Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка средств управления в беспроводных корпоративных и ведомственных компьютерных сетях на основе технологии программно-конфигурируемых сетей (ПКС, SDN)

Докладчик: Писковский Виктор Олегович

Должность: Ведущий программист-разработчик, к.ф.-м.н.

Цель проекта:
1. Проект направлен на разработку средств управления в беспроводных корпоративных и ведомственных компьютерных сетях на основе технологии программно-конфигурируемых сетей (ПКС, SDN). 2. Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание: 2.1 распределённой ПКС-платформы управления, поддерживающей согласованное планирование ресурсов с обеспечением соглашений об уровне предоставления услуг (SLA), функции балансировки нагрузки, отказоустойчивости и высокой доступности; 2.2 программного компонента управления информационной инфраструктурой предприятия, обеспечивающего эффективное планирование ресурсов, распределение сетевых сервисов, поддержку необходимого качества сетевых сервисов на базе подхода виртуализации сетевых сервисов; 2.3 сетевых ПКС-коммутаторов с функциональностью, обеспечивающей балансировку нагрузки и резервирование, поддержание требований к качеству обслуживания (QoS); 2.4 средства интеграции контроллера точек беспроводного (WiFi) доступа и ПКС-контроллера в сетях предприятия и ведомственных сетях с поддержкой их согласованного конфигурирования.

Основные планируемые результаты проекта:
1.1 Информационная модель ПКС в части маршрутизации пакетов.
1.2 Информационная модель сетевого трафика.
1.3 Информационная модель ПКС в части топологии с учетом характеристик каналов.
1.4 Информационная модель инфраструктуры предприятия.
1.5 Алгоритмы маршрутизации для распределенной ПКС-платформы управления.
1.6 Алгоритмы балансировки сетевой нагрузки для распределенной ПКС-платформы управления.
1.7 Алгоритмы отображения виртуальной топологии сетей на физическую топологию сети для распределенной ПКС-платформы управления.
1.8 Методы виртуализации сетевых функций для программной компоненты управления информационной инфраструктурой предприятия.
1.9 Алгоритмы обеспечения отказоустойчивости и высокой доступности компонентов управления инфраструктурой информационных ресурсов предприятия для программной компоненты управления информационной инфраструктурой предприятия.
1.10 Экспериментальный образец (ЭО) распределённой платформы управления ПКС, в том числе Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора платформы управления ПКС, включающее графический пользовательский интерфейс (ГПИ).
1.11 ЭО программного компонента управления информационной инфраструктурой предприятия, обеспечивающее виртуализацию сетевых функций, эффективное планирование ресурсов на базе платформы OpenStack.
1.12 ЭО Open Flow-совместимого ПКС-коммутатора на базе программного обеспечения Open vSwitch и Intel DPDK.
1.13 ЭО Open Flow-совместимого ПКС-коммутатора на базе инструментария Evaluation System board.
1.14 ЭО средства интеграции WiFi-контроллера и ПКС-контроллера, в том числе: Ядро программного контроллера WiFi.
1.15 Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации Open Flow-совместимого ПКС-коммутатора на базе программного обеспечения Open vSwitch и Intel DPDK с учетом технологических возможностей и особенностей индустриальных партнеров – организаций реального сектора экономики.

2.1 Информационная модель ПКС в части топологии должна быть предназначена для моделирования сети с учетом характеристик сетевого оборудования и разработки алгоритмов отображения виртуальных сетей на физическую сеть.
2.2 Информационная модель инфраструктуры предприятия должна быть предназначена для описания виртуальной топологии предприятия и разработки методов виртуализации сетевых функций.
2.3 Алгоритмы маршрутизации для распределенной ПКС-платформы управления должны быть предназначены для оптимизации распределения сетевого трафика с учетом характеристик каналов.
2.4 Алгоритмы балансировки сетевой нагрузки для распределенной ПКС-платформы управления должны быть предназначены для распределения трафика между функциональными сегментами ПКС с учетом целевой производительности.
2.5 Алгоритмы отображения виртуальной топологии сетей на физическую топологию сети для распределенной ПКС-платформы управления должны быть предназначены для нахождения (суб)оптимального вложения виртуальных каналов на физические сетевые соединения.
2.6 Методы виртуализации сетевых функций должны быть предназначены для создания и реализации сетевых функций без привязки к топологии аппаратной сети и аппаратному обеспечению серверов.
2.7 Алгоритмы обеспечения отказоустойчивости и высокой доступности компонентов управления инфраструктурой информационных ресурсов предприятия должны быть предназначены для парирования отказов сетевой инфраструктуры, аппаратных средств и других компонент системы без потери функциональных свойств всей системы.

3 В проекте сочетаются новый подход к управлению компьютерными сетями Программно-конфигурируемые сети(ПКС) и новая технология виртуализации сетевых сервисов, что позволяет реализовывать новые возможности обработки, управления трафиком и виртуализации сетевых сервисов, оптимизировать использование ресурсов, автоматизировать администрирование сети, вычислительных ресурсов и систем хранения данных.

4. Большинство ведущих ИТ-компаний, занимающихся технологиями ПКС, в марте 2013 года заявили о поддержке проекта OpenDayLight, в рамках которого будет создаваться платформа для ПКС с открытым кодом. Однако, существующие в настоящее время платформы управления (а) не распределенные, (б) не мультидоменные, (в) характеристики разрабатываемых в проекте продуктов превосходят по ряду параметров известные зарубежные аналоги. В рамках проекта также планируется разработать не имеющий сегодня аналога прототип контроллера управления беспроводными сетями с возможностью интеграции в ПКС сети, состоящие из проводных коммутаторов и ПКС контроллера.

5.1 Использование имеющегося задела по тематике проекта.
5.2 Использования экспериментальной инфраструктуры и компетенций Индустриальных партнёров.
5.3 Совместная с индустриальными партнёрами коммерциализация полученных результатов интеллектуальной деятельности.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Потенциальные потребители результатов работы:
1. Сегмент ИКТ. Значительный интерес решения на основе ПКС-технологий представляют для отрасли телекоммуникаций. Телекоммуникационные провайдеры ищут способы оптимизации затрат и повышения эффективности своих сетей. Технология ПКС помогает непосредственно провайдерам телекоммуникационных услуг, перенаправить сетевой трафик и снижает перегрузки сети. В конечном итоге это приводит к значительной экономии средств, которые могут быть перенаправлены на основные цели бизнеса.
1.2 Отрасли промышленности (Оборонно-промышленный комплекс, Судостроение, Автомобильная промышленность, Авиакосмическая промышленность, другие отрасли)

2 и 3. Применение ПКС-сетей на базе современного развития микроэлектроники, появления со временем всё большего количества предметов и компонентов с встроенными компьютерными системами. Особо отметим современную тенденцию организации удаленного доступа с использованием сетей Интернет к системам типа АСУ ТП в основном с целью управления. Перечисленные выше тенденции предъявляют качественно новые требования, разрешаемые в рамках ПКС-подхода, как к построению изолированных сетей АСУ ТП, так и к организации к ним защищенных каналов доступа поверх Интернет.
Дальнейшее расширение зоны покрытия территории мобильными сетями, повышение их производительности, надежности и защищенности не оставляет практически альтернативы к использованию ПКС подхода при эксплуатации таких сетей в качестве транспорта при организации доступа к различным специализированным системам, будь то дистанционное банковское обслуживание, закрытые критически важные АСУ ТП или новые системы управления мобильными автономными устройствами, не требующими участия человека.

Текущие результаты проекта:
1 Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках темы проекта.
2 Патентные исследований по теме проекта.
3 Принципы построения и функционирования программно-конфигурируемых сетей с централизованным управлением коммутацией с учетом их применения в крупных корпоративных сетях.
4 Архитектура распределенной платформы управления ПКС.
5 Информационная модель ПКС в части маршрутизации пакетов.
6 Алгоритмы маршрутизации для ПКС с учётом требований к качеству обслуживания, для реализации в распределённой платформе управления ПКС
7 Информационная модель сетевого трафика.
8 Алгоритмы балансировки сетевой нагрузки на базе ПКС.
9 Информационная модель ПКС в части топологии с учетом характеристик каналов для отработки алгоритмов отображения виртуальной топологии сетей на физическую топологию.
10 Алгоритмы отображения виртуальной топологии сетей на физическую топологию при выполнении требований обеспечения заданного качества сервиса для реализации в распределённой платформе управления ПКС.
11 Исследования и оценка эффективности существующих и разработанных алгоритмов виртуализации сетевых обменов, обоснование выбора базовой технологии виртуализации сети для программного компонента управления информационной инфраструктурой предприятия.
12 Методы виртуализации сетевых функций для реализации в программном компоненте управления информационной инфраструктурой предприятия.
13 Информационная модель инфраструктуры предприятия.
14. Критерии эффективности управления корпоративными сетевыми ресурсами и сетевой инфраструктурой