores com um índice de equidade de até 0,92.