Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên kết hiệu năng cao v
Nghiên cứu các giải pháp định tuyến tối ưu trong tô pô mạng liên. Luận văn phân tích sâu các phương pháp, đề xuất cách cải thiện hiệu suất truyền tải dữ liệu.
Công nghệ thông tin và Truyền thông
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
137
Thời gian đọc
21 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Tổng quan về định tuyến, tô pô mạng và hiệu năng
- Số trang:
- 137 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Công nghệ thông tin và Truyền thông
- Tác giả:
- Kiều Thành Chung
- Năm:
- 2021
Tóm tắt nội dung luận án
I.Tổng quan về định tuyến tô pô mạng và hiệu năng
Phần này cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về định tuyến và tô pô mạng. Nó là nền tảng cho việc hiểu các giải pháp định tuyến phức tạp hơn. Các khái niệm cơ bản về tô pô mạng được giới thiệu. Tô pô mạng định hình cách các thiết bị giao tiếp. Nó ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tổng thể của hệ thống. Giải thuật định tuyến đóng vai trò trung tâm. Các thuật toán này quyết định đường đi của gói tin. Mục tiêu là đảm bảo việc truyền tải dữ liệu hiệu quả và nhanh chóng. Hiệu năng mạng liên kết là một yếu tố then chốt cần được đánh giá. Việc này bao gồm phân tích các chỉ số quan trọng như độ trễ, thông lượng và khả năng chịu lỗi. Nghiên cứu xác định các vấn đề hiện tại trong định tuyến mạng. Đồng thời, nó xem xét các công trình liên quan đã được công bố. Việc này tạo ra một bối cảnh rõ ràng cho các giải pháp mới được đề xuất. Hiểu biết sâu sắc về các yếu tố này là cần thiết. Nó hỗ trợ phát triển các phương pháp tối ưu hóa định tuyến. Điều này đặc biệt quan trọng trong các môi trường mạng hiệu năng cao.
1.1. Giới thiệu tô pô mạng và giải thuật định tuyến
Tô pô mạng mô tả cách các nút và liên kết được sắp xếp. Nó có thể là cấu trúc vật lý hoặc logic. Các tô pô phổ biến bao gồm hình sao, hình lưới và hình cây. Trong mạng liên kết, tô pô thường phức tạp hơn. Nó có thể là sự kết hợp của nhiều cấu trúc. Việc lựa chọn tô pô ảnh hưởng đến chi phí và khả năng mở rộng. Giải thuật định tuyến là tập hợp các quy tắc. Chúng hướng dẫn gói tin từ nguồn đến đích. Các thuật toán này khác nhau về độ phức tạp và hiệu quả. Định tuyến tĩnh sử dụng bảng cố định. Định tuyến động thích nghi với thay đổi mạng. Các giao thức định tuyến hiện đại như OSPF, EIGRP, BGP được sử dụng rộng rãi. Mỗi thuật toán định tuyến đều có ưu nhược điểm riêng. Chúng phù hợp với các loại tô pô và yêu cầu hiệu năng khác nhau. Việc tối ưu hóa định tuyến luôn là một thách thức. Đặc biệt trong các mạng quy mô lớn và động.
1.2. Đánh giá hiệu năng mạng liên kết
Đánh giá hiệu năng là bước quan trọng. Nó xác định mức độ hoạt động của một mạng. Các chỉ số hiệu năng mạng liên kết bao gồm: Độ trễ truyền tin, thông lượng, tỷ lệ mất gói và jitter. Độ trễ truyền tin là thời gian gói tin di chuyển qua mạng. Thông lượng là lượng dữ liệu thành công truyền qua kênh. Tỷ lệ mất gói là phần trăm gói tin bị mất trên đường đi. Jitter là sự biến động của độ trễ gói tin. Các phương pháp đánh giá có thể là mô phỏng, thử nghiệm thực tế hoặc phân tích lý thuyết. Mô phỏng mạng cung cấp một môi trường kiểm soát. Nó cho phép thử nghiệm các kịch bản khác nhau. Điều này giúp hiểu rõ hơn về hành vi của mạng. Việc đánh giá này giúp so sánh hiệu quả của các giải pháp định tuyến. Nó cũng xác định các điểm yếu và nút thắt cổ chai. Dữ liệu từ việc đánh giá hỗ trợ các quyết định thiết kế. Nó cũng giúp tối ưu hóa định tuyến. Mục tiêu là đạt được hiệu năng cao nhất có thể.
1.3. Bài toán nghiên cứu và các nghiên cứu liên quan
Bài toán nghiên cứu chính là phát triển các giải pháp định tuyến mới. Các giải pháp này phải hoạt động hiệu quả trong tô pô mạng liên kết. Đặc biệt là trong các mạng có yêu cầu hiệu năng cao. Hiện trạng nghiên cứu cho thấy nhiều hướng tiếp cận đã được đề xuất. Tuy nhiên, vẫn còn những khoảng trống đáng kể. Đặc biệt trong việc tối ưu hóa định tuyến cho các tô pô phức tạp. Các nghiên cứu liên quan đã khám phá định tuyến phân cấp. Chúng cũng đã xem xét định tuyến dựa trên thế giới nhỏ. Các giải pháp bảo mật định tuyến cũng là một lĩnh vực quan trọng. Công trình này tìm cách cải tiến các phương pháp hiện có. Nó đề xuất các thuật toán định tuyến rút gọn. Đồng thời, nó giới thiệu một công cụ đánh giá hiệu năng mạng. Công cụ này giúp kiểm chứng các giải pháp một cách khoa học. Mục tiêu là đóng góp vào việc cải thiện tổng thể hiệu năng và độ tin cậy của mạng.
II.Giải pháp định tuyến rút gọn trong mạng ngẫu nhiên
Phần này tập trung vào việc phát triển các giải pháp định tuyến rút gọn. Các giải pháp này được thiết kế đặc biệt cho mô hình mạng ngẫu nhiên. Mạng ngẫu nhiên thường có cấu trúc không đều. Điều này tạo ra thách thức lớn cho việc định tuyến truyền thống. Định tuyến rút gọn là một kỹ thuật quan trọng. Nó nhằm mục đích giảm kích thước bảng định tuyến tại mỗi nút. Bảng định tuyến nhỏ hơn giúp tiết kiệm tài nguyên bộ nhớ. Nó cũng tăng tốc độ tra cứu đường đi cho gói tin. Điều này cải thiện đáng kể hiệu năng định tuyến trong các mạng lớn. Các thuật toán định tuyến rút gọn phải cân bằng giữa kích thước bảng và độ dài đường đi. Nghiên cứu đề xuất các phương pháp mới. Chúng khai thác các đặc điểm của tô pô mạng ngẫu nhiên. Mục tiêu là đạt được sự tối ưu hóa định tuyến. Điều này giúp mạng hoạt động hiệu quả hơn.
2.1. Khái niệm tô pô mạng ngẫu nhiên và định tuyến rút gọn
Tô pô mạng ngẫu nhiên là mô hình mạng mà các kết nối giữa các nút được tạo ra một cách xác suất. Nó thường không có cấu trúc cố định. Điều này phản ánh tính phức tạp của nhiều mạng thực tế. Ví dụ như mạng xã hội hoặc một số loại mạng máy tính. Định tuyến rút gọn là một phương pháp định tuyến. Nó cho phép các nút định tuyến gói tin. Việc này không cần lưu trữ toàn bộ thông tin về tô pô mạng. Thay vào đó, mỗi nút chỉ giữ một lượng thông tin cục bộ. Lượng thông tin này đủ để đưa ra quyết định định tuyến. Mục tiêu là làm cho kích thước bảng định tuyến nhỏ hơn logarit hoặc đa thức của số nút. Đồng thời, chiều dài đường định tuyến phải gần với đường đi ngắn nhất. Điều này giúp giảm chi phí quản lý mạng. Nó cũng cải thiện hiệu suất trong các mạng quy mô lớn.
2.2. Thuật toán định tuyến CORRA và kỹ thuật địa chỉ
Thuật toán CORRA (Compact Routing for Random Inter-connection Topologies) được giới thiệu. CORRA là một giải pháp định tuyến rút gọn mới. Nó được thiết kế đặc biệt cho tô pô mạng ngẫu nhiên. Ý tưởng cốt lõi của CORRA là khai thác các "cầu nối" giữa các vùng mạng. Mạng được chia thành các vùng nhỏ hơn. Các cầu nối là các liên kết quan trọng. Chúng cho phép giao tiếp hiệu quả giữa các vùng. CORRA xây dựng bảng định tuyến bằng cách chỉ lưu trữ thông tin về các cầu nối. Kỹ thuật địa chỉ hóa đóng vai trò quan trọng trong CORRA. Mỗi nút được gán một địa chỉ đặc biệt. Địa chỉ này mã hóa thông tin về vùng và vị trí của nút. Nó cũng chỉ ra các cầu nối gần nhất. Điều này cho phép gói tin được định tuyến hiệu quả qua các vùng. Việc này giúp giảm đáng kể kích thước bảng định tuyến.
2.3. Đánh giá thực nghiệm CORRA và kết luận
Thuật toán định tuyến CORRA đã được đánh giá một cách toàn diện. Các thử nghiệm thực nghiệm được thực hiện trên các mô hình mạng ngẫu nhiên. Việc đánh giá tập trung vào các chỉ số hiệu năng chính. Các chỉ số này bao gồm kích thước bảng định tuyến, chiều dài đường định tuyến trung bình (ARPL), và chiều dài đường định tuyến lớn nhất (MRPL). Kích thước bảng định tuyến được so sánh với các thuật toán truyền thống. Chiều dài đường định tuyến trung bình là khoảng cách trung bình mà gói tin phải đi. Chiều dài đường định tuyến lớn nhất là đường kính của mạng. Kết quả thực nghiệm cho thấy CORRA có hiệu quả. Nó đạt được kích thước bảng định tuyến nhỏ. Đồng thời, nó duy trì chiều dài đường đi gần tối ưu. Điều này chứng minh tiềm năng của CORRA trong việc tối ưu hóa định tuyến. Đặc biệt trong các mạng ngẫu nhiên quy mô lớn. Kết luận là CORRA là một giải pháp khả thi. Nó cung cấp một cách tiếp cận mới. Cách tiếp cận này giúp cải thiện hiệu suất mạng. Nó cũng đưa ra các hướng phát triển tiếp theo. Việc này nhằm tối ưu hóa thuật toán hơn nữa.
III.Định tuyến khai thác nút đại diện và cầu nối vùng
Phần này tiếp tục khám phá các phương pháp định tuyến nâng cao. Các phương pháp này tập trung vào việc khai thác cấu trúc mạng. Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu năng và khả năng mở rộng. Ý tưởng chính là sử dụng các nút đại diện. Các nút này đóng vai trò là điểm trung tâm trong các vùng mạng. Chúng giúp đơn giản hóa quá trình định tuyến liên vùng. Điều này giảm thiểu thông tin cần thiết trong bảng định tuyến. Các cơ chế tuyển chọn nút đại diện cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Việc này đảm bảo rằng các nút được chọn là tối ưu. Chúng phải có khả năng xử lý lưu lượng lớn. Đồng thời, chúng cần duy trì tính ổn định của mạng. Các giải pháp này đặc biệt hữu ích trong các mạng liên kết lớn. Chúng góp phần vào việc xây dựng hệ thống định tuyến mạnh mẽ. Điều này đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng hiệu năng cao.
3.1. Phương pháp lựa chọn nút đại diện dựa trên vị trí
Một trong những phương pháp chính là lựa chọn nút đại diện dựa trên vị trí. Trong cách tiếp cận này, mạng được phân chia thành các vùng địa lý hoặc logic. Mỗi vùng sau đó sẽ có một hoặc nhiều nút được chỉ định làm nút đại diện. Nút đại diện được chọn dựa trên vị trí chiến lược của nó. Vị trí này giúp nó dễ dàng tiếp cận các nút khác trong vùng. Nó cũng giúp kết nối với các vùng lân cận. Việc này làm cho quá trình định tuyến liên vùng hiệu quả hơn. Thông tin định tuyến không cần phải được lưu trữ tại mọi nút. Thay vào đó, các nút chỉ cần biết cách tiếp cận nút đại diện của vùng. Sau đó, nút đại diện sẽ chịu trách nhiệm định tuyến tiếp. Phương pháp này giúp giảm đáng kể kích thước bảng định tuyến. Nó cũng tăng khả năng mở rộng của mạng. Việc này là rất quan trọng đối với các mạng liên kết lớn.
3.2. Cơ chế tuyển chọn nút đại diện nâng cao
Hiệu quả của định tuyến dựa trên nút đại diện phụ thuộc vào việc lựa chọn. Một cơ chế tuyển chọn nút đại diện nâng cao là cần thiết. Cơ chế này đảm bảo các nút được chọn là tối ưu. Các tiêu chí tuyển chọn có thể bao gồm: Độ kết nối của nút, vị trí trung tâm trong vùng, khả năng chịu tải và tính ổn định. Độ kết nối của nút chỉ ra số lượng liên kết. Vị trí trung tâm đảm bảo khả năng tiếp cận. Khả năng chịu tải là tài nguyên đủ để xử lý lưu lượng. Tính ổn định là khả năng ít bị lỗi. Cơ chế tuyển chọn phải linh hoạt và tự động. Nó cần có khả năng thích nghi với các thay đổi trong tô pô mạng. Điều này có thể bao gồm việc thêm hoặc bớt nút. Nó cũng bao gồm sự cố liên kết. Việc này đảm bảo hệ thống định tuyến luôn hoạt động hiệu quả. Nó cũng giúp tối ưu hóa định tuyến liên tục.
3.3. Đánh giá thực nghiệm cơ chế tuyển chọn nút đại diện
Để xác nhận tính hiệu quả, cơ chế tuyển chọn nút đại diện được đánh giá. Các thí nghiệm thực nghiệm được tiến hành trên các mô hình mạng đa dạng. Việc này cho phép đo lường tác động của các nút đại diện. Các chỉ số hiệu năng chính được thu thập. Bao gồm độ trễ truyền tin, thông lượng mạng và kích thước bảng định tuyến. Kết quả thực nghiệm được so sánh với các phương pháp tuyển chọn truyền thống. Điều này làm nổi bật ưu điểm của cơ chế đề xuất. Các phân tích chỉ ra rằng việc lựa chọn nút đại diện tối ưu có thể giảm đáng kể độ trễ. Nó cũng có thể tăng thông lượng. Đồng thời, nó duy trì kích thước bảng định tuyến hợp lý. Kết quả này cung cấp bằng chứng cụ thể. Nó khẳng định giá trị của việc đầu tư vào cơ chế tuyển chọn nút đại diện. Mục tiêu là tối ưu hóa định tuyến và nâng cao hiệu năng mạng liên kết.
IV.Xây dựng công cụ đánh giá hiệu năng mạng liên kết
Để đánh giá chính xác các giải pháp định tuyến mới, cần có một công cụ mạnh mẽ. Phần này mô tả quá trình xây dựng một công cụ mô phỏng mạng chuyên dụng. Công cụ này được thiết kế để hỗ trợ nghiên cứu định tuyến trong tô pô mạng liên kết. Nó cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra hiệu quả của các thuật toán định tuyến. Đặc biệt là trong các môi trường phức tạp. Công cụ mô phỏng giúp tiết kiệm tài nguyên. Nó cũng giảm thời gian cần thiết cho việc thử nghiệm thực tế. Kiến trúc của công cụ được thiết kế linh hoạt. Điều này cho phép tích hợp các mô hình tô pô mạng khác nhau. Nó cũng hỗ trợ việc triển khai các giao thức định tuyến mới. SSiNET là tên của công cụ này. Nó được phát triển để cung cấp một nền tảng đánh giá đáng tin cậy. Mục tiêu là hỗ trợ tối ưu hóa định tuyến và cải thiện hiệu năng mạng tổng thể.
4.1. Kiến trúc tổng quan của công cụ mô phỏng SSiNET
SSiNET là một công cụ mô phỏng sự kiện rời rạc (DES). Công cụ này được phát triển với mục tiêu đánh giá hiệu năng định tuyến. Kiến trúc tổng quan của SSiNET được thiết kế theo dạng mô-đun. Cấu trúc này giúp dễ dàng mở rộng và bảo trì. Ý tưởng cơ bản của SSiNET là cung cấp một nền tảng linh hoạt. Nền tảng này cho phép người dùng cấu hình các kịch bản mạng đa dạng. Nó hỗ trợ nhiều loại tô pô mạng. Đồng thời, nó cho phép thử nghiệm các thuật toán định tuyến khác nhau. Các mô-đun chức năng chính bao gồm: Mô-đun tạo tô pô, mô-đun định tuyến, mô-đun truyền tải và mô-đun thu thập dữ liệu. Mô-đun tạo tô pô hỗ trợ tạo ra các cấu trúc mạng khác nhau. Mô-đun định tuyến triển khai các thuật toán định tuyến. Mô-đun truyền tải mô phỏng luồng dữ liệu và gói tin. Mô-đun thu thập dữ liệu ghi lại các chỉ số hiệu năng. Giao diện người dùng được phát triển để tương tác dễ dàng. Điều này giúp các nhà nghiên cứu tối ưu hóa định tuyến.
4.2. Thiết kế chi tiết kỹ thuật và gói phần mềm
Việc thiết kế chi tiết kỹ thuật của SSiNET rất quan trọng. Nó đảm bảo độ chính xác và hiệu suất của công cụ. Các gói phần mềm cốt lõi bao gồm: Thư viện đồ thị, hệ thống quản lý sự kiện và các thành phần mạng ảo. Thư viện đồ thị để biểu diễn và thao tác với tô pô mạng. Hệ thống quản lý sự kiện để điều phối các sự kiện trong mô phỏng. Các thành phần mạng ảo như nút, liên kết và bộ định tuyến. Ngoài ra, công cụ còn có bộ tạo lưu lượng để mô phỏng các yêu cầu truyền dữ liệu. Bộ phân tích kết quả để xử lý và hiển thị dữ liệu hiệu năng. Mỗi thành phần được thiết kế để hoạt động độc lập. Tuy nhiên, chúng cũng tích hợp chặt chẽ với nhau. Điều này tạo ra một hệ thống mạnh mẽ và có khả năng mở rộng. Cơ chế kỹ thuật được xây dựng để xử lý các sự kiện rời rạc. Nó cũng đảm bảo việc thu thập dữ liệu chính xác. Việc này giúp công cụ SSiNET trở thành một tài nguyên quý giá. Nó hỗ trợ nghiên cứu và tối ưu hóa định tuyến mạng.
4.3. Đánh giá thực nghiệm hiệu năng SSiNET
SSiNET đã trải qua quá trình đánh giá thực nghiệm nghiêm ngặt. Mục tiêu là xác nhận độ tin cậy và chính xác của công cụ. Các thử nghiệm bao gồm việc đo lường: Kích thước bảng định tuyến, độ trễ truyền tin, thời gian thực thi, thông lượng và thông lượng cực đại. Kích thước bảng định tuyến để đánh giá khả năng tiết kiệm tài nguyên. Độ trễ truyền tin để kiểm tra thời gian phản hồi của mạng. Thời gian thực thi để đánh giá hiệu suất của mô phỏng. Thông lượng và thông lượng cực đại để đo khả năng truyền tải dữ liệu. Kết quả của SSiNET được so sánh với các công cụ mô phỏng mạng tiêu chuẩn khác. Omnet++ là một trong số đó. Sự so sánh này cho thấy SSiNET cung cấp kết quả đáng tin cậy. Nó cũng có độ chính xác cao. Điều này chứng minh SSiNET là một công cụ hiệu quả. Nó hỗ trợ việc đánh giá các thuật toán định tuyến. Nó cũng góp phần vào việc tối ưu hóa định tuyến và hiệu năng mạng liên kết.
V.Ứng dụng SSiNET và tối ưu hóa tô pô mạng DC
Công cụ SSiNET không chỉ là một nền tảng lý thuyết. Nó còn có ứng dụng thực tiễn quan trọng. Phần này trình bày cách SSiNET được sử dụng để giải quyết các bài toán thực tế. Một trong những ứng dụng nổi bật là thiết kế và tối ưu hóa tô pô mạng cho trung tâm dữ liệu (DC). Các trung tâm dữ liệu hiện đại đòi hỏi hiệu năng cao. Chúng cũng cần khả năng mở rộng linh hoạt và chi phí hiệu quả. SSiNET cung cấp môi trường để thử nghiệm các kiến trúc mạng khác nhau. Nó cho phép đánh giá tác động của các giải pháp định tuyến. Đặc biệt, công cụ hỗ trợ xây dựng các mô hình tô pô lai. Các mô hình này được thiết kế để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Chúng cũng giúp tiết kiệm chi phí cho các DC cỡ vừa. Việc này là rất quan trọng trong bối cảnh hạ tầng mạng ngày càng phát triển. Ứng dụng SSiNET mang lại lợi ích đáng kể. Nó giúp đạt được tối ưu hóa định tuyến và nâng cao hiệu năng của mạng DC.
5.1. Ứng dụng SSiNET mô hình tô pô lai Bus RSN
SSiNET được ứng dụng để mô phỏng và đánh giá mô hình tô pô lai Bus-RSN (Random Shortcut Network). Kiến trúc Bus-RSN là một sự kết hợp sáng tạo. Nó tận dụng sự đơn giản và hiệu quả của tô pô bus. Đồng thời, nó tích hợp các liên kết ngẫu nhiên (shortcut) của RSN. Các liên kết này cung cấp các đường đi tắt hiệu quả. Mục tiêu của việc kết hợp này là tối ưu hóa hiệu năng. Nó cũng giúp tiết kiệm chi phí triển khai cho các trung tâm dữ liệu cỡ vừa. SSiNET cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra hành vi của mô hình này. Nó xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ trễ và thông lượng. Công cụ này giúp hiểu rõ cách gói tin được định tuyến. Nó cũng phân tích cách tài nguyên mạng được sử dụng. Việc này hỗ trợ việc tinh chỉnh thiết kế kiến trúc mạng. Nó giúp đạt được hiệu quả tối ưu.
5.2. Giải pháp định tuyến cho Bus RSN
Để tận dụng tối đa kiến trúc Bus-RSN, cần có một giải pháp định tuyến chuyên biệt. Các thuật toán định tuyến truyền thống có thể không tối ưu. Chúng có thể không phát huy hết tiềm năng của tô pô lai này. Giải pháp định tuyến mới được phát triển. Giải pháp này phải xem xét cả tuyến bus chính và các liên kết ngẫu nhiên. Nó cần có khả năng chọn đường đi ngắn nhất. Đồng thời, nó phải cân bằng tải hiệu quả. Mục tiêu là giảm thiểu độ trễ truyền tin. Nó cũng tăng cường thông lượng tổng thể của mạng. SSiNET cung cấp một môi trường lý tưởng. Nó cho phép kiểm tra và xác minh tính hiệu quả của giải pháp này. Việc này bao gồm mô phỏng các kịch bản tải khác nhau. Nó cũng đánh giá khả năng phục hồi của mạng. Giải pháp định tuyến này là một bước tiến quan trọng. Nó giúp tối ưu hóa định tuyến trong các DC hiện đại.
5.3. Đánh giá thực nghiệm và kết luận giải pháp
Giải pháp định tuyến cho kiến trúc Bus-RSN đã được đánh giá. Các thí nghiệm thực nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng công cụ SSiNET. Các chỉ số hiệu năng quan trọng được đo lường. Bao gồm độ trễ truyền tin, thông lượng mạng và khả năng mở rộng. Kết quả thực nghiệm cho thấy giải pháp định tuyến đề xuất có hiệu quả cao. Nó cung cấp hiệu năng vượt trội cho các trung tâm dữ liệu cỡ vừa. Đặc biệt, nó giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Đồng thời, nó tiết kiệm chi phí đáng kể so với các kiến trúc truyền thống. Kết luận là giải pháp này khả thi và có tiềm năng lớn. Nó có thể được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế DC. Nó cũng cung cấp một cơ sở vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo. Mục tiêu là tiếp tục cải thiện tô pô mạng và định tuyến. Điều này nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ứng dụng điện toán đám mây.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (137 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận án “Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô-pô mạng liên kết hiệu năng cao và công cụ đánh giá” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của tập thể hướng dẫn. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH PGS.TS NGUYỄN KHANH VĂN TS.
PHẠM ĐĂNG HẢI KIỀU THÀNH CHUNG 1 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng Đào tạo, Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, các thầy cô cùng các bạn, các thành viên trong Sedic-Lab, đã tạo điều kiện thuận lợi và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành bản luận án này. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn khoa học, PGS. Nguyễn Khanh Văn và TS. Phạm Đăng Hải đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Đồng thời, tôi xin cảm ơn PGS.TS Michihiro Koibuchi, TS. Ikki Fujiwara, TS. Trương Thảo Nguyên, National Institute of Informatics – Nhật Bản đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn gia đình và người thân đã luôn bên tôi, ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Nghiên cứu sinh Kiều Thành Chung 2 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. 2 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT. 5 DANH MỤC CÁC BẢNG. 6 DANH MỤC HÌNH VẼ.
9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. Tô-pô mạng (Network topology). Giới thiệu giải thuật định tuyến. Hiệu năng mạng liên kết.
Mô phỏng đánh giá hiệu năng mạng. Giới thiệu bài toán và các nghiên cứu liên quan. Bài toán nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu.
Các nghiên cứu liên quan. Tóm tắt chương 1. 45 CHƯƠNG 2: ĐỊNH TUYẾN RÚT GỌN CHO MÔ HÌNH MẠNG NGẪU NHIÊN. Tô-pô mạng ngẫu nhiên và thuật toán định tuyến rút gọn.
Tô-pô mạng ngẫu nhiên. Cơ chế định tuyến phân tán tra bảng. Thuật toán định tuyến rút gọn TZ [29]. Định tuyến khai thác các cầu nối giữa các vùng (CORRA).
Ý tưởng xây dựng thuật toán định tuyến CORRA. Xây dựng bảng định tuyến. Kỹ thuật địa chỉ hóa. Đánh giá lý thuyết.
Đánh giá thực nghiệm. Kết luận và hướng phát triển. Định tuyến khai thác các nút đại diện và cơ chế tuyển chọn nút đại diện. Xây dựng phương thức lựa chọn nút đại diện dựa trên vị trí.
Đánh giá thực nghiệm. Kết luận và hướng phát triển. Xây dựng cơ chế tuyển chọn nút đại diện. Tuyển chọn nút đại diện.
Cơ chế tuyển chọn các nút đại diện. Thực nghiệm đánh giá cơ chế tuyển chọn nút đại diện. Kết luận và hướng phát triển của cơ chế tuyển chọn nút đại diện. Tóm tắt Chương 2.
83 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG CỤ HỖ TRỢ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG LIÊN KẾT. Kiến trúc tổng quan của công cụ mô phỏng SSiNET. Ý tưởng cơ bản của SSiNET. Kiến trúc mô-đun chức năng và giao diện.
Thiết kế chi tiết kỹ thuật. Thiết kế chi tiết các gói của công cụ phần mềm. Xây dựng cơ chế kỹ thuật. Đánh giá thực nghiệm.
Đánh giá kích thước bảng định tuyến. Đánh giá độ trễ truyền tin. Đánh giá thời gian thực thi. So sánh kết quả đánh giá giữa SSiNET và Omnet++.
Đánh giá thông lượng và thông lượng cực đại. Đánh giá theo phương pháp xấp xỉ. Ứng dụng công cụ SSiNET trong việc xây dựng mô hình tô-pô lai cho các DC cỡ vừa, tiết kiệm chi phí và đáp ứng không gian mở. Kiến trúc Bus-RSN.
Giải pháp định tuyến. Đánh giá bằng thực nghiệm. Kết luận giải pháp. Tóm tắt chương 3.
120 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU. Hướng phát triển nghiên cứu. 123 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
Định tuyến phân cấp đối với mạng ngẫu nhiên chuẩn tắc. HR-SW: Định tuyến phân cấp trên mô hình đồ thị thế giới nhỏ. Kỹ thuật địa chỉ trong định tuyến phân cấp. Thực thi định tuyến HR-SW.
Đánh giá hiệu năng mạng. Các thuật toán trong định tuyến khai thác cầu nối. 136 4 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Trung bình chiều dài đường định 1 ARPL Average Routing Path Length tuyến Định tuyến rút gọn dựa trên các Compact Routing for RAndom liên kết ngẫu nhiên như là các cầu 2 CORRA inter-connection topologies nối giữa các vùng nút mạng ở xa nhau 3 DC Data Center Trung tâm dữ liệu 4 DES Discrete Event Simulation Mô phỏng các sự kiện rời rạc 5 DOR Dimension-Order Routing Định tuyến ưu tiên theo chiều Định tuyến rút gọn dựa trên các Geographic Landmark-based 6 GLCR nút đại diện cho mỗi vùng nút Compact Routing mạng 7 HPC High-performance Computing Tính toán hiệu năng cao Informatiom Communication Công nghệ Thông tin và Truyền 8 ICT Technology thông Chiều dài đường định tuyến lớn 9 MRPL Maximum Routing Path Length nhất (đường kính mạng) Network Structure and 10 NSC Cấu hình và cấu trúc mạng Configuration 11 RSN Random Shortcut Network Mạng ngẫu nhiên 12 RTS Routing Table Size Kích thước bảng định tuyến 13 SPR Shortest Path Routing Định tuyến đường ngắn nhất Tổ chức đánh giá xếp hạng hệ 14 TOP500 https://www.org/ thống mạng máy tính hiện nay. 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Algo1-TZ: Lựa chọn nút đại diện của Thorup và Zwick .2: Xây dựng bảng định tuyến – Routing Table Construction (RTC) .3: Tổ chức bản ghi trong bảng định tuyến của thuật toán CORRA .2- GLCR: Lựa chọn nút đại diện .5: Tổng hợp một số khái niệm sử dụng trong giải pháp GLCR.3-GLCR: Điều chỉnh lựa chọn nút đại diện – AdjustLandmarkSet .4-GLCR: Lựa chọn nút đại diện – 𝑁𝑒𝑤𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒(𝑊, 𝑏) .2-IJDST: Loại bỏ nút đại diện yếu 𝛼 − 𝐿𝑆 .3-IJDST: Lựa chọn nút đại diện 𝛼 − 𝐿𝑆 .4-IJDST: Lựa chọn nút đại diện 𝛽 − 𝐿𝑆.1: Đường kính mạng theo tỉ lệ xấp xỉ .2: Độ trễ trung bình toàn mạng theo tỉ lệ xấp xỉ .3: Thời gian thực thi tính toán.1-Bus-RSN: Xây dựng tô-pô Bus-RSN .5: Định nghĩa một số kí hiệu được sử dụng.
2-Bus-RSN: Thuật toán định tuyến HRA (alpha-1 HRA) .7: Các ký hiệu trong các hình minh họa thực nghiệm .8: Tổng cáp mạng trong trường hợp khoảng cách giữa các vùng khác nhau .5-GLCR: Tính toán 𝐶(𝑢) trong giải pháp GLCR .6-GLCR: Tính 𝐵𝑙 và 𝑝𝑒𝑟(𝐵𝑙) cho mọi nút đại diện 𝑙 ∈ 𝐿. 137 6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mạng liên kết (Interconnection Network) .2: Các ứng dụng trên mạng [6] .3: Các dạng tô-pô mạng cơ bản .4: Mạng trực tiếp và gián tiếp.5: Ví dụ về định tuyến trên mạng kết 2D-Torus [5] .6: Định tuyến thích ứng trên tô-pô RING 8-nút.7: Ví dụ về tắc nghẽn của Wormhole switching .8: Độ trễ của một gói tin trên kênh truyền .9: Tương quan giữa băng thông và thông lượng .10: Tương quan giữa độ trễ và lưu lượng dữ liệu yêu cầu .11: Tương quan giữa thông lượng và lưu lượng dữ liệu yêu cầu. 12: Mô hình mô phỏng .13: Tổ chức bảng định tuyến tại nút mạng .1: Tô-pô cơ sở dạng lưới 𝐺 .2: Tạo tô-pô mạng ngẫu nhiên 𝐺′ từ tô-pô cơ sở dạng lưới 𝐺 .3: Cách tiếp cận định tuyến dựa trên nút đại diện của Thorup và Zwick .4: Xây dựng tô-pô ngẫu nhiên cho thuật toán CORRA .5: Hàng xóm 𝑢 gửi 𝑠 thông tin cầu 𝑏𝑟𝑖𝑑𝑔𝑒1 của nó.6: Nút 𝑠 lưu thông tin 𝑏𝑟𝑖𝑑𝑔𝑒2 từ hàng xóm 𝑢 mà nằm trong khoảng 𝛿 của 𝑠 52 Hình 2.7: Ví dụ về việc xây dựng các bản ghi trong bảng định tuyến .8: Ví dụ về thực thi định tuyến thông qua nhãn và tọa độ nút mạng. 9: Thực thi định tuyến thông qua định danh nút mạng .10: Mô hình mở rộng, sử dụng 𝑘-grid liên kết cơ bản .11: Tác động của giá trị 𝛿 đối với 𝑅𝑇𝑆 .12: Trung bình kích thước bảng định tuyến .13: Đánh giá đường kính mạng .14: Trung bình chiều dài đường định tuyến (𝐴𝑅𝑃𝐿) .15: Trung bình độ trễ truyền tin .16: 𝐴𝑅𝑃𝐿 của mạng có kích thước lớn .17: Trung bình độ trễ truyền tin đối với mạng kích thước lớn .18: Lựa chọn các nút đại diện không mong đợi trong thuật toán TZ [29] .19: Minh họa điều chỉnh vị trí các nút đại diện .20: Tương quan giữa 𝑅𝑇𝑆 lớn nhất và kích thước 𝑀 lớn nhất.21: Khảo sát 𝑅𝑇𝑆 tối đa đối với mỗi khích thước của tập các nút đại diện .22: Tương quan giữa 𝐴𝑅𝑃𝐿 và kích thước cụm lớn nhất .23: Tương quan giữa 𝐴𝑅𝑃𝐿 với 𝑅𝑇𝑆 lớn nhất .24: So sánh 𝑅𝑇𝑆 của GLCR với TZ-original trong mạng kích thước lớn .25: Phân bố các nút đại diện trong đồ thị dạng lưới .26: Tương quan giữa số lượng nút đại diện với kích thước cụm lớn nhất đối với mạng có 1.27: Tương quan giữa kích thước mạng đối với 𝑚𝑖𝑛𝑅𝑇𝑆 .28: Tương quan giữa số lượng nút đại diện với kích thước lớn nhất của cụm trong mạng có kích thước lớn .29: Tương quan giữa số lượng nút đại diện với 𝐴𝑅𝑃𝐿 .1: Mô tả cấu trúc nút mạng .2: Sơ đồ thiết kế tổng quan .3: Lưu đồ tạo tô-pô mạng .4: Sơ đồ thiết kế chi tiết .5: Lưu đồ quyết định định tuyến .6: Thiết kế kỹ thuật chi tiết của SSiNET .7: Thiết kế lớp Graph, RoutingAlgorithm và TopoExperiment .8: Thiết kế gói graph và routing .9: Thiết kế các thành phần vật lý của mạng .10: Thiết kế nhóm thực nghiệm mô phỏng .11: Thiết kế các gói thực nghiệm mô phỏng zeroload và weightedload .12: Thiết kế lớp thực nghiệm đánh giá hiệu năng mạng dựa trên mô phỏng .13: Tiến trình hoạt động mô phỏng .14: Ví dụ về quản lý sự kiện rời rạc .15: Ví dụ về đường đi trên mạng có chiều dài m hop.16: Tính toán kích thước bảng định tuyến.17: Độ trễ truyền tin trên mạng .18: So sánh thời gian thực thi giữa SSiNET và NS3.19: So sánh đánh giá thông lượng mạng giữa SSiNET và Omnet++.20: Đánh giá thông lượng mạng bằng công cụ SSiNET .21: Thông lượng cực đại.22: (a)–Bus với 5 nút; (b)–RSN 4x4 tạo bởi liên kết lưới và liên kết ngẫu nhiên .23: Mô hình tô-pô Bus-RSN.24: Mô hình chi tiết của Bus-RSN .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Kiều Thành Chung (2021). Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/mot-so-giai-phap-dinh-tuyen-trong-to-po-mang-lien-ket-hieu-nang-cao-va-cong-cu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu các giải pháp định tuyến tối ưu trong tô pô mạng liên. Luận văn phân tích sâu các phương pháp, đề xuất cách cải thiện hiệu suất truyền tải dữ liệu.
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2021.
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" thuộc chuyên ngành Công nghệ thông tin và Truyền thông. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" có 137 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tô pô mạng liên" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.