الگوریتم ازدحام سالپ مبتنی بر آشوب برای شبکه های چند کنترل کننده ای SDN
چکیده
شبکه های تعریف شده با نرم افزار (SDN) پارادایم شبکه جدیدی است که امکان مدیریت انعطاف پذیر شبکه ها را فراهم می آورد. با این حال، با افزایش ظرفیت شبکه، تک کنترل کننده (کنترل کننده واحد) SDN از لحاظ عملکرد و مقیاس پذیری محدودیت های زیادی دارد. استقرار چند کنترل کننده ای توزیع شده، روشی امیدوار کننده و مناسب برای ارضاء تحمل پذیری خطا و مقیاس پذیری می باشد. در رابطه با استقرار کنترل کننده ها، و تعداد بهینه کنترل کننده های مستقر شده، هنوز مسائل تحقیقاتی حل نشده ای وجود دارد. در این مقاله، یک الگوریتم بهینه سازی پویا که مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام سالپ (SSOA) است، با معرفی نگاشت های آشوب برای بهبود عملکرد بهینه ساز، توسعه یافته است. الگوریتم مذکور تعداد بهینه کنترل کننده ها و اتصالات بهینه بین سوئیچ ها و کنترل کننده ها در شبکه های SDN مقیاس بزرگ را به صورت پویا ارزیابی می کند. برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، آزمایشات مختلفی انجام و در سناریوهای مختلف پیاده گردید. علاوه براین، الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم های خطی و فراابتکاری مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که از نظر زمان اجرا و قابلیت اطمینان، الگوریتم پیشنهادی برتر از الگوریتم های فراابتکاری و الگوریتم های مبتنی بر نظریه بازیها عمل می کند.
1. مقدمه
شبکه بندی تعریف شده با نرم افزار (SDN) یک پارادایم ارتباطی تازه است که برای شبکه های پویای مقرون به صرفه معرفی شده است. ایده اصلی SDN، تفکیک و جداسازی فیزیکی صفحه کنترل و صفحه ارسال از طریق کنترل کننده های نرم افزارقابل برنامه نویسی است، که امکان پیکره بندی و کنترل پویای کل شبکه را فراهم می آورد [1]. این فرایند با شبکه های سنتی کاملاً تفاوت دارد، که صفحه داده ها، مسئولیت کل فرایند ارسال داده ها را برعهده دارد، و به همین خاطر هر دو صفحه در یک دستگاه کاملاً یکپارچه شده اند [2]. صفحه داده ها شامل کلیه دستگاههای (دیوایس) ارسال می شود که مسئولیت ارسال ترافیک در شبکه را برعهده دارند، در حالیکه ردیف کنترل، محتوی کلیه دستگاههایی است که برای تصمیم گیری راجع به جابجایی ترافیک استفاده شدند. شیوه SDN تعامل و همکاری بین صفحات کنترل و داده را پوشش می دهد، زیرا صفحه کنترل، کلیه دستگاههای ارسال در صفحه داده ها را کنترل و مدیریت می کند [3]. صفحه کنترل مسئولیت جداسازی و تفکیک پارامترهای پیکره بندی و تصمیم گیری راجع به نقشهای ارسال کلیه دستگاههای ارسال را برعهده دارد که ارسال ترافیک را براساس دستورالعمل های دریافت شده، اجرا می کنند. مجموعه کنترل کننده های هوشمند می توانند در صفحه کنترل مستقر شده و به عنوان مغز شبکه SDN عمل کنند [4]. سیگنالهای (علامتهای) فرمان بین صفحات کنترل و داده به وسیله یک پروتکل رابطه استاندارد مناسب اجرا می شوند (مثلاً ForCES و OpenFlow) [5، 6].
Abstract
Software-defined networking (SDN) is a novel network paradigm that enables flexible management for networks. However, with the increase in network capacity, a single controller of SDN has many limitations on both performance and scalability. Distributed multi-controller deployment is a promising method to satisfy fault tolerant and scalability. There are still open research issues related to controllers placement, and the optimal number of deployed controllers. In this paper, a dynamic optimization algorithm that is based on the Salp Swarm Optimization Algorithm (SSOA) is developed with the introduction of chaotic maps for enhancing the optimizer’s performance. The algorithm dynamically evaluates the optimum number of controllers and the optimal connections between switches and controllers in large scale SDN networks. In order to evaluate the proposed algorithm, several experiments were conducted and implemented in various scenarios. Moreover, the algorithm was compared to the linear and meta-heuristic algorithms. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms meta-heuristic algorithms and a game theory based algorithm in terms of execution time and reliability.
1. Introduction
Software Defined Networking (SDN) is a recent communication paradigm introduced for cost effective dynamic networks. The main idea behind SDN is the physical separation of the control plane and the forwarding plane through programmable software controllers, which enables dynamic configuration and control of the whole network [1]. This process differs completely from the traditional networks, in which the data plane is responsible for the whole process of data forwarding and thus both planes are completely integrated in the same device [2]. Data plane includes all forwarding devices that are responsible for traffic forwarding through the network, while the control tire contains all devices used for making traffic handling decisions. SDN approach covers the interaction and collaboration between the control and data planes, as the control plane controls and manages all forwarding devices in the data plane [3]. Control plane is responsible for setting configuration parameters and deciding the forwarding roles of all forwarding devices that perform traffic forwarding based on the received instructions. A set of intelligent controllers can be deployed in the control plane to act as the brain of the SDN network [4]. The command signals between the control and data planes are accomplished by means of an appropriate standard interface protocol (e.g. ForCES and OpenFlow) [5,6].
چکیده
1. مقدمه
2. پیشینه و کارهای مرتبط
1. 2. به حداقل رساندن هزینه های استقرار
2.2. به حداقل رساندن تاخیر
3. مدل ریاضی شبکه چندکنترل کننده ای SDN
4. مسئله استقرار کنترل کننده آگاه از هزینه و تاخیر
1. 4. فرمولاسیون مسئله
2. 4. بهره برداری از سیستم
3. 4. الگوریتم ازدحام سالپ (SSA)
4. 4. الگوریتم ازدحام سالپ مبتنی بر آشوب (CSSA)
5. 4. نگاشت های آشوب
6. 4. CSSA برای تعداد بهینه کنترل کننده ها و تخصیص های بهینه
5. ارزیابی عملکرد
6. نتیجه گیری
ضمیمه A
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Background and relatedwork
2.1. Minimizing deployment cost
2.2. Minimizing latency
3. Mathematical model for SDN multi-controller
4. Latency-aware, cost-aware controller placement problem
4.1. Problem formulation
4.2. System utilization
4.3. Salp swarm algorithm (SSA)
4.4. Chaotic salp swarm algorithm (CSSA)
4.5. Chaotic maps
4.6. CSSA for optimal number of controllers and optimal allocations
5. Performance evaluation
6. Conclusion
Appendix A.
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه