RU2530279C1 - Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks - Google Patents

Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks Download PDF

Info

Publication number
RU2530279C1
RU2530279C1 RU2013115824/08A RU2013115824A RU2530279C1 RU 2530279 C1 RU2530279 C1 RU 2530279C1 RU 2013115824/08 A RU2013115824/08 A RU 2013115824/08A RU 2013115824 A RU2013115824 A RU 2013115824A RU 2530279 C1 RU2530279 C1 RU 2530279C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
openflow
tos
priority
packet
Prior art date
Application number
RU2013115824/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Петрович Зегжда
Петр Дмитриевич Зегжда
Максим Олегович Калинин
Евгений Юрьевич Павленко
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2013115824/08A priority Critical patent/RU2530279C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530279C1 publication Critical patent/RU2530279C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks involves variation of network traffic tables of OpenFlow-commutators and OpenFlow-routers, consists in the fact that a network packet is sent to a controller of a software configured network with an additionally activated unit for determination of a network traffic priority, in which a set of quality parameters of network traffic as to ToS bite is determined; in case ToS bite in a network packet is not specified, the least record priority in the network traffic table is assigned to the network packet; if ToS bite in the network packet is specified, then, there determined is priority for network traffic formed with this network packet and al the subsequent network packets that are similar to it on the basis of a method of optimisation as to Priority parameters; the first three bits of ToS bite; Delay, the fourth bit of ToS bite; Carrying Capacity, the fifth bit of ToS bite, and Reliability, the sixth bit of ToS bite; then, in a controller of the software configured network there shaped is OpenFlow-command, by means of which a new record is added to the network traffic table of OpenFlow-commutator or OpenFlow-router.
EFFECT: improving quick action and carrying capacity of OpenFlow-commutators and OpenFlow-routers.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизации управления сетевыми коммутаторами и маршрутизаторами в программно-конфигурируемых сетях, а именно к повышению производительности OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов, составляющих инфраструктуру программно-конфигурируемых сетей, на основе динамического изменения приоритетов сетевых потоков в соответствии с изменениями параметров качества сетевого трафика, задаваемых в сетевых пакетах.The invention relates to the field of automation of management of network switches and routers in software-configurable networks, namely, to increase the performance of OpenFlow switches and OpenFlow routers, which constitute the infrastructure of software-configurable networks, based on the dynamic change of priorities of network flows in accordance with changes in network quality parameters traffic specified in network packets.

Стремительный рост применения автоматизированных информационных систем, распределенных компьютерных систем, центров обработки данных и сетевых систем хранения данных стимулирует насущную потребность в надежных, высокопроизводительных, хорошо управляемых компьютерных сетях. В настоящее время наиболее активно развивающейся сетевой технологией являются программно-конфигурируемые сети, в которых, в отличие от традиционных компьютерных сетей, решение об изменении маршрутов передачи сетевых пакетов принимается выделенным устройством - контроллером программно-конфигурируемой сети.The rapid growth in the use of automated information systems, distributed computer systems, data centers and network storage systems stimulates the urgent need for reliable, high-performance, well-managed computer networks. Currently, the most actively developing network technology is software-configured networks, in which, unlike traditional computer networks, the decision to change the transmission routes of network packets is made by a dedicated device - the controller of the software-configured network.

Для управления передачей сетевых пакетов в коммутаторах и маршрутизаторах применяются таблицы сетевых потоков, в которых каждая запись определяет маршрут для совокупности однотипных сетевых пакетов (сетевого потока) между соседними сетевыми устройствами. В традиционных компьютерных сетях записи, составляющие таблицу сетевых потоков каждого включенного в сеть коммутатора и маршрутизатора, задаются системным администратором вручную путем выдачи команд управления с терминала с помощью протоколов управления FTP, TFTP, SNMP, Telnet, HTTP, HTTPS, SSH. С усложнением топологии компьютерных сетей, увеличением количества задействованных коммутаторов и маршрутизаторов, увеличением числа постоянно изменяющихся характеристик сети, которые необходимо контролировать при задании таблиц сетевых потоков, такой подход становится бесперспективным, так как он не позволяет динамически отслеживать постоянные подключения и отключения коммутаторов и маршрутизаторов, изменения в сетевой инфраструктуре, изменения объемов передаваемых по сети данных, увеличение и сокращение объемов передаваемых по сети данных. По этой причине в программно-конфигурируемых сетях коммутаторы и маршрутизаторы управляются не человеком, а контроллером программно-конфигурируемой сети, который по протоколу OpenFlow позволяет контролировать состояния узлов сети и автоматически управлять ими, посылая необходимые команды на изменение таблиц сетевых потоков для изменения маршрута прохождения пакетов. В программно-конфигурируемых сетях коммутаторы и маршрутизаторы, управляемые по протоколу OpenFlow, называются OpenFlow-коммутаторами и OpenFlow-маршрутизаторами.To control the transmission of network packets in switches and routers, tables of network flows are used, in which each entry defines a route for a set of similar network packets (network stream) between adjacent network devices. In traditional computer networks, the records that make up the network flow table of each switch and router included in the network are manually set by the system administrator by issuing control commands from the terminal using the FTP, TFTP, SNMP, Telnet, HTTP, HTTPS, SSH control protocols. With the complication of computer network topology, an increase in the number of switches and routers involved, an increase in the number of constantly changing network characteristics that need to be controlled when defining network flow tables, this approach becomes unpromising, since it does not allow dynamic monitoring of constant connections and disconnections of switches and routers, changes in network infrastructure, changes in the volume of data transmitted over the network, increase and decrease in the volume of transmitted data about the data network. For this reason, in software-configured networks, switches and routers are not controlled by a person, but by a controller of a software-configured network, which, according to the OpenFlow protocol, allows you to monitor the state of network nodes and automatically manage them, sending the necessary commands to change the network flow tables to change the route of packets. In software-configured networks, switches and routers controlled by the OpenFlow protocol are called OpenFlow switches and OpenFlow routers.

В OpenFlow-коммутаторах и OpenFlow-маршрутизаторах определение маршрута для поступившего сетевого пакета осуществляется путем сопоставления параметров данного сетевого пакета с параметрами, указанными в каждой записи таблицы сетевых потоков, хранящейся на сетевом устройстве. В случае выявления совпадения сетевой пакет направляется по маршруту, указанному в найденной записи. Если ни одна запись для данного пакета в таблице сетевых потоков не найдена, то пакет передается на обработку контроллеру программно-конфигурируемой сети, который формирует новую запись для данного сетевого пакета и для всех однотипных с ним последующих сетевых пакетов, таким образом занося новый маршрут для данного сетевого потока в таблицу сетевых потоков соответствующего OpenFlow-коммутатора и OpenFlow-маршрутизатора (US 2011286324, H04L 12/26, опубл. 2011-11-24; ЕР 2408155, H04L 12/56, опубл. 2012-01-18).In OpenFlow switches and OpenFlow routers, the route for a received network packet is determined by comparing the parameters of this network packet with the parameters specified in each record of the network flow table stored on the network device. If a match is found, the network packet is sent along the route specified in the found record. If no record for this packet is found in the network flow table, the packet is sent to the controller for the software-configured network for processing, which generates a new record for this network packet and for all subsequent network packets of the same type, thus adding a new route for this network flow to the network flow table of the corresponding OpenFlow switch and OpenFlow router (US 2011286324, H04L 12/26, publ. 2011-11-24; EP 2408155, H04L 12/56, publ. 2012-01-18).

В существующих решениях, обеспечивающих управление OpenFlow-коммутаторами и OpenFlow-маршрутизаторами, все записи в таблицах сетевых потоков равноправны, то есть порядок их обработки в таблице не задан, что приводит к необходимости перебора всех записей таблицы сетевых потоков в поисках искомой записи и, соответственно, к временным задержкам при передаче сетевых пакетов.In existing solutions for managing OpenFlow switches and OpenFlow routers, all entries in the network flow tables are equal, that is, the order of their processing in the table is not specified, which leads to the need to iterate over all entries in the network flow table in search of the desired entry and, accordingly, to temporary delays in the transmission of network packets.

Необходим способ, который позволит быстро обнаруживать искомую запись, определяющую маршрут для вновь поступающих сетевых пактов в OpenFlow-коммутатор и OpenFlow-маршрутизатор, и тем самым ускорит процесс нахождения необходимого маршрута и, соответственно, повысит производительность OpenFlow-коммутатора и OpenFlow-маршрутизатора.We need a method that allows us to quickly find the desired record that defines the route for newly arriving network packets to the OpenFlow switch and OpenFlow router, and thereby speed up the process of finding the necessary route and, accordingly, increase the performance of the OpenFlow switch and OpenFlow router.

В основу изобретения положена задача создания способа автоматического адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях за счет реализации динамического изменения таблиц сетевых потоков, при котором для каждой записи задается приоритет, динамически рассчитываемый на основании параметров качества сетевого трафика, проходящего через OpenFlow-коммутаторы и OpenFlow-маршрутизаторы. Это позволяет при определении маршрута для поступившего сетевого пакета проводить сопоставление параметров данного сетевого пакета с параметрами, указанными в каждой записи таблицы сетевых потоков, в строгом порядке уменьшения значений приоритета записей и тем самым сократить время поиска необходимой записи в таблице сетевых потоков и тем самым увеличить скорость обработки сетевых пакетов в OpenFlow-коммутаторах и OpenFlow-маршрутизаторах. Применение данного способа обеспечивает повышение быстродействия и пропускной способности OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов, повышение надежности среды обмена данными, повышение доступности узлов сети, сокращение ошибок администрирования за счет автоматизации управления путем динамического изменения приоритетов сетевых потоков согласно изменениям параметров качества сетевого трафика.The basis of the invention is the creation of a method for automatically adaptive control of network flows in software-configured networks by implementing dynamic changes to the network flow tables, in which for each record a priority is dynamically calculated based on the quality parameters of network traffic passing through OpenFlow switches and OpenFlow Routers This allows, when determining the route for an incoming network packet, to compare the parameters of this network packet with the parameters specified in each record of the network stream table, in the strict order of decreasing the priority values of the records and thereby reduce the search time for the necessary record in the network stream table and thereby increase the speed processing network packets in OpenFlow switches and OpenFlow routers. The application of this method improves the speed and throughput of OpenFlow switches and OpenFlow routers, improves the reliability of the communication environment, improves the availability of network nodes, reduces administration errors by automating management by dynamically changing the priorities of network flows according to changes in the quality parameters of network traffic.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что в способе автоматического адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях, включающем формирование таблиц потоков OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов, сетевой пакет направляют в контроллер программно-конфигурируемой сети с дополнительно включенным блоком определения приоритета сетевого потока, в котором определяют совокупность параметров качества сетевого трафика по байту ToS; в случае если байт ToS в сетевом пакете не задан, сетевому пакету присваивается наименьший приоритет записи в таблице сетевых потоков; если байт ToS в сетевом пакете задан, то определяют приоритет для сетевого потока, формируемого данным сетевым пакетом и всеми последующими однотипными с ним сетевыми пакетами, на основе метода многокритериальной оптимизации по параметрам «Приоритет», первые три бита байта ToS; «Задержка», четвертый бит байта ToS; «Пропускная способность», пятый бит байта ToS, и «Надежность», шестой бит байта ToS; затем в контроллере программно-конфигурируемой сети формируют OpenFlow-команду, при помощи которой добавляют новую запись в таблицу сетевых потоков OpenFlow-коммутатора или OpenFlow-маршрутизатора.The solution of the technical problem is provided by the fact that in the method of automatic adaptive control of network flows in software-configurable networks, including the formation of tables of flows of OpenFlow switches and OpenFlow routers, the network packet is sent to the controller of the software-configured network with an additional block for determining the priority of network flow , in which a set of quality parameters of network traffic is determined by ToS byte; if the ToS byte in the network packet is not set, the network packet is assigned the lowest write priority in the network stream table; if the ToS byte in the network packet is specified, then the priority is determined for the network stream generated by this network packet and all subsequent network packets of the same type, based on the multicriteria optimization according to the Priority parameters, the first three bits of the ToS byte; "Delay", the fourth bit of the ToS byte; “Bandwidth”, fifth bit of the ToS byte, and “Reliability”, sixth bit of the ToS byte; then, in the controller of the software-configurable network, an OpenFlow command is formed, with which a new record is added to the network flow table of the OpenFlow switch or OpenFlow router.

Изобретение поясняется с помощью фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 приведена схема адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях. На фиг.2 представлена схема адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях, соотнесенная с компонентами управления программно-конфигурируемой сетью, а именно с OpenFlow-коммутатором (OpenFlow-маршрутизатором) и контроллером программно-конфигурируемой сети.The invention is illustrated using figure 1 and figure 2. Figure 1 shows a diagram of adaptive control of network flows in software-configured networks. Figure 2 presents a diagram of adaptive control of network flows in software-configurable networks, correlated with the components of the management of a software-configured network, namely, with an OpenFlow switch (OpenFlow router) and a controller of a software-configured network.

В ходе работы программно-конфигурируемой сети главной задачей является задание маршрутной информации для организации и поддержания передачи сетевых пакетов OpenFlow-коммутаторами и OpenFlow-маршрутизаторами. Решение данной задачи заключается в определении способа адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях на основе расчета приоритетов сетевых потоков. При поступлении на вход OpenFlow-коммутатора или OpenFlow-маршрутизатора сетевого пакета, для которого нет соответствующих записей в таблице сетевых потоков, данное сетевое устройство передает сетевой пакет контроллеру программно-конфигурируемой сети, который принимает его, выделяет необходимую для создания новой записи в таблице сетевых потоков информацию - байт ToS в сетевом пакете. Далее контроллер программно-конфигурируемой сети производит расчет приоритета для сетевого потока, задаваемого обрабатываемым сетевым пакетом и всеми последующими однотипными с ним сетевыми пакетами, и создает новую запись в таблице сетевых потоков соответствующего сетевого устройства.During the operation of a software-configured network, the main task is to set up routing information for organizing and maintaining the transmission of network packets by OpenFlow switches and OpenFlow routers. The solution to this problem is to determine the method of adaptive control of network flows in software-configured networks based on the calculation of priorities of network flows. When a network packet arrives at the input of an OpenFlow switch or OpenFlow router for which there are no corresponding entries in the network flow table, this network device transmits the network packet to the controller of the software-configured network, which receives it, selects the necessary information to create a new entry in the network flow table information is the ToS byte in the network packet. Next, the controller of the software-configured network calculates the priority for the network stream specified by the processed network packet and all subsequent network packets of the same type and creates a new entry in the network stream table of the corresponding network device.

Для повышения производительности OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов и, соответственно, для обеспечения наиболее эффективной передачи данных контроллер программно-конфигурируемой сети выделяет байт, отвечающий за характеристики качества передачи сетевых пакетов - байт ToS, содержащийся в сетевом пакете. Предлагаемый способ формирования таблиц сетевых потоков для программно-конфигурируемой сети заключается в формировании данных таблиц сетевых потоков на основе приоритетов сетевых потоков, определяемых по содержимому байта ToS первого сетевого пакета поступившего сетевого потока, для которого отсутствует запись в таблице сетевых потоков соответствующего сетевого устройства.To improve the performance of OpenFlow switches and OpenFlow routers and, accordingly, to ensure the most efficient data transfer, the controller of the software-configured network allocates a byte that is responsible for the transmission quality characteristics of network packets - the ToS byte contained in the network packet. The proposed method for generating network flow tables for a software-configured network is to generate network flow table data based on the priorities of network flows, determined by the contents of the ToS byte of the first network packet of the incoming network stream, for which there is no entry in the network stream table of the corresponding network device.

Контроллер программно-конфигурируемой сети выделяет параметры качества передачи пакета: приоритет пакета; требуемая задержка при передаче пакета; требуемая полоса пропускания при передаче пакета и требуемая надежность при передаче пакета.The controller of the software-configurable network selects the parameters of the packet transmission quality: packet priority; required delay in packet transmission; the required bandwidth when transmitting a packet; and the required reliability when transmitting a packet.

Для расчета приоритета сетевого потока используется вычисление приоритета с помощью метода многокритериальной оптимизации [Штойер Р. Многокритериальная оптимизация: теория, вычисления и приложения. М.: Радио и связь. 1992].To calculate the priority of the network stream, the priority is calculated using the multicriteria optimization method [Steuer R. Multicriteria optimization: theory, calculations and applications. M .: Radio and communication. 1992].

Суть метода многокритериальной оптимизации заключается в одновременной оптимизации двух или более конфликтующих целевых функций в заданной области определения. Задача многокритериальной оптимизации в общем виде формулируется следующим образом:The essence of the multicriteria optimization method is the simultaneous optimization of two or more conflicting objective functions in a given domain of definition. The problem of multicriteria optimization in the general form is formulated as follows:

min x { f 1 ( x ) , f 2 ( x ) , f 3 ( x ) , , f k ( x ) } , x S

Figure 00000001
min x { f one ( x ) , f 2 ( x ) , f 3 ( x ) , ... , f k ( x ) } , x S
Figure 00000001

f i : R n R

Figure 00000002
f i : R n R
Figure 00000002

x = ( x 1 , x 2 , x 3 , x n ) T

Figure 00000003
x = ( x one , x 2 , x 3 , ... x n ) T
Figure 00000003

где fi - k целевых функций, х - векторы решений, S - непустая область определения функций, k - число целевых функций, R - множество действительных чисел, n - размерность пространства области определения целевой функции. Задача многокритериальной оптимизации состоит в поиске вектора целевых переменных, удовлетворяющего наложенным ограничениям и оптимизирующего векторную функцию, элементы которой соответствуют целевым функциям. Эти функции образуют математическое описание критерия удовлетворительности и, как правило, взаимно конфликтуют.where f i - k objective functions, x - solution vectors, S - non-empty domain of definition of functions, k - number of objective functions, R - set of real numbers, n - dimension of the space of the domain of definition of the objective function. The task of multicriteria optimization is to find a vector of target variables that satisfies the constraints and optimizes a vector function whose elements correspond to the objective functions. These functions form a mathematical description of the satisfactory criterion and, as a rule, mutually conflict.

В качестве критерия эффективности используется критерий Парето. Вектор решения x

Figure 00000004
называется оптимальным по Парето, если не существует x 1
Figure 00000005
, такого, что f i ( x ) f i ( x 1 )
Figure 00000006
для всех i=1,…, k и f i ( x ) < f i ( x 1 )
Figure 00000007
для хотя бы одного i. Множество оптимальных по Парето решений обозначим как Р(S). Целевой вектор является оптимальным по Парето, если соответствующий ему вектор из области определения также оптимален по Парето. Множество оптимальных по Парето целевых векторов обозначим как P(Z). Множество оптимальных по Парето векторов является подмножеством оптимальных по Парето в слабом смысле векторов. Вектор x 1 S
Figure 00000008
является слабым оптимумом по Парето тогда, когда не существует вектора x 1 S
Figure 00000009
такого, что f i ( x ) < f i ( x 1 )
Figure 00000010
для всех i=1,…,k.As a performance criterion, the Pareto criterion is used. Solution Vector x
Figure 00000004
called Pareto optimal if not exist x one
Figure 00000005
such that f i ( x ) f i ( x one )
Figure 00000006
for all i = 1, ..., k and f i ( x ) < f i ( x one )
Figure 00000007
for at least one i. The set of Pareto optimal solutions is denoted by P (S). The target vector is Pareto optimal if the corresponding vector from the domain is also Pareto optimal. The set of Pareto optimal target vectors is denoted by P (Z). The set of Pareto optimal vectors is a subset of the Pareto optimal in the weak sense of the vectors. Vector x one S
Figure 00000008
is a weak Pareto optimum when there is no vector x one S
Figure 00000009
such that f i ( x ) < f i ( x one )
Figure 00000010
for all i = 1, ..., k.

Диапазон значений оптимальных по Парето решений в области допустимых значений дает полезную информацию об исследуемой задаче, если целевые функции ограничены областью определения. Нижние границы оптимального по Парето множества представлены в «идеальном целевом векторе» z R k

Figure 00000011
. Его компоненты zi получены путем минимализации каждой целевой функции в пределах области определения.The range of values of Pareto optimal solutions in the range of admissible values gives useful information about the problem under study if the objective functions are limited by the domain of definition. The lower bounds of the Pareto optimal set are represented in the “ideal target vector” z R k
Figure 00000011
. Its components z i are obtained by minimizing each objective function within the domain of definition.

Для получения оптимальных по Парето решений применяется метод скаляризации путем взвешенного суммирования в соответствии с формулойTo obtain Pareto optimal solutions, the scalarization method is used by weighted summation in accordance with the formula

F 1 ( f ( x ) ) = w 1 f 1 ( x ) + + w r f r ( x )

Figure 00000012
. F one ( f ( x ) ) = w one f one ( x ) + ... + w r f r ( x )
Figure 00000012
.

В качестве компонентов вектора х используются значимые биты ToS: X1 - значение приоритета (3 бита ToS), Х2 - требования к задержке, Х3 - требования к пропускной способности, Х4 - требования к надежности. В качестве целевых функций определены следующие функции:Significant ToS bits are used as components of the vector x: X 1 - priority value (3 ToS bits), X 2 - delay requirements, X 3 - bandwidth requirements, X 4 - reliability requirements. The following functions are defined as objective functions:

f 1 ( x ) = { X 1 ,0 X 1 2 2 X 1 ,3 X 1 5 3 X 1 ,6 X 1 7

Figure 00000013
f one ( x ) = { X one 0 X one 2 2 X one , 3 X one 5 3 X one , 6 X one 7
Figure 00000013

f 2 ( x ) = X 1 X 2

Figure 00000014
f 2 ( x ) = X one X 2
Figure 00000014

f 3 ( x ) = X 1 X 3

Figure 00000015
f 3 ( x ) = X one X 3
Figure 00000015

f 4 ( x ) = X 1 X 4

Figure 00000016
f four ( x ) = X one X four
Figure 00000016

Скаляризация с помощью взвешенной суммы при формировании таблиц сетевых потоков включает четыре составляющие.Scalarization using a weighted sum when generating network flow tables includes four components.

F 1 ( f ( x ) ) = w 1 f 1 ( x ) + w 2 f 2 ( x ) + w 3 f 3 ( x ) + w 4 f 4 ( x )

Figure 00000017
F one ( f ( x ) ) = w one f one ( x ) + w 2 f 2 ( x ) + w 3 f 3 ( x ) + w four f four ( x )
Figure 00000017

Данный метод является универсальным за счет того, что для каждой системы сетевого взаимодействия могут быть определены свои значения весовых коэффициентов wi.This method is universal due to the fact that for each network interaction system, its own values of the weight coefficients w i can be determined.

Таким образом, для задания приоритета записи в таблице потоков OpenFlow-коммутатора или OpenFlow-маршрутизатора используется значение функции F 1 ( f ( x ) )

Figure 00000018
.Thus, to set the recording priority in the flow table of the OpenFlow switch or OpenFlow router, the value of the function is used F one ( f ( x ) )
Figure 00000018
.

Рассмотрим пример определения приоритета для сетевого пакета, байт TOS которого имеет значение в двоичном виде 10110100. Согласно формату байта ToS это означает, что значение приоритета равно 101, требование к задержке - высокое, требование к надежности передачи пакета - высокое.Consider the example of determining the priority for a network packet whose TOS byte has a binary value of 10110100. According to the ToS byte format, this means that the priority value is 101, the delay requirement is high, and the reliability of packet transmission is high.

Т о г д а f 1 = 2 * 5 = 10, f 2 = 10 * 1 = 10, f 3 = 10 * 0 = 0, f 4 = 10 * 1 = 10, F 1 ( f ( x ) ) = w 1 × f 1 ( x ) + w 2 × f 2 ( x ) + w 3 × f 3 ( x ) + w 4 × f 4 ( x ) = w 1 × 10 + w 2 × 10 + w 3 × 0 + w 4 × 10

Figure 00000019
T about g d but f one = 2 * 5 = 10, f 2 = 10 * one = 10, f 3 = 10 * 0 = 0 f four = 10 * one = 10, F one ( f ( x ) ) = w one × f one ( x ) + w 2 × f 2 ( x ) + w 3 × f 3 ( x ) + w four × f four ( x ) = w one × 10 + w 2 × 10 + w 3 × 0 + w four × 10
Figure 00000019

Пусть данный сегмент программно-конфигурируемой сети должен обеспечивать наиболее быструю передачу данных, но при этом учитывать приоритет данного трафика. Тогда зададим весовые коэффициенты w1=1, w2=2, w3=0.5, w4=0.5. Тогда F 1 ( f ( x ) ) = w 1 × f 1 ( x ) + w 2 × f 2 ( x ) + w 3 × f 3 ( x ) + w 4 × f 4 ( x ) = 1 × 10 + 2 × 10 + 0.5 × 10 = 35

Figure 00000020
. Таким образом, значение приоритета записи для соответствующего сетевого потока, создаваемой в таблице сетевых потоков, составляет F 1 ( f ( x ) ) = 35
Figure 00000021
. Все сетевые потоки, у которых в записи в таблице сетевых потоков установлен более высокий приоритет, будут обработаны раньше, более низкий - позже. Приоритезация записей и, соответственно, сетевых потоков, позволяет сократить время обнаружения записи в таблице сетевых потоков за счет создания очередности записей по приоритетам.Let this segment of the software-configured network should provide the fastest data transfer, but at the same time take into account the priority of this traffic. Then we set the weight coefficients w 1 = 1, w 2 = 2, w 3 = 0.5, w 4 = 0.5. Then F one ( f ( x ) ) = w one × f one ( x ) + w 2 × f 2 ( x ) + w 3 × f 3 ( x ) + w four × f four ( x ) = one × 10 + 2 × 10 + 0.5 × 10 = 35
Figure 00000020
. Thus, the write priority value for the corresponding network stream created in the network stream table is F one ( f ( x ) ) = 35
Figure 00000021
. All network streams that have a higher priority in the entries in the network stream table will be processed earlier, lower - later. Prioritization of records and, accordingly, network streams allows reducing the time of record detection in the table of network streams by creating a sequence of records by priority.

Описанный способ обеспечивает повышение быстродействия и пропускной способности OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов, повышение надежности среды обмена данными, повышение доступности узлов сети, сокращение ошибок администрирования за счет автоматизации управления путем динамического изменения приоритетов сетевых потоков согласно изменениям параметров качества сетевого трафика.The described method provides an increase in the speed and throughput of OpenFlow switches and OpenFlow routers, an increase in the reliability of the data exchange medium, an increase in the availability of network nodes, and reduction of administration errors due to automation of control by dynamically changing the priorities of network flows according to changes in the quality parameters of network traffic.

Claims (1)

Способ автоматического адаптивного управления сетевыми потоками в программно-конфигурируемых сетях, включающий изменение таблиц сетевых потоков OpenFlow-коммутаторов и OpenFlow-маршрутизаторов, отличающийся тем, что сетевой пакет направляют в контроллер программно-конфигурируемой сети с дополнительно включенным блоком определения приоритета сетевого потока, в котором определяют совокупность параметров качества сетевого трафика по байту ToS; в случае если байт ToS в сетевом пакете не задан, сетевому пакету присваивается наименьший приоритет записи в таблице сетевых потоков; если байт ToS в сетевом пакете задан, то определяют приоритет для сетевого потока, формируемого данным сетевым пакетом и всеми последующими однотипными с ним сетевыми пакетами, на основе метода многокритериальной оптимизации по параметрам «Приоритет», первые три бита байта ToS; «Задержка», четвертый бит байта ToS; «Пропускная способность», пятый бит байта ToS, и «Надежность», шестой бит байта ToS; затем в контроллере программно-конфигурируемой сети формируют OpenFlow-команду, при помощи которой добавляют новую запись в таблицу сетевых потоков OpenFlow-коммутатора или OpenFlow-маршрутизатора.  A method for automatically adaptive control of network flows in software-configurable networks, including changing the network flow tables of OpenFlow switches and OpenFlow routers, characterized in that the network packet is sent to the controller of the software-configured network with an additional network flow priority determining unit, in which it is determined set of network traffic quality parameters by ToS byte; if the ToS byte in the network packet is not set, the network packet is assigned the lowest write priority in the network stream table; if the ToS byte in the network packet is specified, then the priority is determined for the network stream generated by this network packet and all subsequent network packets of the same type, based on the multicriteria optimization according to the Priority parameters, the first three bits of the ToS byte; "Delay", the fourth bit of the ToS byte; “Bandwidth”, fifth bit of the ToS byte, and “Reliability”, sixth bit of the ToS byte; then, in the controller of the software-configurable network, an OpenFlow command is formed, with which a new record is added to the network flow table of the OpenFlow switch or OpenFlow router.
RU2013115824/08A 2013-04-09 2013-04-09 Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks RU2530279C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115824/08A RU2530279C1 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115824/08A RU2530279C1 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2530279C1 true RU2530279C1 (en) 2014-10-10

Family

ID=53381602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115824/08A RU2530279C1 (en) 2013-04-09 2013-04-09 Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530279C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671949C1 (en) * 2015-01-12 2018-11-08 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Methods and modules for managing packets in program-configurable network

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331159C2 (en) * 2002-11-13 2008-08-10 Теленор Аса Method of message routing from source node to destination node in dynamic network
RU2447594C2 (en) * 2009-11-23 2012-04-10 Валов Сергей Геннадьевич Method of synchronous associative routing/switching

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331159C2 (en) * 2002-11-13 2008-08-10 Теленор Аса Method of message routing from source node to destination node in dynamic network
RU2447594C2 (en) * 2009-11-23 2012-04-10 Валов Сергей Геннадьевич Method of synchronous associative routing/switching

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671949C1 (en) * 2015-01-12 2018-11-08 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Methods and modules for managing packets in program-configurable network
US10193798B2 (en) 2015-01-12 2019-01-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and modules for managing packets in a software defined network
US10686697B2 (en) 2015-01-12 2020-06-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and modules for managing packets in a software defined network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. RL-routing: An SDN routing algorithm based on deep reinforcement learning
CN111600754B (en) Industrial heterogeneous network scheduling method for interconnection of TSN (transmission time network) and non-TSN (non-Transmission time network)
Yates Age of information in a network of preemptive servers
EP2911348B1 (en) Control device discovery in networks having separate control and forwarding devices
US8279753B2 (en) Efficient determination of fast routes when voluminous data is to be sent from a single node to many destination nodes via other intermediate nodes
Hong et al. Design of adaptive PI rate controller for best-effort traffic in the Internet based on phase margin
US11108678B2 (en) Inspired path computation in a network
CN108234312B (en) Flow scheduling method, PCE (path computation element) and SDN (software defined network) system
CN113132225B (en) Path selection method, path selection device, computer equipment and computer readable medium
Chuang et al. Online stream-aware routing for TSN-based industrial control systems
JPWO2015125804A1 (en) COMMUNICATION SYSTEM, CONTROL DEVICE, COMMUNICATION CONTROL METHOD, AND PROGRAM
WO2023082815A1 (en) Method and apparatus for constructing deterministic routing, and storage medium
CN114666280A (en) Industrial internet time delay optimization method based on time sensitive software defined network
CN108366015B (en) Route calculation method for software defined network
US10652135B2 (en) Distributed constrained tree formation for deterministic multicast
JP4749392B2 (en) Communication route determination method and overlay node, overlay network and program in overlay network
RU2530279C1 (en) Method for automatic adaptive control of network traffics in software configured networks
CN106105282A (en) Link buffer zone state is utilized to carry out the system and method for traffic engineering
JP4553314B2 (en) Communication path determination method and communication path determination system in overlay network
CN106713174B (en) A kind of real-time scheduling method and system of the industrial control network based on dynamic priority
Sedaghat et al. FRT-SDN: an effective firm real time routing for SDN by early removal of late packets
Kaur An overview of quality of service computer network
Ridwan et al. A New Machine Learning-based Hybrid Intrusion Detection System and Intelligent Routing Algorithm for MPLS Network
CN114039863A (en) Remote control multi-router VPN automatic networking method and system
JP2017085388A (en) Routing table generation device, routing table generation method, and program