Balanced path generation and reliability extension for ın-band network telemetry
Bant-içi telemetri için dengeli patika üretimi ve güvenirlik kazandırılması
- Tez No: 672702
- Danışmanlar: PROF. DR. ERTAN ONUR, DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDE ALEMDAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Şebekenin düzenli bir şekilde gözlemlenmesi, veri düzlemi içerisinde oluşabilecek hatalara karşı güvenli veri aktarımını gerçekleştirebilmek veya şebekenin saldırılara karşı güvenliğini sağlayabilmek için en önemli temel ihtiyaçlardan biridir. Geleneksel veri düzlemi gözlem yöntemleri, şebeke içerisindeki tüm cihazlardan gelecek periyodik güncellemelere dayalı çalışmakta olup bu yöntemler merkezi kontrolcü ve cihazlar arasında yoğun bir trafiğe sebep olmaktadır. Bu sebepten dolayı geleneksel gözlemleme yöntemlerinin büyük ve karmaşık sistemlerde uygulanabilirliği kısıtlıdır. Bant-içi telemetri (in-band telemetry (INT)) bu kısıtlamaya karşı ortaya çıkan bir çözüm olup trafikteki özel paketlerin ağ anahtarlarında tutulan verilerine erişimini sağlamaktadır. Bu sayede özel bir paket birden fazla ağ anahtarının verisi taşıyabilmekte ve merkezi kontrolcü ile ağ cihazları arasındaki trafiğin azalmasını sağlayabilmektedir. Her ne kadar bant-içi telemetri iletişim yoğunluğunu azaltmayı sağlayabilse de bu yöntemin etkili olarak kullanılabilmesi için bazı tasarım sorunlarının ele alınması gerekmektedir. Bu sorunlar (i) merkezi kontrolcü üzerindeki trafik yükünü azaltmak, (ii) uzölçümlerinin güncelliğinin korunmasını sağlamak, ve (iii) taşınacak tekrar eden bilgi miktarını azaltmak olarak sıralanabilir. Bu çalışma, sıralanmış olan üç problemi ele alan bir optimizasyon problemi, dengeli basit bant-içi patika üretimi problemi (BSIP), tanımı yapıyor ve problemin çözümü olarak dengeli bant-içi telemetri patikaları üretiyor. Optimizasyon probleminin çözüm üretmek için ihtiyaç duyduğu değer arama uzayının büyüklüğü sebebiyle büyük veri düzlemleri için kullanılması çok fazla zaman ve kaynak gerektiriyor. Bu sebepten dolayı, aynı problemi ele alan ağ parçalama tekniği üzerine kurulmuş ağ diyagramı bölerek INT yolu oluşturma (GPINT) algoritması sunulmuştur. Bunun yaninda, INT protokolüne yeni bir modül eklenip, özel paketler ile dinamik bir şekilde ayarlanabilen ölçüm aralıkları verilmesi sağlanmıştır. Dinamik aralıklar sayesinde merkezi kontrolcü kendi ihtiyacı ve ağ düzleminin durumuna göre ölçümlerin tamamını almak yerine istediği aralığı ve miktarı alabilmesi sağlanmıştır. Böylelikle INT protokolünün ağ şartlarına adapte olabilme özelliği arttırılmıştır. Önerilen GPINT algoritmasının performansını hem sayısal, hem de simülasyon ortamında detaylı bir şekilde inceleyerek daha önceden kabul edilmiş Euler tekniği ile karşılaştırılmıştır. Sayısal karşılaştırmalarımız sonucunda GPINT algoritmasının BSIP çözümüne oldukça yakın kalitede yollar ürettiği görülmüş ve Euler tekniğini karşısında üstün bir performans sağlamıştır. Simülasyon ortamında da tespit ettiğimiz bu üç ihtiyacın önemli olduğunu doğrulanmış ve GPINT algoritmasının etkili bir ağ gözlemi yapmak için uygun patikalar üretebildiği gösterilmiştir. Simülasyon sırasında INT protokolünün paket kayıplarına karşı hassas olduğu gözlemlenmiş ve bu kayıpların ağ gözlemi yapmayı zorlaştıracak seviyelere ulaşabileceği tespit edilmiştir. Buna karşılık INT protokolü için veri kaybını engelleyici bir modül önerilmiş ve önerilen modül simülasyon ortamında test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Network monitoring is one of the key aspects to ensure communication reliability in case of failures and malicious activities and has several design issues depending on the system characteristics. As traditional monitoring solutions usually rely on periodic updates between the network controller and ordinary nodes, scalability remains a challenge, especially for large-scale systems. A recent solution, the In-Band Network Telemetry (INT) framework, allows data packets to probe the nodes while traversing the network. Accordingly, INT allows special packets to carry accumulated performance information of multiple switches, reducing the overhead between the controller and other nodes. Even though INT may significantly reduce the communication overhead, there are several design problems to achieve effective usage of the INT framework. These design problems are (i) minimization of the control overhead, (ii) guaranteeing the freshness of telemetry information and (iii) minimization of the redundancy. In this work, we formulate requirements as an optimization problem, Balanced Simple INT path generation Problem (BSIP), to generate balanced, simple INT paths. Due to the optimization problem's search space complexity, we propose a heuristic, Graph Partitioned INT (GPINT), to find balanced paths to forward in-band telemetry information to satisfy these three requirements. Furthermore, we customize the INT framework to support custom and dynamic measurement ranges to achieve flexible monitoring. With this customization, the controller gains the ability to adapt measurement requests according to the network conditions. We present an extensive analysis of our approach, GPINT, and compare it with a recent study that uses Euler's method for path generation. Our numerical results show that GPINT outperforms its opponent in terms of all three requirements. To verify our claims made in numerical analysis, we deploy path generator approaches on a simulation environment and test with various settings. The simulation results show the importance of the defined requirements and verify GPINT's performance observed in numerical analysis. During the simulations, we realize that the INT framework is prone to packet losses and may cause partial information blackouts while obtaining a holistic view. Therefore, we propose a data recovery architecture as an auxiliary module to monitoring systems. We thoroughly test the recovery module in our simulations and measure its efficiency.
Benzer Tezler
- DSP tabanlı bir sistem ile anahtarlamalı relüktans motorunun kontrolu
DSP based control of switched reluctance motor
İZEL ÇİPRUT
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. R. NEJAT TUNCAY
- GR6J hidrolojik modelindeki artık yağış ayrıştırma sabitinin model kalibrasyonuna etkisi
Effect of residual rainfall separation constant on model calibration in the GR6J hydrological model
HALİL İBRAHİM DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CÜNEYD DEMİREL
- Kişisel özelliklere göre jenerasyon belirlenmesi ve iş beklentilerinin karşılaştırılması
Generation determination according to personal features and comparison of business expectations
BURCU UĞURLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMİL CEYLAN
- PC ler arasında veri iletişimini sağlayan bir yazılım
A Software about data communication between PCs
OSMAN NURİ ÖZPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. MİTHAT UYSAL
- Doğrultucularda ve transformatörlerde harmonikler ve sıradışı harmoniklerin incelenmesi
Examination of harmonics and uncharacteristic harmonics in converters and transformers
ÇETİN METİN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. R. NEJAT TUNÇAY