Προσαρμοζόμενη διαχείριση πόρων διαδικτύου για υποστήριξη ποιότητας υπηρεσίας

Abstract

Στα πλαίσια αυτής της διατριβής αναλύεται, σχεδιάζεται και υλοποιείται ένα αρχιτεκτονικό πλαίσιο για προσαρμοζόμενη διαχείριση διαδικτυακών πόρων με σκοπό την υποστήριξη ποιότητας υπηρεσίας. Το πλαίσιο αυτό παρέχει ένα σύνολο ευέλικτων, αποτελεσματικών και κλιμακούμενων μηχανισμών ώστε να δημιουργήσει τις κατάλληλες υποδομές για να είναι εφικτή η διαχείριση πόρων τόσο στα πλαίσια ενός διαχειριστικού τομέα όσο και σε μεγαλύτερης έκτασης περιβάλλοντα που περιλαμβάνουν πολλαπλούς αυτόνομους τομείς. Ουσιαστικά, η προτεινόμενη αρχιτεκτονική περιλαμβάνει τέσσερα διακριτά επίπεδα. Το ενδοτομεακό επίπεδο διαχείρισης πόρων είναι υπεύθυνο για τη διαχείριση των πόρων μέσα σε ένα αυτόνομο τομέα. Το διατομεακό επίπεδο διαχείρισης πόρων έχει σαν στόχο τη διαχείριση των πόρων που αφορούν δεσμεύσεις και ροές οι οποίες ξεπερνούν τα όρια ενός τομέα και μπορεί να διασχίσουν πολλαπλά αυτόνομα συστήματα (AS). Η διαχειριστική πλατφόρμα με κύριο συστατικό της το QMTool, παρέχει τους απαραίτητους μηχανισμούς για τη συνολική επόπτευση και διαχείριση του προτεινόμενου συστήματος. Τέλος, το επίπεδο δικτύου υλοποιεί τους κατάλληλους δικτυακούς μηχανισμούς (BGP, DiffServ PHB) και προσφέρει τις κατάλληλες δικτυακές υπηρεσίες (PCBR, PVBR, PMM, PMC, GWKS) ώστε να είναι εφικτή η εκμετάλλευση των δυνατοτήτων που παρέχουν τα προηγούμενα επίπεδα. Αρχικά ορίζεται και αναλύεται η συνολική αρχιτεκτονική ενώ παρουσιάζονται και τα σχετικά διαγράμματα μοντελοποίησης (UML). Στη συνέχεια γίνεται εκτενής περιγραφή των μηχανισμών που διέπουν το ενδοτομεακό επίπεδο διαχείρισης πόρων, εισάγεται η έννοια του δέντρου δεξαμενών πόρων, ορίζεται ο τρόπος κατασκευής του και αξιολογείται ο αλγόριθμος διαχείρισης πόρων. Αμέσως μετά, αντιμετωπίζεται το ζήτημα των διατομεακών δεσμεύσεων. Αφού αναλύεται ο μηχανισμός του BGRP+ παρουσιάζονται τα αποτελέσματα εκτενών προσομοιώσεων και αναλύεται το μοντέλο υλοποίησης των προτεινόμενων τεχνικών. Επιπλέον, παρουσιάζεται με λεπτομέρεια ο σχεδιασμός και η υλοποίηση της διαχειριστικής πλατφόρμας και δίνονται παραδείγματα χρήσης της. Στο τέλος συνοψίζονται τα σημαντικότερα συμπεράσματα της μελέτης, επιδεικνύονται ενδεικτικές μετρήσεις από πειραματικά δίκτυα και αναγνωρίζονται κάποια μελλοντικά βήματα που θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν στο πεδίο έρευνας που πραγματεύεται η διατριβή.

In the context of this thesis an adaptable architectural framework for management of network resources aiming at the support of quality of service is analysed, designed and implemented. This framework provides a set of flexible, effective and scalable mechanisms, which realise the appropriate infrastructure in order to facilitate the management of resources not only in the boundaries of one administrative domain, but also in more extended environments that include multiple autonomous systems. Substantially, the proposed architecture includes four distinguishable layers. The intra-domain layer of resource management is responsible for the management of resources inside an autonomous domain. The inter-domain layer aims at the management of resources concerning reservations for flows that exceed the boundaries of one domain and can traverse several autonomous systems (AS). The management platform having as main component the QMTool, provides the required mechanisms for the total monitoring and management of the proposed system. Finally, the network layer implements the suitable network mechanisms (BGP, DiffServ PHB) and offers the necessary network services (PCBR, PVBR, PMM, PMC, GWKS) to facilitate the exploitation of the possibilities offered by the aforementioned layers. Initially, the general architecture is defined and analyzed while the relative modelling diagrams (UML) are illustrated. Then, an extensive description of mechanisms that pervade the intra-domain layer of resource management is given, the idea of resource pool tree is introduced, the rules for building it are defined and the algorithm of resource management is evaluated. After that, the issue of inter-domain reservations is addressed. After the extended analysis of the BGRP+ concepts and mechanisms, the results of extensive simulations are presented and the implementation model of the proposed techniques is analyzed. Furthermore, the design and the implementation of the proposed management platform are presented in detail and examples of use are given. Finally, the more important conclusions of the thesis are summarised, indicative measurements in experimental networks are demonstrated and possible future steps that could be realised in the given field of research are identified.