1 تعادلار پویا در شبکه بی بر نرم های مبتن افزارن قاسمپور محس1 ، نی نائید ستاری وحی2 1 - کارشناسی دانشجویحد کرمانمی واه آزاد اسنشگا شبکه،دا ارشد2 - گروهستادیار ار کرمانید باهن شهنشگاهمپیوتر،دا کا چکیده شبکهادی دستگاهز شمار زی اًوتری عمدتا کامپی هایریابله مسیی شبکه ازجم ها ها،هیاب را ها و دیوارهای آتش به همراه پروتکل هه پیاده پیچید هایه در سازی شد آن ها تشکیل شده اند. مدیران شبکه مسئولین ودی قوان پیکربن سیاستای شبکه،ادهی به رخدا جهت پاسخگوی ه برنامه ها وبران میازهای کار نیین همچند، ازاین باشنی در شبکهکرد به چالش عمل و تنظیمو مدیریت ر هایز افزایش داده است شبکه را نیریست که خطاپذی تبدیل شده ا فعلی. ی بر نرم شبکه مبتن افزاری در ص جدیدویکرد ره است که سخت نعت شبک کنترلی مجزاصمیماتل داده را از ترسا افزار ا نموده است. ی بر نرم در شبکه مبتنکه به افزار هوشمندی شب کنترلرهای صورت منطقی در نرم افزاری( بخش کنترلی) و دستگاهمرکز شده است مت به عناصرً شبکه صرفا های موجود درال بسته ارس( بخش داده) ل می تبدی شون د. اری محسوبعمترلر مغز متفکر این مجاکه کن ازآن میا شبکهدد در مقایسه ب گرجود متعادل سنتی و های می مرکزی کننده بارت بزرگی تواند مزی باشد. ار در شبکههای تعادل ب متدی بر نرم های مبتن افزار را می نموده تقسیمان به دو دست تو: تعادل بار پویایستا ور ا تعادل با. در تیستا جریانر ا عادل با میان میزبان هایرسال قبل از ا ها دادهص می ها تخصیل دادهنتقا حین اابند و مسیرها ی ها قابلیستند تغییر ن. در تعادل بار پویا وزن شبکه صورت میستمراس رصد م دهی بر اس پذیرد و لذا به صورت لحظهر می تغیی ای کند. مدیریت جریانیستا درر ا تعادل با هال میود عم محدکی در حجم با ترافی ی کند. در مقابل دستگاهعاتر و اطاس آما بر اس تعادل بار پویای هستند،وز رسان حال برمواره در هه که های شبکت میا مدیری شبکه ر ترافیک کند. تعادل بار بهمی جهت الگوریترسیش به بر در این پژوه صورتا می پوی پردازیم. فه این الگوریت وظی م توزیع جریانکی ترافیعمال بار جهت اکی شبکه ترافی های ر برابر برن می جایگزیرهایر مسی سای وی باشددیژگان كلی وا: شبکهی بر نرم مبتنبی،بخش دادهریار،تعادل بار،مسی افزا،بخش کنترلی ای.
15
Embed
رازفامرنربینتبمیاههکبشردایوپراب ...amirkabir-science.com/wp-content/uploads/2017/05...1 رازفامرن رب ینتبم یاه هکبش رد ایوپ
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
افزارهایمبتنیبرنرمبارپویادرشبکهتعادل
2وحید ستاری نائینی، 1محسن قاسمپور
ارشد شبکه،دانشگاه آزاد اسالمی واحد کرمان دانشجوی کارشناسی-1
2 کامپیوتر،دانشگاه شهید باهنر کرماناستادیار گروه -
چکیده
ها و راهیاب ها، های شبکه ازجمله مسیریاب های کامپیوتری عمدتاً از شمار زیادی دستگاه شبکه
مدیران .اند شده ها تشکیل آن سازی شده در های پیچیده پیاده همراه پروتکل های آتش به دیواره
ها و برنامه ها جهت پاسخگویی به رخدادهای شبکه، سیاست پیکربندی قوانین وشبکه مسئول
های رو مدیریت و تنظیم عملکرد به چالشی در شبکه باشند، ازاین همچنین نیازهای کاربران می
افزار شبکه مبتنی بر نرم .فعلی تبدیل شده است که خطاپذیری شبکه را نیز افزایش داده است
افزار ارسال داده را از تصمیمات کنترلی مجزا نعت شبکه است که سخترویکرد جدیدی در ص
صورت منطقی در کنترلرهای افزار هوشمندی شبکه به در شبکه مبتنی بر نرم .نموده است
های موجود در شبکه صرفاً به عناصر متمرکز شده است و دستگاه( بخش کنترلی) افزاری نرم
ازآنجاکه کنترلر مغز متفکر این معماری محسوب .دشون تبدیل می( بخش داده)ارسال بسته
تواند مزیت بزرگی کننده بار مرکزی می های سنتی وجود متعادل گردد در مقایسه با شبکه می
: توان به دو دسته تقسیم نمود افزار را می های مبتنی بر نرم متدهای تعادل بار در شبکه .باشد
ها قبل از ارسال های میان میزبان عادل بار ایستا جریاندر ت .تعادل بار ایستا و تعادل بار پویا
در تعادل بار پویا .تغییر نیستند ها قابل یابند و مسیرها حین انتقال داده ها تخصیص می داده
.کند ای تغییر می صورت لحظه پذیرد و لذا به دهی بر اساس رصد مستمر شبکه صورت می وزن
در مقابل . کند ی ترافیکی در حجم باال محدود عمل میها تعادل بار ایستا در مدیریت جریان
های شبکه که همواره در حال بروز رسانی هستند، تعادل بار پویا بر اساس آمار و اطالعات دستگاه
صورت در این پژوهش به بررسی الگوریتمی جهت تعادل بار به .کند ترافیک شبکه را مدیریت می
های ترافیکی شبکه جهت اعمال بار ترافیکی م توزیع جریانوظیفه این الگوریت .پردازیم پویا می
باشد وی سایر مسیرهای جایگزین میبرابر بر ر
.ای،بخش کنترلی افزار،تعادل بار،مسیریابی،بخش داده مبتنی بر نرم شبکه :واژگان كلیدی
2
مقدمه -1
ساختار جدیدی از شبکه را معرفی نموده است که اغلب فعاالن SDNیا 1افزار های مبتنی بر نرم معماری شبکه
از جمله اپراتورهای تلفن همراه،شرکت های تولیدکننده تجهیزات ،ه استدشعاع خود قرار دالا صنعت شبکه را تحت
.2دهندگان خدمات ابری های اینترنت و ارائه دهنده افزاری شبکه،سرویس افزاری و نرم سخت
افزاری میسر سطح پایین توسط یک کنترلر مرکزی نرمها در پیکربندی و مدیریت دستگاه SDNز با استفاده ا
مدیریت هوشمند SDN.پذیرد تر صورت می همچنین به کمک این کنترلر ارتقاء و عیب یابی بسیار ساده.گردیده است
به سرویس SDNتوابع شبکه در سازی از سویی مجازی.آورد پذیر را برای مدیر شبکه به ارمغان می و انعطاف
به و امنیت از جنبه تامین کیفیت دهد تا خدمات متمایزی خصوصاً دهندگان اینترنتی و ابری این امکان را می
این .ای از یکدیگر است در جداسازی بخش های کنترلی و داده SDNاساس کار معماری .مشتریان خود ارائه دهند
(Mendonca et al,2014) .مشاهده کنید توانید می (1)معماری را در شکل
SDNمعماری : (1)شکل
SDN همراه دارد چهار قابلیت ویژه را ب:
1 Software Defined Networks 2 Cloud Service Providers 3 Virtualization 4 Quality Of Service 5 Security
3
گردد که در مقایسه با محسوب می SDNه کلید کنترلر متمرکز منطقی شا: كنترل و هماهنگی متمركز
همچنین کنترل متمرکز توسعه شبکه آسان و بهینه .دهد های توزیع شده سنتی سربار شبکه را کاهش می مکانیزم
رابی یکی از کنترلرها فاده از قابلیت هماهنگی در زمان خبا است.آورد های توزیعی فراهم می تری را نسبت به متد
.های احتمالی جلوگیری نماید وظایف کنترلر اصلی شده تا از وقوع شکستدار ،کنترلر جانشین عهده
ای و توسعه توابع جدید را در هر دو بخش کنترلی و داده سازی قابلیت پیاده با این SDN: ریزی قابلیت برنامه
ینه صورت افزار بصورت به افزار و سخت این قابلیت در هر دو سطح نرم.دهد تر انجام می تر و سریع ساده
پذیردکاهش بصورت خودکار صورت می و SDNهای کاربردی همچنین از آنجا که مدیریت توسط برنامه.پذیرد می
های افزاری سیستم به جای جایگزاری را بهمراه دارد ضمن اینکه با ارتقاء نرم 1(OPEX)های عملیاتی هزینه
یابند و این همان چیزی است که سرویس دهندگان به نیز کاهش می 2(CAPEX)ای های سرمایه افزاری هزینه سخت
.دنبال آن هستند
با .دارند افزاری را از بخش کنترلی مخفی نگه می های سخت های دستگاه پیچیدگی SDNهای الیه: سازی مجازی
گذاری با اشتراک دهد که امکان تقسیم شبکه های مدیریت شده را به چندین شبکه مجازی می SDNسازی، مجازی
.نماید ها اعمال می زیرساخت یکسان نیازهای امنیتی و سیاستهای متفاوتی را بر روی این شبکه
را فراهم امکان طراحی و ساخت ارتباطات بازمتن OpenFlowاز جمله SDNهای باز در استاندارد: از بودنب
های مختلف جهت ارائه دهنده ضمن اینکه استاندارد باز باعث باعث افزایش همکاری میان اپراتورها و سرویس.اند آورده
( 3 1قاسمپور،) .شود های مشترک بهتر می سرویس
منابع را وری مشخص است این معماری سعی دارد تا با مدیریت بهتر بهره SDNهمانطور که از ساختار معماری
.یکی از از مهمترین مسائل پیش روی این معماری مدیریت بار موجود در شبکه است.بهبود ببخشد
تعادل بار -2
های واحد،ها یک شبکه مانند لینک زاءتعادل بار مدلی است ترکیبی جهت توزیع بار میان چندین شبکه و یا اج
در منابع و بیشترین گذردهی یحداکثر وری بهرهبه یل نکاربران جهت و سازی های ذخیره پردازشی دستگاه
ایفا و فراهم اوردن تامین کیفیت جلوگیری از سربارنقش موثری در همچنین تعادل بار .کمترین زمان ممکن
وری تواند نرخ بهره د تعادل بار مینشو در حالیکه چندین منبع جهت یک کار خاص در نظر گرفته می.کند می
.وردآتوازن میان منابع را فراهم حداکثری شبکه و
1 Operational Expenditure 2 Capital Expenditure 3 Openness 4 Open Source 5 Throughput 6 Overload 7 Quality Of Service
4
ی تعادل بار فعلیها یفنّاورمعایب -1-
گردد این فرایند عمدتاً توسط بزرگ محسوب می 1های تجاری های حیاتی شبکه که تعادل بار از نیازمندی در حالی
اکثر این تجهیزات در مسیر . پذیرد قیمت هستند صورت می افزاری و گران کننده که سخت تجهیزات سنتی متعادل
های تعادل بار الگوریتم. کنند ها را بر روی چندین سرور تقسیم می گیرند و درخواست قرار می 2های ورودی درخواست
تواند نقطه شروع کاهش گیرند و همین موضوع می در نظر می های شبکه از یک دروازه درخواست فعلی ورودی
صورت پویا در سطح شبکه به و مراکز داده ها دهنده که ممکن است سرویس ها باشد، درحالی کارایی این الگوریتم
.سازی هستند های بهینه ده از تکنیکبار و استفا های مختلف شبکه نیازمند تعادل جابجا گردند از همین رو قسمت
نسل بعدی کنند لذا های بزرگ تجاری امروزی را تأمین نمی بار فعلی نیازهای شبکه های تعادل واضح است که تکنیک
(Chao HJ. et al,2014) .های بار بایستی خصوصیات زیر را داشته باشند کننده متعادل
.ها ها و مسیریاب عنوان جزئی از اجزاء شبکه مانند راهیاب وجود مکانیزم تعادل بار به -1
(ها بار در آن کارگیری تعادل منظور به به) .های کاربردی ها و برنامه پذیری باال در سطح سرویس انعطاف -2
.در شبکه پویایی به معنی قابلیت تغییر شرایط شبکه در زمان وقوع ازدحام -
.پذیری با تغییرات و ظرفیت شبکه منظور تطبیق پویایی در مدیریت پیکربندی به -
افزار تعادل بار در شبکه مبتنی بر نرم -2-
SDN های مختلف را داشته باشد متمرکز که قابلیت عملکرد میان شبکه کارگیری مدیریت هوشمند و از طریق به
نویسی مشترک میان رابط برنامه OpenFlowو SDNساختارهای . کند ها را به سمت تعادل بار هدایت می انگیزه
بر ها عالوه افزاری بودن این رابط نرم .دهند جای استفاده از معماری یکسان پیشنهاد می های مختلف را به شبکه
صورت متمرکز و مشترک بخش کنترلی این معماری که به. همراه دارد افزایش انعطاف شبکه، کاهش هزینه را به
تر ها و نودهای کم ترافیک های سنگین شبکه بر روی لینک آورد تا ترافیک بخش کند این قابلیت را فراهم می عمل می
et al,2011) (Butnariu D.توزیع شود
افزار تعادل بار ایستا در شبکه مبتنی بر نرمالگوریتم - -
های شده از سرویس آوری در این مدل کنترلر دید مرکزی شبکه را در اختیار دارد و بر اساس آمار و اطالعات جمع
ابتدا شرایط شبکه را در نظر گرفته و سپس Statistics Managerو Topology Managerالیه کاربرد مانند