Скачать 2.3 Mb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ" (Университет ИТМО) УДК 004.7, 004.732 № госрегистрации Инв. № 713579-X-X УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе д-р техн. наук, профессор ___________ В.О.Никифоров "____" __________ 2014 г. ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ итоговый Применение технологий программно-конфигурируемых сетей в распределенных компьютерных системах Шифр: 713579 Руководитель темы к.ф.-м.н., доцент _______________ С.Э. Хоружников (подпись, дата) Санкт-Петербург 2014 СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ Руководитель темы к.ф.-м.н., доцент _______________ С.Э. Хоружников (подпись, дата) (введение, заключение) Исполнители зав. кафедрой телекоммуникационных систем, к.т.н., доцент _______________ В.А. Грудинин (подпись, дата) (раздел 1, направ. 1) программист _______________ Д.В. Власов (подпись, дата) (раздел 2, направ. 1) инженер _______________ С.Е. Волков (подпись, дата) (разделы 1-3, направ. 1) инженер _______________ Е.В. Селянин (подпись, дата) (раздел 3, направ. 1) инженер _______________ И.А. Чураков (подпись, дата) (раздел 2, направ. 1) Ведущий инженер-программист_______________ А.А. Орешкин (подпись, дата) (раздел 1, направ. 2) Заведующий отделом вычислительных систем _______________ А.Е. Шевель (подпись, дата) (раздел 2, направ. 2) Ведущий программист _______________ О.Л. Садов (подпись, дата) (раздел 2, направ. 2) Начальник отдела _______________ О.И. Лазо (подпись, дата) (раздел 3, направ. 2) Старший преподаватель _______________ В.А. Титов (подпись, дата) (раздел 3 , направ. 2) Старший программист _______________ Е.А. Корытько (подпись, дата) (раздел 3 , направ. 2) Инженер-программист _______________ А.В. Шкребец (подпись, дата) (раздел 2 , направ. 2) Аспирант _______________ А. Б. Каирканов на кафедре СиУвИС (подпись, дата) (прил. В, направ. 2) Аспирант _______________ А.В.Медведев (подпись, дата) (раздел 2, 3, напр. 3) В.н.с., PhD _______________ Т.Анагностопулос (подпись, дата) (введение, заключ. напр. 3) Аспирант _______________ И.Сосунова (подпись, дата) (раздел 2, напр. 3) Инженер _______________ А.М. Плониш (подпись, дата) (раздел 2, напр. 3) Международная лаборатория Сетевых технологий в распределенных компьютерных системах в 2013 – 2014 годах выполнила комплекс исследований по применению подходов программно-конфигурируемых сетей по трем направлениям:
В связи с этим итоговый отчет представляется как совокупность отчетов по каждому направлению. Общее содержание
ОТЧЕТ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 1 Реферат Отчет 32 с., 2 рис., 0 табл., 16 источников. ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМЫЕ СЕТИ, КОММУТАТОР, SDN, OPENFLOW, OPENVSWITCH. Объектом исследования является сетевой коммутатор Ethernet, оптимизированный для использования в программно-конфигурируемых сетях и реализующий протокол OpenFlow. Цель работы – изучение тенденций развития компьютерных сетей и разработка прототипа коммутатора нового поколения. Для выполнения поставленной задачи проведены теоретические исследования, позволившие сформулировать требования к целевым характеристикам коммутатора и выбрать программно-аппаратную платформу, на базе которой возможно создание прототипа. В ходе экспериментального исследования опытного образца платформы модифицировано программное обеспечение и подтверждено его соответствие предъявленным требованиям. Анализ полученных результатов подтверждает их новизну, поскольку на момент проведения работ не существовало коммутаторов с поддержкой протокола OpenFlow версии 1.4. Прототип коммутатора может быть использован в научно-исследовательских лабораториях для экспериментов с последней версией OpenFlow. Внедрение в реальных секторах экономики будет возможно после появления контроллеров ПКС с поддержкой OpenFlow версии 1.4 и их ввода в массовую эксплуатацию. Для дальнейшего развития объекта исследования необходимо оптимизировать его производительность и провести испытания на совместимость с оборудованием других производителей при работе в гибридных сетях. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 13 1. Выбор направления исследований 16 1.1 Обоснование направления исследования 16 1.2 Методы решения задач 17 1.3 Сравнительная оценка методов решения задач 18 1.4 Описание выбранной общей методики проведения НИР 18 2. Описание процесса теоретических и (или) экспериментальных исследований 19 2.1 Определение характера и содержания теоретических исследований 19 2.2 Методы исследований 19 2.2.1 Формулирование требований к коммутатору, предназначенному для работы в программно-конфигурируемых сетях 19 2.2.2 Сравнительный анализ существующих платформ для разработки программных и аппаратных коммутаторов 22 2.2.2.1 Intel Open Network Platform (Intel ONP) 22 2.2.2.2 ETegro Technologies 23 2.2.2.3 Open Compute Networking 24 2.2.2.4 Marvell Xelerated HX and AX RDK 25 2.2.3 Выбор платформы для построения прототипа коммутатора с поддержкой протокола версии 1.4 26 2.2.4 Разработка прототипа коммутатора и программно-аппаратная реализация версии 1.4 протокола OpenFlow 26 2.3 Методы расчета 27 2.4 Обоснование необходимости проведения экспериментальных работ 27 2.4.1 Создание испытательного стенда и экспериментального сегмента программно-конфигурируемой сети для тестирования прототипа коммутатора 27 2.4.2 Проверка соответствия прототипа коммутатора спецификациям Open Networking Foundation 30 2.5 Принципы действия разработанных объектов 30 2.6 Характеристики разработанных объектов 30 3. Обобщение и оценка результатов исследований 32 3.1 Оценка полноты решения поставленной задачи 32 3.2 Предложения по дальнейшим направлениям работ 32 3.3 Оценка достоверности полученных результатов. Технико-экономическая эффективность их внедрения 32 3.4 Сравнение полученных результатов с аналогичными результатами отечественных и зарубежных работ 33 3.5 Обоснование необходимости проведения дополнительных исследований 33 3.6 Отрицательные результаты, приводящие к необходимости прекращения дальнейших исследований 33 Заключение 34 1. Выбор направления исследований 45 1.1 Обоснование направления исследования 45 1.2 Методы решения задач 45 1.3 Сравнительная оценка методов решения задач 46 1.4 Описание выбранной общей методики проведения НИР 48 2. Описание процесса теоретических и (или) экспериментальных исследований 49 2.1 Обоснование необходимости проведения экспериментальных работ 49 2.2 Принципы действия разработанных объектов 49 2.3 Характеристики разработанных объектов 50 3. Обобщение и оценка результатов исследований 51 3.1 Оценка полноты решения поставленной задачи 51 3.2 При выполнении исследований получены следующие результаты: 51 3.3 Предложения по дальнейшим направлениям работ 52 3.4 Оценка достоверности полученных результатов. Технико-экономическая эффективность их внедрения 52 3.5 Обоснование необходимости проведения дополнительных исследований 53 3.6 Отрицательные результаты, приводящие к необходимости прекращения дальнейших исследований 53 Заключение 54 Список использованных источников 57 Приложение А 61 1. Описание Испытательного стенда (ИС) 61 1.1 Терминальный сервер: 154 Приложение Б 157 1. Описание методики тестирования и тестовых скриптов 157 2. Тестовые данные 157 3. Выполнение тестовых измерений 158 3.1 Программа копирования данных bbcp 160 3.2 Программа копирования данных bbftp 162 3.3 Программа копирования данных FDT 162 3.4 Программа копирования данных gridftp 162 3.5 Построение результирующих графиков 163 Приложение В 165 1. Замечания по измерениям 165 2. Локальные измерения 165 3. Измерения по линии ИТМО — ПИЯФ 166 4. Тестирование программы bbcp 168 5. Результаты измерений программы bbftp 172 6. Результаты измерений программы GridFTP 174 7. Результаты измерений программы FDT 175 8. Выводы по процессу сравнения программ передачи данных 177 Приложение Г 180 1. Тестирование применимости использования Openflow на ИС 180 2. Техническое тестирование 181 2.1 Предопределенные топологии: 181 3. Последовательность тестирования 182 4. Оценка результатов измерений 186 5. Заключение 186 ОПРЕДЕЛЕНИЯ В настоящем отчете о НИР применяются следующие термины с соответствующими определениями: коммутатор - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети; маршрутизатор – специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определенных правил, заданных администратором; плоскость данных – часть архитектуры маршрутизаторов, отвечающая за передачу входного пакета с одного интерфейса на другой в соответствии с таблицей адресов; плоскость менеджмента – часть архитектуры маршрутизаторов, отвечающая за конфигурирование и мониторинг; плоскость управления – часть архитектуры маршрутизаторов, отвечающая за построение топологии сети, таблиц маршрутизации и правил обработки входных пакетов; протокол покрывающего дерева – протокол для нахождения и конфигурирования активной древовидной топологии, мониторинга состояния ее связей и перехода к новой древовидной топологии при обнаружении отказа связи в коммутируемых локальных сетях (Spanning Tree Protocol, STP); хост – активный элемент компьютерной сети. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ В настоящем отчете о НИР применяются следующие обозначения и сокращения: ВМ – виртуальная машина; ИС – испытательный стенд; ИТ – информационные технологии; КС – компьютерные сети; ПКС – программно-конфигурируемые сети; ПО – программное обеспечение; СОС – сетевая операционная система; ЦОД – центр обработки данных; ЭМВОС – эталонная модель взаимодействия открытых систем; ЭС – экспериментальный сегмент; API - набор процедур, протоколов и средств для создания программных приложений (Application Programming Interface); CLI – интерфейс командной строки; L2 – канальный уровень ЭМВОС; L3 – сетевой уровень ЭМВОС; L4 – транспортный уровень ЭМВОС; L7 – прикладной уровень ЭМВОС; NDA – соглашение о неразглашении информации (Non-disclosure Agreement); NFV – виртуализация сетевых функций (Network Function Virtualization); QoS – качество обслуживания (Quality of Service); OTT – технология доставки информации без прямого контакта с оператором связи (Over The Top); SDN – программно-конфигурируемые сети (Software-Defined Networks); STP – протокол покрывающего дерева (Spanning Tree Protocol); VPN – виртуальная частная сеть (Virtual Private Network); XML – расширяемый язык разметки (eXtensible Markup Language). |
Инструкция по охране труда и пожарной безопасности для студентов... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования |
Программа дисциплины «Сценарный трейдинг» Правительство Российской... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
||
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
Поиск |