МОДЕЛІ І МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ В ВІРТУАЛІЗОВАНИХ МЕРЕЖАХ

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної задачі забезпечення належного рівня якості обслуговування у віртуалізованих мережах за рахунок впровадження математичних моделей та методів аналізу та перевірки відповідності складових архітектури NFV. У якості формалізації вимог специфікації NFV рішень запропоновано використання математичного апарату темпоральних логік. Застосування темпоральних логік, зокрема, як логіки лінійного часу, так і розгалуженого часу, у якості інструменту побудови специфікації дозволяє виявити протиріччя між твердженнями специфікації. Аналіз розподілу мережевих ресурсів запропоновано звести до розв’язання задач перевірки відповідності таких функціональних та нефункціональних властивостей NFV рішень, як обмеженість, жвавість, досяжність, безпечність, покриваємість. З метою автоматизації процесу побудови моделі протоколу розроблений метод синтезу моделі Е-мережі за формалізмами темпоральних логік. Підтвердження відповідності властивостей розробленого мережевого рішення до усієї сукупності вимог запропоновано проводити за допомогою верифікації, зокрема, запропоноване використання класичного підходу «перевірки на моделях». Для моделювання зміни мережевих характеристик в процесі надання послуг запропоновано застосування теорії мережевого обчислення, на основі якої складено ряд визначень, що дозволяють найбільш повно моделювати елементи NFVI. Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи обеспечению надлежащего уровня качества обслуживания в виртуализованных сетях. Решение поставленной задачи достигается за счет внедрения математических моделей и методов формализации спецификации, анализа эффективности распределения ресурсов в виртуализованных сетях, оценки граничных показателей качества обслуживания, а также проверки соответствия готовых решений требованиям спецификации. В качестве формализации требований спецификации NFV решений предложено использовать математический аппарат темпоральных логик. Применение темпоральных логик, в частности, как логики линейного времени, так и разветвленного времени, в качестве инструмента построения спецификации позволяет однозначно установить последовательность выполнения требований с учетом возможности выполнения параллельных событий. Предложен метод поиска противоречий между утверждениями спецификации, в основе которого лежат формализмы темпоральных логик. Анализ распределения сетевых ресурсов предложено свести к решению задач проверки соответствия таких функциональных и нефункциональных свойств NFV решений, как ограниченность, живость, достижимость, безопасность, покрываемость. С целью автоматизации процесса построения моделей Е-сетей разработан метод синтеза модели Е-сети по формализмам темпоральных логик. Подтверждение соответствия свойств разработанного сетевого решения ко всей совокупности требований предложено проводить с помощью верификации, в частности, предложено использование классического подхода «проверки на моделях». Для моделирования изменения сетевых характеристик в процессе оказания услуг предложено применение теории сетевого вычисления, на основе которого составлен ряд определений, позволяющих наиболее полно моделировать элементы NFVI. Предложен метод моделирования узлов-обработчиков NFVI в рамках сетевого исчисления, рассмотрены сценарии обработки одного потока данных и агрегированного типа трафика. Приведен алгоритм стабилизации агрегированного потока, который позволяет избежать снижение эффективности сетевой инфраструктуры при частичной редукции узлов-обработчиков. Выполнен анализ факторов, влияющих на изменение задержки и запаздывания потоков данных на узлах-обработчиках. Предложена модель расчета граничных показателей качества обслуживания в виртуализированных сетях, таких как задержка и производительность «из конца в конец» при наличии нескольких узлов-обработчиков. Модель предполагает наличие одного или нескольких агрегированных потоков данных. Dissertation for candidate of technical sciences degree in specialty 05.12.02 – Telecommunication systems and networks. – О.S. Popov Odesa National Academy of Telecommunications, Ministry of Education and Science of Ukraine, Odessa, 2018. The thesis is devoted to the actual problem by ensuring an adequate level of quality of service in virtualized networks through the introduction of mathematical models and methods of analysis and verification of compliance of architecture NFV. As formalize requirements specification NFV solutions offered use of mathematical tools temporal logics. The use of temporal logic, particularly as the logic of linear time, and branched time as a tool for building specifications can detect a contradiction between statements specification. Analysis of the distribution network resources proposed to reduce to solving problems checking the conformity of functional and non-functional properties NFV solutions as limitations, agility, reach, security, reachability. In order to automate the process of constructing a model protocol developed the method of synthesis models E-network formalism temporal logics. Conformity properties developed network solution to the totality of the requirements proposed spending by verifying, in particular, the proposed use of the classical approach "model checking". To simulate network characteristics, change in the provision of services proposed an application of the theory of network computing, which is made from a number of definitions that enable the complete model elements NFVI.