Virtualization of network environment and study of dynamic routing protocols

Abstract

[ANGLÈS] The main purpose of this thesis has been to build a Virtual Network Laboratory Environment. This concept has been performed with a virtual environment generator called VNUML developed by “Universidad Politecnica de Madrid”. All the component of this labs like VNUML, Quagga and the tools to test it like Wireshark has been studied before. In fact, we've learnt how to install Ubuntu in an USB pen-drive and all the study environment has been developed using this USB. During the thesis, we've realised that a virtual machine can act as router whether there is installed Quagga, and more Quagga routers can communicate among them using static routing or dynamic routing protocol like RIP, OSPF. The thesis is organized in three parts. The first part provides the background of Virtualization required to understand the thesis. Virtualization provides many benefits – greater efficiency in CPU utilization, greener IT with less power consumption, better management through central environment control, more availability, reduced project timelines by eliminating hardware procurement, improved disaster recovery capability, more central control of the desktop, and improved outsourcing services. In the second part, we introduce the most known Routing Shortest Path Algorithms: Bellman-ford and Dijkstra.Those are to understand how RIP and OSPF Protocols are working. Afterwards, we deeply study all the characteristics of both protocols thanks to the virtualization techniques. The differences that we can see in both protocols are mainly in their development, because both use algorithms determining distances and lower cost. OSPF will always find the shortest path, however, the RIP protocol seeks the fewest number of hops between routers, for example using the RIP protocol a shorter or better way in terms of lower cost from Router origin to destination may exist, however whether this path have a greater number of routers or hops chosen it will be discarded. And finally, the third part provides an appendix with information regarding the simulation tool and how to install and prepare all the study environment. The last part can be read independently from the others since understanding the internals of the modeling tool is not required to understand the simulation results.

[CASTELLÀ[ El objetivo principal de esta tesis ha sido construir una Red Virtual en un entorno de Laboratorio. Este concepto se ha realizado con un generador de entorno virtual llamado VNUML desarrollado por "Universidad Politécnica de Madrid". Todo los componentes de este laboratorio como VNUML, Quagga y las herramientas para probarlo como Wireshark han sido estudiadas antes. De hecho, hemos aprendido cómo instalar Ubuntu en un pen-drive USB y todo el entorno de estudio se ha desarrollado haciendo uso de este USB. Durante la tesis, nos hemos dado cuenta de que una máquina virtual puede actuar como enrutador (router) si tiene instalado Quagga, y más routers Quagga pueden comunicarse entre ellos utilizando enrutamiento estático o protocolos de enrutamiento dinamico como RIP, OSPF. La tesis se estructura en tres partes. La primera parte se presentan las bases de la virtualización que se requiere para comprender la tesis. La virtualización ofrece muchas ventajas - una mayor eficiencia en la utilización de CPU, una TI ``más verde'' con menor consumo de energía, una mejor gestión a través del control central del entorno, una mayor disponibilidad, reducción de plazos de los proyectos mediante la eliminación de las adquisiciones de hardware, mejora la capacidad de recuperación ante desastres, un mayor control central de oficina, y mejora la externalización de servicios. En la segunda parte, presentamos los más conocidos Algoritmos de enrutamiento de ``camino mas corto primero'': Bellman-Ford y Dijkstra. Esos son para entender cómo funcionan los protocolos RIP y OSPF. Después, estudiamos en detalle todas las características de ambos protocolos gracias a las técnicas de virtualización. Las diferencias que podemos ver en los dos protocolos son principalmente en su desarrollo, ya que ambos utilizan algoritmos para determinar las distancias y menor costo. OSPF siempre encontrará el camino más corto, sin embargo, el protocolo RIP busca el menor número de saltos entre routers, por ejemplo usando el protocolo RIP puede existir un camino más corto o mejor en términos de menor coste desde el origen hasta el Router destino, sin embargo si este camino tiene un mayor número de routers o saltos será descartado. Y, por último, en la tercera parte se presenta un apéndice con información sobre la herramienta de simulación y cómo instalar y preparar todo el entorno de estudio. La última parte se puede leer independientemente de los otras, ya que la comprensión de los detalles internos de la herramienta de modelado no es necesaria para entender los resultados de la simulación.

[CATALÀ] L'objectiu principal d'aquesta tesi ha sigut construir una Xarxa Virtual en un entorn de Laboratori. Aquest concepte s'ha realitzat amb un generador d'entorn virtual anomenat VNUML desenvolupat per la "Universidad Politécnica de Madrid". Tots els components d'aquest laboratori com VNUML, Quagga i les eines per provar-lo com Wireshark han sigut estudiades abans. De fet, hem après com instal·lar Ubuntu en un pen-drive USB i tot l'entorn d'estudi s'ha desenvolupat fent servir aquest USB. Durant la tesi, ens hem adonat de que una màquina virtual pot actuar com a encaminador (router) si té instal·lat Quagga,i més routers Quagga poden comunicar-se entre ells utilitzant encaminament estàtic o protocols de encaminament dinàmic com RIP, OSPF. La tesi s'estructura en tres parts. En la primera part es presenten les bases de la virtualització que es requereixen per comprendre la tesi. La virtualització ofereix molts avantatges - una major eficiència en la utilització de la CPU, una TI ``més verda'' amb menor consum d'energia, una millor gestió a través del control central de l'entorn, una major disponibilitat, reducció de terminis del projecte mitjançant l'eliminació de les adquisicions de hardware, millora la capacitat de recuperació davant de desastres, un major control central d'oficina, i millora en l'exteriorització de serveis. En la segona part, presentem els Algoritmes d'encaminament de ``camí mes curt primer'' més coneguts: Bellman-Ford y Dijkstra. Aquests són per entendre com funcionen els protocols RIP i OSPF. Després, estudiem en detall totes les característiques de tots dos protocols gràcies a les tècniques de virtualització. Les diferències que podem veure en els dos protocols són principalment en el desenvolupament, ja que tots dos utilitzen algoritmes per determinar les distàncies i el menor cost. OSPF sempre trobarà el camí més curt, en canvi, el protocol RIP busca el menor nombre de salts entre routers, per exemple fent servir el protocol RIP pot existir un camí més curt o millor en termes de menor cost des de l'origen fins el Router destí, però si aquest camí té un major nombre de routers o salts serà descartat. I, per últim, la tercera part presenta un apèndix amb informació sobre l'eina de simulació i com instal·lar i preparar tot el entorn d'estudi. La última part es pot llegir independentment de les altres, ja que la comprensió dels detalls interns de l'eina de modelat no és necessària per entendre els resultats de la simulació.