Технологии компьютерных систем и сетей. Рубрика в журнале - Инфокоммуникационные технологии
Аналитическая модель сегмента архитектуры программно-конфигурируемых сетей
Статья научная
Представлено описание фрагмента архитектуры программно-конфигурируемых сетей с учетом функциональности сетевых коммутаторов и контроллеров в виде математической модели многофазной системы массового обслуживания с потерями на каждой из фаз. В рекомендациях Инженерного совета Интернета draft Address Resolution Delay in SDN, Сектора радиокоммуникаций Международного союза электросвязи M.2083-0 отмечается необходимость снижения сетевой задержки в пределах одного сегмента программно-конфигурируемой сети с 50 до 1 мс. Существенное влияние на данный показатель оказывают характеристики программно-аппаратного комплекса сети, процессы взаимодействия коммутаторов и контроллера. Однако время обслуживания и связанные с ним задержки обработки потоков пакетов не регламентируются производителями коммутационного оборудования (например, коммутатора Cisco Catalyst 3750), что затрудняет определение вероятностно-временных характеристик сети при проектировании, формализацию предложений по улучшению функционирования ее элементов. Предлагаемые модели разработаны на основе классической теории систем массового обслуживания и преобразований Лапласа. Получены зависимости среднего времени обслуживания и среднего числа пакетов в сети от нагрузки сетевых устройств, а также выражения, позволяющие определить средние доли потерь сетевых пакетов на каждой из фаз их обработки коммутатором.
Бесплатно
Аналитическая модель технологии распределенных вычислений
Статья научная
Наибольшую сложность при разработке технологии распределенных вычислений представляют вопросы, связанные с реализацией процессов взаимодействия программных компонент, распределенных по сети приложений. Представлены формальные подходы к решению задачи интеграции программных компонент на основе брокера объектных запросов технологии распределенных вычислений CORBA, разработана система функциональных моделей, позволяющая проводить исследование алгоритмов взаимодействия элементов распределенной системы, принимать обоснованные решения при их построении. Показано, что в основу алгоритма распределения программных компонент по процессорным модулям системы может быть положен рекуррентный метод вычисления частоты взаимных обменов данными с реализацией минимальных интервалов обработки параллельно выполняемых запросов путем их принудительной приостановки. Снижение непроизводительных затрат, определяемых методами организации обмена данными между элементами распределенной системы, обеспечивается фрагментацией всей совокупности модулей системы на непересекающиеся области. Получение численных результатов исследования предлагаемой технологии распределенных вычислений обеспечивается стандартными средствами пакета программ Mathematica.
Бесплатно
Базовые принципы и перспективы использования теории сетевого исчисления (Network Calculus)
Статья научная
В статье на основе анализа особенностей трафика пакетных сетей показаны трудности использования классической теории массового обслуживания для исследования параметров качества обслуживания мультисервисного трафика в таких сетях. Рассмотрены базовые принципы перспективной теории сетевого исчисления (Network Calculus). Проведен обзор имеющихся работ в области теории детерминированного и стохастического сетевых исчислений, указаны перспективные направления применения данной теории.
Бесплатно
Виртуализация серверной инфраструктуры корпоративных центров обработки данных
Статья научная
Объектом исследования являются кластерные системы центров обработки данных, содержащие определенное множество серверов приложений, файл серверов, систем хранения данных, систему ввода-вывода связанных между собой системой коммутации и каналами связи. Целью работы является повышение эффективности использования виртуализированных кластерных систем путем разработки и применения рационального метода распределения виртуальных машин по физическим элементам центров обработки данных. В основу предложенного метода положен итерационный жадный алгоритм и процедура ограниченного перебора, позволяющие увеличить производительность виртуализированной системы за счет рационального распределения данных. Разработана имитационная модель функционирования виртуализированной системы, проведено ее экспериментальное исследование. Представленные подходы обеспечивают определение требуемого числа узлов кластера виртуализированной системы при непредсказуемой интенсивности нагрузки и непредсказуемого уровня запрашиваемых ресурсов виртуальными машинами.
Бесплатно
Статья научная
Технология виртуальных частных сетей в настоящее время является основной для обмена конфиденциальной информацией по сети Интернет. Технологии, используемые для защиты трафика, передаваемого по таким сетям, задействуют ресурсы маршрутизатора и влияют на скорость обработки данных. Использование маршрутизаторов для шифрования и дешифрования данных может сказаться на скорости передачи этих данных по такой сети, особенно если по такой сети передается не только трафик VPN, но и трафик обычных пользователей сети Интернет. В данной работе сравнивается влияние алгоритмов шифрования и хеширования на процесс передачи пакетов по двум типам VPN-соединений: Client-to-Site и Site-to-Site. Проведено исследование влияния алгоритмов шифрования и хеширования на скорость и работоспособность двух технологий VPN-соединения при загрузке канала связи. Данный эксперимент проводился на компьютерной и физической моделях. Компьютерная модель сети была создана в эмуляторе сетей GNS3, физическая модель была собрана с помощью маршрутизаторов нового поколения с интегрированными услугами Cisco RV 340. Результаты исследования представлены в виде графиков и диаграмм.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается влияние размера TCP-окна на числовые характеристики интервалов между пакетами: начальные моменты интервалов с первого по третий, так как разработанная математическая модель использует три первых начальных момента. Исследования проводились на виртуальной экспериментальной установке, которая развернута с помощью платформы OpenNebula на физических серверах. Рассмотрены два случая: программно-конфигурируемая сеть с поддержкой открытого протокола OpenFlow и традиционная сеть без протокола OpenFlow. Программно-конфигурируемая сеть построена с контроллером POX и физическим OpenFlow коммутатором. В качестве инструментальных средств использованы программные продукты tcpdump для захвата трафика и Iperf для генерации трафика. Представлен скрипт, позволяющий автоматизировать процесс запуска генерации трафика. Полученные результаты импортированы в MS Excel и с использованием известных формул математической статистики, определяются моментные характеристики временных интервалов.
Бесплатно
Восстановление моментных характеристик распределения интервалов между пакетами входящего трафика
Статья научная
В статье описывается подход к восстановлению моментных характеристик распределения интервалов между пакетами входящего трафика. Эти характеристики позволяют анализировать трафик методами теории массового обслуживания.
Бесплатно
Вторичное уплотнение нестационарных сигналов критериальными методами
Статья научная
Рассмотрено решение критериальной задачи синтеза и выделения сигнала нестационарного вторичного канала, позволяющего передавать небольшие по объему сообщения без организации дополнительного физического канала связи в ТС, сигналы в которых носят нестационарный характер.
Бесплатно
Статья научная
Представлена модель единой сети воздушной радиосвязи для управления авиацией на театре военных действий не имеющем наземных средств связи. Ядром такой единой сети является авиационный комплекс радиолокационного дозора и наведения который выступает в качестве воздушного пункта управления действиями авиации. Особенностью модели является дополнительный учет возможностей по сопряжению отдельных воздушных сетей управления группами самолетов на основе Mesh-технологий. Данная модель позволяет рассчитать эффективность различных вариантов децентрализованного информационного обмена в единой сети воздушной радиосвязи по показателю пропускная способность сети и выработать предложения по внедрению наиболее рационального варианта в практику использования авиационного комплекса радиолокационного дозора и наведения.
Бесплатно
Задача оптимального распределения ресурса между составляющими центра обслуживания вызовов
Краткое сообщение
Выделены основные составляющие центра об- служивания вызовов в виде канальной, операторской и технической подсистем, каждая из которых представлена соответствующей моделью массового обслуживания. Осуществлена постановка задачи максимизации вероятности обслуживания заявки при ограниченных финансовых ресурсах за счет выбора оптимального числа обслуживающих элементов в указанных подсистемах. Определены возможность и алгоритм применения метода динамического программирования для решения данной задачи.
Бесплатно
Иерархическая система критериев качества оказания услуг сети передачи данных
Статья научная
Рассматривается методология иерархической многокритериальной оценки вариантов развития и функционирования сетей передачи данных (СПД). Рассмотрены система целей и частных критериев при решении задач выбора рациональных вариантов топологии и параметров сети передачи данных при анализе, проектировании создания и модификации. На основе принципов функционирования сетей передачи данных построена трехуровневая иерархическая система показателей и числовых критериев функционирования и качества оказания услуг в сетях передачи данных. Данная иерархическая система позволяет учесть различные подходы (определяемые различными субъектами принятия решений) к формированию целей функционирования и развития сетевой инфраструктуры и ориентируется на создание интерактивных инструментариев в автоматизированных системах проектирования, настройки и поддержки работы телекоммуникационных сетей в течение их жизненного цикла.
Бесплатно
Измерение производительности контроллера OpenFlow в экспериментальном образце сети
Статья научная
Протокол OpenFlow - это основная из технологий, образовавшаяся в числе первых концепций программно-определяемых систем. Данная технология дает возможность разрабатывать внешние программные оболочки, которые необходимы для роста функциональности процессов коммутации, маршрутизации и обработки информации, не зависящие от современного оборудования и версий их прошивок, формирующиеся отдельно, со стороны внешнего контроллера. Одной из основных задач предстоящей работы является изучение изменения задержек пакетов на контроллере FloodLight, в котором отсутствует таблица потоков коммутатора OpenFlow. Кроме того, необходимо узнать потери пакетов в экспериментальном образце сети в виртуальном окружении Mininet. Исследование проведено с использованием современных инструментов и технологий, предварительно был проведен анализ предметной области и требований. На основании результатов, полученных экспериментальным путем, были сделаны выводы, а также рекомендации по использованию протокола OpenFlow на ранних этапах разработки для небольших сетей.
Бесплатно
Интервальный метод определения задержек в одноприборных СМО с потоками заявок общего вида
Статья научная
Статья посвящена анализу временных задержек в очередях систем массового обслуживания (СМО), с потоками заявок общего вида. На основании предлагаемых интервальных методов анализа получены соотношения, обобщающие формулу Хинчина-Поллячека для среднего значения времени ожидания в системах массового обслуживания, с потоками заявок общего вида. Показано, что значения средних размеров очередей, а также временных задержек в очередях, не зависят от того, получены они на основании анализа интенсивностей поступающих заявок, или в результате анализа временных интервалов между соседними заявками. Приведены сравнительные результаты моделирования для реального видео трафика.
Бесплатно
Интернет-портал оборудования мультисервисных платформ сетей следующего поколения NGN
Статья научная
В статье приведено описание уникального общедоступного информационного интернет-ресурса - портала оборудования мультисервисных платформ сетей следующего поколения NGN отечественных и зарубежных производителей, используемых операторами связи в России. Указаны цели и возможности портала, приведена архитектура программной системы и структура базы данных портала. Портал полезен широкому кругу работников телекоммуникационной отрасли (проектировщикам, техническим специалистам, менеджерам), а также студентам и аспирантам профилирующих ВУЗов.
Бесплатно
Статья научная
С использованием методов машинного обучения получена модель для предсказания размера очереди входного самоподобного потока пакетов, распределенного по закону Парето при его преобразовании в поток, имеющий экспоненциальное распределение. Поскольку величина потерь в общем случае не дает никаких сведений об эффективности использования буферного пространства в процессе преобразования самоподобного потока пакетов, для оценки качества исследуемых моделей введена метрика качества (штраф), являющаяся комплексным показателем. Данный критерий учитывает как потери пакетов в процессе функциональных преобразований, так и неэффективное использование буферного пространства узлов коммутации. Показано, что лучшими по исследуемому критерию являются модели, использующие методы изотонической регрессии и опорных векторов.
Бесплатно
Исследование вычислительных систем с телекоммуникационным доступом
Статья научная
Рассмотрены основные структуры современных вычислительных систем с телекоммуникационным доступом и аппаратуры передачи данных, а также принципы построения их моделей. С помощью имитационных моделей выполнен анализ наиболее важных характеристик таких систем и определены эффективные режимы их работы.
Бесплатно
Исследование граничных значений задержек трафика VPN с учетом конкурирующих потоков
Статья научная
В статье рассматривается задача оптимального распределения ресурсов в сети оператора связи при реализации множества виртуальных частных сетей VPN. Предлагается модель виртуальной частной сети на основе теории сетевого исчисления, позволяющая определять наименьшую верхнюю границу сквозной задержки передачи пакетов потока планируемой VPN с учетом трафика конкурирующих потоков других VPN, проходящих через последовательность сетевых узлов рассматриваемой виртуальной сети. Представлены результаты экспериментального исследования предложенной модели. Даны рекомендации операторам связи по использованию полученных результатов на практике при планировании распределения сетевых ресурсов. Предложенная модель может стать основой для разработки специализированного программного пакета планирования услуг VPN, который позволит операторам связи эффективно использовать имеющиеся сетевые ресурсы и обеспечить гарантированное качество обслуживания.
Бесплатно
Исследование задержки в системе G/G/1
Статья научная
В статье представлены результаты исследования задержки для системы массового обслуживания (СМО) Н2/Н2/1 типа G/G/1 для широкого диапазона изменения параметров трафика. Известно, что распределенная по гиперэкспоненциальному закону Н2 случайная величина имеет коэффициент вариации больше единицы. Поэтому гиперэкспоненциальный закон распределения может быть использован для аппроксимации распределения с тяжелыми хвостами. Учитывая тот факт, что распределение Н2 является трехпараметрическим, в статье приведен механизм аппроксимации произвольных законов распределений с тяжелым хвостом гиперэкспоненциальным распределением. Это может быть выполнено как на уровне двух первых моментов, так и на уровне трех первых моментов. Система Н2/Н2/1 типа G/G/1 имеет то преимущество перед другими системами с входными распределениями с тяжелым хвостом, что для нее можно получить точное решение в аналитическом виде.
Бесплатно
Исследование и оптимизация настройки протокола TCP/IP в сетях передачи данных
Статья научная
В статье исследуется влияние параметров настройки TCP/IP на скорость передачи данных и предложен метод увеличения скорости передачи данных, основанный на определении оптимального MTU канала как наименьшего из MTU входящих в него узлов.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по системам массового обслуживания HE2/M/1 и M/HE2/1 с гиперэрланговскими и экспоненциальными входными распределениями. По определению Кендалла, эти системы относятся к классам G/M/1 и M/G/1 соответственно, а также составляют двойственную пару. В теории массового обслуживания исследования таких систем актуальны в связи с тем, что они активно используются в современной теории телетрафика. Использование распределений гипер-Эрланга более высокого порядка затруднительно для вывода решения для среднего времени ожидания требований в очереди из-за нарастающей вычислительной сложности. Для гиперэрланговского закона распределения, как и гиперэкспоненциального закона, метод спектрального разложения решения дает возможность получить решение в конечном виде. Приведены результаты по спектральным разложениям решения интегрального уравнения Линдли для систем массового обслуживания HE2/M/1 и M/HE2/1, а также расчетные формулы для среднего времени ожидания требований в очереди. Адекватность полученных результатов подтверждена корректностью использования классического метода спектрального разложения и результатами численного моделирования. Для вывода полученных результатов, а также для численных расчетов использован известный метод моментов теории вероятностей.
Бесплатно
