ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة و تقييم أداء المتحكم OpenDaylight في الشبكات المعرفة برمجيا" SDN

A Study and Performance Evaluation of OpenDaylight Controller in Software Defined Networks (SDN)

1985   2   5   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2020
  مجال البحث الهندسة المعلوماتية
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

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 بنية 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.


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية دراسة وتحليل أداء المتحكم OpenDaylight في الشبكات المعرفة برمجياً (SDN). تعتبر شبكات SDN من التقنيات الحديثة التي تقدم حلولاً مبتكرة لتحديات الشبكات التقليدية من خلال فصل مستوى التحكم عن مستوى تمرير البيانات، مما يسهل إدارة الشبكة وتطويرها. يركز البحث على مقارنة أداء الشبكة في حال وجود متحكم واحد OpenDaylight (ODL) مقابل وجود عدة متحكمات ODL، باستخدام محاكي Mininet وأداة D-ITG لتحليل الأداء. تم تحليل عدة سيناريوهات مختلفة لقياس تأثير عدد المتحكمات على معدلات التأخير، الإنتاجية، وعدد الرزم المفقودة. أظهرت النتائج أن زيادة عدد المتحكمات تؤدي إلى تحسين أداء الشبكة بشكل ملحوظ من خلال تقليل التأخير وزيادة الإنتاجية وتقليل فقدان الرزم. كما تم استخدام خوارزمية موازنة الحمل لتحسين توزيع الحمل بين المتحكمات، مما ساهم في تحسين جودة الخدمة المقدمة. توصي الدراسة بمزيد من الأبحاث لتحسين الجانب الأمني للشبكات المعرفة برمجياً وتطوير خوارزميات جديدة لتحسين أداء الشبكة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم هذه الورقة البحثية تحليلاً شاملاً لأداء المتحكم OpenDaylight في الشبكات المعرفة برمجياً، وتساهم في فهم كيفية تحسين أداء الشبكة من خلال زيادة عدد المتحكمات. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض النقد البناء للدراسة. أولاً، لم تتناول الدراسة الجانب الأمني بشكل كافٍ، وهو جانب حيوي في الشبكات الحديثة. ثانياً، كان من الممكن تقديم مقارنة مع متحكمات أخرى غير OpenDaylight لتقديم صورة أكثر شمولية. ثالثاً، الاعتماد على محاكي Mininet وأداة D-ITG قد لا يعكس بالضرورة الأداء الفعلي في بيئات الإنتاج الحقيقية. أخيراً، كان من الممكن توضيح المزيد من التفاصيل حول كيفية تنفيذ خوارزمية موازنة الحمل وتأثيرها على الأداء بشكل أعمق.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام الشبكات المعرفة برمجياً (SDN) مقارنة بالشبكات التقليدية؟

    تقدم الشبكات المعرفة برمجياً مرونة وديناميكية أكبر في إدارة الشبكة، فصل مستوى التحكم عن مستوى تمرير البيانات، سهولة البرمجة والمراقبة والتحكم المركزي، وتقليل التكاليف.

  2. لماذا تم اختيار متحكم OpenDaylight في هذه الدراسة؟

    تم اختيار متحكم OpenDaylight لأنه مفتوح المصدر، يحتوي على datastore موزعة، مصمم ليناسب بيئة مراكز البيانات، ويدعم بروتوكول OpenFlow.

  3. ما هي الأدوات المستخدمة في هذه الدراسة لتحليل أداء الشبكة؟

    تم استخدام محاكي Mininet وأداة D-ITG لتحليل أداء الشبكة من خلال محاكاة السيناريوهات المختلفة وقياس معدلات التأخير، الإنتاجية، وعدد الرزم المفقودة.

  4. ما هي النتائج الرئيسية التي توصلت إليها الدراسة؟

    أظهرت الدراسة أن زيادة عدد المتحكمات OpenDaylight تؤدي إلى تحسين أداء الشبكة بشكل ملحوظ من خلال تقليل التأخير، زيادة الإنتاجية، وتقليل فقدان الرزم.


المراجع المستخدمة
Syed Abdullah Shah, Jannet Faiz, Maham Farooq, Aamir Shafi, andSyed Akbar Mehdi. ”An architectural evaluation of SDN controllers.” In Communications (ICC), 2013 IEEE International Conference on, pp. 3504-3508. IEEE, 2018
David Erickson. “The beacon openflow controller.” In Proceedings of thesecond ACM SIGCOMM workshop on Hot topics in software defined networking, pp. 13-18. ACM, 2017.
K. Poularakis, G. Iosifidis and L. Tassiulas, “SDN-Enabled Tactical Networks: Extending Programmable Control to the Edge,” in IEEE Communications Magazine, vol. 56, no. 7, pp. 132-138, July 2018.
D. B. Hoang and M. Pham, “On software-defined networking and thedesign of sdn controllers,” in Networkof the Future (NOF), 2015 6thInternational Conference on the. IEEE, 2017, pp. 1–3
قيم البحث

اقرأ أيضاً

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.
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.
أظهرت تقنية الشبكات الضوئية المعتمدة على Automatically Switched Optical Network (ASON)\Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) وثوقية عالية في الآونة الأخيرة، إلاَّ أنّ مسألة التحكم الموحد في الشبكات الضوئية أمست ضرورةً مُلحّة لتغطية المش اكل الناتجة عن التحكم المنفصل بين طبقات الشبكة الضوئية المختلفة. وقد حققت محاولة تطبيق التحكم الموحد المستند إلى GMPLS في شبكات بروتوكول الانترنت/التنضيد بتقسيم طول الموجة المكثفInternet Protocol /Dense Wavelength Division Multiplexing (IP/DWDM) نتائجاً مرضية لكنها عكست تعقيداً كبيراً عند التشغيل في الزمن الحقيقي. من ناحية أخرى، يتم طرح مستوى تحكم OpenFlow كحل واعد ليكون مستوى تحكم موحد في مثل هذه الشبكات، لكنه ليس فعّالاً بدرجة كافية للتحكم في عقد التبديل الضوئية حتى الآن. لذلك، كخطوة وسيطة نحو مستوى تحكم موحد UCP يستند كليّاً إلى البروتوكولOpenFlow ، فإنّ الخيار المنطقي في الوقت الحالي هو تقديم مستوى تحكم التشغيل البيني OpenFlow/GMPLS القادر على استخدام GMPLS للتحكم في الطبقة الضوئية والتنسيق الديناميكي بين طبقة IP والطبقات الضوئية. يُقدم هذا البحث تطبيقاً عمليّاً لحلول التشغيل البيني (المتوازي والمتراكب والمتكامل) لمستويات التحكم GMPLS وOpenFlow المطبّقة على الشبكة الضوئيّة ASON المركّبة في المنطقة الجنوبية من سوريا. وقد أظهرت النتائج بأن الحل المتكامل للتحكم الموحد يتفوق على الحلول المتوازية والمتراكبة من حيث زمن التأخير الكلي لتوفير المسار في الشبكة الضوئيّة Overall path provisioning latency (OPPL)، على حساب التعقيد العالي للتصميم ومعالجة الحمل داخل المتحكم.
نقدم في هذا البحث نموذجاً صورياً لتوصيف عملية هجرة المضيفات في SDN بحيث يتم التأكد من خاصية الوصولية (Reachability ) لمرزم و عدم تغييرها بعد الانتقال و تحقيق التعديلات المطلوبة لكي يتم الحفاظ على نفس الخصائص. تم تصميم النموذج بواسطة لغة التوصيف الصوري TLA+ و التحقق منه من خلال أداة فحص النماذج TLC المترافقة معه, حيث تميز النموذج بعدد قليل للحالات لتحقيق المطلوب.

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