Сравнительный анализ временной задержки телекоммуникационного оборудования STP и SDN

DOI: 10.34759/trd-2022-125-13

Авторы

Бужин И. Г.^1*, Антонова В. М.^2**, Миронов Ю. Б.^1***, Антонова В. А.^1****, Гайфутдинов Э. А.^1*****

1. Московский технический университет связи и информатики, МТУСИ, ул. Авиамоторная, 8а, Москва, 111024, Россия
2. Институт радиотехники и электроники РАН, Адрес: 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп.7.

*e-mail: i.g.buzhin@mtuci.ru
**e-mail: xarti@mail.ru
***e-mail: i.b.mironov@mtuci.ru
****e-mail: varvara_zi@mail.ru
*****e-mail: e.a.gaifutdinov@mtuci.ru

Аннотация

В статье рассмотрена архитектура программно-конфигурируемых сетей, их принцип работы, а также протоколы взаимодействия контроллера с сетевыми устройствами. Исследованы основные компоненты традиционных сетей, в том числе проведен сравнительный анализ временных задержек телекоммуникационного оборудования традиционных и программно-конфигурируемых сетей. Выделены 4 вида задержки в современных сетях передачи данных: задержка на обработку пакета, задержка пакета в очереди, задержка на передачу пакета по линии, задержка распространения. Рассмотрена работа алгоритма покрывающего дерева, выделены его основные достоинства и недостатки. Проведен сравнительный анализ традиционных и программно-конфигурируемых сетей связи, рассмотрены особенности построения корпоративных сетей на основе концепции SDN. Построена модель сети в эмуляторе Mininet, в которой проводилась аналитическая оценка временных задержек телекоммуникационного оборудования ПКС. В результате проведения эксперимента и сравнения полученных данных можно оценить два различных подхода к реакции сети на изменение топологии. Проведенный эксперимент показал, что традиционный подход к построению сетей уязвим к изменению топологии сети, что вносит определенные сетевые задержки и является причиной снижения производительности сети.

Ключевые слова:

программно-конфигурируемые сети, маршрутизация, OpenFlow, Mininet, OpenDaylight

Библиографический список

1. ONF TR-502: SDN Architecture. URL: https://opennetworking.org/wp-content/uploads/2013/02/TR_SDN_ARCH_1.0_06062014.pdf
2. Samouylov K.E., Shalimov I.A., Buzhin I.G., Mironov Y.B. Model of functioning of telecommunication equipment for software-configurated networks // Modern Information Technologies and IT-Education, 2018, vol. 14, no. 1. DOI:10.25559/SITITO.14.201801.013-026
3. Вишневский. В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. — М.: Техносфера, 2003. — 512 с.
4. D-link. Gigabit Stackable Smart Managed Switches: Electronic text data. — D-link, 2015. URL: https://www.dlink.com/en/products/dgs-1510-20-gigabit-stackable-smart-managed-switch-with-10g-uplinks
5. HP Integrated Lights-Out 2. User Guide. URL: http://h10032.www1.hp.com/ctg/Manual/c00553302.pdf
6. OpenDaylight Controller: MD-SAL: FAQ. URL: https://docs.opendaylight.org/_/downloads/mdsal/en/latest/pdf/
7. ONF TR-539: OpenFlow Controller Benchmarking Methodologies, 2016. URL: https://opennetworking.org/wp-content/uploads/2014/10/TR-539_OpenFlow_Controller_Benchmarking_Methodologies_v1.pdf
8. Sherwood R., Chan M., Covington A., Gibb G., Flajslik M. et al. Carving research slices out of your production networks with OpenFlow // ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 2010, vol. 40, no. 1, pp. 129–130. DOI:10.1145/1672308.1672333
9. Smeliansky R.L., Chemeritsky E.V. On QoS management in SDN by multipath routing // 2014 International Science and Technology Conference «Modern Networking Technologies (MoNeTec)», 2014. DOI:10.1109/MoNeTeC.2014.6995581
10. Shalimov A., Zuikov D., Zimarina D. et al. Advanced study of sdn/openflow controllers // 9th Central and Eastern European Software Engineering Conference in Russia, CEE-SECR 2013, ACM International Conference Proceeding Series, Moscow, Russian Federation, 2013. DOI:10.1145/2556610.2556621
11. Vladyko A., Muthanna A., Kirichek R. Comprehensive SDN Testing Based on Model Network // Lecture Notes in Computer Science, 2016, vol. 9870, pp. 539−549. DOI:10.1007/978-3-319-46301-8_45
12. ITU-T Y.3300: Framework of software-defined networking. URL: https://www.itu.int/rec/T-REC-Y.3300/en
13. Kreutz D., Ramos F.M.V., Verissimo P.E. et al. Software-Defined Networking: A Comprehensive Survey // Proceedings of the IEEE, 2014, vol. 103, issue 1, pp. 14-76. DOI:10.1109/jproc.2014.2371999
14. Zhao Y. Iannone L., Riguidel M. On the Performance of SDN Controllers: A Reality Check // 2015 IEEE Conference on Network Function Virtualization and Software Defined Network, November 18-21, 2015, San Francisco, USA. DOI: 10.1109/NFV-SDN.2015.7387410
15. ONF TS-006: OpenFlow Switch Specification version 1.3.0, 2012. URL: https://opennetworking.org/wp-content/uploads/2014/10/openflow-spec-v1.3.0.pdf
16. Gude N., Koponen T., Pettit J., Pfaff B. et al. NOX: towards an operating system for networks // SIGCOMM Computer Communication Review, 2008, vol. 38, no. 3, pp. 105–110.
17. Tsvetkov V.K., Oreshkin V.I., Buzhin I.G., Mironov Y.B. Model of Restoration of the Communication Network Using the Technology of Software Defined Networks // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus) 2019, pp. 1559-1563. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656723.
18. Buzhin I.G., Mironov Y.B. Evaluation of delayed telecommunication equipment of Software Defined Networks // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board, SOSG 2019, 2019. DOI: 10.1109/SOSG.2019.8706825
19. Волков А.С., Баскаков А.Е. Разработка процедуры двунаправленного поиска для решения задачи маршрутизации в транспортных программно-конфигурируемых сетей // Труды МАИ. 2021. № 118. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=158240. DOI: 10.34759/trd-2021-118-07
20. Бахтин А.А., Волков А.С., Солодков А.В., Баскаков А.Е. Разработка модели сегмента сети SDN для стандарта 5G // Труды МАИ. 2021. № 117. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=122307. DOI: 10.34759/trd-2021-117-07
21. Бородин В.В., Петраков А.М., Шевцов В.А. Моделирование служебного канала передачи маршрутной информации адаптивной летающей сети связи // Электросвязь. 2016. № 11. C. 41-45.

Скачать статью