در سال¬هاي اخير، شبكه هاي مبتني برنرم¬افزار (SDN) با هدف مديريت ساده تر، بهينه تر و قابليت برنامه ريزي بيش¬تر شبكه¬هاي كامپيوتري مطرح شدند. اين شبكه ها با جداسازي بخش كنترلي و بخش داده و استفاده از كنترل¬كننده متمركز به اهداف مورد نظر خود دست مي¬يابند. هم¬زمان با رشد سريع شبكه ها، افزايش تعداد سوئيچ ها و ترافيك موجود در شبكه، كنترل¬كننده متمركز به تنها نقطه شكست در شبكه SDN تبديل شده است كه اين امر سبب افزايش آسيب-پذيري شبكه در برابر حملات، اختلالات و ناپايداري شبكه مي‎شود. علاوه بر اين، شبكه¬هاي SDN متمركز از چالش¬هاي ديگري از جمله مقياس پذيري، سربار ترافيكي در محدوده كنترل‎كننده، نياز به توان پردازشي بالا، قابليت ذخيره سازي حجم زيادي از داده ها و گذردهي مناسب براي پاسخ به ترافيك ¬هاي ارسالي رنج مي¬برند. براي بهبود اين چالش ¬ها و دستيابي به دسترس پذيري، تحمل پذيري خطا و قابليت اطمينان بالاتر، معماري¬هاي توزيع شده براي بخش كنترلي با حفظ ديد شبكه¬اي متمركز پيشنهاد شدند. در اين نوع از معماري¬¬ها، چگونگي تخصيص سوئيچ¬ها به كنترل¬كننده ها و هم¬چنين توازن بار بين كنترل¬كننده ها به منظور استفاده بهينه تر از منابع شبكه از اهميت بالايي برخوردار است. دراكثر روش¬هاي توازن بار پيشين، نگاشت بين سوئيچ و كنترل¬كننده، ايستا و فاقد مكانيزم انعطاف‌پذير و پويا براي توزيع بار بين كنترل¬كننده¬ها مي¬باشد. بنابراين، قادر به سازگاري با تغييرات پوياي شرايط شبكه و ترافيك نيستند. براي پاسخگويي به اين چالش¬ها در اين پايان نامه به ارائه روشي پويا، منطبق با شرايط براي توازن بار بين كنترل-كننده ها با بهبود تحمل پذيري خطا در يك معماري توزيع شده مي¬پردازيم. روش پيشنهادي با جمع¬ آوري اطلاعات مربوط به ميزان بار هركنترل¬كننده و مقايسه آن با حد آستانه و نرخ توازن بار درصورت لزوم به انتخاب سوئيچ مناسب جهت مهاجرت به كنترل¬كننده با كم¬ترين ميزان بار مي¬پردازد. منظور از سوئيچ مناسب، سوئيچي است كه مهاجرت آن منجر به بهبود توازن بار شبكه گردد. در پياده‌سازي اين روش از سوئيچ مجازي تحت عنوان Open v Switch در يك ماشين مجازي و كنترل‌كننده Floodlight براي نشان دادن طراحي و تست عملكرد روش مورد نظر استفاده شده است. هم¬چنين روش پيشنهادي سبب كاهش حدود70درصد در زمان پردازش بسته¬ هاي packet_in در كنترل¬كننده مبدا، بهبود حدود 15 درصد در ميانگين مصرف حافظه و افزايش حدود 50 درصد توان گذردهي با اعمال توازن بار بهتر بين كنترل¬كننده ها گشته است. واژه‌هاي كليدي: شبكه هاي مبتني بر نرم افزار، Open Flow، كنترل¬كننده هاي توزيع شده، توازن بار.

1395/12/02

2/9/2019 12:00:00 AM

In recent years, Software Defined Networks (SDN) with centralized controller based on Open Flow seen as one of the most promising paradigm for shift from traditional network to the future Internet by enabling programmability, easier management an​d faster innovation. Simultaneously with the rapid growth of networks, increasing the number of switches an​d traffic on the network, centralized control has become the single point of failure in the SDN thus increasing network vulnerabilities against attacks, disturbances an​d instability of network . In addition, centralized SDN networks suffer of other challenges including scalability, overhead traffic on domain controllers, require high processing power, storage capacity an​d throughput of large volumes of data traffic that should be sent to answer. To improvement these challenges an​d achieve high availability, fault tolerance an​d higher reliability, distributed architectures for control plane were proposed with maintaining centralized view of the network. In this type of architectures, how to allocate switch to controller an​d load balancing between controllers is in order of importance as well as more efficient use of network resources. In most previous load balancing methods, the mapping between switch an​d controller is static an​d have not flexible an​d dynamic mechanism for distributing the load between controllers. So, are not able to adaption with dynamic changes of network conditions an​d traffics. To meet these challenges in this thesis, we present a dynamic solution, in accordance with the conditions an​d improvement of fault tolerance capabilities for load balancing between controllers in distributed architectures. The proposed solution by collecting information about the amount of load of each controller an​d compare it with the threshold an​d balance rate, if load balancing is necessary, deals to select a suitable switch to migration to another controller that has the least amount of load. The appropriate switch is one that it’s migration resulting to improve network load balancing. In implementation of this method, we build the prototype system on floodlight controller an​d virtual switch called Open V Switch Kernel Mod in virtual machine to demonstrate our design an​d test the performance of our algorithm. Also, the proposed method reduces about 70 % packet_in processing time in overloaded controller, improve about 15% average memory consumption, an​d increase about 50% throughput by applying better lod balance between controllers.