ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تَقييمُ أداءِ المُتحكّمات في الشّبكات المُعرَّفة بالبَرمجيات

Performance evaluation of controllers in software-defined networks

2310   0   52   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2018
  مجال البحث الهندسة المعلوماتية
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

تُعد عملية فَصل اتّخاذ قراراتِ التّوجيه عن عَمليةِ توجيهِ البيانات جوهرُ تقنيةِ الشّبكات المُعرَّفة بالبرمجيّات. أحدُ أهمِّ مكوّنات هذه التقنية هو المُتحكّم و الذي يُعتبر المكوّن الأذكى في الشبكة. لقد تم تطويرُ العديدِ منَ المتحكمات منذ أن نشأت هذه التقنية، و تطرقت الكثير من الأبحاث إلى مقارنةِ أداءِ العديد منها بالنسبةِ للإنتاجية و التّأخير و الحماية. و نظراً لأهمية اختيار المتحكم المناسب حسب البارامترات و الظروف المختلفة للشبكة قُمنا في هذا البحث بدراسةِ أداءِ أربعةِ متحكماتٍ و هي Floodlight, Beacon, NOX, RYU من حيث الإنتاجية و زمَنُ الرّحلة الانكفائيّة RTT بالإضافةِ إلى زَمنِ تأسيسِ الاتّصال مع مُبدِّل الشبكة و زَمن إضافة مَدخل إلى جَدول التّدفُّق Flow Table للمبدل. النتائجُ أظهَرت تفوُّق المتحكّم Beacon من حيث الإنتاجية عندما يكون عدد المبدلات في الشبكة مساوياً لعدد أنوية المعالج للجهازِ الّذي يَعمَلُ عليهِ المُتحكّم، أمّا ما يتعلّقُ بزمنِ الرّحلةِ الانكفائيّةِ و زَمنِ إضافةِ مدخَلٍ إلى جَدولِ التّدفُّق فقد حَقق المتحكم NOX أقلَّ زمن، و أخيراً كان المتحكم Floodlight هو الأفضل زمنياً من حيثُ تأسيسِ الاتّصال مع المُبدّل.


ملخص البحث
تُعد عملية فصل اتخاذ قرارات التوجيه عن عملية توجيه البيانات جوهر تقنية الشبكات المعرفة بالبرمجيات. أحد أهم مكونات هذه التقنية هو المتحكم، والذي يُعتبر المكون الأذكى في الشبكة. لقد تم تطوير العديد من المتحكمات منذ أن نشأت هذه التقنية، وتطرقت الكثير من الأبحاث إلى مقارنة أداء العديد منها بالنسبة للإنتاجية والتأخير والحماية. نظراً لأهمية اختيار المتحكم المناسب حسب البارامترات والظروف المختلفة للشبكة، قمنا في هذا البحث بدراسة أداء أربعة متحكمات وهي Floodlight, Beacon, NOX, RYU من حيث الإنتاجية وزمن الرحلة الانكفائية RTT بالإضافة إلى زمن تأسيس الاتصال مع مبدل الشبكة وزمن إضافة مدخل إلى جدول التدفق Flow Table للمبدل. أظهرت النتائج تفوق المتحكم Beacon من حيث الإنتاجية عندما يكون عدد المبدلات في الشبكة مساوياً لعدد أنوية المعالج للجهاز الذي يعتمد عليه المتحكم، أما بالنسبة لزمن الرحلة الانكفائية وزمن إضافة مدخل إلى جدول التدفق فقد حقق المتحكم NOX أقل زمن، وأخيراً كان المتحكم Floodlight هو الأفضل زمنياً من حيث تأسيس الاتصال مع المبدل. بناءً على النتائج، يمكن اختيار المتحكم المناسب حسب متطلبات الشبكة، حيث يُفضل استخدام Beacon في الشبكات التي تتطلب معدل إرسال بيانات عالٍ، وFloodlight في الشبكات التي تحتوي عدد كبير من المبدلات وتتطلب معدل إرسال بيانات متوسط، وNOX في التطبيقات التي تتطلب سرعة في التنفيذ.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: على الرغم من أن البحث يقدم تحليلاً شاملاً لأداء المتحكمات المختلفة في الشبكات المعرفة بالبرمجيات، إلا أنه يفتقر إلى بعض النقاط التي يمكن أن تعزز من قيمته العلمية. على سبيل المثال، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية مثل التداخل الكهرومغناطيسي أو الأحمال الزائدة على أداء المتحكمات. كما أن البحث اعتمد بشكل كبير على المحاكاة باستخدام Mininet، وهو ما قد لا يعكس الأداء الحقيقي في بيئات الإنتاج الفعلية. بالإضافة إلى ذلك، كان من الممكن أن يكون هناك تحليل أعمق لآليات الأمان والحماية التي يوفرها كل متحكم، خاصة في ظل التهديدات السيبرانية المتزايدة. بشكل عام، البحث مفيد ويقدم رؤى قيمة، ولكن يمكن تحسينه بإضافة المزيد من الدراسات العملية والتحليلات الأمنية.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي المتحكمات الأربعة التي تم دراستها في البحث؟

    المتحكمات الأربعة التي تم دراستها هي Floodlight, Beacon, NOX, RYU.

  2. أي متحكم حقق أقل زمن للرحلة الانكفائية؟

    المتحكم NOX حقق أقل زمن للرحلة الانكفائية.

  3. ما هو المتحكم الأفضل من حيث زمن تأسيس الاتصال مع المبدل؟

    المتحكم Floodlight هو الأفضل من حيث زمن تأسيس الاتصال مع المبدل.

  4. ما هي الأداة المستخدمة لقياس إنتاجية المتحكمات في البحث؟

    الأداة المستخدمة لقياس إنتاجية المتحكمات هي CBench.


المراجع المستخدمة
M. CASADO, T. KOPONEN, D. MOON, and S. SHENKER. Rethinking Packet Forwarding Hardware. Seventh ACM Workshop. On HotNets-VII, 2008
ONF,–SDN Architecture Overview. Version 1.0, URL:https://www.opennetworking.org/ images/stories/downloads/sdn-resources/technicalreports/ SDN-architecture-overview 1.0. pdf, 2013
MCKEOWN, N. Openflow: enabling innovation in campus networks. Commun. SIGCOMM Comput, Rev., 38(2), PP :69–74, April 2008
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تعد الشبكات المعرفة برمجيا" SDNواحدة من أكثر أنواع الشبكات تأثيرا" في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات مقارنة بجميع تكنولوجيات الشبكات التقليدية التي يوجد فيها الكثير من التحديات، كما تعدّ شبكات SDN من أكثر الحلول الواعدة للإنترنت في المستقبل وتوفر بن ية تحتية قوية للشبكات بمواصفات عالية وتكلفة منخفضة، وتمثل مستقبل الجيل القادم لهندسة الشبكات بسبب سهولة تقسيم الشبكات وبرمجتها ومراقبتها، والتحكم فيها وإدارتها من خلال وحدة تحكم مركزية، كما إنّ فصل مسارات التحكم عن مسارات تمرير البيانات في شبكات SDN، يسهّل عملية إدارة وتطوير الشبكات، حيث تستخدم هذه التقنية حاليا" في مراكز البيانات والشبكات اللاسلكية، كما تعد حلا" للكثير من المشاكل التي تواجهها الشبكات التقليدية. تتميز شبكات SDN بالديناميكية الكافية للتعامل مع الظروف المختلفة للشبكة، ويعدّ المتحكم أحد أهم مكوناتها ويعتبر المكون الأذكى في الشبكة، ونظرا" لأهمية اختيار المتحكم المناسب حسب البارامترات والظروف المختلفة لشبكة SDN، قمنا في هذا البحث بإجراء تحليل لخصائص الشبكات المعرفة برمجيا"، و اعتمد التحليل على مقارنة شبكات SDN بوجود متحكم وحيدOpenDaylight (ODL) مع عدة متحكمات ODL، تم اختيار المتحكم ODL كونه يعدّ من المتحكمات الشهيرة ويتميز عن غيره بأنه مفتوح المصدر ويحتوي على datastore موزعة ومصمم ليناسب بيئة مراكز البيانات، مع الأخذ بعين الاعتبار بروتوكول OpenFlow المدعوم على الواجهة الجنوبية من قبل هذا المتحكم، ويتضمن البحث محاكاة لطبولوجيا الشبكات المعرفة برمجيا" باستخدام المحاكي Mininet، كما تم تحليل السيناريوهات والمعاملات المختلفة مثل معدل البيانات وتأخير الرزم والإنتاجية من خلال الأداة D-ITG.
تعد الشبكات المعرفة بالبرمجيات Software Defined Networks(SDN) النقلة النوعية في مجال الشبكات لكونها تفصل عناصر التحكم عن عناصر التوجيه، واقتصرت وظيفة عناصر التوجيه على تنفيذ القرارات التي ترسل إليها من المتحكم عن طريق بروتوكول التدفق المفتوح OpenFlow Protocol(OF) الذي يستخدم بشكل أساسي في SDN.نوضح في هذا البحث الاستفادة من المفهوم الجديد الذي قدمته الشبكات المعرفة بالبرمجيات، حيث تجعل إدارة الشبكة أسهل، فبدلاً من كتابة القواعد على كل جهاز، نقوم ببرمجة التطبيق الذي نريده في المتحكم، وتقوم أجهزة البنية التحتية بتنفيذ الأوامر الواردة إليها من المتحكم. ولكي نحقق أفضل أداء لهذه التقنية لا بد من تطبيق جودة الخدمة Quality of Service (QoS) ضمنها، حيث تشمل جودة الخدمة عدة معايير أهمها عرض الحزمة المستخدم والتأخير وخسارة البيانات والرجرجة (Jitter).ومن أهم هذه العوامل هو عرض الحزمة، لأنه من خلال تحسين هذا المعيار، يمكننا تحسين باقي المعايير الأخرى، لذلك نقدم في هذا البحث التحسين اللازم على المتحكم RYU لاستخدام عرض الحزمة بالشكل الأفضل، مما يحسن من جودة الخدمة في SDN.
إن الشبكات الحاسوبية التقليدية الحالية تأخذ منحى أن تكون معقدة أكثر نظراً لمتطلبات المستخدمين المتزايدة باستمرار. الشبكات المعرفة بالبرمجيات SDN هي نموذج جديد لتسهيل إدارة الشبكة وجعلها قابلة للبرمجة من خلال فصل مستوى التحكم عن مستوى التوجيه (المتضمن الموجهات والمبدلات). في هذا النموذج يتم استخدام متحكم مركزي لإدارة مستوى التحكم ويتم التفاعل بين المتحكم وبين مستوى التوجيه من خلال بروتوكول معياري OpenFlow. هناك العديد من المتحكمات المستخدمة حالياً, منها على سبيل المثال لا الحصر POX, Ryu, ONOS, و OpenDaylight. السؤال المهم والمطروح بشدة هو أي من المتحكمات العديدة هو الأفضل لنستخدمه في شبكتنا خلال تصميمها ويكون مناسباً لأهداف شبكتنا؟؟ للإجابة على هذا السؤال قمنا باقتراح طريقة اتخاذ قرار في هذه الورقة. بدايةً, تم اختيار أربعة متحكمات بالإضافة لتحليل خمسة معايير من أجل جمع خصائص هذه المتحكمات. من ثم, قمنا بتطبيق طريقة اتخاذ القرار المتعدد الخصائص (TOPSIS) من أجل ترتيب هذه المتحكمات واختيار الأفضل بينها. عند تطبيق هذه الطريقة قمنا بإجراء دراسة مقارنة من أجل تقييم أداء تلك المتحكمات ضمن بيئة شبكية محلية LAN وتم اختيار المتحكم Ryu كأفضل متحكم مناسب بالاستناد للمعايير المتبعة في هذه الوقة.
الشبكات المعرفة برمجيا SDN هي عبارة عن بنية شبكية جديدة توفر التحكم المركزي بكامل الشبكة. يعمل هذا المتحكم كنظام تشغيل يقوم بإرسال التعليمات وتطبيق التغييرات من خلال الواجهات التخاطبية بينه وبين الأجهزة المسؤولة عنها ويدعى بالمتحكم.
إن اتصالات D2D هي إحدى التقنيات الواعدة في الجيل الخامس للاتصالات النقالة. و التي تساعد على زيادة حجم المعطيات المتبادلة, توسيع مجال التغطية للمحطات القاعدية, إفراغ قلب الشبكة من المعطيات, و إمكانية استخدام حزم ترددية جديدة لم تكن مستخدمة مسبقا في الاتصالات النقالة.

الأسئلة المقترحة

التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا