УПРАВЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ ВИРТУАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМОЙ СЕТИ SDN
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 ОПИСАНИЕ РЕШЕНИЯ ВИРТУАЛИЗАЦИИ СЕТЕВЫХ ФУНКЦИЙ ПРИ ПОМОЩИ SDN 6
1.1 Общая характеристика деятельности организации ООО «Неткрэкер» 6
1.2 Существующая реализация построения графов сети 8
1.3 Постановка задачи построения оптимального сетевого графа 14
1.4 Реализация виртуализации сетевых функций различными компаниями 25
Глава 2 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕВЫХ ГРАФОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВИРТУАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ 29
2.1 Проектирование разрабатываемого программного модуля для построения сетевых графов последовательности виртуальных функций 29
2.1.1 Обоснование архитектуры разрабатываемого программного модуля построения сетевых графов 29
2.1.2 Обоснование выбора средств реализации разрабатываемого программного модуля для построения сетевых графов 32
2.2 Реализация программного модуля для построения оптимального сетевого графа последовательности виртуальных функций 36
2.3 Описание примера работы программного модуля построения оптимального сетевого графа 38
2.4 Тестирование разработанного программного модуля для построения оптимального сетевого графа 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг кода для определения кратчайшего пути с учетом длины ребра 50
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 ОПИСАНИЕ РЕШЕНИЯ ВИРТУАЛИЗАЦИИ СЕТЕВЫХ ФУНКЦИЙ ПРИ ПОМОЩИ SDN 6
1.1 Общая характеристика деятельности организации ООО «Неткрэкер» 6
1.2 Существующая реализация построения графов сети 8
1.3 Постановка задачи построения оптимального сетевого графа 14
1.4 Реализация виртуализации сетевых функций различными компаниями 25
Глава 2 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕВЫХ ГРАФОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВИРТУАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ 29
2.1 Проектирование разрабатываемого программного модуля для построения сетевых графов последовательности виртуальных функций 29
2.1.1 Обоснование архитектуры разрабатываемого программного модуля построения сетевых графов 29
2.1.2 Обоснование выбора средств реализации разрабатываемого программного модуля для построения сетевых графов 32
2.2 Реализация программного модуля для построения оптимального сетевого графа последовательности виртуальных функций 36
2.3 Описание примера работы программного модуля построения оптимального сетевого графа 38
2.4 Тестирование разработанного программного модуля для построения оптимального сетевого графа 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг кода для определения кратчайшего пути с учетом длины ребра 50
Жизнь современного человека не может не включать в себя использование интернета. С его помощью можно записаться на прием к врачу, оплатить штраф или коммунальные услуги, найти нужную информацию, проложить путь в незнакомой местности и так далее.
В настоящее время телекоммуникационные компании по предоставлению услуг связи - это неотъемлемая часть жизни любого человека, фирмы и даже страны.
Пользователей интернета с каждым годом становится все больше [13] (рисунок 1), поэтому ресурсы телекоммуникационных компаний должны увеличиваться непрерывно, чтобы обеспечить связь по всему миру.
Рисунок 1 - Проникновение Интернета в России
Каждый оператор сети имеет множество разнообразного оборудования, количество которого увеличивается с каждым годом. Для расширения сети ему необходимо запустить новое оборудование в специализированном помещении с достаточным энергопитанием. Все это стоит больших денег: возрастает энергопотребление, появляется необходимость в найме квалифицированного персонала, и в капитальных, операционных затратах. Также аппаратные сетевые устройства имеют свойства устаревать, их функционал становится недостаточным, что приводит к повторению циклов «закупка - проектирование - интеграция - развертывание». Это не увеличивает доходов оператора сети, а скорее приводит к тому, что расходы на построение сети постепенно начинают опережать доходы, так как срок службы оборудования с каждым годом становится меньше [16].
Такой путь развития операторских сетей устарел, нужны свежие взгляды на бизнес сервис-провайдеров и операторов сети. Одно из решений данной проблемы - это виртуализация сетевых функций - Network Functions Virtualization (NFV), связанная с концепцией программно-конфигурируемых сетей - Software Defined Network (SDN) [13].
Необходимость экономить средства на покупке нового оборудования определяет актуальность работы.
Объект исследования - виртуальные функции программно-определяемой сети SDN.
Предмет исследования - определение последовательности виртуальных функций для оптимального расположения узлов в сетевом графе.
Цель ВКР - разработка модели оптимального построения сетевого графа последовательности виртуальных функций для стабильной работы программно-определяемой сети SDN.
Задачами работы являются:
• проанализировать учебную и научно-методическую литературу по предметной области, выявить особенности, достоинства и недостатки программно-определяемых сетей;
• исследовать существующую реализацию построения сетевого графа телекоммуникационной сети;
• представить математическую модель сетевого графа телекоммуникационной сети;
• разработать алгоритм для построения сетевого графа телекоммуникационной сети;
• минимизировать недостатки существующей реализации построения сетевого графа телекоммуникационной сети.
Бакалаврскую работу можно разделить на несколько логически связанных частей. Большое внимание уделяется правильному построению сетевого графа и удобству использования программы.
В первой главе дается описание предметной области, описывается существующий алгоритм работы SDN, его достоинства, недостатки и возможные решения для их минимизации. Определяются требования для новой технологии, выбираются оптимальные алгоритмы построения сетевых графов.
Во второй главе представлено обоснование выбора технологий для разработки программного модуля, описывается кодирование, приводятся блок- схемы реализованного программного модуля. Так же в главе описано тестирование программного кода, подведены итоги.
В результате выполнения ВКР, был разработан, описан и протестирован программный код для управления последовательностью виртуальных функций программно-определяемых сетей.
В настоящее время телекоммуникационные компании по предоставлению услуг связи - это неотъемлемая часть жизни любого человека, фирмы и даже страны.
Пользователей интернета с каждым годом становится все больше [13] (рисунок 1), поэтому ресурсы телекоммуникационных компаний должны увеличиваться непрерывно, чтобы обеспечить связь по всему миру.
Рисунок 1 - Проникновение Интернета в России
Каждый оператор сети имеет множество разнообразного оборудования, количество которого увеличивается с каждым годом. Для расширения сети ему необходимо запустить новое оборудование в специализированном помещении с достаточным энергопитанием. Все это стоит больших денег: возрастает энергопотребление, появляется необходимость в найме квалифицированного персонала, и в капитальных, операционных затратах. Также аппаратные сетевые устройства имеют свойства устаревать, их функционал становится недостаточным, что приводит к повторению циклов «закупка - проектирование - интеграция - развертывание». Это не увеличивает доходов оператора сети, а скорее приводит к тому, что расходы на построение сети постепенно начинают опережать доходы, так как срок службы оборудования с каждым годом становится меньше [16].
Такой путь развития операторских сетей устарел, нужны свежие взгляды на бизнес сервис-провайдеров и операторов сети. Одно из решений данной проблемы - это виртуализация сетевых функций - Network Functions Virtualization (NFV), связанная с концепцией программно-конфигурируемых сетей - Software Defined Network (SDN) [13].
Необходимость экономить средства на покупке нового оборудования определяет актуальность работы.
Объект исследования - виртуальные функции программно-определяемой сети SDN.
Предмет исследования - определение последовательности виртуальных функций для оптимального расположения узлов в сетевом графе.
Цель ВКР - разработка модели оптимального построения сетевого графа последовательности виртуальных функций для стабильной работы программно-определяемой сети SDN.
Задачами работы являются:
• проанализировать учебную и научно-методическую литературу по предметной области, выявить особенности, достоинства и недостатки программно-определяемых сетей;
• исследовать существующую реализацию построения сетевого графа телекоммуникационной сети;
• представить математическую модель сетевого графа телекоммуникационной сети;
• разработать алгоритм для построения сетевого графа телекоммуникационной сети;
• минимизировать недостатки существующей реализации построения сетевого графа телекоммуникационной сети.
Бакалаврскую работу можно разделить на несколько логически связанных частей. Большое внимание уделяется правильному построению сетевого графа и удобству использования программы.
В первой главе дается описание предметной области, описывается существующий алгоритм работы SDN, его достоинства, недостатки и возможные решения для их минимизации. Определяются требования для новой технологии, выбираются оптимальные алгоритмы построения сетевых графов.
Во второй главе представлено обоснование выбора технологий для разработки программного модуля, описывается кодирование, приводятся блок- схемы реализованного программного модуля. Так же в главе описано тестирование программного кода, подведены итоги.
В результате выполнения ВКР, был разработан, описан и протестирован программный код для управления последовательностью виртуальных функций программно-определяемых сетей.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была проанализирована литература по проблемам построения сетевого графа. После анализа научно-методической литературы были определены основные алгоритмы построения кратчайшего пути в сетевом графе.
При выборе алгоритма построения кратчайшего пути в графе, были изучены два вида задач MDSP и их решения. Данное исследование позволило выбрать алгоритм построения оптимального сетевого графа.
Проанализировав существующий алгоритм построение сетевого графа, были выявлены минусы этого процесса, а также найдена последовательность действий NS-оператора, требующая автоматизации. На графическом языке объектного моделирования UML была смоделирована диаграмма деятельности NS-оператора, что позволило определить основные функциональные требования к разрабатываемому программному модулю.
Выделив модуль, требующий автоматизации, был представлен новый алгоритм построения сетевого графа, избавляющий оператора от монотонного выполнения функций прокладки путей прохождения трафика в сетевом графе.
Выполнено проектирование программного модуля, необходимое для дальнейшей реализации. В проектирование вошли следующие этапы:
• определение архитектуры разрабатываемого программного модуля, что помогло понять, какие компоненты он будет включать;
• описание физических носителей, на которых будут располагаться модульные компоненты системы;
• определение требований к программному модулю, на основе классификации требований FURBS+.
Результаты проектирования программного модуля помогли определить компоненты, которые он должен включать для реализации требований. Чтобы уменьшить количество ошибок при реализации и для увеличения ее скорости , были представлены алгоритмы работы методов заполнения матрицы расстояний и построения оптимального сетевого графа.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы, был разработан программный модуль для управления последовательностью виртуальных функций программно-определяемой сети SDN. Данный модуль позволит сэкономить время NS-операторов, необходимое для построения сетевого графа. Главным достоинством программного модуля является то, что он строит оптимальный сетевой граф последовательности виртуальных функций.
После выполнения выпускной квалификационной работы сделан вывод, что использование программно-определяемых сетей SDN является оптимальным решением для построения виртуальных сетей. Виртуализация сетевых функций необходима современным поставщикам услуг связи из-за увеличивающегося в геометрической прогрессии количества информации. Виртуальные функции и программно-определяемые сети - это интересное, многообещающее направление, которое сможет обеспечить бесперебойную работу поставщиков услуг связи, а также снизить стоимость построения сетей.
При выборе алгоритма построения кратчайшего пути в графе, были изучены два вида задач MDSP и их решения. Данное исследование позволило выбрать алгоритм построения оптимального сетевого графа.
Проанализировав существующий алгоритм построение сетевого графа, были выявлены минусы этого процесса, а также найдена последовательность действий NS-оператора, требующая автоматизации. На графическом языке объектного моделирования UML была смоделирована диаграмма деятельности NS-оператора, что позволило определить основные функциональные требования к разрабатываемому программному модулю.
Выделив модуль, требующий автоматизации, был представлен новый алгоритм построения сетевого графа, избавляющий оператора от монотонного выполнения функций прокладки путей прохождения трафика в сетевом графе.
Выполнено проектирование программного модуля, необходимое для дальнейшей реализации. В проектирование вошли следующие этапы:
• определение архитектуры разрабатываемого программного модуля, что помогло понять, какие компоненты он будет включать;
• описание физических носителей, на которых будут располагаться модульные компоненты системы;
• определение требований к программному модулю, на основе классификации требований FURBS+.
Результаты проектирования программного модуля помогли определить компоненты, которые он должен включать для реализации требований. Чтобы уменьшить количество ошибок при реализации и для увеличения ее скорости , были представлены алгоритмы работы методов заполнения матрицы расстояний и построения оптимального сетевого графа.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы, был разработан программный модуль для управления последовательностью виртуальных функций программно-определяемой сети SDN. Данный модуль позволит сэкономить время NS-операторов, необходимое для построения сетевого графа. Главным достоинством программного модуля является то, что он строит оптимальный сетевой граф последовательности виртуальных функций.
После выполнения выпускной квалификационной работы сделан вывод, что использование программно-определяемых сетей SDN является оптимальным решением для построения виртуальных сетей. Виртуализация сетевых функций необходима современным поставщикам услуг связи из-за увеличивающегося в геометрической прогрессии количества информации. Виртуальные функции и программно-определяемые сети - это интересное, многообещающее направление, которое сможет обеспечить бесперебойную работу поставщиков услуг связи, а также снизить стоимость построения сетей.
