Єременко Олександра Сергіївна, Мерсні Амаль

Підвищення відмовостійкості елементів сучасних інфокомунікаційних мереж із застосуванням протоколів резервування шлюзу за замовчуванням

Статтю присвячено засобам мережного рівня щодо забезпечення відмовостійкості під час проєктування інфокомунікаційної системи, що здатна протидіяти несправностям і відмовам. Проведено огляд концепції протоколів резервування шлюзу за замовчуванням та аналіз останніх розробок щодо подолання проблем відмовостійкості в площині управління програмно-конфігурованих мереж. Крім того, запропоновано підхід до використання протоколів резервування шлюзу за замовчуванням в існуючій архітектурі програмно-конфігурованої мережі. Отже, у межах підходу організовано резервування віртуального контролера, що базується на існуючому протоколі, реалізованому в традиційних ІР-мережах, а SDN комутатор взаємодіє з віртуальним контролером. Такий механізм спрямований на зменшення обсягу циркулюючого службового навантаження (трафіку управління), а організація резервного контролера підвищує надійність площини управління. Тоді як у гібридних та ієрархічних SDN мережах з приграничними маршрутизаторами, можна використовувати механізм протоколу GLBP, що виконує функцію підвищення надійності контролера, з’єднаного з площиною даних. Крім того, існує можливість декількох сценаріїв, коли контролер, що керує роботою площини даних SDN, може мати кілька резервних контролерів для перемикання у разі відмови, або використовується пул контролерів для управління кожною мережею, що складає площину даних SDN. Також висвітлюються перспективні майбутні напрямки для досліджень і розробок щодо вдосконалення відмовостійкості програмно-конфігурованих мереж, що сприяють появі нових рішень. Отже, майбутні напрямки досліджень вбачаються у пропонуванні математичних потокових моделей відмовостійкої взаємодії площини управління та площини даних на основі резервування. Водночас постановка задачі в оптимізаційній формі з реалізацією балансування навантаження допоможе ефективно використовувати наявні мережні ресурси.

Ключові слова: мережа, маршрутизація, відмовостійкість, протокол, шлюз

Yeremenko Oleksandra, Mersni Amal

Improving the Fault Tolerance of Elements of Modern Infocommunication Networks with the Use of Default Gateway Redundancy Protocols

The article is devoted to the Network Layer means to ensure resilience during designing an infocommunication system that can counteract faults and failures. A review of the default gateway redundancy protocols concept and analysis of recent developments to overcome fault tolerance challenges in the Software-Defined Networks (SDN) control plane are conducted. In addition, an approach to the use of default gateway redundancy protocols in the existing Software-Defined Network architecture is proposed. Therefore, within the approach, the redundancy of the virtual controller is organized based on the current protocol implemented in traditional IP networks, and the SDN switch interacts with the virtual controller. This mechanism aims to reduce the amount of circulating overhead (control traffic), and the backup controller’s organization increases the control plane’s reliability. Whereas in hybrid and hierarchical SDN networks with border routers, the GLBP mechanism can be applied, which increases the reliability of the controller connected to the data plane. In addition, there are several scenarios where the controller that manages the operation of the SDN data plane may have multiple backup controllers to switch in case of failure, or a controller pool is used to manage each network that makes up the SDN data plane. It also highlights promising future areas for research and development to improve Software-Defined Network resilience, which contributes to the emergence of new solutions. Thus, future research directions are seen in proposing mathematical flow-based models of fault-tolerant interaction of the control plane and the data plane based on redundancy. At the same time, setting the problem in an optimization form with the implementation of load balancing will help to use available network resources effectively.

Keywords: network, routing, fault tolerance, protocol, gateway