Многопоточная маршрутизация в программно-конфигурируемых сетях


https://doi.org/10.7463/rdopt.0616.0850725

Полный текст:


Аннотация

В отличие от традиционных сетей, программно-конфигурируемые сети появились недавно и не исследованы в полной мере, в том числе в части реализации концепции качества обслуживания. В данной работе сделана попытка реализовать идею технологии многопоточной маршрутизации трафика, применяемую в традиционных сетях, в программно-конфигурируемой сети.

С использованием математической теории графов выполнено моделирование архитектуры программно-конфигурируемой сети в виде матриц смежности различной размерности. На основе проведенного сравнительного анализа сформулированы рекомендации по применению алгоритмов Флойда-Уоршелла,  Беллмана-Мура и Дейкстры для поиска кратчайшего пути, а также алгоритмов Форда-Фалкерсона и Диница для поиска максимального потока в случаях выбора сетевых архитектур различной сложности.

Рассмотрены различные варианты выхода из нештатных ситуаций, связанных с пропаданием трафика из-за выхода из строя коммутаторов, отключения сетевых кабелей и прочих проблем.

На основе применения математической теории графов для представления сетей разработан алгоритм многопоточной маршрутизации в программно-конфигурируемых сетях. Полученный алгоритм, включенный в контроллер программно-конфигурируемой сети, позволяет:

  • повысить скорость передачи данных и, следовательно, пропускную способность сети за счет создания нескольких каналов связи между конечными устройствами, что особенно актуально для высоконагруженных сервисов;
  •  осуществить оптимизацию маршрутов в сети с учетом требований отдельных сетевых приложений;
  • повысить равномерность загрузки сети;
  • уменьшить время простоя трафика при обрыве какого-то из каналов благодаря быстрому переключению на альтернативный маршрут;
    • увеличить надежность доставки чувствительных к потерям и задержкам сервисов путем отправки корректирующих кодов (например, код Хэмминга) или дублирующего трафика по другим маршрутам.  

В результате оперативного управления контроллером параметрами потоков сети улучшается функционирование сетевых приложений, повышаются возможности и эффективность работы конечных пользователей.


Об авторах

А. С. Черников
МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва
Россия


А. С. Паус
МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Робачевский Андрей. Программируемый Интернет [Электронный ресурс]: Российский НИИ развития общественных сетей. Режим доступа: http://www.ripn.net/articles/SDN/ (дата обращения: 01.02.2015).

2. E. Chemeritskiy, R. Smeliansky. On QoS Management in SDN by Multipath Routing [Электронный ресурс] // Science and Technology Conference (Modern Networking Technologies) (MoNeTeC), 2014 International. Режим доступа: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=6995581&sortType%3Dasc_p_Sequence%26filter%3DAND(p_IS_Number%3A6995568) (дата обращения: 15.05.2015).

3. Яновский Г.Г. Качество обслуживания в сетях IP. Вестник связи. 2008. №1. C. 15-31.

4. Resource ReSerVation Protocol [Электронный ресурс]: RFC Base. Режим доступа: http://www.rfc-base.org/rfc-2205.html (дата обращения: 04.03.2015).

5. Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers [Электронный ресурс]: RFC Base. Режим доступа: http://www.rfc-base.org/rfc-2474.html (дата обращения: 04.03.2015).

6. TCP/IP Overview [Электронный ресурс]: база знаний компании Cisco. Режим доступа: http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/ip/routing-information-protocol-rip/13769-5.html#tcp (дата обращения: 07.03.2015).

7. Морелос-Сарагоса, Р. Искусство помехо-устойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М. : Техносфера, 2005. 320 с.

8. Multicast only Fast Re-Route [Электронный ресурс]: CISCO. Режим доступа: http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios-xml/ios/ipmulti_serv/configuration/xe-3s/imc-serv-xe-3s-book/imc_mofrr.pdf (дата обращения: 14.04.2015).

9. BGP and equal-cost multipath (ECMP). [Электронный ресурс]: Noction. Режим доступа: http://www.noction.com/blog/equal-cost-multipath-ecmp (дата обращения: 14.04.2015).

10. Round Robin. [Электронный ресурс]: WhatIs.com. Режим доступа: http://whatis.techtarget.com/definition/round-robin (дата обращения: 17.04.2015).

11. Multicast only Fast Re-Route [Электронный ресурс]: CISCO. Режим доступа: http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios-xml/ios/ipmulti_serv/configuration/xe-3s/imc-serv-xe-3s-book/imc_mofrr.pdf (дата обращения: 14.04.2015).

12. Дональд Кнут. Искусство программирования: учебник. 3-е изд., под общей редакцией Ю.В. Козаченко. М.: Издательский дом Вильямс, 2002.

13. T. Stützle, M. López-Ibáñez, P. Pellegrini, M. Maur, M. de Oca, M. Birattari, Michael Maur, M. Dorigo, Parameter Adaptation in Ant Colony Optimization // Technical Report, IRIDIA, Université Libre de Bruxelles, 2010.

14. Корзников А. Д. Новый алгоритм решения задачи о максимальном потоке // Наука и техника. 2013. №5. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/novyy-algoritm-resheniya-zadachi-o-maksimalnom-potoke (дата обращения: 13.04.2015).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Черников А.С., Паус А.С. Многопоточная маршрутизация в программно-конфигурируемых сетях. Радиостроение. 2016;(6):35-46. https://doi.org/10.7463/rdopt.0616.0850725

For citation: Chernikov A.S., Paus A.S. Multi-threaded Routing in Software-defined Net-working. Radio Engineering. 2016;(6):35-46. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/rdopt.0616.0850725

Просмотров: 236

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)