Ανάπτυξη λογισμικού με χρήση ελεγκτή OpenFlow (OF controller) και υλοποίηση μηχανισμών δρομολόγησης πακέτων

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη και παρουσίαση ενός προγράμματος λογισμικού (εφαρμογής) που εφαρμόζεται σε ένα ελεγκτή δικτύου υπολογιστών, με στόχο την δρομολόγηση των δεδομένων στο δίκτυο με το ελάχιστο ενεργειακό κόστος και την συνεχή εναλλαγή της λειτουργίας (ενεργοποίηση/απενεργοποίηση) των συσκευών του δικτύου. Η επιλογή της κατάλληλης διαδρομής γίνεται αναλόγως του ενεργειακού προφίλ και το φορτίο των συσκευών που δραστηριοποιούνται στο δίκτυο αλλά και των αποφάσεων του διαχειριστή του δικτύου. Για την ανάπτυξη της εφαρμογής αυτής χρησιμοποιείται ένα ερευνητικό πρωτόκολλο επικοινωνιών που ακούει στην ονομασία OpenFlow. Η χρήση του OpenFlow είναι σημαντική, διότι προσφέρει την δυνατότητα απόζευξης του πεδίου δεδομένων από το πεδίο ελέγχου του δικτύου. Έτσι υπάρχει ένα κεντροποιημένο δίκτυο που βασίζει την λειτουργία του σε ένα κεντρικό ελεγκτή, αντί σε επιμέρους συσκευές. Η ανάπτυξη της εφαρμογής γίνεται με την χρήση του πλέον βασικού ελεγκτή του πρωτοκόλλου OpenFlow, του ελεγκτή Beacon. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Mininet.Το λογισμικό αυτό αποτελεί έναν εξομοιωτή δικτύου. Έχει τη δυνατότητα να εκτελεί ταυτόχρονα ένα σύνολο από τερματικά, δρομολογητές, μεταγωγείς Ethernet άλλα και των αντίστοιχων συνδέσμων σε ένα ενιαίο Linux Kernel(πυρήνα). Τέλος για την εύρεση της ελάχιστης δυνατής ενεργειακής διαδρομής χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό IBM ILOG CPLEX Optimization Studio (συχνά αναφέρεται ως CPLEX). Πρόκειται για ένα πακέτο λογισμικού βελτιστοποίησης που υποστηρίζει γλώσσα προγραμματισμού βελτιστοποίησης (ΟPL) η οποία έχει σχεδιαστεί ειδικά για τη βελτιστοποίηση συνδυαστικών προβλημάτων.

The purpose of this thesis is the development and presentation of a software program (application) that is applied to a controller computer network aimed at routing the data to the network with minimum energy costs and continuous operation switch (on / off) on the network. Choosing the right path is depending on the energy profile and the load of the devices operating on the network, but also the decisions of the network administrator. For the development of this application using a research protocol communications hears the name OpenFlow. Using OpenFlow is important because it offers the possibility of decoupling the data field by field control network. So there is a centralized network bases its operation on a centralized controller, rather than individual devices. The development of the application is using the most basic controller protocol OpenFlow, controller Beacon. Additional software used Mininet. To software is a network simulator. It has the capability to simultaneously perform a set of terminals, routers, Ethernet switches and other relevant links on a single Linux Kernel (kernel). Finally finding the minimum possible energy path software used IBM ILOG CPLEX Optimization Studio (often referred to as CPLEX). This is a software package that supports optimization programming language (OPL) that has been designed specifically for combinatorial optimization problems.