Система тестування ефективності алгоритмів балансування навантаження в SDN мережах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМартинова, Оксана Володимирівна
dc.contributor.authorКостюков, Сергій Васильович
dc.date.accessioned2026-01-16T09:31:17Z
dc.date.available2026-01-16T09:31:17Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність 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.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic. Modern computer networks are characterized by high dynamics of workloads, increasing traffic volumes, and the need to ensure stable service performance. Traditional approaches to network management are becoming insufficiently flexible, which has led to the emergence of a new architecture — Software Defined Networking (SDN). SDN enables centralized network management through a programmable controller, creating favorable conditions for implementing intelligent load balancing algorithms. The development of a system for testing the efficiency of load balancing algorithms in SDN networks is an important and relevant task, as it provides the ability to investigate, compare, and optimize various approaches to traffic distribution. The object of research is the process of load balancing in software-defined networks (SDN). The subject of research is load balancing algorithms and methods for evaluating their efficiency in an SDN environment. The purpose of the work is to develop a test environment for assessing the performance of different load balancing algorithms in SDN networks and to conduct a comparative analysis of their efficiency based on defined metrics. To achieve this purpose, the following tasks are addressed in the work: 1. Analyze existing SDN architectures and load balancing solutions. 2. Develop an architecture for a test environment for SDN network modeling. 3. Implement software modules for integrating various load balancing algorithms. 4. Organize the collection and analytical processing of performance metrics. 5. Conduct an experimental comparison of algorithms and determine the optimal conditions for their application. The scientific novelty of the work lies in the following: 1. A generalized architecture of a system for testing load balancing algorithms in SDN environments has been proposed. 2. A methodology for evaluating load balancing efficiency using the Mininet simulation environment and the RYU controller has been developed. 3. An approach to adaptive selection of a load balancing algorithm based on real-time network state analysis has been introduced. The practical value of the obtained results lies in the ability to use the developed system for researching the performance of different balancing strategies, training students and researchers in SDN technologies, and preliminary testing of algorithms prior to deployment in real networks. The system enables rapid modeling of network scenarios, reproduction of workloads, and acquisition of quantitative performance indicators of load balancing algorithms. Approbation of the work. The main results of the research were presented and discussed at student scientific-practical conferences of the Faculty of Applied Mathematics of Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute and were used in the educational process to demonstrate the operation of SDN controllers and simulation environments. Structure and volume of the work. The master's thesis consists of an introduction, four chapters, conclusions, a list of references, and appendices. The introduction provides the general characteristics of the topic, substantiates its relevance, and formulates the purpose, tasks, object and subject of research, as well as the scientific novelty and practical significance of the work. The first chapter analyzes the architecture of SDN, the principles of controller operation, and the existing load balancing algorithms. The second chapter presents the justification for the chosen research direction, methods for solving the problems, and their comparative evaluation, with emphasis on the scientific novelty of the proposed solution. The third chapter develops the architecture of the test environment, describes network models, load balancing algorithms, and methods of statistics collection. The fourth chapter presents the results of testing, comparison of algorithm efficiency, and recommendations for their optimal use. The conclusions summarize the research results and outline prospects for further development of the system, including the integration of machine learning models for load prediction. The thesis is presented on 88 pages and contains 19 figures, 4 tables, 5 appendices, and a list of 14 references.
dc.format.extent88 с.
dc.identifier.citationКостюков, С. В. Система тестування ефективності алгоритмів балансування навантаження в SDN мережах : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Костюков Сергій Васильович. – Київ, 2025. – 88 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78178
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectSDN
dc.subjectбалансування навантаження
dc.subjectконтролер
dc.subjectMininet
dc.subjectRYU
dc.subjectтестування
dc.subjectалгоритми
dc.subjectінтелектуальна система
dc.subjectload balancing
dc.subjectcontroller
dc.subjecttesting
dc.subjectalgorithms
dc.subjectintelligent system
dc.subject.udc004.05
dc.titleСистема тестування ефективності алгоритмів балансування навантаження в SDN мережах
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kostiukov_magistr.pdf
Розмір:
1.56 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи