Єременко Олександра Сергіївна, Персіков Михайло Анатолійович, Лемешко Валентин Олександрович, Алтакі Бассам

Розробка та дослідження потокової моделі безпечної маршрутизації з балансуванням навантаження

Стаття присвячена розробці та дослідженню моделі безпечної маршрутизації з балансуванням навантаження в мережах на основі SD-WAN. Крім того, проведено аналіз результатів чисельних досліджень за допомогою Python, GEKKO Optimization Suite та NumPy. Технологічне завдання безпечної маршрутизації з балансуванням навантаження сформульовано у формі оптимізаційної задачі з квадратичним критерієм оптимальності. Така форма критерію дозволяє збалансувати частки потоків, що передаються в мережі. Результати моделювання показали, що досліджуване навантаження на канал зв’язку (а саме передана частина потоку) зменшується зі збільшенням імовірності компрометації каналу. Аналіз числових результатів виявив значення співвідношення метрик продуктивності та безпеки, коли модель найбільш чутлива до погіршення ймовірності компрометації каналу зв’язку мережі. Тобто найкраща чутливість моделі до показника мережної безпеки (імовірності компрометації) проявляється, коли співвідношення метрик продуктивності та безпеки приймає значення від 100 до 300. Тому представлена модель безпечної маршрутизації з балансуванням навантаження з адитивною метрикою, яка враховує продуктивність і безпеку мережі, дозволяє ефективніше використовувати мережні ресурси, але також враховує ймовірність компрометації каналу зв’язку під час прийняття маршрутних рішень.

Ключові слова: безпека, маршрутизація, модель, балансування, мережа, Python

Yeremenko Oleksandra, Persikov Mykhailo, Lemeshko Valentyn, Altaki Bassam

Research and Development of the Secure Routing Flow-Based Model with Load Balancing

The article is devoted to developing and researching the model of secure routing with load balancing in SD-WAN-based networks. In addition, an analysis of numerical research results using Python, GEKKO Optimization Suite, and NumPy has been carried out. The technical task of secure routing with load balancing was formulated as an optimization problem with quadratic optimality criterion. Such a criterion form allows for balancing the flow shares transmitting in the network. The simulation results showed that the link load (namely, the transmitted part of the flow) under study decreases with an increased probability of the link compromise. The analysis of the calculated results revealed the value of the security and performance ratio metric when the model is most sensitive to the network link compromise probability deterioration. That is, the best sensitivity of the model to the network security indicator (compromise probability) appears when the ratio between performance and security metric takes values of 100 to 300. Therefore, the presented model of secure routing with load balancing with an additive metric that accounts for network performance and security allows using network resources more efficiently but also considers the link compromise probability in making routing decisions.

Keywords: security, routing, model, balancing, network, Python