Система тестування ефективності алгоритмів балансування навантаження в SDN мережах
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. Сучасні комп’ютерні мережі характеризуються високою динамікою навантажень, зростанням обсягів трафіку та необхідністю забезпечення стабільної продуктивності сервісів. Традиційні підходи до керування мережею стають недостатньо гнучкими, що зумовило появу нової архітектури - Software Defined Networking (SDN).
SDN дозволяє централізовано керувати мережею через програмний контролер, а отже створює умови для реалізації інтелектуальних алгоритмів балансування навантаження.
Розробка системи тестування ефективності алгоритмів балансування в SDN мережах є актуальною задачею, оскільки забезпечує можливість дослідження, порівняння та оптимізації різних підходів до розподілу навантаження у мережах.
Об’єктом дослідження є процес балансування навантаження у програмно визначених мережах (SDN).
Предметом дослідження є алгоритми балансування навантаження та методи їх тестування у середовищі SDN.
Мета роботи: розроблення тестового середовища для оцінки ефективності різних алгоритмів балансування навантаження у SDN мережах, а також проведення порівняльного аналізу їх продуктивності за заданими метриками.
Для досягнення мети в роботі вирішуються такі задачі:
1. Провести аналіз існуючих архітектур SDN і рішень для балансування навантаження;
2. Розробити архітектуру тестового середовища для моделювання мережі SDN;
3. Реалізувати програмні модулі для підключення різних алгоритмів балансування;
4. Організувати збір та аналітичну обробку метрик ефективності;
5. Провести експериментальне порівняння алгоритмів і визначити оптимальні умови їх застосування.
Наукова новизна полягає в наступному:
1. Запропоновано узагальнену архітектуру системи тестування алгоритмів балансування в SDN середовищах;
2. Розроблено методику оцінювання ефективності балансувальних алгоритмів із використанням симуляційного середовища Mininet та контролера RYU;
3. Запропоновано підхід до адаптивного вибору алгоритму балансування на основі аналізу поточного стану мережі.
Практична цінність отриманих результатів полягає в можливості використання створеної системи для: • дослідження продуктивності різних балансувальних стратегій; • навчання студентів і дослідників принципам роботи SDN; • попереднього тестування алгоритмів перед їх впровадженням у реальних мережах.
Система дозволяє швидко моделювати мережеві сценарії, відтворювати навантаження та отримувати кількісні показники ефективності роботи різних алгоритмів балансування. Апробація роботи. Основні результати дослідження були представлені та обговорені на студентських науково-практичних конференціях факультету прикладної математики КПІ ім. Ігоря Сікорського та використані у навчальному процесі для демонстрації роботи SDN-контролерів і симуляційних середовищ. Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. У вступі подано загальну характеристику теми, обґрунтовано актуальність, сформульовано мету, задачі, об’єкт і предмет дослідження, визначено наукову новизну та практичну цінність.
У першому розділі проведено аналіз архітектури SDN, принципів роботи контролерів та огляд існуючих алгоритмів балансування навантаження. У другому розділі наведено обґрунтування вибору напрямку досліджень та наводяться методи вирішення задач та їх порівняльні оцінки, надається увага науковій новизні запропонованого проекту. У третьому розділі розроблено архітектуру тестового середовища, описано моделі мережі, алгоритми балансування та методи збору статистики.
У третьому розділі наведено результати тестування, порівняння ефективності алгоритмів та рекомендації щодо їх оптимального використання. У висновках узагальнено результати дослідження та наведено перспективи подальшого розвитку системи, зокрема інтеграції моделей машинного навчання для прогнозування навантаження. Робота викладена на 88 сторінках, містить 19 рисунків, 4 таблиці, 5 додатки та список із 14 найменувань літературних джерел.
Опис
Ключові слова
SDN, балансування навантаження, контролер, Mininet, RYU, тестування, алгоритми, інтелектуальна система, load balancing, controller, testing, algorithms, intelligent system
Бібліографічний опис
Костюков, С. В. Система тестування ефективності алгоритмів балансування навантаження в SDN мережах : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Костюков Сергій Васильович. – Київ, 2025. – 88 с.