Особенности обработки сетевого трафика на коммутаторах третьего уровня с открытыми операционными системами


Авторы

Бужин И. Г.*, Антонова В. М.**, Поздняков Р. В.***, Миронов Ю. Б.****

Московский технический университет связи и информатики, МТУСИ, ул. Авиамоторная, 8а, Москва, 111024, Россия

*e-mail: i.g.buzhin@mtuci.ru
**e-mail: xarti@mail.ru
***e-mail: p.v.pozdnyakov@mtuci.ru
****e-mail: i.b.mironov@mtuci.ru

Аннотация

В современных системах управления и обработки информации авиационно-космических летательных аппаратов приобретает популярность использование в качестве сетевой инфраструктуры whitebox-коммутаторов с открытыми сетевыми операционными системами на базе сетевых чипов ASIC. Цель данной статьи является: выявление особенностей обработки сетевого трафика в whitebox-коммутаторах и разработка общих рекомендаций для их устранения. Результаты: Выявлены особенности и проблемные места при обработке сетевого трафика с помощью whitebox-коммутаторов третьего уровня на базе ASIC, а также предложены общие рекомендации для предотвращения сбоев и ошибок при обработке трафика.

Ключевые слова:

whitebox-коммутатор, ASIC, Kernel Routing, Сетевая Операционная Система (СОС), Сетевой трафик

Библиографический список

  1. Tajammal M.B., Durad H., Iqbal R.N. Secure Switch Development using Open Network Linux on Bare Metal Switch, Development of Network Operating System for Bare Metal Switches (Nos) // VFAST Transactions on Software Engineering, 2020, vol. 8, no. 1, pp. 43-54. DOI: 10.21015/vtse.v8i1.575

  2. Gupta K. et al. ASIC: Aligning sparse in-the-wild image collections // Proceedings of the IEEE/CVF International Conference on Computer Vision, 2023, pp. 4134-4145. DOI: 10.1109/ICCV51070.2023.00382

  3. Saquetti M. et al. A Terabit Hybrid FPGA-ASIC Platform for Switch Virtualization // 2021 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), IEEE, 2021, pp. 73-78. DOI: 10.1109/ISVLSI51109.2021.00024

  4. Wang S. et al. Making multi-string pattern matching scalable and cost-efficient with programmable switching asics // IEEE INFOCOM 2021-IEEE Conference on Computer Communications, IEEE, 2021, pp. 1-10. DOI: 10.1109/INFOCOM42981.2021.9488796

  5. Fang J. et al. TB-TBP: a task-based adaptive routing algorithm for network-on-chip in heterogenous CPU-GPU architectures // The Journal of Supercomputing, 2024, vol. 80, no. 5, pp. 6311-6335. DOI: 10.1007/s11227-023-05700-7

  6. Blöcher M. et al. Switches for HIRE: Resource scheduling for data center in-network computing // Proceedings of the 26th ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, 2021, pp. 268-285. DOI: 10.1145/3445814.3446760

  7. Von Arnim C. et al. Updating the Linux TAPRIO Scheduler in Deterministic Time // 2022 IEEE 27th International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), IEEE, 2022, pp. 1-7. DOI: 10.1109/ETFA52439.2022.9921594

  8. Ejjeh A., Adve V., Rutenbar R. Studying the potential of automatic optimizations in the Intel FPGA SDK for OpenCL // arXiv preprint arXiv:2201.03558, 2022.

  9. Deierling K. NVIDIA's Resource Transmutable Network Processing ASIC // 2023 IEEE Hot Chips 35 Symposium (HCS), IEEE Computer Society, 2023. pp. 1-14. DOI: 10.1109/HCS59251.2023.10254697

  10. Gentile A.F., Fazio P., Miceli G. A Survey on the Implementation and Management of Secure Virtual Private Networks (VPNs) and Virtual LANs (VLANs) in Static and Mobile Scenarios // Telecom–MDPI, 2021, vol. 2, no. 4, pp. 430-445. DOI: 10.3390/telecom2040025

  11. Suresh P. et al. Field-programmable gate arrays in a low power vision system // Computers & Electrical Engineering, 2021, vol. 90, pp. 106996. DOI: 10.1016/j.compeleceng.2021.106996

  12. Rosa E.C., de Oliveira Silva F. A review on recent NDN FIB implementations for high-speed switches // International Conference On Advanced Information Networking and Applications. Cham: Springer International Publishing, 2022, vol. 3, pp. 288-300. DOI: 10.1007/978-3-030-99619-2_28

  13. Amin R. et al. Auto-configuration of ACL policy in case of topology change in hybrid SDN // IEEE Access, 2016, vol. 4, pp. 9437-9450. DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2641482

  14. Bruschi D., Ornaghi A., Rosti E. S-ARP: a secure address resolution protocol // 19th Annual Computer Security Applications Conference, Proceedings IEEE, 2003, pp. 66-74. DOI: 10.1109/CSAC.2003.1254311

  15. Huang J. et al. Adjusting packet size to mitigate TCP incast in data center networks with COTS switches // IEEE Transactions on Cloud Computing, 2018, vol. 8, no. 3, pp. 749-763. DOI: 10.1109/TCC.2018.2810870

  16. Ðerić N. et al. Towards Understanding the Performance of Traffic Policing in Programmable Hardware Switches // 2021 IEEE 7th International Conference on Network Softwarization (NetSoft), IEEE, 2021, pp. 70-78. DOI: 10.1109/NetSoft51509.2021.9492560

  17. Ning B. et al. Collective behaviors of mobile robots beyond the nearest neighbor rules with switching topology // IEEE transactions on cybernetics, 2017, vol. 48, no. 5, pp. 1577-1590. DOI: 10.1109/TCYB.2017.2708321

  18. Wu D. et al. Accelerated service chaining on a single switch ASIC // Proceedings of the 18th ACM Workshop on Hot Topics in Networks, 2019, pp. 141-149. DOI: 10.1145/3365609.3365849

  19. Monika B.K., Amaresha S.K., Yellampalli S.S. ASIC implementation of switch architecture used in NoC // 2017 International Conference On Smart Technologies For Smart Nation (SmartTechCon), IEEE, 2017, pp. 758-761. DOI: 10.1109/SmartTechCon.2017.8358473

  20. Piasetzky Y. et al. Switch asic programmability in hybrid mode // 2018 IEEE 26th International Conference on Network Protocols (ICNP), IEEE, 2018, pp. 448-449. DOI: 10.1109/ICNP.2018.00067

  21. Zhang L.L. et al. A scheduler ASIC for a programmable packet switch // IEEE Micro, 2000, vol. 20, no. 1. pp. 42-48. DOI: 10.1109/40.820052

  22. Муратчаев С.С., Волков А.С., Маргарян Р.А., Бахтин А.А. Разработка адаптивной версии протокола маршрутизации OLSRv2 в сетях MANET // Труды МАИ. 2022. № 123. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=165556. DOI: 10.34759/trd-2022-123-13

  23. Бахтин А.А., Волков А.С., Солодков А.В., Свиридов И.А. Система распознавания модуляции сигналов на основе нейронной сети с использованием ПЛИС // Труды МАИ. 2021. № 121. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=162660. DOI: 10.34759/trd-2021-121-13


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход