Єременко Олександра Сергіївна, Солом’яний Максим Віталійович, Шестопалов Сергій Сергійович, Персіков Михайло Анатолійович

Дослідження процесу надійної маршрутизації для забезпечення стійкості комунікаційної мережі

Стаття присвячена актуальній науково-прикладній задачі, пов’язаній з удосконаленням потенційних рішень щодо підвищення рівня стійкості мереж засобами надійної маршрутизації. Представлено дослідження низки моделей маршрутизації з урахуванням різних типів метрик, зокрема метрики на основі показника надійності. Технологічне завдання маршрутизації сформульовано в оптимізаційній формі. Зосереджено увагу на потоковій моделі надійної маршрутизації, в ході моделювання та порівняльного аналізу з існуючими підходами доведено її ефективність. Також аналізу підлягали стратегії одношляхової та багатошляхової маршрутизації з погляду їх ефективності в процесі підвищення рівня стійкості мережі. Продемонстровано, що багатошляховий підхід під час надійної маршрутизації є необхідним при високих навантаженнях та сприяє підвищенню загального коефіцієнта готовності мультишляху. Водночас реалізація одношляхової стратегії маршрутизації при високих навантаженнях призводить до маршрутних рішень з низьким коефіцієнтом готовності та обмеженості використання наявного мережного ресурсу – пропускної здатності. Результати проведеного дослідження підтвердили ефективність використання запропонованого рішення щодо багатошляхової маршрутизації з метрикою надійності та дозволили сформулювати загальні рекомендації, пов’язані з реалізацією на практиці надійної маршрутизації. Отже, пропонується використання стратегії багатошляхової маршрутизації з метою балансування навантаження в мережі спільно з урахуванням показників надійності в процесі обчислення мультишляхів для передачі потоків даних. Передбачається подальше удосконалення моделі надійної маршрутизації з урахуванням показників якості обслуговування під час обчислення стійких і продуктивних мультишляхів.

Ключові слова: мережа, надійність, стійкість, маршрутизація, коефіцієнт готовності

Yeremenko Oleksandra, Solomianyi Maksym, Shestopalov Serhii, Persikov Mykhailo

Study of reliable routing process to ensure the communication network resilience

The article is devoted to a relevant scientific and applied problem related to improving potential solutions to increase network resilience by means of reliable routing. The study of several routing models is presented, taking into account different types of metrics, in particular, the metric based on the availability indicator. The technological task of routing is formulated in an optimization form. Attention is focused on the flow-based model of reliable routing, and its effectiveness is proved through modeling and comparative analysis with existing approaches. Also, single-path and multipath routing strategies were analyzed in terms of their effectiveness in increasing the level of network resilience. It is demonstrated that the multipath approach to reliable routing is necessary at high loads and contributes to an increase in the overall multi-path availability. At the same time, the implementation of a single-path routing strategy at high loads leads to routing solutions with a low availability indicator and limited use of the available network resource – bandwidth. The numerical research results have confirmed the effectiveness of the proposed multipath routing solution with the availability metric and allowed the formulation of general recommendations related to the implementation of reliable routing in practice. Thus, it is proposed to use a multipath routing strategy to balance the load in the network, together with consideration of availability metrics in calculating multipath for the data flow transmission. Further improvement of the reliable routing model is envisaged, considering the Quality of Service indicators when calculating reliable and productive multipath.

Keywords: network, reliability, resilience, routing, availability