Введение
Глава 1 Анализ состояния и перспективы развития программно – конфигурируемых сетей (ПКС) 24
1.1 Основные предпосылки к появлению ПКС и особенности их эволюции.24
1.1.1 Сильные и слабые стороны ранних конфигурируемых сетей 25
1.1.2 Переход к парадигме ПКС .29
1.1.3 Появление современных ПКС 32
1.2 Парадигма и приложения ПКС 34
1.2.1 Архитектура и основные конструктивные блоки ПКС 34
1.2.2 Интерфейсы программирования ПКС 42
1.2.2.1 Южный API-интерфейс контроллера ПКС .42
1.2.2.2 Северный API-интерфейс контроллера ПКС 43
1.2.3 Особенности коммутаторов ПКС 44
1.2.4 Особенности контроллеров ПКС 47
1.2.4.1 Централизация управления в ПКС 47
1.2.4.2 Обзор контроллеров ПКС на основе протокола OpenFlow .50
1.3 Влияние ПКС на научную и производственную сферу 57
1.3.1 Обзор попыток стандартизации ПКС 57
1.3.2 ПКС в промышленности в России и в мире 59
1.3.3 Перспективы развития ПКС 64
1.4 Параметры качества сетевых сервисов 67
1.4.1 Классы качества сетевых сервисов .68
1.4.2 Классификация сетевых механизмов качества сервиса 73
1.5 Архитектуры качества сетевых сервисов 75
1.5.1 Архитектура IntServ .79
1.5.2 Архитектура DiffServ .80
1.6 Основные возможности протокола OpenFlow 83
Основные результаты и выводы 108
Глава 2 Основные принципы маршрутизации в ПКС .110
2.1 Цели и задачи маршрутизации в ПКС .110
2.2 Методы маршрутизации в ПКС 117
2.3 Критерии и метрики качества сетевых сервисов 119
2.4 Алгоритмы адаптивной маршрутизации в ПКС .124
2.4.1 Алгоритм Дейкстры .124
2.4.2 Алгоритм Йена 131
2.5 Алгоритмы многопутевой QoS-маршрутизации в ПКС. 136
2.5.1 MCP QoS-маршрутизация .137
2.5.2 MCOP QoS-маршрутизация 142
2.5.3 CSP QoS-маршрутизация .148
2.5.3.1 Упрощенная задача CSP QoS-маршрутизации 148
2.5.3.2 Двойственная задача CSP QoS-маршрутизации 149
2.5.4 LARAC QoS-маршрутизация 150
2.6 Алгоритмы сегментации структур ПКС для адаптивной маршрутизации 157
2.6.1 Алгоритм бинарного деления .159
2.6.2 «Жадный» алгоритм сегментации 163
2.6.3 Алгоритм Гирвана – Ньюмана 166
Основные результаты и выводы .169
Глава 3 Методы и алгоритмы адаптивной маршрутизации в ПКС .172
3.1 Метод и алгоритм парных переходов в ПКС 175
3.2 Метод и алгоритм парных переходов в условии динамических подключений узлов и каналов связи ПКС 195
3.3 Метод и алгоритм парных переходов в условии динамических отказов узлов и каналов связи ПКС 208
3.4 Метод и алгоритм парных перестановок маршрутов в ПКС 221
3.5 Метод и алгоритм сегментации структур ПКС для адаптивной маршрутизации 236
Основные результаты и выводы 250
Глава 4 Метод и алгоритм балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов .253
4.1 Концептуальная модель и метод балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 254
4.2 Алгоритм балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 260
Основные результаты и выводы 277
Глава 5 Программное обеспечение адаптивной маршрутизации и балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 278
5.1 Программная инфраструктура распределенной обработки и передачи потоков данных в ПКС на основе протокола OpenFlow .278
5.1.1 Пользовательский интерфейс 279
5.1.2 Графический редактор .280
5.1.3 Дополнительные настройки визуальной среды 281
5.1.4 Управление проектом 282
5.1.5 Генератор сценариев на языке Python для запуска топологии в MiniNet 285
5.1.6 Модуль визуализации результатов работы контроллера ПКС 287
5.1.7 Виртуальная среда и эмулятор MiniNet .288
5.2 Программное обеспечение адаптивной маршрутизации в ПКС .289
5.2.1 Исследование алгоритма Дейкстры в ПКС 289
5.2.2 Исследование комбинированного алгоритма Дейкстры и сегментации в ПКС .294
5.2.3 Исследование алгоритма Йена в ПКС 298
5.2.4 Исследование комбинированного алгоритма Йена и сегментации в ПКС 301
5.2.5 Исследование алгоритма парных переходов в ПКС .303
5.2.6 Исследование комбинированного алгоритма парных переходов и сегментации в ПКС 306
5.2.7 Анализ результатов работы алгоритмов адаптивной маршрутизации в ПКС 308
5.3 Программное обеспечение балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 314
5.3.1 Исследование алгоритма Йена с модулем TE и алгоритма балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 314
5.3.2 Анализ результатов работы алгоритмов балансировки потоков данных в ПКС с обеспечением качества сетевых сервисов 317
Основные результаты и выводы 323
Заключение 326
Список литературы 334
Приложение 1 Копии актов о внедрении. 360
Приложение 2 Копии свидетельств о регистрации программ для ЭВМ в РОСПАТЕНТ 384
Приложение 3 Копии наград и отраслевых сертификатов .402
Приложение 4 Основные термины протокола OpenFlow .416
Приложение 5 Листинг программного обеспечения .419
