23307

ارزيابي مبتني بر شبيه سازي زمان پايداري پروتكل هاي مسيريابي در شبكه هاي نرم افزار محور در مقايسه با شبكه هاي سنتي

كارشناسي ارشد

شبكه هاي كامپيوتري

1395

1399/06/29

دكتر وصال حكمي

كامپيوتر

با گسترش حملات و خطاهاي پيش بيني نشده بر روي شبكه ها، توانايي يافتن خطاها و بازيابي آن به يك امر سخت تبديل شده است. در هنگام ايجاد خطاي يك لينك و يا گره، وظيفه اساسي پروتكل‌هاي مسيريابي پيدا كردن لينك خراب و جايگزين كردن آن با يك مسير بهتر براي ارسال بسته مي‌باشد. در شبكه‌هاي سنتي هر مسيرياب داراي جداولي از اطلاعات فيزيكي (توپولوژي) شبكه موجود در اطراف خود مي‌باشد كه بايد تغييرات شبكه را براي قسمت‌هاي مختلف شبكه ارسال نمايد. اما ارسال حجم عظيمي از اطلاعات (از منبع به مقصد مشخص در هنگام وقوع خطا و يا افزايش ظرفيت شبكه ) بسيار مشكل و به زمان و صرف انرژي زيادي نياز دارد. از طرفي، براي ما مهم است تا حداكثر زمان پايداري جداول مسيريابي گره‌ها (مسيريابها) را در شبكه به دليل اجتناب از گم شدن بسته هاي ارسالي، پيش‌بيني نماييم. زمان پايداري جداول مسيريابي گره‌ها يكي از مهمترين مشخصه‌هايي ست كه براي عملكرد هرچه بهتر مسيريابي بسته‌ها تحت شبكه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. هر چقدر كه مسيرياب سريعتر بتواند يك پروتكل را اجراء كند، به همان مقدار كمك شاياني مي‌تواند به پايداري شبكه (در جريان وقوع خطا ( نمايد. در همين راستا، يكي از موضوعيت¬هاي شبكه هاي نرم افزار محور (SDN)، برطرف كردن معضلات فوق در طراحي و پياده سازي الگوريتم¬هاي مسيريابي است در واقع، به ¬خاطر موجوديتي بنام كنترل كننده در SDN (كنترلر مركزي)، وظيفه تعيين مسير بسته¬ها از صفحه داده¬ها (Data Plane) در سوئيچ ها سلب شده و به كنترل¬كننده مركزي واگذار شده تا كنترل كننده اطلاعات وضعيت توپولوژي مسيرياب ها را تغيير داده و از طريق سرعت بخشيدن زمان پايداري جداول مسيريابي مسيرياب ها نسبت به شبكه هاي سنتي بتواند بصورت كارآمدتري مسيريابي را انجام دهد. هدف اصلي اين پايان نامه، ارائه يك چارچوب جامع مبتني بر شبيه سازي جهت برآورد زمان پايداري جداول مسيريابي و بررسي ميزان تأثير تكنولوژي (SDN) و پروتكل OpenFlow در كاهش اين زمان (و درنتيجه افزايش سرعت پايداري شبكه) نسبت به شبكه¬هاي سنتي كه تحت پروتكل¬هاي رايج مسيريابي مثل BGP, EIGRP ,OSPF عمل ميكنند، ميباشد. براي انجام اين مقايسه، ما زمان همگرايي و پايداري جداول مسيريابي گره¬هاي شبكه را در انواع سناريو¬هاي خرابي لينك¬ها و گره ها، پيوستن و ترك گره¬ها، انواع توپولوژي هاي شبكه اي از لحاظ اندازه و الگوريتم هاي مسيريابي مختلف، مثل OSPF، EIGRP، و OpenFlow توسط ابزار هاي شبيه سازي Mininet, Packet Tracer, و ابزار Wireshark و كنترل كننده POX پياده¬سازي، بررسي و مطالعه نموده ايم، كه بطور مثال از نتايج يكي از آزمايش ها سرعت زمان همگرايي شبكه هاي SDN در توپولوژي هاي بزرگ در مقايسه با پروتكل هاي شبكه هاي سنتي EIGRP و OSPF به ترتيب بين 45% - 55% كمتر ميباشد اگر چه همين آزمايش به ما نشان ميدهد كه سرعت همگرايي شبكه هاي SDN نسبت به پروتكل هاي مذكور در شبكه هاي سنتي در توپولوژي هاي كوچك بين 45% الي 55% بيشتر است.

1399/12/11

Simulation-Based Evaluation of Stabilization Time in Routing Protocols for SDN-Based vs. Traditional Networks

3/1/2021 12:00:00 AM

Traditional networks are built on dedicated routing protocols that have an inflexible and constant structure. Therefore, planning and applying the routing on routers and switches in these networks are difficult. Despite spreading of unpredicted attacks and errors on the network, the ability to find errors and recover it, has become a difficult task. When a link or node error is created, the basic task of protocols are to find the failed link and replace it with a better route for packet transmission. In traditional networks each router has information table of network topology around itself that should send the network changes to different parts of the network; however, sending a large amount of information (from source to destination during fault occurrence or increasing network capacity) is very difficult and time and energy consuming. On the other hand, it is important for us to predict the maximum convergence time of routing tables of nodes (routers) in the network to avoid packet loss. The stability time of routing tables is one of the features that is investigated for better performance of packet routing. As a router can execute a protocol, the same amount of assistance can contribute to the stability of the network. Each routing protocol should be able to adapt as many nodes to changes in the network to transmit information sent to the destination. Therefore, one of the software defined network (SDN) key features is removing the above problems in designing and implementation of routing algorithms. In fact, due to the existence of controller in the SDN (central controller), Routing task is eliminated from Data Plane and is assigned to the central controller so that routing table of SDN changes the status of routers in a better and faster way than traditional networks. The main purpose of this thesis is to provide a comprehensive simulation-based framework for estimating the stability time of routing tables and to evaluate the impact of SDN technology and OpenFlow protocol in reducing this time and increasing network stability speed compared to traditional networks in comparison with common routing protocols such as BGP, EIGRP, OSPF work. To make this comparison, we compare the convergence and stability time of networks' node routing tables in a variety of scenarios such as: link and node failure , node joining and leaving, network types in terms of size, and different routing algorithms, such as OSPF, EIGRP, and OpenFlow have been implemented and studied by Mininet simulation tools, Packet Tracer, Wireshark tool and POX controller, for example, the results of one of the experiments compared the convergence time of SDN networks in large topologies. With traditional EIGRP and OSPF network protocols, it is between 45% and 55% less, respectively, although the same experiment shows us that the convergence speed of SDN networks compared to the protocols in traditional networks in small topologies is between 45% to 55% more.

شبيه سازي , كارايي و ارزيابي , پروتكل‌هاي مسيريابي , شبكه نرم افزار محور , زمان همگرايي و پايداري مسيريابي , شبكه نرم افزار محور

Simulation , Performance And Evaluation , Performance And Evalua , Routing Protocols , Convergence Time , Software Defined Network