17684

17684

ارائه روشي براي طراحي لايه كنترل در شبكه هاي مبتني بر نرم افزار توزيعي

كارشناسي ارشد

نرم افزار

فروردين 1396

دكتر زينب موحدي

كامپيوتر

شبكه مبتني بر نرم‌افزار، مفهوم جديدي در شبكه‌هاي كامپيوتري است كه بر خلاف معماري شبكه‌هاي فعلي، سطوح داده و كنترل از يكديگر جدا هستند. سطح كنترل در شبكه‌ مبتني بر نرم‌افزار شامل تعدادي كنترل‌كننده است كه مسئوليت نظارت، بهينه‌سازي عمليات و مديريت تجهيزات سطح داده را بر عهده دارند. هر كنترل‌كننده در يك مقطع زماني توانايي پردازش تعداد جريان‌هاي محدودي را دارد در نتيجه تعداد سوييچ‌هاي تحت مديريت كنترل‌كننده نيز محدود مي‌شوند. بر همين اساس يك كنترل‌كننده ممكن است براي مديريت سوييچ‌‌ها در شبكه‌‌‌اي با مقياس كوچك كافي باشد، اما در شبكه‌‌هاي مراكز داده و سازمان‌ها، با افزايش باركاري و اندازه شبكه‌ها، تعداد كنترل‌كننده‌هاي مورد نياز نيز افزايش مي‌يابد. بهره‌گيري از يك كنترل‌كننده در شبكه داراي مزاياي بسيار زيادي است، اما با خود مشكل‌ها و مسائلي نظير تك نقطه شكست، امنيت، كيفيت سرويس، مقياس‌پذيري و عدم توازن بار را به همراه دارد. راه‌كار مقابله با مشكلات مطرح شده، استفاده از چند كنترل‌كننده است، اما بهره‌گيري از چند كنترل‌كننده باعث افزايش هزينه شبكه مي‌شود و مسائلي نظير تعداد كنترل‌كننده مورد نياز و نحوه استقرار آن‌ها در شبكه را با خود به همراه دارد. يكي ديگر از دلايل افزايش تعداد كنترل‌كننده و هزينه، نحوه استقرار كنترل‌كننده‌ها در شبكه است. در راه‌كارهاي ارائه شده، اغلب محل استقرار كنترل‌كننده‌ها تنها در كنار سوييچ‌هاي شبكه در نظر گرفته مي‌شود. تحقيقات انجام گرفته بر روي استقرار آزادانه و مستقل از سوييچ‌، حاكي از كاهش چهار برابري تعداد كنترل‌كننده مستقر در شبكه و در نتيجه كاهش هزينه، نسبت به راه‌كار وابسته به محل سوييچ، است. در اين پايان‌نامه، در گام نخست با بهره‌گيري از تعداد و مشخصات كنترل‌كننده‌ها و تجهيزات ارتباطي كه در اختيار داريم، با توجه به نيازهاي شبكه مبتني بر نرم‌افزار كه در اين روش بر اساس حداكثر ترافيك ارسالي از سوييچ‌ها در نظر گرفته شده است، با بهره‌گيري از يك مدل رياضي به تعيين حداقل كنترل‌كننده و تجهيزات ارتباطي با هدف دستيابي به حداقل هزينه راه‌اندازي شبكه مي‌پردازيم. سپس، در گام دوم پس از در اختيار داشتن تجهيزات مورد نياز براي راه‌اندازي شبكه و با اطلاع از مقياس شبكه بر اساس مختصات دقيق محل قرارگيري سوييچ‌ها، محل استقرار كنترل‌كننده‌ها را مستقل از محل استقرار سوييچ‌ها، تعيين و پس از استقرار كنترل‌كننده‌ها در شبكه، ارتباط بين تجهيزات را برقرار مي‌سازيم. نتايج حاصل از روش ارائه شده، نشان ‌مي‌دهد طراحي لايه كنترل با هدف كاهش هزينه، علاوه بر كاهش هزينه راه‌اندازي شبكه، منجر به 9/99% كاهش زمان اجرا در شرايط يكسان، نسبت به كار مشابه مي‌شود.

1396/04/24

4/19/2019 12:00:00 AM

Software-defined networking (SDN) is a new concept in computer networks, which unlike traditional networks architecture, data and control plane are separated. The control plane includes a number of controllers responsible for monitoring, optimizing operations and management of data plane equipment. The controller usually has a limitation on the number of flows that are able to handle at any point in time. Accordingly, the number of switches the controller is also able to manage are limited. Using one controller may be enough to manage switches in a small-scale network, but in data centers and enterprise networks with increased workload and network size, the number of controllers required also increases. Using one controller in the network has advantages, but also comes with its own problems such as single-point of failure, security, QoS, scalability and load balancing. A solution to the single controller problem is to use multiple controllers, But taking advantage of a couple of controllers can increase the cost of a network and raising problems such as the number of controllers required and how to deploy them in the network as well. According to the common controller placement approach, controller placement is often limited to switches locations. Research on the location independent solution shows that the number of controllers is reduced by four times, and thus reduces network costs. In this thesis, in the first step, by using numbers and specifications of communication equipment and controllers that we have, according to the needs of the network, which in this method, it’s based on maximum outgoing traffic from a switch, and using mathematical model we determine the minimum communication equipment and controllers with the goal of achieving a minimum cost of setting up the network. Finally, in the second step after having the equipment needed to set up the network and based on the exact coordinates of the placement location of the switches, we determine the location of controllers independent of the location of the switches. After placing the controllers we established the connections between equipment. In the end, with the calculation of the total link and the equipment, we will provide a minimum cost of setting up the network. The results of the proposed method showed that the design of the control plane with the goal of reducing costs, in addition to reducing the cost of the network, reduces the 99.9% runtime in similar situations than the previous work.