بخشی از مقاله
چکیده
شبکهای کامپیوتری عمدتاً از شمار زیادی دستگاههای شبکه ازجمله مسیریابها، راهیاب ها ودیوارههای آتش به همراه پروتکلهای پیچیده پیادهسازی شده در آنها تشکیلشدهاند. مدیران شبکه مسئول پیکربندی قوانین و سیاستها جهت پاسخگویی به رخدادهای شبکه، برنامهها و همچنین نیازهای کاربران میباشند، ازاینرو مدیریت و تنظیم عملکرد به چالشی در شبکههای فعلی تبدیل شده است که خطاپذیری شبکه را نیز افزایش داده است.
شبکه مبتنی بر نرم افزار رویکرد جدیدی در صنعت شبکه است که سختافزار ارسال داده را از تصمیمات کنترلی مجزا نموده است. در شبکه مبتنی بر نرمافزار هوشمندی شبکه بهصورت منطقی در کنترلرهای نرمافزاری - بخش کنترلی - متمرکز شده است و دستگاههای موجود در شبکه صرفاً به عناصر ارسال بسته - بخش داده - تبدیل میشوند. ازآنجاکه کنترلر مغز متفکر این معماری محسوب میگردد
در مقایسه با شبکههای سنتی وجود متعادل کننده بار مرکزی میتواند مزیت بزرگی باشد. متدهای تعادل بار در شبکههای مبتنی بر نرمافزار را میتوان به دو دسته تقسیم نمود:تعادل بار ایستا و تعادل بار پویا.
در تعادل بار ایستا جریان های میان میزبانها قبل از ارسال دادهها تخصیص مییابند و مسیرها حین انتقال دادهها قابلتغییر نیستند.
در تعادل بار پویا وزندهی بر اساس رصد مستمر شبکه صورت میپذیرد و لذا بهصورت لحظهای تغییر میکند.
تعادل بار ایستا در مدیریت جریانهای ترافیکی در حجم بالا محدود عمل میکند. در مقابل تعادل بار پویا بر اساس آمار و اطلاعات دستگاههای شبکه که همواره در حال بروز رسانی هستند، ترافیک شبکه را مدیریت می کند. در این پژوهش به بررسی الگوریتمی جهت تعادل بار بهصورت پویا می پردازیم. وظیفه این الگوریتم توزیع جریانهای ترافیکی شبکه جهت اعمال بار ترافیکی برابر بر روی سایر مسیرهای جایگزین میباشد
-1 مقدمه
معماری شبکههای مبتنی بر نرمافزار1 یا SDN ساختار جدیدی از شبکه را معرفی نموده است که اغلب فعالان صنعت شبکه را تحتالشعاع خود قرار داده است، از جمله اپراتورهای تلفن همراه،شرکت های تولیدکننده تجهیزات سختافزاری و نرمافزاری شبکه،سرویسدهندههای اینترنت و ارائه دهندگان خدمات ابری
با استفاده از SDN پیکربندی و مدیریت دستگاهها در سطح پایین توسط یک کنترلر مرکزی نرمافزاری میسر گردیده است.همچنین به کمک این کنترلر ارتقاء و عیب یابی بسیار سادهتر صورت میپذیرد.SDN مدیریت هوشمند و انعطافپذیر را برای مدیر شبکه به ارمغان میآورد.از سویی مجازیسازی3 توابع شبکه در SDN به سرویس دهندگان اینترنتی و ابری این امکان را میدهد تا خدمات متمایزی خصوصاً از جنبه تامین کیفیت4 و امنیت5 به مشتریان خود ارائه دهند.اساس کار معماری SDN در جداسازی بخش های کنترلی و دادهای از یکدیگر است.این معماری را در شکل - 1 - میتوانید مشاهده کنید
شکل : - 1 - معماری SDN
SDN چهار قابلیت ویژه را بهمراه دارد :
کنترل و هماهنگی متمرکز : کنترلر متمرکز منطقی شاه کلید SDN محسوب می گردد که در مقایسه با مکانیزمهای توزیع شده سنتی سربار شبکه را کاهش می دهد.همچنین کنترل متمرکز توسعه شبکه آسان و بهینه تری را نسبت به متدهای توزیعی فراهم میآورد.با استفاده از قابلیت هماهنگی در زمان خرابی یکی از کنترلرها ،کنترلر جانشین عهده دار وظایف کنترلر اصلی شده تا از وقوع شکستهای احتمالی جلوگیری نماید.
قابلیت برنامهریزی : SDN با این قابلیت پیادهسازی و توسعه توابع جدید را در هر دو بخش کنترلی و دادهای سادهتر و سریعتر انجام می دهد.این قابلیت در هر دو سطح نرمافزار و سختافزار بصورت بهینه صورت میپذیرد.
همچنین از آنجا که مدیریت توسط برنامههای کاربردی SDN و بصورت خودکار صورت میپذیردکاهش هزینههای عملیاتی - 1 - OPEX را بهمراه دارد ضمن اینکه با ارتقاء نرمافزاری سیستم به جای جایگزاریهای سختافزاری هزینههای سرمایه ای - 2 - CAPEX نیز کاهش می یابند و این همان چیزی است که سرویس دهندگان به دنبال آن هستند.
مجازیسازی : لایههای SDN پیچیدگیهای دستگاههای سختافزاری را از بخش کنترلی مخفی نگه می دارند.با مجازیسازی،SDN امکان تقسیم شبکه های مدیریت شده را به چندین شبکه مجازی میدهد که با اشتراکگذاری زیرساخت یکسان نیازهای امنیتی و سیاستهای متفاوتی را بر روی این شبکهها اعمال مینماید.
باز بودن: 3 استانداردهای باز در SDN از جمله OpenFlow امکان طراحی و ساخت ارتباطات بازمتن4 را فراهم آوردهاند.ضمن اینکه استاندارد باز باعث باعث افزایش همکاری میان اپراتورها و سرویسدهنده های مختلف جهت ارائه سرویسهای مشترک بهتر میشود.
همانطور که از ساختار معماری SDN مشخص است این معماری سعی دارد تا با مدیریت بهتر بهرهوری منابع را بهبود ببخشد.یکی از از مهمترین مسائل پیش روی این معماری مدیریت بار موجود در شبکه است.
-2 تعادل بار
تعادل بار مدلی است ترکیبی جهت توزیع بار میان چندین شبکه و یا اجزاء یک شبکه مانند لینکها ،واحدهای پردازشی دستگاه های ذخیره سازی و کاربران جهت نیل به بهرهوری حداکثری منابع و بیشترین گذردهی5 در کمترین زمان ممکن. همچنین تعادل بار نقش موثری در جلوگیری از سربار6 و فراهم اوردن تامین کیفیت7 ایفا میکند.در حالیکه چندین منبع جهت یک کار خاص در نظر گرفته میشوند تعادل بار میتواند نرخ بهرهوری حداکثری شبکه و توازن میان منابع را فراهم آورد.
