05.2015 г. Рецензент – Заведующий кафедрой программного обеспечения и управления в технических системах Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики д.т.н., профессор В.Н. Тарасов О -753 Основы программно-конфигурируемых сетей: учебное пособие / Н.Ф. Бахарева, Ю. А. Ушаков, М. В. Ушакова, А.Е. Шухман – Самара: ПГУТИ, 2015. <...> 19 2.3 Применение теории массового обслуживания к исследованию вычислительных систем и компьютерных сетей . <...> 32 3.2 Пути анализа потоков трафика для формирования таблиц потоков OpenFlow . <...> 66 4.6 Управление сетевыми ресурсами и потоками данных в ПКС с помощью сетевой операционной системы . <...> 68 4.7 Использование ПКС для управления сетью ЦОД . <...> 97 Приложение БИсходный код прототипа обеспечения QoS в ПКС . <...> 105 Обозначения и сокращения В настоящей работе использованы следующие сокращения: АСНИ ИС ИС ЭО ПКС ИТ КС ЛВС ОС ОКР ПКС СеМО СМО СОС СПД СУБД СХД УК ЦОД ЭО ПКС ANCA ARP FCFS MAC OSI QoS SAN TCP/IP VLAN испытательный стенд информационные технологии; компьютерные сети; локальные вычислительные сети; операционная система; опытно-конструкторская разработка; программно-конфигурируемые сети; сети массового обслуживания; система массового обслуживания; сетевая операционная система; сети передачи данных; система управления баз данных; система хранения данных; узел коммутации; центр обработки данных; экспериментальный образец ПКС; adaptive none-continuous allocation (алгоритм адаптивного несмежного назначения задач); address resolution protocol (протокол определения адреса); firstcome, firstserved (первым пришел первым обслужен) – алгоритм обслуживания запросов; media access control (управление доступом к среде) – уникальный идентификатор устройства в сети Ethernet; open system sinter connection (модель взаимодействия открытых систем); quality of service (качество обслуживания); storage area network (сеть хранения данных); transport control protocol/internet protocol – стек сетевых протоколов; virtual local area network (виртуальная локальная сеть). автоматизированная система научных исследований; испытательный <...>
Основы_программно-конфигурируемых_сетей_Учебное_пособие.pdf
УДК 004.72
ББК 32.973-018я7
О -753
Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ,
протокол № , от .05.2015 г.
Рецензент – Заведующий кафедрой программного обеспечения и
управления в технических системах Поволжского государственного
университета телекоммуникаций и информатики
д.т.н., профессор В.Н. Тарасов
О -753
Основы программно-конфигурируемых сетей: учебное пособие /
Н.Ф. Бахарева, Ю. А. Ушаков, М. В. Ушакова, А.Е. Шухман
– Самара: ПГУТИ, 2015. – 111с.
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
федерального государственного образовательного бюджетного
учреждения высшего профессионального образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и
информатики» в качестве учебного пособия для магистров,
обучающихся по программам высшего профессионального
образования по направлениям подготовки: «Информатика и
вычислительная техника», «Управление в технических системах», а
также для аспирантов научных специальностей 05.13.11, 05.13.15.
Учебное пособие подготовлено при поддержке гранта РФФИ
(проект № 14-07-97034).
УДК 004.72
ББК 32.973-018я7
© Бахарева Н.Ф.,
Ушакова М. В.,
Шухман А.Е.,
Ушаков Ю. А.
© ПГУТИ, 2015
Стр.2
Содержание
1
Введение в сети с коммутацией каналов ......................................................... 7
1.1 Сравнение традиционных технологий коммутации ........................................ 7
1.2 Недостатки и дополнительные возможности сетей Ethernet ........................ 10
1.3 Программно-конфигурируемые сети .............................................................. 14
1.4 Системы управления сетями ............................................................................ 15
2
Эффективность управления сетевой инфраструктурой ............................... 17
2.1 Понятие эффективности распределенных вычислительных сетей и
компьютерных сетей ................................................................................................. 17
2.2 Производительность распределенных вычислительных систем и сетей .... 19
2.3 Применение теории массового обслуживания к исследованию
вычислительных систем и компьютерных сетей ................................................... 23
2.4 Область применения программно-конфигурируемых сетей ........................ 28
2.5 Распределенные облачные вычисления .......................................................... 29
3 Обзор протокола OpenFlow ............................................................................ 32
3.1 Описание таблиц для протокола OpenFlow .................................................... 32
3.2 Пути анализа потоков трафика для формирования таблиц потоков
OpenFlow .................................................................................................................... 34
3.3 Анализ трафика конвергентных сетей ............................................................ 38
3.4 Методы обеспечения QoS в ПКС .................................................................... 40
3.5 Получение статистической информации о трафике в OpenFlow сетях ....... 48
3.6 Алгоритм сбора статистики OpenFlow ........................................................... 51
4 Cетевые операционные системы для ПКС .................................................... 55
4.1 Обзор традиционных сетевых операционных систем ................................... 55
4.2 Сетевые операционные системы в программно-конфигурируемых сетях . 58
4.3 Проблема выбора сетевой операционной системы ....................................... 62
4.4 Расширение функциональных характеристик за счет интеграции СОС с
облачными сервисами ............................................................................................... 65
4.5 Виртуализация сетей передачи данных .......................................................... 66
4.6 Управление сетевыми ресурсами и потоками данных в ПКС с помощью
сетевой операционной системы ............................................................................... 68
4.7 Использование ПКС для управления сетью ЦОД ........................................ 72
5 Практическое руководство по программно-конфигурируемой сети ........ 75
5.1 Работа с эмулятором mininet ............................................................................ 75
5.2 Внешнее управление таблицами OpenFlow коммутаторов .......................... 84
5.3 Установка и настройка контроллеров ............................................................. 88
5.4 Тестирование работоспособности программно-конфигурируемой сети .... 89
Список использованных источников ...................................................................... 92
Приложение АПример использования контроллера ПКС .................................... 97
Приложение БИсходный код прототипа обеспечения QoS в ПКС .................... 105
Стр.3