Імітаційно-­аналітичні моделі гібридних програмно­-конфігурованих пристроїв

DOI: 10.31673/2412-9070.2023.063743

Анотація

Проаналізовано алгоритм, на основі якого автоматично синтезується імітаційно-аналітична модель гібридного програмно-конфігурованого пристрою. Також розглянуто рішення щодо моделювання обладнання OpenFlow та створено оригінальну модель комутатора OpenFlow, що відрізняється можливістю керувати затримками за результатами роботи своєї математичної моделі. Розроблено схему роботи гібридного комутатора, що підтримує як традиційну комутацію, так і комутацію OpenFlow. Ця схема дає змогу вирішувати комплексні завдання у фізичній інфраструктурі віртуалізованих мереж. Розглянуто модуль створення реалістичної затримки й обмеження ємності та продуктивності моделі гібридного комутатора, який може працювати за даними, здобутими в результаті експериментального дослідження. Для більш детальної реалізації моделі гібридного програмно-конфігурованого обладнання запропоновано схеми додаткового оброблення трафіку. Вивчено базову модель комутатора, репрезентованого у фреймворку INET OMNeT++. Комутатор подано набором модулів, що взаємодіють через систему передавання OMNeT. Найбільш докладно реалізовано модулі інтерфейсів Ethernet, зокрема є реалізації вхідної черги типу Tail – Drop, вихідних черг типів FIFO, RED, WRED, PQ, CBFQ, а також можливу реалізацію затримки передавання на лінії. Досліджено технологію віртуалізації мережних функцій, побудовану на базі програмно-конфігурованих мереж, а найпопулярніші рішення на базі Linux використано як програмно-керований комутатор Open vSwitch. Визначено методи формування моделі такого комутатора. Open vSwitch архітектурно відрізняється як від класичного, так і від OpenFlow реального комутатора, оскільки не має виокремлених блоків передоброблення пакетів (окрім мережних карт з апаратним обробленням заголовків та FPGA), виділеної пам'яті та процесорів для комутації. Open vSwitch використовує модуль ядра (або модуль DPDK для прямого передавання без участі ядра) для передавання пакетів за інформацією з бази даних OVSDB або таблиць OpenFlow.

Ключові слова: імітаційно-аналітична модель; OpenFlow; комутація; оброблення трафіку; віртуалізовані мережі.

Список використаної літератури
1. Veselý V., Matousek P., Svéda M. Multicast simulation and modeling in OMNeT++ // SimuTools. 2013. С. 142–145.
2. Research of Productivity of Software Configurable Infrastructure in Vanet Networks on the Basis of Models of Hybrid Data Transmission Devices / M. Ushakova, Y. Ushakov, I. Bolodurina [et al.] // International Scientific and Technical Conference Modern Computer Network Technologies (MoNeTeC). 2020. P. 1–9.
3. RedDropper: INET Framework 4.2 documentation URL: https://doc.OMNeTpp.org/inet/api-current/neddoc/ inet.queueing.filter.RedDropper.html
4. Исследование производительности программно-конфигурируемой инфраструктуры в сетях VANET на базе моделей гибридных устройств передачи данных / М. В. Ушакова, Ю. А. Ушаков, И. П. Болодурина, А. Л. Коннов // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2020. Т. 16, № 3. С. 630–640.
5. Развитие сетевой операционной системы NOX для создания распределенного центра обработки данных с программно-конфигурируемыми сетями его сегментов / П. Н. Полежаев, Ю. А. Ушаков, М. В. Ушакова, А. Е. Шухман // Информационные технологии моделирования и управления, 2013. №2.
6. Ушаков Ю. А., Ушакова М. В., Коннов А. Л. Маршрутизация в распределенной программно-конфигурируемой сети на основе сервис-ориентированного подхода // Научно технический вестник Поволжья, 2020. № 1. С. 91–96.
7. Service-oriented routing in distributed self-organizing software-defined networks / Y. A. Ushakov, M. V. Ushakova, A. E. Shukhman [et al.] // IEEE 12th International Conference on Application of Information and Communication Technologies (AICT). 2018. С. 1–5.
8. Wong M. D., Varma A., Sivaraman A. Testing Compilers for Programmable Switches Through Switch Hardware Simulation // arXiv preprint arXiv:2005.02310. 2020.
9. Implementation of network traffic monitor system with SDN / Y. Y. Yang, C. T. Yang, S. T. Chen [et al.] // IEEE 39th annual computer software and applications conference. 2015. Т. 3. С. 631–634.