Віртуалізація мереж – підхід до оптимізації комп’ютерних мереж
Анотація
Мета роботи полягає в дослідженні існуючих методів оптимізації комп’ютерних мереж і аналізі підходу віртуалізації мереж як засобу оптимізації. Об’єктом роботи є процес оптимізації комп’ютерних мереж, а предметом – моделі, методи та інформаційні технології, які застосовуються для оптимізації мереж.
Методи дослідження: методи імітаційного і математичного моделювання, методи оптимізації, методи управління, нейромережеві методи.
У результаті роботи проведений аналіз підходів і методів оптимізації комп’ютерних мереж. Серед них виділені методи оптимізації топології мереж, методи нелінійної оптимізації параметрів і функціональних залежностей, які описують поведінку і стан мережі. Зазначено, що перспективним є впровадження методів машинного навчання у моделі оптимізації комп’ютерних мереж через їх здатність до узагальнення, класифікації та прогнозування можливих зміни в структурі мережі для покращення її ефективності. Основна увага приділена підходу віртуалізації, який дозволяє абстрагуватися від топології мережі, оптимізувати використання ресурсів, покращити безпеку, спростити керування та забезпечити високий рівень доступності. Такі моделі можуть бути адаптовані до конкретних вимог та обмежень. Серед існуючих напрямків віртуалізації детально розглянуті віртуалізація функцій мереж, побудова програмно-конфігурованих мереж і мережі, визначені знаннями.
Висновки: запропоновано поєднати підхід віртуалізації з методами машинного навчання, а саме побудувати модель оптимізації мережі, яка визначається знаннями, на основі графових нейронних мереж. Такий підхід дасть можливість поєднати складний взаємозв’язок між топологією, маршрутизацією та вхідним трафіком мережі і отримувати точні оцінки розподілу затримок і втрат у мережі.
Завантаження
Посилання
/Посилання
Bashar, Mesfer. Optimization in Computer Networks and Cybersecurity: Ensuring Efficiency and Safety. Global J Technol Optim, 14 (2023): 333. DOI: 10.37421/2229-8711.2023.14.333.
Network Virtualization: Optimization and Reliability: website. URL: https://www.tnsolutions.it/en/network-virtualization-optimization-and-reliability (дата звернення 1.06.2024)
Buhyl B.A., Lavriv O.A., Beshley M.I., Chervenets V.V. Optimization methods for telecommunications networks physical and logical structures. Bulletin of Lviv Polytechnic. Series of Radio Electronics and Telecommunication. 2013. № 766. Pp. 78-83. URL: https://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2017/jun/5107/12bugillavrivbeshleychervenec.pdf (дата звернення: 01.06.2024)
Ai, Hua, Fan, Yuhong, Zhang, Jilei and Ghafoor, Kayhan Zrar. Topology optimization of computer communication network based on improved genetic algorithm. Journal of Intelligent Systems, vol. 31, no. 1, 2022, pp. 651-659. https://doi.org/10.1515/jisys-2022-0050
Hadi Rezazad. Computer network optimization. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2011. 3(1), pp. 34 – 46. DOI: 10.1002/wics.135
Koliechkina L.M., Nahirna A.M. A mathematical model of multi-criteria optimization on the set of combinations under the construction of computer networks. Mathematical machines and systems. 2016. № 4. Pp. 68-75.
Haitham Afifi, Sabrina Pochaba, Andreas Boltres, Dominic Laniewski and others. Machine Learning with Computer Networks: Techniques, Datasets and Models. IEEE Access, 2024. 52 p. DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3384460.
Ke Liang, Mitchel Myers. Machine Learning Application in the Routing in Computer Networks. ArXiv abs/2104.01946, 2021. URL: https://arxiv.org/pdf/2104.01946 (дата звернення: 25.05.2024)
What is network virtualization? Everything you need to know: website. URL: https://www.techtarget.com/searchnetworking/What-is-network-virtualization-Everything-you-need-to-know (дата звернення: 25.05.2024)
Network Functions Virtualization – Introductory White Paper. SDN and OpenFlow World Congress, 2012. URL: https://portal.etsi.org/NFV/NFV_White_Paper.pdf (дата звернення: 25.05.2024)
Palahin V.V., Yevtushenko I.O., Hozhyi O.O. Virtualization as an environment of realization of network functions. Bulletin of Cherkasy State Technological University, 2021. № 2. Pp. 31-38. DOI: 10.24025/2306-4412.2.2021.234703.
What is Software-Defined Networking? IBM : website. URL: https://www.ibm.com/topics/sdn (дата звернення: 10.05.2024).
Comprehensive Survey on Knowledge-Defined Networking. MDPI : website. URL: https://www.mdpi.com/2673-4001/4/3/25 (дата звернення: 10.05.2024).
NeMo: an application’s interface to intent-based networks : website. URL: http://nemo-project.net/ (дата звернення: 15.05.2024).
Krzysztof Rusek, José Suárez-Varela, Albert Mestres, Pere Barlet-Ros, and Albert Cabellos-Aparicio. Unveiling the potential of Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN. In Proceedings of the 2019 ACM Symposium on SDN Research (SOSR '19). Association for Computing Machinery, New York, USA, 2019. Pp. 140–151. DOI: https://doi.org/10.1145/3314148.3314357
K. Rusek, J. Suárez-Varela, P. Almasan, P. Barlet-Ros and A. Cabellos-Aparicio. RouteNet: Leveraging Graph Neural Networks for Network Modeling and Optimization in SDN. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2020. V. 38, № 10. P. 2260–2270. DOI: https://doi.org/10.1109/jsac.2020.3000405.
Bashar, Mesfer. Optimization in Computer Networks and Cybersecurity: Ensuring Efficiency and Safety. Global J Technol Optim, 14 (2023): 333. DOI: 10.37421/2229-8711.2023.14.333.
Network Virtualization: Optimization and Reliability: website. URL: https://www.tnsolutions.it/en/network-virtualization-optimization-and-reliability (дата звернення 1.06.2024)
Б. А. Бугиль, О. А. Лаврів, М. І. Бешлей, В. В. Червенець Методи оптимізації фізичної та логічної структур телекомунікаційних мереж. Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Радіоелектроніка та телекомунікації. 2013. № 766. С. 78-83. URL: https://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2017/jun/5107/12bugillavrivbeshleychervenec.pdf (дата звернення: 01.06.2024)
Ai, Hua, Fan, Yuhong, Zhang, Jilei and Ghafoor, Kayhan Zrar. Topology optimization of computer communication network based on improved genetic algorithm. Journal of Intelligent Systems, vol. 31, no. 1, 2022, pp. 651-659. https://doi.org/10.1515/jisys-2022-0050
Hadi Rezazad. Computer network optimization. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2011. 3(1), pp. 34 – 46. DOI: 10.1002/wics.135
Л.М. Колєчкіна, А.М. Нагірна. Математична модель багатокритеріальної оптимізації на множині сполучень при побудові комп’ютерних мереж. Математичні машини і системи. 2016. № 4. С. 68-75.
Haitham Afifi, Sabrina Pochaba, Andreas Boltres, Dominic Laniewski and others. Machine Learning with Computer Networks: Techniques, Datasets and Models. IEEE Access, 2024. 52 p. DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3384460.
Ke Liang, Mitchel Myers. Machine Learning Application in the Routing in Computer Networks. ArXiv abs/2104.01946, 2021. URL: https://arxiv.org/pdf/2104.01946 (дата звернення: 25.05.2024)
What is network virtualization? Everything you need to know: website. URL: https://www.techtarget.com/searchnetworking/What-is-network-virtualization-Everything-you-need-to-know (дата звернення: 25.05.2024)
Network Functions Virtualization – Introductory White Paper. SDN and OpenFlow World Congress, 2012. URL: https://portal.etsi.org/NFV/NFV_White_Paper.pdf (дата звернення: 25.05.2024)
В.В. Палагін, І.О. Євтушенко, О.О. Гожий. Віртуалізаця як середовище реалізації мережевих функцій. Вісник Черкаського державного технологічного університету, 2021. №2. С. 31-38. DOI: 10.24025/2306-4412.2.2021.234703.
What is Software-Defined Networking? IBM : website. URL: https://www.ibm.com/topics/sdn (дата звернення: 10.05.2024).
Comprehensive Survey on Knowledge-Defined Networking. MDPI : website. URL: https://www.mdpi.com/2673-4001/4/3/25 (дата звернення: 10.05.2024).
NeMo: an application’s interface to intent-based networks : website. URL: http://nemo-project.net/ (дата звернення: 15.05.2024).
Krzysztof Rusek, José Suárez-Varela, Albert Mestres, Pere Barlet-Ros, and Albert Cabellos-Aparicio. Unveiling the potential of Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN. In Proceedings of the 2019 ACM Symposium on SDN Research (SOSR '19). Association for Computing Machinery, New York, USA, 2019. Pp. 140–151. DOI: https://doi.org/10.1145/3314148.3314357
K. Rusek, J. Suárez-Varela, P. Almasan, P. Barlet-Ros and A. Cabellos-Aparicio. RouteNet: Leveraging Graph Neural Networks for Network Modeling and Optimization in SDN. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2020. V. 38, № 10. P. 2260–2270. DOI: https://doi.org/10.1109/jsac.2020.3000405.