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SkyNet: rumo à era dos planos de dados inteligentes

Processo:20/05183-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Temático
Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2021
Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Sistemas de Computação
Acordo de Cooperação: MCTI/MC
Pesquisador responsável:Luciano Paschoal Gaspary
Beneficiário:Luciano Paschoal Gaspary
Instituição Sede: Instituto de Informática. Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Porto Alegre , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:Porto Alegre
Pesquisadores associados: Anderson Rocha Tavares ; Arthur Francisco Lorenzon ; Fábio Diniz Rossi ; Italo Fernando Scotá Cunha ; Jose Rodrigo Furlanetto de Azambuja ; Leandro Aparecido Villas ; Marcelo Caggiani Luizelli ; Oscar Mauricio Caicedo Rendon ; Rodrigo Brandão Mansilha ; Rodrigo Neves Calheiros ; Ronaldo Alves Ferreira ; Weverton Luis da Costa Cordeiro
Bolsa(s) vinculada(s):24/05669-0 - Arcabouço de Software para o Projeto, o Desenvolvimento, a Instanciação e a Avaliação de Redes Neurais Artificiais em Planos de Dados Programáveis, BP.TT
23/09857-3 - Infraestrutura para experimentação em roteamento interdomínio inteligente na internet, BP.TT
21/05074-9 - SkyNetLab: Um Testbed de avaliação experimental para a SkyNet, BP.TT
Assunto(s):Inteligência artificial  Redes definidas por software  Redes neurais (computação)  Teleinformática  Plano de dados  Virtualização  Programabilidade de rede 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Inteligência Artificial | Planos de Dados Inteligentes | Planos de Dados Programáveis | P4 | Redes Definidas por Software | Redes Neurais Artificiais | Teleinformática

Resumo

A programabilidade do plano de dados está redesenhando a forma como gerenciamos e operamos os dispositivos de encaminhamento de dados. Esforços recentes da indústria e da academia mostram uma crescente migração de decisões, antes tomadas no plano de controle, para os planos de dados programáveis (e.g., decisões de roteamento). A maior parte das decisões algorítmicas executadas pelos planos de dados ainda é determinística e dependente do plano de controle. Entretanto, acreditamos que é possível quebrar essa dependência de instruções e torná-los inteligentes o suficiente para aprenderem estados e condições da infraestrutura de maneira autônoma. Neste projeto, propõe-se a SkyNet, o primeiro esforço a implementar, operar e orquestrar Redes Neurais Artificiais (RNA) em planos de dados programáveis. As RNAs permitirão, em um futuro próximo, o desenvolvimento e a operação de aplicações de domínio específico para os planos de dados, permitindo que essas sejam treinadas para as mais variadas finalidades. Apesar de alguns esforços para operacionalizar mecanismos de inteligência em planos de dados, a implementação e a operação de RNAs é especialmente desafiadora por dois motivos. Primeiro, as arquiteturas programáveis existentes ainda apresentam limitações em relação às operações (e.g., operações em ponto flutuante). Segundo, as tecnologias de virtualização de planos de dados ainda são incipientes e pouco eficazes - o que dificulta a execução isolada de múltiplas aplicações. Para suprir essas lacunas, a SkyNet objetiva tornar o processo de descrição, implementação e operação de RNAs uma tarefa simples e transparente para desenvolvedores de aplicações e operadores de infraestruturas. O projeto se desdobra em quatro objetivos inter-relacionados: (I) projetar um arcabouço para desenvolvimento de RNAs que permita a descrição e geração de código para infraestruturas de redes programáveis; (II) conceber um ambiente para virtualização leve em planos de dados programáveis; (III) otimizar o gerenciamento e operação de RNAs em infraestruturas programáveis; e (IV) disponibilizar um testbed programável, entre as instituições participantes, para a experimentação de RNAs. Os resultados obtidos nesse projeto contribuirão com os avanços de pesquisa e desenvolvimento relacionados a esse tema nos próximos anos. (AU)

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Publicações científicas (44)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
DA COSTA, LEONARDO; PINHEIRO, BILLY; CORDEIRO, WEVERTON; ARAUJO, ROBERTO; ABELEM, ANTONIO. Sec-Health: A Blockchain-Based Protocol for Securing Health Records. IEEE ACCESS, v. 11, p. 16-pg., . (20/04031-1, 20/05183-0)
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BUENO, GUILHERME; SAQUETTI, MATEUS; RODRIGUES, PABLO; LAMB, IVAN; GASPARY, LUCIANO; LUIZELLI, MARCELO C.; ZHANI, MOHAMED FATEN; AZAMBUJA, JOSE RODRIGO; CORDEIRO, WEVERTON. Managing Virtual Programmable Switches: Principles, Requirements, and Design Directions. IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE, v. 60, n. 2, p. 7-pg., . (20/05183-0, 18/23092-1)
SAQUETTI, MATEUS; BRUM, RAPHAEL M.; ZATT, BRUNO; PAGLIARINI, SAMUEL; CORDEIRO, WEVERTON; AZAMBUJA, JOSE R.; IEEE COMP SOC. A Terabit Hybrid FPGA-ASIC Platform for Switch Virtualization. 2021 IEEE COMPUTER SOCIETY ANNUAL SYMPOSIUM ON VLSI (ISVLSI 2021), v. N/A, p. 6-pg., . (20/05183-0)
JACOBS, ARTHUR SELLE; PFITSCHER, RICARDO JOSE; RIBEIRO, RAFAEL HENGEN; GRANVILLE, LISANDRO ZAMBENEDETTI; FERREIRA, RONALDO ALVES; WILLINGER, WALTER; RAO, SANJAY G.. Establishing Trust for Using Natural Language for Intent-Based Networking. IEEE TRANSACTIONS ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, v. 22, n. 5, p. 13-pg., . (20/05183-0, 23/00812-7, 23/00811-0)
MARQUES, JONATAS A.; LEVCHENKO, KIRILL; GASPARY, LUCIANO PASCHOAL. Responding to Network Failures at Data-plane Speeds with Network Programmability. NOMS 2023-2023 IEEE/IFIP NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 10-pg., . (20/05183-0)
BASSO, MARCELO; ALVES, VINICIUS B.; RAMOS, LAURA B.; GUILLEMOT, JULIEN; RIKER, ANDRE; ABELEM, ANTONIO; GASPARY, LUCIANO; ZHANI, MOHAMED FATEN; GALAN-JIMENEZ, JAIME; WICKBOLDT, JULIANO; et al. Bringing Programmable Low-End Networks to Life: A Field Study with An Off-the-Shelf Prototype. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 3-pg., . (23/00816-2, 21/00199-8, 23/00673-7, 20/05183-0)
GOBATTO, LEONARDO; SAQUETTI, MATEUS; DINIZ, CLAUDIO; ZATT, BRUNO; CORDEIRO, WEVERTON; AZAMBUJA, JOSE R.. Improving Video Streaming Quality in Congested Networks with In-Network Computing. 15TH IEEE LATIN AMERICAN SYMPOSIUM ON CIRCUITS AND SYSTEMS, LASCAS 2024, v. N/A, p. 5-pg., . (20/05183-0)
TEMP, DANIEL CHAVES; CAPELETTI, IGOR FERRAZZA; DE CASTRO, ARIEL GOES; SEVERO DE SOUZA, PAULO SILAS; LORENZON, ARTHUR FRANCISCO; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; ROSSI, FABIO DINIZ. Latency-Aware Cost-Efficient Provisioning of Composite Applications in Multi-Provider Clouds. PROCEEDINGS OF THE 13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON CLOUD COMPUTING AND SERVICES SCIENCE, CLOSER 2023, v. N/A, p. 9-pg., . (21/06981-0, 20/05115-4, 20/05183-0)
LAMB, IVAN P.; DUARTE, PEDRO ARTHUR P. R.; MARQUES, JONATAS; LUIZELLI, MARCELO C.; GASPARY, LUCIANO P.; TAVARES, ANDERSON; FERREIRA, RONALDO A.; CUNHA, ITALO; AZAMBUJA, JOSE RODRIGO F.; CORDEIRO, WEVERTON. Distributed Graph Neural Networks in Programmable Data Planes. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 9-pg., . (21/00199-8, 23/00816-2, 20/05183-0, 23/00811-0, 23/00812-7, 23/00673-7)
DA SILVA JUNIOR, BRIVALDO ALVES; CUNHA, ITALO; FERREIRA, RONALDO A.. Automatic Inference of BGP Community Semantics. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 8-pg., . (20/05183-0, 23/00812-7, 23/00811-0)
LUZ, GABRIEL SANTOS; RIBEIRO JUNIOR, NILDO DOS SANTOS; VIEIRA, LUIZ F. M.; VIEIRA, MARCOS A. M.; GNAWALI, OMPRAKASH. Latency minimizing in two paths dual radio networks. WIRELESS NETWORKS, v. 30, n. 3, p. 10-pg., . (20/05183-0)
VOGT, FRANCISCO GERMANO; LOPES, VICTOR H. S.; RODRIGUEZ, FABRICIO; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; PAPAGIANNI, CHRYSA; ROTHENBERG, CHRISTIAN. DEMO: The GhostTwin: Towards Live Digital Twins via SmartNIC Network Emulation. PROCEEDINGS OF THE 2025 ACM SIGCOMM 2025 POSTERS AND DEMOS, SIGCOMM 2025, v. N/A, p. 3-pg., . (24/16207-8, 20/05183-0)
ALVES, VINICIUS BOFF; BASSO, MARCELO; RAMOS, LAURA BECKER; GUILLEMOT, JULIEN; RIKER, ANDRE; ABELEM, ANTONIO; GASPARY, LUCIANO; ZHANI, MOHAMED FATEN; GALAN-JIMENEZ, JAIME; WICKBOLDT, JULIANO ARAUJO; et al. Towards Programmable Low-End Networking: Research Challenges and Lessons Learned. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 9-pg., . (23/00673-7, 20/05183-0, 21/00199-8, 23/00816-2)
VOGT, FRANCISCO GERMANO; ROTHENBERG, CHRISTIAN; LOPES, VICTOR H. S.; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; RODRIGUEZ, FABRICIO; PAPAGIANNI, CHRYSA; PONGRACZ, GERGELY. DEMO: SmartNet: Bridging Performance and Realism in Network Emulation with SmartNICs. PROCEEDINGS OF THE 2025 ACM SIGCOMM 2025 POSTERS AND DEMOS, SIGCOMM 2025, v. N/A, p. 3-pg., . (24/16207-8, 20/05183-0)
VOGT, FRANCISCO GERMANO; LOPES, VICTOR H. S.; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; ROTHENBERG, CHRISTIAN; PONGRACZ, GERGELY; PAPAGIANNI, CHRYSA. POSTER: FlexUP: Breaking Up the CU-UP to Speed Up the RAN. PROCEEDINGS OF THE 2025 ACM SIGCOMM 2025 POSTERS AND DEMOS, SIGCOMM 2025, v. N/A, p. 3-pg., . (21/00199-8, 24/16207-8, 23/00794-9, 20/05183-0)
VOGT, FRANCISCO; CESEN, FABRICIO RODRIGUEZ; DE CASTRO, ARIEL GOES; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; ROTHENBERG, CHRISTIAN ESTEVE; PONGRACZ, GERGELY; BERNARDOS, CJ; MARTINI, B; ROJAS, E; VERDI, FL; et al. QoEyes: Towards Virtual Reality Streaming QoE Estimation Entirely in the Data Plane. 2023 IEEE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK SOFTWARIZATION, NETSOFT, v. N/A, p. 5-pg., . (21/00199-8, 20/05183-0, 21/06981-0)
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JACOBS, ARTHUR S.; PFITSCHER, RICARDO J.; RIBEIRO, RAFAEL H.; FERREIRA, RONALDO A.; GRANVILLE, LISANDRO Z.; WILLINGER, WALTER; RAO, SANJAY G.; USENIX ASSOC. Hey, Lumi! Using Natural Language for Intent-Based Network Management. PROCEEDINGS OF THE 2021 USENIX ANNUAL TECHNICAL CONFERENCE, v. N/A, p. 15-pg., . (18/23085-5, 15/24494-8, 20/05183-0)
LAMB, IVAN PETER; PINHEIRO ROSA DUARTE, PEDRO ARTHUR; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; GASPARY, LUCIANO PASCHOAL; AZAMBUJA, JOSE RODRIGO; DA COSTA CORDEIRO, WEVERTON LUIS. Multi-Tenant Programmable Switch Virtualization Leveraging Explicit Resource Sharing. 2024 20TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK AND SERVICE MANAGEMENT, CNSM 2024, v. N/A, p. 9-pg., . (21/00199-8, 20/05183-0, 23/00673-7, 23/00816-2)
SUSIN, ROBERT PATRICK; PARIZOTTO, RICARDO; GASPARY, LUCIANO P.; SCHAEFFER-FILHO, ALBERTO. IoTP4Chain: Leveraging Programmable Data Plane for Efficient IoT Forensics using Blockchain. 2024 IEEE CONFERENCE ON NETWORK FUNCTION VIRTUALIZATION AND SOFTWARE DEFINED NETWORKS, NFV-SDN 2024, v. N/A, p. 6-pg., . (20/05183-0, 20/05152-7, 24/05669-0, 23/00673-7, 23/00764-2)
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SAQUETTI, MATEUS; CANOFRE, RONALDO; LORENZON, ARTHUR F.; ROSSI, FABIO D.; AZAMBUJA, JOSE RODRIGO; CORDEIRO, WEVERTON; LUIZELLI, MARCELO C.. oward In-Network Intelligence: Running Distributed Artificial Neural Networks in the Data Plan. IEEE COMMUNICATIONS LETTERS, v. 25, n. 11, p. 3551-3555, . (18/23092-1, 20/05183-0, 20/05115-4)
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WILLINGER, WALTER; FERREIRA, RONALDO A.; GUPTA, ARPIT; BELTIUKOV, ROMAN (SYLEE); GUTHULA, SATYANDRA; GRANVILLE, LISANDRO Z.; JACOBS, ARTHUR S.. When Something Looks Too Good To Be True, It Usually Is! AI Is Causing A Credibility Crisis In Networking. ACM SIGCOMM COMPUTER COMMUNICATION REVIEW, v. 55, n. 1, p. 6-pg., . (20/05183-0, 23/00811-0)
WIRZ, FRANCOIS; GARTNER, MARTEN; VAN BOMMEL, JELTE; MOGHADAM, ELHAM EHSANI; CIMASZEWSKI, GRACE H.; HE, ANXIAO; ZHANG, YIZHE; BIRGE-LEE, HENRY; KOTTMANN, FELIX; KRAHENBUHL, CYRILL; et al. Scaling SCIERA: A Journey Through the Deployment of a Next-Generation Network. PROCEEDINGS OF THE 2025 ACM SIGCOMM 2025 CONFERENCE, SIGCOMM 2025, v. N/A, p. 22-pg., . (20/05183-0, 23/00812-7, 23/00811-0)
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VOGT, FRANCISCO GERMANO; RODRIGUEZ, FABRICIO; COSTA, FILIPO GABERT; ROTHENBERG, CHRISTIAN ESTEVE; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; PATRA, GYANESH; PONGRACZ, GERGELY. DEMO: P4 Replay (P4R): Reproducing Packet Traces and Stateful Connections at Line-Rate on Your P4-capable Hardware. PROCEEDINGS OF THE 2024 SIGCOMM POSTER AND DEMO SESSIONS, SIGCOMM POSTERS AND DEMOS 2024, v. N/A, p. 3-pg., . (20/05183-0, 20/05115-4)
LAMB, IVAN PETER; FACEN, THEO; DUARTE, PEDRO; AZAMBUJA, JOSE RODRIGO; CORDEIRO, WEVERTON. Multi-Tenant Programmable Switch Virtualization Architecture. PROCEEDINGS OF 2024 IEEE/IFIP NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, NOMS 2024, v. N/A, p. 5-pg., . (20/05183-0)
BOL, PAULA DUARTE; LUNARDI, ROBEN C.; NICOLAU DE FRANCA, BRENO BERNARD; CORDEIRO, WEVERTON. Modular Switch Deployment in Programmable Forwarding Planes with Switch(De)Composer. PROCEEDINGS OF THE 2021 SIGCOMM 2021 POSTER AND DEMO SESSIONS, SIGCOMM 2021 DEMOS AND POSTERS, v. N/A, p. 3-pg., . (20/05183-0)
FATUR LESSA, JOAO VICENTE; MARQUES, JONATAS ADILSON; PARIZOTTO, RICARDO; GASPARY, LUCIANO PASCHOAL. In-Network Inference with NEURALP4: Auto-Generating Full-Fledged NN Models for PDPs. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 10-pg., . (23/00673-7, 20/05183-0)
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CARVALHO, FABRICIO B.; FERREIRA, RONALDO A.. Scaling Stateful Network Services on Multicore Architectures. NOMS 2025-2025 IEEE NETWORK OPERATIONS AND MANAGEMENT SYMPOSIUM, v. N/A, p. 8-pg., . (23/00811-0, 23/00812-7, 20/05183-0)
COSTA, FILIPO GABERT; VOGT, FRANCISCO GERMANO; RODRIGUEZ CESEN, FABRICIO; SINGH, SUNEET KUMAR; LUIZELLI, MARCELO CAGGIANI; ROTHENBERG, CHRISTIAN ESTEVE. P4DMA: Unlocking High-Performance RDMA Traffic Generation on Programmable Switches. 2025 IEEE 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK SOFTWARIZATION, NETSOFT, v. N/A, p. 3-pg., . (20/05183-0, 24/16207-8, 21/00199-8, 23/00794-9)