Problem zapewnienia efektywnych metod wznawiania pracy po wystąpieniu uszkodzeń był związany z sieciami telekomunikacyjnymi od dawna. Stał się jednak szczególnie istotny, od kiedy realizowana przez no[...]

  Artykuł prezentuje koncepcję poszukiwania odpowiedzi na ryzyko w zielonych (energooszczędnych) sieciach szkieletowych, w których rozmieszcza się zasoby rezerwowe niezbędne do uruchomienia procedur wznawiania pracy. Podano podstawowe sposoby wyznaczania odpowiedzi na ryzyko (np. minimalizacja ryzyka, równoważenie nakładów itd.) oraz sformułowano związane z nimi podejścia optymalizacyjne. Przedstawiono wyniki liczbowe, które uzyskano w rezultacie połączenia podejścia optymalizacyjnego i symulacyjnego. 1. WSTĘP Artykuł porusza dwie istotne kwestie badawcze: optymalizację wznawiania pracy po uszkodzeniu oraz planowanie sieci zielonych (energooszczędnych). Zagadnienie zapewniania odporności sieci telekomunikacyjnych na uszkodzenia jest istotne ze względu na duże potrzeby klientów w zakresie nieprzerwanej pracy usług świadczonych przez sieć. Odporność zależy od reakcji na uszkodzenia powodujące niezdatność elementów składowych sieci. W sieciach telekomunikacyjnych i teleinformatycznych niezdatności dotyczą przede wszystkim [1]: fizycznych systemów sieciowych (uszkodzenia sprzętu, np. ruterów, przełącznic, transponderów albo rozłączenie kabli, np. w wyniku ich przecięcia); ustania zasilania z sieci publicznej; oraz oprogramowania obsługującego działanie systemów. Efektem występowania uszkodzeń jest utrata ciągłości działania usług, co z kolei powoduje straty finansowe operatorów, którzy muszą rekompensować klientom pogorszenie jakości. Stratom tego rodzaju można zapobiegać planując i uruchamiając w sieci automatyczne procedury wznawiania pracy (ang. recovery procedures). Służą one do obejścia elementów niezdatnych: przekierowują ruch ze ścieżek roboczych na ścieżki zapasowe. Procedury te mogą działać na wiele sposobów (np. z różnym poziomem współdzielenia zasobów rezerwowych [2]), co powoduje że uzyskuje się różne parametry jakościowe, które odnoszą się do potrzeb klientów (np. szybkość wznawiania pracy). Zastosowanie tych p[...]

W ostatnich latach zaobserwowano istotny wzrost popularności sieci P2P (peer-to-peer), a obecnie nadal odgrywają one znaczącą rolę [17]. Dla większości dostawców Internetu większy ruch, który ma być przesłany poza granice ich działania, oznacza większe koszty, ponieważ opłaty w rozliczeniach pomiędzy operatorami są zazwyczaj uzależnione od ilości wygenerowanego ruchu. Z tego powodu dla większości tych dostawców usług internetowych zmniejszenie ruchu do sieci partnerskich jest bardzo atrakcyjne. Część operatorów stosuje metody blokujące lub ograniczające ruch P2P, jednak takie działania powodują niezadowolenie klientów. Jednocześnie istnieje wiele metod, które - ograniczając ruch międzyoperatorski - poprawiają jakość transmisji dla użytkowników końcowych. W większości przypadków[...]

  Koncepcja sieci sterowanych programowo (SDN, Software Defined Networks) została pierwotnie zaproponowana dla rozwiązań kampusowych [1], [2]. Wraz z jej rozwojem dostrzeżono szerokie pole zastosowań w sieciach operatorskich, centrach danych i chmurach obliczeniowych. Dodatkowo, elastyczna definicja przepływów implementowana m.in. przez szeroko przyjęty protokół OpenFlow [3], pozwala na uproszczenie zarządzania tego typu sieciami. Jednakże wielkość sieci operatorów, a także sieci centrów danych, uwidoczniły podstawowe problemy związane z ograniczoną wielkością tablic przepływów w dostępnych urządzeniach. Stosowane przez producentów szybkie pamięci TCAM (Ternary Content Addressable Memory) nie pozwalają na obsługę ogromnych tablic przełączania [4], [5], [6]. Proponowany w niniejszym artykule mechanizm rozwiązuje ten problem dzięki redukcji liczby wpisów w tablicach. W przeciwieństwie do tradycyjnie stosowanych protokołów rutingu pakietów, podejście oparte na sterowaniu ruchem przepływów pozwala na równoczesną, wielościeżkową transmisję między tymi samymi węzłami końcowymi (tj. przepływy ulegają tzw. bifurkacji). Ponadto, w klasycznym podejściu niemożliwa jest dynamiczna reakcja na zmiany ruchu (tzw. inżynieria ruchu, TE, traffic engineering), ponieważ próba częstych modyfikacji wartości metryk (powodujących zmiany tras) mogłaby całkowicie zdestabilizować pracę sieci [7]. Standardowo wykorzystywanym protokołem w celu implementacji TE jest wieloprotokołowa komutacja etykietowa MPLS (Mutliprotocol Label Switching) [8], niemniej jednak jest to rozwiązanie statyczne. Proponowany mechanizm wykorzystuje zarówno możliwość dynamicznej modyfikacji metryk jako reakcję na zmiany w obciążeniach łączy, jak również przełączanie oparte na przepływach. Takie przełączanie zapewnia stabilną, tj. używającą tej samej ścieżki (trasy), transmisję pakietów należących do jednego przepływu. Ponadto, dzięki zastosowaniu procedury agregacji przepływ[...]

  1. WSTĘP W tradycyjnych sieciach komputerowych protokół rutingu wybiera zawsze jedną, najlepszą trasę między węzłami źródłowym a docelowym. Trasa ta obliczana jest na podstawie wag łączy. Gdy w sieci dojdzie do przeciążenia na danej ścieżce, waga przeciążonego łącza (bądź kilku łączy) powinna zostać zmieniona (podwyższona) tak, aby po przeliczeniu trasa z danego źródła do danego celu omijała to przeciążenie. W tradycyjnej sieci, po przeliczeniu ścieżek, wszystkie pakiety zostaną przekierowane na nowo obliczone trasy. Efektem tego będzie zmiana tras przepływów, co może skutkować nowymi przeciążeniami w innych miejscach sieci. Modyfikacja chociażby jednej z wag w sieci może spowodować wiele problemów: (a) przeliczenie i aktualizacja tablic rutingu przez wszystkie rutery zajmuje stosunkowo dużo czasu, (b) bardzo prawdopodobne jest wprowadzenie chwilowych pętli w rutingu powodujących straty pakietów, przeciążanie łączy do tej pory nieznacznie obciążonych, napływanie pakietów w złej kolejności itp. [1]. Oczywiste jest, że im więcej takich zmian nastąpi, tym większy chaos jest wprowadzany do sieci. Z drugiej strony, w prawie każdej sieci istnieje co najmniej jedna inna (konkurencyjna) ścieżka łącząca te same węzły źródłowe i docelowe. Wykorzystanie jej pozwala na ominięcie przeciążenia i zrealizowanie transmisji rozumianej przez nas jako transmisja wielościeżkowa. Pakiety należące do istniejących uprzednio przepływów przemieszczają się dotychczasowymi ścieżkami, zaś nowe przepływy — nowo wyznaczonymi ścieżkami. Do tej pory wiele metod transmisji wielościeżkowych zostało zaproponowanych dla różnych warstw. Ich przegląd można znaleźć m.in. w [2], [3]. Obecnie najczęściej stosowanym protokołem pozwalającym na przełamywanie domyślnego rutingu oraz inżynierię ruchu jest MPLS. Jednakże ścieżki zestawione za pomocą tego protokołu nie pozwalają na podążanie za dużą dynamiką zmian ruchu w sieciach (szczególnie w centrach danych)[...]

  Pierwsze sieci partnerskie (P2P - peer-to-peer) pojawiły się około 10 lat temu. Najwcześniej wdrożoną aplikacją, o dużym zasięgu i popularności, był służący do wymiany plików Napster. Aplikacje P2P zapewniają klientowi dużą niezależność od operatora, ponieważ tworzą samodzielną topologię nakładkową w warstwie aplikacji modelu ISO/OSI, ponad istniejącą siecią bazową (zazwyczaj IP - Internet Protocol). Aplikacje partnerskie charakteryzują się następującymi podstawowymi właściwościami: niezależnością, decentralizacją i samoorganizacją oraz nastawieniem na współdzielenie zasobów. Wszystkie te cechy czynią je bardzo atrakcyjnymi dla użytkowników indywidualnych, ponieważ zapewniają tanie korzystanie z zasobów Internetu (rozumianych jako pliki, przepływność, moc obliczeniowa) i brak kontroli operatora nad działaniami klientów. Sieci partnerskie znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, z których najpopularniejsze to: współdzielenie plików (np. BitTorrent, eMule, Gnutella), transmisja wideo (PPLive, Sop- Cast), telefonia internetowa (Skype) czy ruting anonimowy (Tor). Mniej popularne, specjalistyczne zastosowania to np.: wirtualne sieci prywatne (np. Hamachi) oraz gry on-line. Ruch telekomunikacyjny generowany przez aplikacje P2P stanowi obecnie kilkadziesiąt procent ogólnego ruchu i dominuje w Internecie. Pierwsza generacja aplikacji partnerskich służących do wymiany plików używała niestrukturyzowanych sieci P2P. W takich systemach brak jest algorytmów do organizacji lub optymalizacji połączeń sieciowych między poszczególnymi węzłami sieci, tzw. partnerami (peer). Pożądane treści mogą być wyszukiwane za pomocą serwera centralnego lub przez zalewanie sieci nakładkowej zapytaniami. Drugim rodzajem aplikacji P2P są sieci ustrukturyzowane. Najbardziej rozpowszechnione są rozwiązania oparte na rozproszonych tablicach mieszających DHT (Distributed Hash Tables). Są to systemy zdecentralizowane, zoptymalizowane pod względem efektywnego wy[...]

  1. WSTĘP Szybki rozwój sieci szerokopasmowych stawia wyzwania przy projektowaniu nowoczesnych architektur i mechanizmów sieciowych. Tradycyjne techniki coraz trudniej radzą sobie z rosnącymi wymaganiami sieciowym ze względu na mało elastyczną architekturę oraz skomplikowane i rozproszone zarządzanie. Rozwiązaniem tych problemów mogą okazać się sieci sterowane programowo SDN (ang. software-defined networks). Ich podstawową zaletą względem tradycyjnych technik jest scentralizowana architektura zarządzania oraz rozdzielenie płaszczyzny kontrolnej od płaszczyzny danych [4]. W takich sieciach centralny sterownik odpowiada za zarządzanie przełączaniem danych, a urządzenia sieciowe tylko wykonują jego polecenia (np. w przeciwieństwie do tradycyjnej architektury IP nie podejmują samodzielnie decyzji nt. trasowania pakietów). Upraszcza to w znaczny sposób kontrolę nad siecią oraz umożliwia jej elastyczną rekonfigurację. Dodatkowo pozwala na wybór dowolnego algorytmu trasowania oraz zapewnienie gwarancji jakości obsługi (QoS). Moduł walidacyjny proponowany w tym artykule jest przygotowywany pod kątem praktycznego wdrożenia w ramach systemu SDNRoute [1], którego celem jest wspomaganie decyzji rutingowych w sieciach sterowanych programowo (SDN). System powstaje w ramach prac projektu LIDER finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Architekturę systemu przedstawiono na rys. 1. System SDNRoute Sieć produkcyjna klienta Statystyki historyczne Statystyki Sterownik SDN Sieć SDN Emulator Moduł predykcji Optymalizator System bazodanowy Predykcje Dane wejściowe, polityki rutingu Parametry wejściowe, wyniki Dodatkowe informacje Aplikacje Interfejs północny, statystyki, polityki rutingu Integrator Rys. 1. Architektura system SDNRoute. System SDNRoute będzie opracowywał polityki rutingu z wyprzedzeniem dla nadchodzącego okna czasowego, biorąc pod uwagę dane pochodzące z wielu źródeł. Będą to: (1) dane na temat aktual[...]

  Koncepcja sieci centralnie sterowanych programowo SDN zakłada rozdzielenie warstwy sterującej siecią - za pomocą sterownika dysponującego możliwie kompletną informację o jej stanie - od warstwy przełączającej dane. Ponieważ sterownik jest instancją programistyczną, czynności związane ze sterowaniem i zarządzaniem siecią generują mniejsze koszty operacyjne, np. przez łatwiejsze wprowadzanie zmian i redukcję nadmiarowości w sieciach, jak również są w mniejszym stopniu narażone na błędy, bowiem procedury konfiguracyjne są przeprowadzane w sterowniku, a nie we wszystkich węzłach sieci [11]. Identyfikacja strumieni danych w sieciach SDN opiera się na koncepcji przepływów, które mogą być definiowane z dowolną dokładnością, np. w oparciu o źródłowy adres MAC, docelowy adres IP czy też numer portu warstwy transportowej [5]. Moduł optymalizacyjny, zaproponowany w tym artykule, jest przygotowywany pod kątem praktycznego wdrożenia w ramach systemu SDNRoute, którego celem jest wspomaganie decyzji nt. trasowania (rutingu) w sieciach sterowanych programowo (SDN). Taki system jest szczególnie wartościowy w kontekście sieci SDN, które pozwalają na podejmowanie tego rodzaju decyzji w sposób dynamiczny i elastyczny. System powstaje w ramach prac projektu LIDER finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Zadaniem systemu SDNRoute jest opracowanie z wyprzedzeniem dla nadchodzącego okna czasowego odpowiednich polityk rutingu. Polityki te są przygotowywane na podstawie danych pochodzących z wielu źródeł. W pierwszej kolejności są to dane przekazywane przez sterownik sieci i dotyczą aktualnego stanu sieci. Co więcej, dane historyczne są wykorzystywane do predykcji macierzy ruchu w nadchodzącym oknie czasowym. Dodatkowe informacje napływają od aplikacji sieciowych, np. zarządcy chmury obliczeniowej lub operatora sieci mobilnej. Wszystkie te dane zasilają moduł optymalizatora, którego zadaniem jest przygotowanie polityk rutingu. Poli[...]