Adaptacyjne zarządzanie ruchem w sieciach IP i sieciach optycznych sterowanych programowo

Abstract

Rozprawa stanowi zbiór opublikowanych i tematycznie powiązanych artykułów naukowych dotyczących adaptacyjnego zarządzania ruchem opartego na koncepcji przełączania przepływów w sieciach IP oraz w sterowanych programowo sieciach optycznych. Klasyczne metody zarządzania ruchem sieciowym narzucają znaczne ograniczenia odnośnie możliwości wykorzystywania dodatkowych (dłuższych) tras do przesyłania pakietów oraz ich adaptacyjnego doboru w zależności od obciążenia określonych segmentów sieci. Zarządzanie ruchem oparte na przepływach pozwala na pokonanie tych ograniczeń. Wiąże się także jednak z wieloma wyzwaniami, związanymi przede wszystkim z bardzo dużą liczbą jednoczesnych przepływów, które muszą zostać obsłużone przez kontroler. W ramach rozprawy przedstawiono szereg oryginalnych koncepcji mających na celu ułatwienie wdrożenia adaptacyjnego zarządzania ruchem opartego na przepływach. Część z nich stanowi rozwinięcie rozproszonego mechanizmu FAMTAR, który eliminuje konieczność zastosowania centralnego kontrolera w sieciach sterowanych programowo. Zaproponowany mechanizm rozwiązywania pętli umożliwia używanie FAMTAR w sieciach, w których występują awarie, natomiast mechanizmy agregacji przepływów i kontroli dostępu pozwalają na zmniejszenie liczby wpisów przepływów koniecznych do przechowywania w pamięci. Pozostałe artykuły dotyczą sieci sterowanych programowo, jak i sieci optycznych i przedstawiają zarówno nowe mechanizmy adaptacyjnego zarządzania ruchem w sieciach wielowarstwowych, jak również oryginalne dane przydatne w badaniach nad algorytmami zarządzania ruchem w sieciach rozległych.

The dissertation comprises a collection of published and thematically related scientific articles concerning adaptive traffic management in IP networks and software-defined optical networks, particularly based on the concept of flow switching. Classical methods of network traffic management impose significant limitations on the utilization of additional (longer) paths for packet transmission and their adaptive selection depending on the load of specific network segments. Traffic management based on flows allows overcoming these limitations. However, it also poses a number of challenges, primarily due to the very large number of simultaneous flows that must be handled by the controller. The dissertation presents several original concepts aimed at facilitating the implementation of adaptive flow-based traffic management. Some of them are an extension of the distributed FAMTAR mechanism, which eliminates the need for a central controller in software-defined networks. The proposed loop resolution mechanism enables the use of FAMTAR in networks with failures, while flow aggregation mechanisms and access control allow reducing the number of flow entries required to be stored in memory. The remaining articles concern both software-defined networks and optical networks, presenting both new mechanisms of adaptive traffic management in multi-layer networks and original data useful in research on traffic management algorithms in extensive networks.