Аннотация. Предложен метод передачи данных с использованием планировщика и функции контроля доставки в программно-конфигурируемых сетях, разработан алгоритм его работы. Рассмотрен возможный вариант аппаратной реализации коммутатора OpenFlow, выполняющего обработку и передачу разнородного трафика. Описаны особенности функционирования основных узлов коммутатора — планировщика расписания и валидатора времени доставки. На основе предложенного метода проведено моделирование программно-конфигурируемых сетей с помощью аппарата сетей Петри. Исследованы вероятностно-временные характеристики модели, проведена верификация метода с использованием сетей Петри. Эффективность предложенного метода заключается в том, что загрузка коммутатора остается постоянной за счет более гибкой настройки расписания планировщика (вместо использования жестких тайм-аутов), а также возможности досрочной передачи стандартных данных.

Ключевые слова: программно-конфигурируемые сети, OpenFlow, коммутатор, Ethernet, трафик, режим реального времени, планировщик расписания, контроль доставки кадров, сети Петри

Список литературы:

1. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е изд. СПб: Питер, 2010. 943 с.
2. Karakus M., Durresi A. Quality of service (QoS) in software defined networking (SDN): A survey // Journal of Network and Computer Applications. 2017. Vol. 80. P. 200—218.
3. Перепелкин Д. А., Бышов В. С. Балансировка потоков данных в программно-конфигурируемых сетях с обеспечением качества обслуживания сетевых сервисов // Радиотехника. 2016. № 11. C. 111—119.
4. Никишин К. И. Механизм управления трафиком реального времени в коммутаторе Ethernet // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2015. № 10. С. 32—37.
5. Nikishin K., Konnov N. Schedule Time-Triggered Ethernet // 2020 International Conference on Engineering Management of Communication and Technology (EMCTECH). Vienna, Austria, 2020. P. 1—5. DOI: 10.1109/EMCTECH49634.2020.9261540.
6. Nikishin K., Konnov N., Pashchenko D. Modelling of systems using Time-Triggered Ethernet // Springer Information Technologies and Mathematical Modelling — Queueing Theory and Applications. 2017. Vol. 638. Ser. Communications in Computer and Information Science. P. 303—314.
7. McKeown N., Anderson T., Balakrishnan H. et al. Openflow: enabling innovation in campus networks // ACM SIGCOMM Computer Communication Review. 2008. Vol. 38, N 2. P. 69—74.
8. Shalimov A. et al. Advanced study of SDN/OpenFlow controllers // Proc. of the 9th Central & Eastern European Software Engineering Conf. in Russia. ACM, 2013.
9. Kobayashi M., Seetharaman S., Parulkar G., Appenzeller G., Little J., Van Reijendam J., McKeown N. Maturing of OpenFlow and Software-Defined Networking Through Deployments // Computer Networks. 2014. Vol. 61. P. 151—175.
10. Maniu R. and Dumitru L. A. Exploring the possibilities of a self⁃regulating SDN controller // Scientific Bulletin „Mircea cel Batran“ Naval Academy. 2015. Vol. 18, N 1. P. 58—61.
11. Перепелкин Д. А. Концептуальный подход динамического формирования трафика программно-конфигурируемых телекоммуникационных сетей с балансировкой нагрузки // Информационные технологии. 2015. T. 21, № 8. C. 602—610.
12. Ren H., Li X., Geng J. A SDN⁃based dynamic traffic scheduling algorithm // IEEE Intern. Conf. on Cyber⁃Enabled Distributed Computing and Knowledge Discovery (CyberC). Chengdu, China, 2016. DOI: 10.1109/CyberC.2016.103.
13. Механов В. Б., Кизилов Е. А. Моделирование цветными сетями Петри обслуживания очередей алгоритмом WRR // Тр. IX. Междунар. науч.-техн. конф. „Новые информационные технологии и системы“. Ч. 1. Пенза: Изд-во ПГУ, 2010. С. 67—73.
14. Kizilov E., Konnov N., Nikishin K., Pashchenko D., Trokoz D. Scheduling queues in the Ethernet switch, considering the waiting time of frames // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 44. P. 01011-p.1—01011-p. 5.
15. Кизилов Е. А., Коннов Н. Н., Механов В. Б., Никишин К. И. Учет времени поступления кадров для управления очередями в коммутаторе // Телематика-2014: тр. XХI Всерос. науч.-метод. конф. СПб: СПбГУ ИТМО, 2014. С. 134—136.
16. Никишин К. И., Коннов Н. Н., Гурин Е. И. Усовершенствованный механизм передачи трафика жесткого реального времени в сети Ethernet // Изв. вузов. Поволжский регион. Технические науки. 2018. № 4. С. 28—38.
17. Jensen K., Kristensen L. M. Coloured Petri Nets. Modelling and Validation of Concurrent Systems. Berlin: Springer, 2009. 384 р.
18. Никишин К. И., Коннов Н. Н. Генератор трафика Ethernet на основе цветных сетей Петри // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2016. № 1(17). C. 299—307.
19. Никишин К. И. Моделирование и верификация топологий программно-конфигурируемых сетей // Вестн. Рязанского государственного радиотехнического университета. 2022. № 80. С. 67—74. DOI: 10.21667/1995-4565-2022-80-67-74.
20. Никишин К. И. Моделирование контроллера и верификация процесса передачи данных в программно-конфигурируемых сетях // Вестн. Рязанского государственного радиотехнического университета. 2022. № 80. С. 75—83. DOI: 10.21667/1995-4565-2022-80-75-83.
21. Никишин К. И. Моделирование процесса передачи трафика в программно-конфигурируемых сетях // Вестн. Рязанского государственного радиотехнического университета. 2022. № 81. С. 32—41. DOI: 10.21667/1995-4565-2022-81-32-41.
22. Никишин К. И. Исследование и моделирование таблицы потоков коммутатора Openflow в программно-конфигурируемых сетях // Вестн. Рязанского государственного радиотехнического университета. 2022. № 81. С. 42—50. DOI: 10.21667/1995-4565-2022-81-42-50.
23. Никишин К. И. Моделирование процесса передачи трафика реального времени с использованием планировщика и функцией контроля доставки в программно-конфигурируемых сетях // Изв. СПбГЭТУ „ЛЭТИ“. 2023. Т. 16, № 1. С. 53—65. DOI: 10.32603/2071-8985-2023-16-1-53-65.
24. Никишин К. И. Моделирование метода ранней диагностики потерь трафика реального времени в программно-конфигурируемых сетях на основе аппарата сетей Петри // Вестн. Поволжского государственного технологического университета. Сер. „Радиотехнические и инфокоммуникационные системы“. 2022. № 2(54). С. 47—60. DOI: 10.25686/2306-2819.2022.2.4.