МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ШВИДКОЇ ПЕРЕМАРШРУТИЗАЦІЇ З БАЛАНСУВАННЯМ НАВАНТАЖЕННЯ ТА ДИФЕРЕНЦІЙОВАНОГО ОБМЕЖЕННЯ ТРАФІКА В МЕРЕЖАХ SD-WAN
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2019.4.063Ключові слова:
SD-WAN, відмовостійкі мережі, управління трафіком, балансування навантаження, швидка перемаршрутизація, захист пропускної здатностіАнотація
У роботі запропоновано математичну модель швидкої перемаршрутизації із забезпеченням балансування навантаження на принципах Traffic Engineering (TE) та диференційованого обмеження трафіка в територіальнорозподілених програмно-конфігурованих мережах. Основу моделі складають умови реалізації багатошляхової маршрутизації сумісно з модифікованими умовами збереження потоку, які враховують пріоритетне обмеження трафіка на границі мережі у випадку її ймовірного перевантаження, викликаного, з одного боку, зростанням навантаження, а з іншого – реалізацією схем захисту елементів мережі та її пропускної здатності в ході швидкої перемаршрутизації. Перевагою запропонованого рішення також є формулювання задачі швидкої перемаршрутизації як оптимізаційної з критерієм, який орієнтує на мінімізацію, по-перше, верхнього порогу завантаженості каналів зв’язку, що відповідає вимогам концепції TE, а, по-друге, зважених відносно пріоритету відмов в обслуговуванні потоків пакетів на границі мережі. Дослідження процесів швидкої перемаршрутизації з використанням запропонованої моделі на ряді числових прикладів підтвердило адекватність і ефективність отриманих на її основі маршрутних рішень як щодо забезпечення їх відмовостійкості та балансування навантаження, так і щодо заснованого на пріоритетах обмеження трафіка.Завантаження
Посилання
Blokdyk, G.: Software-Defined WAN SD-WAN A Clear and Concise Reference. 5STARCooks (2018)
Blokdyk, G.: SD-WAN A Complete Guide. 5STARCooks (2018)
Naggi, R., Srivastava, R.: SD-WAN The Networking Blueprint for Modern Businesses. Amazon Digital Services LLC (2018)
White, M.B.: Computer Networking: The Complete Guide to Understanding Wireless Technology, Network Security, Computer Architecture and Communications Systems (Including Cisco, CCNA and CCENT). CreateSpace Independent Publishing Platform (2018)
Monge, A.S., Szarkowicz, K.G.: MPLS in the SDN Era: Interoperable Scenarios to Make Networks Scale to New Services. O'Reilly Media (2016)
Zaitsev, D.A., Shmeleva, T.R., Retschitzegger, W., Pröll, B.: Security of grid structures under disguised traffic attacks. Cluster Computing. 19(3), 1183-1200 (2016). https://doi.org/10.1007/s10586-016-0582-9
Smelyakov, K., Dmitry, P., Vitalii, M., Anastasiya, C. Investigation of network infrastructure control parameters for effective intellectual analysis. In: 2018 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET) Proceedings. pp. 983-986. IEEE (2018). https://doi.org/10.1109/tcset.2018.8336359
Ruban, I.V., Churyumov, G.I., Tokarev, V.V., Tkachov, V.M.: Provision of Survivability of Reconfigurable Mobile System on Exposure to High-Power Electromagnetic Radiation. Selected Papers of the XVII International Scientific and Practical Conference on Information Technologies and Security (ITS 2017). CEUR Workshop Processing. 105-111 (2017)
Papán, J., Segeč, P., Palúch, P., Mikuš, Ľ., Moravčík, M.: The Survey of Current IPFRR Mechanisms. In: 2015 Federated Conference on Software Development and Object Technologies (SDOT 2015). Advances in Intelligent Systems and Computing, 511, 229-240 (2015). https://doi.org/10.1007/978-3-319-46535-7_18.
Al-shawi, M., Laurent, A.: Designing for Cisco Network Service Architectures (ARCH) Foundation Learning Guide: CCDP ARCH 300-320. 4th edition, Cisco Press (2017)
Misner, I., Hilliard, B.: Networking Like a Pro: Turning Contacts into Connections. Second edition, Entrepreneur Press (2017)
Ross, K., Kurose, J.: Computer Networking: A Top-Down Approach, Global Edition. 7th edition, Pearson Higher Education (2016)
Golani, K., Goswami, K., Bhatt, K., Park, Y.: Fault Tolerant Traffic Engineering in Software-defined WAN. In: 2018 IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC) Proceedings, pp. 01205-01210. IEEE (2018). https://doi.org/10.1109/ISCC.2018.8538606
Tomovic, S., Radusinovic, I.: A new traffic engineering approach for QoS provisioning and failure recovery in SDN-based ISP networks. In: 2018 23rd International Scientific-Professional Conference on Information Technology (IT) Proceedings, pp. 1-4. IEEE (2018). https://doi.org/10.1109/SPIT.2018.8350854
Lin, S.C., Wang, P., Luo, M.: Control traffic balancing in software defined networks. Computer Networks, 106, 260-271 (2016)
Wang, Y., Wang, Z.: Explicit routing algorithms for Internet Traffic Engineering. In: Eight International Conference on Computer Communications and Networks (Cat. No.99EX370) Proceedings, pp. 582-588. IEEE (1999). https://doi.org/10.1109/ICCCN.1999.805577
Seok, Y., Lee, Y., Kim, C., Choi, Y. Dynamic Constrained Multipath Routing for MPLS Networks. In: Tenth International Conference on Computer Communications and Networks (Cat. No.01EX495) Proceedings, pp. 348-353. IEEE (2001). https://doi.org/10.1109/ICCCN.2001.956289.
Mendiola, A., Astorga, J., Jacob, E., Higuero, M.: A survey on the contributions of Software-Defined Networking to Traffic Engineering. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 19(2), 918-953 (2017) https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2633579
Prabhavat, S., Nishiyama, H., Ansari, N., Kato, N.: On load distribution over multipath networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 14(3), 662-680 (2012) https://doi.org/10.1109/SURV.2011.082511.00013
Koryachko, V.P., Perepelkin, D.A., Byshov, V.S.: Development and research of improved model of multipath adaptive routing in computer networks with load balancing. Aut. Control Comp. Sci. 51(1), 63-73 (2017) https://doi.org/10.3103/S0146411617010047
Koryachko, V.P., Perepelkin, D.A., Byshov, V.S.: Enhanced Dynamic Load Balancing Algorithm in Computer Networks with Quality of Services. Aut. Control Comp. Sci. 52(4), 268-282 (2018) https://doi.org/10.3103/S0146411618040077
Perepelkin, D., Byshov, V.: Visual design environment of dynamic load balancing in software defined networks. In: 2017 27th International Conference Radioelektronika (RADIOELEKTRONIKA) Proceedings, pp. 1-4. IEEE (2017). https://doi.org/10.1109/RADIOELEK.2017.7936643
Wang, N., Ho, K., Pavlou, G., Howarth, M.: An overview of routing optimization for internet traffic engineering. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 10(1), 36-56 (2008) https://doi.org/10.1109/COMST.2008.4483669
Zhang, X., Cheng, Z., Lin, R., He, L., Yu, S., Luo, H.: Local Fast Reroute With Flow Aggregation in Software Defined Networks. IEEE Communications Letters. 21(4), 785-788 (2017). https://doi.org/10.1109/LCOMM.2016.2638430
Malik, A., Aziz, B., Adda, M., Ke, C.H.: Optimisation methods for fast restoration of software-defined networks. IEEE Access 5, 16111-16123 (2017). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2736949.
Rzym, G., Wajda, K., Chołda, P.: SDN-based WAN optimization: PCE implementation in multi-domain MPLS networks supported by BGP-LS. Image Processing & Communications. 22(1), 35-48 (2017). https://doi.org/10.1515/ipc-2017-0004
Luo, M., Zeng, Y., Li, J., Chou, W.: An adaptive multi-path computation framework for centrally controlled networks. Computer Networks, 83, 30-44 (2015). https://doi.org/10.1016/j.comnet.2015.02.004
Lemeshko, O.V., Garkusha, S.V., Yeremenko, O.S., Hailan, A.M.: Policy-based QoS Management Model for Multiservice Networks. In: 2015 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) Proceedings, pp. 1-4. IEEE (2015). https://doi.org/10.1109/SIBCON.2015.7147124
Lemeshko, A.V., Evseeva, O.Y., Garkusha, S.V.: Research on tensor model of multipath routing in telecommunication network with support of service quality by greate number of indices. Telecommun. Radio Eng. 73(15), 1339–1360 (2014) https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v73.i15.30
Lemeshko, O., Arous, K., Tariki, N.: Effective solution for scalability and productivity improvement in fault-tolerant routing. In: 2015 Second International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications Science and Technology (PIC S&T) Proceedings, pp. 76-78. IEEE (2015). https://doi.org/10.1109/INFOCOMMST.2015.7357274
Lemeshko, O.V., Yeremenko, O.S.: Dynamics analysis of multipath QoS-routing tensor model with support of different flows classes. In: 2016 International Conference on Smart Systems and Technologies (SST) Proceedings, pp. 225–230. IEEE (2016). https://doi.org/10.1109/SST.2016.7765664
Yeremenko, O.S., Lemeshko, O.V., Tariki, N.: Fast ReRoute Scalable Solution with Protection Schemes of Network Elements. In: 2017 IEEE First Ukraine Conference on ELECTRICAL AND COMPUTER ENGINEERING (UKRCON) Proceedings, pp. 783-788. IEEE (2017). https://doi.org/10.1109/UKRCON.2017.8100353
Lemeshko, O., Yeremenko, O., Hailan, A.M.: Two-level Method of Fast ReRouting in Software-Defined Networks. In: 2017 4th International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T) Proceedings, pp. 376-379. IEEE (2017). https://doi.org/10.1109/INFOCOMMST.2017.8246420
Lemeshko, O., Yeremenko, O.: Enhanced method of fast re-routing with load balancing in software-defined networks. Journal of Electrical Engineering, 68(6), 444-454 (2017). https://doi.org/10.1515/jee-2017-0079
Lemeshko, O., Yeremenko, O.: Linear optimization model of MPLS Traffic Engineering Fast ReRoute for link, node, and bandwidth protection. In: 2018 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), pp. 1009-1013. IEEE (2018). https://doi.org/10.1109/TCSET.2018.8336365.
Lemeshko, O., Yeremenko, O., Yevdokymenko, M.: MPLS Traffic Engineering Solution of Multipath Fast ReRoute with Local and Bandwidth Protection In: Advances in Computer Science for Engineering and Education II. ICCSEEA 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 938. Springer, pp. 113-125.
