Luận án tiến sĩ: Điều khiển lưu lượng & độ tin cậy chuỗi chức năng NFV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYÊN THỊ THÙY LIÊN TRONG AO HÓA CHỨC NĂNG MẠNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ MẠNG MAY TÍNH VA TRUYEN THONG DU LIEU HÀ NỘI-2023 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYÊN THỊ THÙY LIÊN ĐỀ XUẤT GIẢI PHAP XẤP Xi VÀ CHÍNH XÁC CUA DIEU KHIỂN LƯU LƯỢNG VA DAM BẢO ĐỘ TIN CẬY CHO CHUÔI CHỨC NĂNG DỊCH VỤ TRONG ẢO HÓA CHỨC NĂNG MẠNG Ngành: Mạng máy tính và truyền thông dữ liệu Chuyên ngành: Mạng máy tính và truyền thông dữ liệu Mã số: 9480102.01 LUẬN AN TIEN SĨ MANG MAY TÍNH VÀ TRUYEN THONG DU LIEU HÀ NỘI—2023 LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh cam đoan các kết quả khoa học được trình bày trong luận ấn là công trình nghiên cứu của ban thân trong thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Dai học Công nghệ - Dai học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dan của tập thể hướng dẫn khoa học. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được các tác giả khác công bố. Các kết quả sử dụng tham khảo đều đã được trích dẫn đầy đủ và theo đúng quy định. Hà Nội, ngàu tháng nam 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thùy Liên LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và hỗ trợ quý báu.

Đầu tiên, nghiên cứu sinh xin được bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Hồ Si Dam và TS. Pham Tuan Minh đã hướng dẫn và định hướng khoa học cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở bộ môn Mạng và truyền thông máy tính đã góp ý chuyên môn, tạo điều kiện về nơi học tập và các thủ tục hành chính cho nghiên cứu sinh trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo, Trường Dai học Công nghệ - Dai học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện để nghiên cứu sinh hoàn thành các thủ tục bảo vệ luận án tiến sĩ. Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ nghiên cứu sinh vượt qua khó khăn để hoàn thành luận án. Hà Nội, ngàu tháng nam 2023 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thùy Liên MỤC LỤC DANH MỤC CAC TỪ VIET TAT VÀ THUẬT NGỮ. iii DANH MỤC CAC HÌNH VẼ.

Vv DANH MỤC CAC BẢNG. viii DANH MỤC KY HIỆU TOÁN HỌC. ix MỞ ĐẦU. TONG QUAN VỀ AO HÓA CHỨC NĂNG MẠNG.

Công nghệ ảo héa. sient tenet ees 7 1. Ao hóa chức NANG MANY. eee eee eee na 10 1.

Khái niệm NEV. Sự ra đời của NEV. Kiến trúc NEV. Dịch vụ mạng trong NEV.

Độ tin cậy của dịch vụ mạng trong NEV. Một số hướng phát triển và ứng dụng của NFV. Các thách thức nghiên cứu trong NEYV. Khao sát các nghiên cứu liên quan.

Điều khiển lưu lượng đữ liệu và quản lý tài nguyên trong hệ thống 0 28 1. Đảm bảo độ tin cậy của các dịch vụ trong NEV. Đề xuất nghiên cứu và phương pháp tiếp cận. Kết luận chương.

DIEU KHIEN LƯU LUGNG UNG DUNG ĐỊNH TUYEN DA DUGNG TRONG NEV. cece cece cece cette eben en vn ky 39 2. Phát biểu bài toán. Các mô hình tối ưu.

Điều khiển lưu lượng xem xét sự đa dạng giữa các loại yêu cầu dich A 2. Diều khiển lưu lượng theo nhiều khoảng thời gian. Điều khiển lưu lượng theo sự đa dạng về loại yêu cầu dịch vụ và nhiều khoảng thời gian. ch nh kh hà xa ov 2.

Giải thuật xấp XỈ. ccc ete cence ences 59 2. Tối ưu hệ thống trọng số liên kết. Xác định phương án phân bổ lưu lượng.

Dộ phức tạp thuật toán. Thực nghiệm đánh giá kết quả. Các kịch bản thực nghiệm và thông số thiết lập. Đánh giá hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng khi xem xét sự đa dạng về loại yêu cầu dịch vụ.

Dánh giá hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng khi xem xét các khoảng thời gian khác nhau. Dánh giá hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng khi xem xét đồng thời sự đa dạng về loại yêu cầu dịch vụ và sự đa dạng lưu lượng trong các khoảng thời gian khác nhau. Kết luận chương.: cence nen ence eens 77 CHUGNG 3. DAM BAO ĐỘ TIN CAY CHO CHUỖI CHỨC NANG MẠNG AO TRONG ĐIỆN TOÁN BIÊN.

Đặt van dé. cece cece cece cece beeen eben eneeenees 79 3. Phát biểu bài toán. c2 eee nh esses 82 3.

Tối ưu hóa vi trí triển khai VNFs và triển khai dự phòng cho các VNFs. Mô hình tối ưu. Giải thuật xấp XỈ. Tối thiểu hóa chi phí triển khai dự phòng VNFs đảm bao độ tin cậy 92 3.

Mô hình tối ưu. ccc nnn ng kh xo 95 3. Thực nghiệm đánh giá kết quả. Các kịch bản thực nghiệm và thông số thiết lập.

Dánh giá hiệu quả với bài toán tối ưu hóa vị trí triển khai VNFs và triển khai dự phòng VNES. Dánh giá hiệu quả với bài toán tối thiểu hóa chi phí triển khai dự phòng VNES dam bảo độ tin cậy. Kết luận chương. ng nh nh nh nh yxy 109 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BO CUA LUẬN ÁN.

cence 0Q ee eeeeeneneneaenes 111 TÀI LIEU THAM KHẢO. 112 1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt D2D Device-to-device Thiét bi vdi thiét bi ECMP Equal-Cost Multipath Thuật toán định tuyến da đường theo kiểu phân chia lưu lượng đi ra khỏi mỗi nút đều nhau trên nhiều đường bằng nhau ED Traffic Engineering under dif- |Điều khiển lưu lượng có xem ferentiated Demands xét su da dang vé yéu cau dich vu EP Traffic Engineering under mul- |Điều khiển lưu lượng theo tiple time Periods nhiều khoảng thời gian EDP Traffic Engineering under dif- | Diéu khiển lưu lượng theo sự đa ferentiated Demands and mul- | dang về loại yêu cầu dịch vụ và tiple time Periods nhiều khoảng thời gian ETSI European Telecommunications |Vién Tiêu chuẩn Viễn thông Standards Institute Chau Au loT Internet of Things Internet van vat MEC Mobile Edge Computing Điện toán biên di động MILP Mixed Integer Linear Program- |Quy hoach tuyén tinh nguyén ming hỗn hợp NFV Network Function Virtualiza- |Ao hóa chức năng mang tion NF Network Function Chức năng mang NFVI Network Functions Virtualiza- |Ha tang NFV tion Infrastructure 11 NFV MANO |NFV Management and Orches- |Quản lý và điều phối NFV tration NIoT NFV-enabled Internet of |Hé thống IoT có triển khai Things NFV PN Physical Node Nút vật lý SA Simulated Annealing Giải thuật mô phỏng luyện kim SFC Service Function Chaining Chuỗi chức nang dịch vụ SDN Software Defined Networking |Mạng điều khiển bằng phan mềm TE Traffic Engineering Diéu khiển lưu lượng VM Virtual Machines Máy ảo VNF Virtual Network Function Chức năng mạng ảo iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Kiến trúc Ao hóa chức năng mạng [58].2 Đồ thị biểu diễn dịch vụ mang đầu cuối |5].3 Các chức năng mạng ảo được sắp xếp nối tiếp.4 Các chức năng mang ảo được sắp xếp song song.5 Sơ đồ giải thuật mô phỏng luyện kim.1 Kỹ thuật định tuyến đa đường Equal-Cost Multipath [89]. Topo mạng với 5 nút. Phương án điều khiển lưu lượng khi không phan chia khoảng thời gian.

gà kg kg kg va 43 Hình 2.4 Phương án điều khiển lưu lượng khi phân chia theo khoảng thời gian và không điều chỉnh trọng số liên kết.5 Phương án điều khiển lưu lượng khi phân chia theo khoảng thời gian và điều chỉnh trọng số liên kết <1-5>.6 Lưu đồ giải thuật đề xuất.7 Minh họa các cấu trúc mạng sử dụng trong thực nghiệm .8 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng của yêu cầu dịch vụ với bộ dit liệu Internet2.9 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng của yêu cầu dịch vụ với bộ dữ liệu Bcube.10 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng của yêu cầu dịch vụ với bộ dữ liệu Geam.11 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng của yêu cầu dịch vụ với bộ dit liệu Two-tier.12 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Internet2. HQ ee Hình 2.13 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Bcube.14 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu G@anf. cà gà và va 74 Hình 2.15 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ ligu Two-tier.16 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét đồng thời sự khác nhau về loại yêu cầu và sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Internet2.17 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét đồng thời sự khác nhau về loại yêu cầu và sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Bcube.18 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét đồng thời sự khác nhau về loại yêu cầu và sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Geant.19 Hiệu quả của giải pháp điều khiển lưu lượng có xem xét đồng thời sự khác nhau về loại yêu cầu và sự đa dạng lưu lượng của yêu cầu dịch vụ theo thời gian với bộ dữ liệu Two-tier.1 Ví du triển khai dự phòng các chức năng mạng ảo.2 Một ví dụ về cau trúc mạng nhỏ mạng với kích thước nhỏ gồm 5 nút biên và 5 nút IoT với các liên kết giữa các nút biên với các nút biên và các nút biên với các nút IoT được sinh ngẫu nhiên.3 So sánh hiệu quả giữa giải thuật xấp xi SAN và giải thuật tham lam GREEDY trong bài toán tối ưu hóa vị trí triển khai VNI và triển khai dự phòng VNI với kịch bản medium network.4 So sánh hiệu quả giữa giải pháp xấp xi SAN và giải thuật tham lam GREEDY trong bài toán tối ưu hóa vị trí triển khai VNE và triển khai dự phòng VNFs với kịch ban large network.5 So sánh hiệu quả giữa giải pháp xấp xi SAN và giải thuật tham lam GREEDY trong bài toán tối ưu hóa vị trí triển khai VNI và triển khai dự phòng VNI với kịch ban medium work có sự giảm khả năng xử lý của các nút biên.