Less Pain, Most of the Gain: Incrementally Deployable ICN - - PowerPoint PPT Presentation

Less ¡Pain, ¡Most ¡of ¡the ¡Gain: ¡ Incrementally ¡Deployable ¡ICN ¡

1 ¡

Seyed ¡K. ¡Fayazbakhsh, ¡Yin ¡Lin, ¡Amin ¡Tootoonchian, ¡ ¡ Ali ¡Ghodsi, ¡Teemu ¡Koponen, ¡Bruce ¡Maggs, ¡ ¡ KC ¡Ng, ¡Vyas ¡Sekar, ¡ScoE ¡Shenker ¡

A ¡high-­‑level ¡view ¡of ¡ICN ¡

2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

• Equip ¡network ¡with ¡content ¡caches ¡
• Decouple ¡“what” ¡from ¡“where” ¡

C ¡

S1 ¡ S2 ¡

• Bind ¡content ¡names ¡to ¡intent ¡
• Route ¡based ¡on ¡content ¡names ¡

¡e.g., ¡find ¡nearest ¡replica ¡

C ¡ C ¡

e.g., ¡CCN, ¡DONA, ¡NDN, ¡4WARD ¡…. ¡

Today: ¡Fetch ¡from ¡server ¡IP ¡

Gains ¡of ¡deploying ¡ICN ¡

3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

C C

• Lower ¡latency ¡
• Reduced ¡congesZon ¡
• Support ¡for ¡mobility ¡
• Intrinsic ¡security ¡ ¡

e.g., ¡CCN, ¡DONA, ¡NDN, ¡4WARD ¡…. ¡

4 ¡

Pains ¡of ¡deploying ¡ICN ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡

C ¡ C ¡

• Routers ¡need ¡to ¡be ¡upgraded ¡
• RouZng ¡needs ¡to ¡be ¡content ¡based ¡

e.g., ¡CCN, ¡DONA, ¡NDN, ¡4WARD ¡…. ¡

5 ¡

MoZvaZon ¡for ¡this ¡work ¡

• Lower ¡latency ¡
• Reduced ¡congesZon ¡
• Support ¡for ¡mobility ¡
• Intrinsic ¡security ¡ ¡
• Routers ¡need ¡to ¡be ¡upgraded ¡with ¡caches ¡
• RouZng ¡needs ¡to ¡be ¡content ¡based ¡

Can ¡we ¡get ¡ICN ¡gains ¡without ¡the ¡pains? ¡

e.g., ¡exisZng ¡technologies? ¡ ¡ e.g., ¡incrementally ¡deployable? ¡ ¡

Gains ¡ Pains ¡

Approach: ¡AEribute ¡gains ¡to ¡tenets ¡

¡ ¡

6 ¡

• Lower ¡latency ¡
• Reduced ¡congesZon ¡
• Support ¡for ¡mobility ¡
• Intrinsic ¡security ¡ ¡
• Decouple ¡“what” ¡from ¡“where” ¡
• Bind ¡content ¡names ¡to ¡intent ¡
• Equip ¡network ¡with ¡content ¡caches ¡
• Route ¡based ¡on ¡content ¡names ¡

QuanZtaZve ¡ QualitaZve ¡

Key ¡Takeaways ¡

• To ¡achieve ¡quanZtaZve ¡benefits: ¡

à Just ¡cache ¡at ¡the ¡“edge” ¡ àWith ¡Zipf-­‑like ¡workloads, ¡pervasive ¡caching ¡and ¡ nearest-­‑replica ¡rouZng ¡don’t ¡ ¡add ¡much ¡ ¡

• To ¡achieve ¡qualitaZve ¡benefits: ¡

à Build ¡on ¡HTTP ¡ ¡

7 ¡

Basis ¡for ¡incrementally ¡deployable ¡ICN ¡

• Background ¡and ¡Approach ¡
• Analyzing ¡quan,ta,ve ¡benefits ¡
• QualitaZve ¡benefits ¡à ¡Incrementally ¡deployable ¡ICN ¡

¡

• Discussion ¡

¡

8 ¡

Outline ¡

Design ¡space ¡of ¡caching ¡ ¡

• QuanZaZve ¡benefits ¡are ¡largely ¡due ¡to ¡caching ¡ ¡

¡

• Two ¡key ¡dimensions ¡to ¡this ¡design ¡space: ¡

– Cache ¡placement ¡ ¡

• E.g., ¡everywhere? ¡Edge? ¡

– Request ¡rouZng ¡

• E.g., ¡shortest ¡path, ¡nearest ¡replica? ¡

9 ¡

RepresentaZve ¡points ¡in ¡design ¡space ¡

10 ¡

ICN-­‑SP ¡ Everywhere ¡ Shortest ¡path ¡to ¡origin ¡ ICN-­‑NR ¡ Everywhere ¡ Nearest ¡replica ¡ Edge ¡ Only ¡at ¡edge ¡nodes ¡ ¡ ¡ Shortest ¡path ¡to ¡origin ¡ Edge-­‑Coop ¡ Only ¡at ¡edge ¡nodes ¡ ¡ ¡ Shortest ¡path ¡to ¡origin ¡ Edge ¡neighbors ¡alone ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡Cache ¡Placement ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Request ¡RouZng ¡

SimulaZon ¡setup ¡

11 ¡

PoP-­‑level ¡topologies ¡(Rockecuel) ¡augmented ¡with ¡access ¡trees ¡ Real ¡CDN ¡ request ¡ ¡logs ¡ LRU ¡replacement ¡ Assume ¡name-­‑based ¡rouZng, ¡lookup ¡incurs ¡zero ¡cost ¡ Cache ¡provisioning ¡ ~ ¡5% ¡of ¡objects ¡ Uniform ¡or ¡ProporZonal ¡

Edge ¡

Request ¡latency ¡

12 ¡

Gap ¡between ¡architectures ¡is ¡small ¡(< ¡10%) ¡ ¡ Similar ¡results ¡for ¡congesZon ¡+ ¡server ¡load ¡

¡ ¡Telstra ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Sprint ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Level3 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡AT&T ¡

20 40 60 80 100 Query latency improvement (%)

ICN-SP ICN-NR EDGE EDGE-Coop

% ¡ ¡ improvement ¡

• ver ¡

“no-­‑cache” ¡

• 5

5 10 15 20 25 Performance gain of ICN-NR

• ver EDGE (%)

Latency Congestion Origin-Load

SensiZvity ¡Analysis ¡

13 ¡

Baseline ¡

Even ¡in ¡best ¡case, ¡ICN-­‑NR ¡is ¡only ¡17% ¡beEer ¡

% ¡gap ¡ ¡ ICN-­‑NR ¡ ¡-­‑ ¡ ¡Edge ¡

Best ¡ ¡case ¡ Normalize ¡ Double ¡

Gap ¡can ¡be ¡easily ¡reduced ¡

ImplicaZons ¡of ¡Edge ¡Caching ¡

• Incrementally ¡deployable ¡

– Domains ¡get ¡benefits ¡without ¡relying ¡on ¡others ¡

• IncenZve ¡deployable ¡

– Domains’ ¡users ¡get ¡benefits ¡if ¡domain ¡deploys ¡caches ¡

14 ¡

• Background ¡and ¡moZvaZon ¡

¡

• Approach ¡ ¡

¡

• QuanZtaZve ¡benefits ¡of ¡ICN ¡

¡

• Qualita,ve ¡benefits ¡à

à ¡Incrementally ¡deployable ¡ICN ¡

• Discussion ¡

¡

15 ¡

Outline ¡

RevisiZng ¡QualitaZve ¡Aspects ¡

• 2. ¡Binding ¡names ¡to ¡intents ¡

16 ¡

• 1. Decouple ¡names ¡from ¡locaZons ¡

¡ ¡Build ¡on ¡HTTP ¡ ¡

– Can ¡be ¡viewed ¡as ¡providing ¡“get-­‑by-­‑name” ¡abstracZon ¡ – Can ¡reuse ¡exisZng ¡web ¡protocols ¡(e.g., ¡proxy ¡discovery) ¡

Use ¡self-­‑cerZfying ¡names ¡ ¡e.g., ¡“Magnet” ¡URI ¡schemes ¡ Extend ¡HTTP ¡for ¡“crypto” ¡and ¡other ¡metadata ¡

Name ¡ResoluZon ¡System ¡ Reverse ¡ Proxy ¡ Origin ¡Server ¡ Publish ¡ content ¡

Register ¡ L.P.idicn.org ¡

idICN: ¡Content ¡RegistraZon ¡

L ¡= ¡content ¡label ¡ P ¡= ¡Hash ¡of ¡ ¡public ¡key ¡ ¡

17 ¡

e.g., ¡hEp://en.5671….fda627b.idicn.org/wiki/ ¡

Name ¡ResoluZon ¡System ¡ Proxy ¡ Edge ¡ ¡ Cache ¡ Reverse ¡ Proxy ¡ AutomaZc ¡Proxy ¡Discovery ¡ e.g., ¡WPAD ¡ Origin ¡Server ¡

idICN: ¡Client ¡ConfiguraZon ¡

Client ¡

18 ¡

Name ¡ResoluZon ¡System ¡ Proxy ¡ Edge ¡ Cache ¡ Reverse ¡ Proxy ¡

• 1. ¡Rqst ¡

L.P.idicn.org ¡ ¡ ¡ Origin ¡Server ¡

• 2. ¡Name ¡

resoluZon ¡

• 6. ¡Response ¡
• 3. ¡Rqst ¡by ¡address ¡
• 5. ¡ ¡Response ¡ ¡+ ¡Metadata ¡ ¡

idICN: ¡Content ¡Delivery ¡

Client ¡

• 4. ¡Fetch ¡

Try ¡it ¡out: ¡ ¡ www.idicn.org ¡

19 ¡

Conclusions ¡

• MoZvaZon: ¡Gains ¡of ¡ICN ¡with ¡less ¡pain ¡

– Latency, ¡congesZon, ¡security ¡ ¡ – Without ¡changes ¡to ¡routers ¡or ¡rouZng! ¡

• End-­‑to-­‑end ¡argument ¡applied ¡to ¡ICN ¡design ¡space ¡ ¡

¡

• Can ¡get ¡most ¡quanZtaZve ¡benefits ¡with ¡“edge” ¡soluZons ¡

– Pervasive ¡caching, ¡nearest-­‑replica ¡rouZng ¡not ¡needed ¡

• Can ¡get ¡qualitaZve ¡benefits ¡with ¡exisZng ¡techniques ¡

– With ¡exisZng ¡HTTP ¡+ ¡HTTP-­‑based ¡extensions ¡ – Incrementally ¡deployable ¡+ ¡backwards ¡compaZble ¡

• idICN ¡design: ¡one ¡possible ¡feasible ¡realizaZon ¡

– Open ¡issues: ¡economics, ¡other ¡benefits, ¡future ¡workloads ¡.. ¡ ¡

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