Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ghyasian,Hossein Saidi
علی قیاسیان (استاد مشاور) حسین سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Bagher Tavassoli Kejani
محمدباقر توسلی کجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
Since a decade ago, there has been a steady increase now, in the deployment and the universal utilization of web-based social media such as Video-on-demands, online games, and social networks in a way that the mass data produced by them now have a significant share of the whole Internet traffic. Users are more interested in content than its location. This issue led to a new concept for data management in networking called ICN, which in contrast to host-to-host paradigms of network communication, like IP networks, communications are based on the publishing and the subscribing of the most popular network contents. But, ICN could not be implemented due to the profound incompatibility it has with the current IP network. On the other hand, Software Define Network (SDN) has been introduced with an approach of separating the control and the data plane which has led to significant improvements in the flexibility and the management of networks and has made the deployment of ICNs feasible. The initial idea is to combine the two ICN and SDN technologies to create a content-oriented internet to have effective control and management over the networks. However, this new approach, itself gives rise to a new challenge that is the identification of the most appropriate places for data storage in the topology of the network. In this research, we investigate the management of contents and traffic in ICN using an SDN's Central Controller with the goal of serving the requests by the nearest servers and simultaneously distributing and balancing traffic among all links and routers so the congestions are prevented. For this purpose, we first formulate our model as a mixed-integer non-linear programming problem. Then we try to find the solution in an Offline mode, in which all the requests are known. In advance, we use GAMS commercial software with a random topology and we compare the outcomes with the ones of IP networks. In this scenario, the results are developed in a way that the contents are saved on the nearest server or the available servers and the most optimized routes from the edge node to the servers are constructed. In this case, the results show that the proposed model consumes up to 20\\% less power than traditional networks and increases network efficiency by up to 50\\%. Next, we consider a dynamic scenario, however, since MINLP problems are categorized as NP-Hard problems and finding an optimal solution in GAMS are either time-consuming or infeasible, we have proposed a time-scaled approximate algorithm which reduces the computational complexities. At last, to demonstrate the capabilities and performance of this algorithm, we compare our results to the results of the GAMS and we show that our algorithm has extensively less computational time, while the outcomes accurately resemble the outcomes of the GAMS as a semi optimal solution. Key Words : Software-Defined Network, Information-Centric Network, Caching, Load balancing, Power saving
توسعه‌ی سرویس‌های چندرسانه‌ای نظیر تلویزیون‌های تعاملی(VoD) ، بازی‌های آنلاین و شبکه‌های اجتماعی در دهه‌ی گذشته موجب رشد چشمگیر ترافیک اینترنت شده است که بخش زیادی از این ترافیک مربوط به محتواهای تکراری است. بعلاوه کاربران بیشتر از اینکه به دنبال مکان محتوا باشند، به دنبال خود محتوا هستند. این مسئله موجب شد مفهوم جدیدی در شبکه اینترنت به نام شبکه‌های محتوا محور(ICN) بوجود آید که در آن برخلاف شبکه‌های کنونی IP که ارتباطات به صورت میزبان به میزبان است، ارتباطات بر اساس تولید یا مصرف محتوای مورد علاقه کاربران شکل میگیرد. اما شبکه‌های ICN بدلیل ناسازگاری با زیرساخت شبکه کنونی نتوانسته‌اند پیاده سازی شوند. از طرف دیگر شبکه های مبتنی بر نرم افزار (SDN) با رویکرد جداسازی صفحه‌ی کنترلر از صفحه‌ی داده معرفی و توسعه داده شده‌اند که مدیریت و انعطاف پذیری شبکه را بهبود می‌بخشند و امروزه در بسیاری از شبکه های بزرگ از قبیل مراکز داده استفاده می‌شوند. لذا ترکیب این دو فناوری و بهره گیری از ویژگی‌های SDN می‌تواند در ایجاد اینترنت محتوا محور و مدیریت ترافیک و کنترل شبکه بسیار موثر باشد. حال یکی از چالش‌های شبکه‌ی ICN پیدا کردن مکان بهینه برای ذخیره سازی محتوا و مدیریت درخواست‌ها در شبکه است. اما کارهایی که تا کنون در این زمینه انجام شده است یا مسئله را به صورت توزیع شده حل کرده‌اند که موجب عدم ذخیره‌سازی بهینه و بهره‌وری پایین حافظه‌های شبکه شده، یا پهنای باند لینک‌ها در نظر گرفته نشده و یا راه حل‌های پیشنهاد شده مناسب با شرایط پویای شبکه نیست. در این پایان نامه می‌خواهیم با بهره‌گیری از کنترلر مرکزی SDN به مدیریت محتوا و ترافیک شبکه‌ی ICN بپردازیم، بطوری که درخواست ‌ها از نزدیکترین سرور پاسخ داده شده و در عین حال با پخش بار روی سرورها و لینک‌ها، از اشباع شدن لینک‌ها و در نتیجه از ازدحام شبکه جلوگیری شود. بدین منظور ابتدا مسئله‌ی مذکور را بصورت یک مسئله برنامه‌ریزی غیر خطی مخلوط عدد صحیح مدل می‌کنیم. سپس مسئله را بصورت آفلاین، به این معنی که تمامی درخواست‌ها در شبکه از قبل مشخص شده باشند، برای یک توپولوژی تصادفی با استفاده از حل کننده‌ی تجاری موجود در نرم افزار GAMS حل کرده و عملکرد این شبکه را با شبکه‌های IP سنتی مقایسه می‌کنیم. در این حالت نتایج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی نسبت به شبکه‌های سنتی تا 20? توان کمتری مصرف کرده و تا 50? بهره‌وری شبکه را افزایش می‌دهد. در ادامه مسئله را بصورت متغیر با زمان در نظر خواهیم گرفت. اما بدلیل اینکه مسائل MINLP از نوع مسائل NP-Hard هستند و حل دقیق آن‌ها با GAMS زمان بر یا نشدنی می‌باشد، لذا برای حل مسئله الگوریتم تقریبی پیشنهاد می‌دهیم و با استفاده از آن مسئله را حل خواهیم کرد. در نهایت برای بررسی عملکرد الگوریتم، نتایج آن را با نتایج GAMS مقایسه می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی می‌تواند علاوه بر حل سریع مسئله، تا حد خوبی مقادیر GAMS را دنبال کند. واژه‌های کلیدی : 1- شبکه های مبتنی بر نرم افزار, 2- شبکه های محتوا محور، 3- ذخیره سازی در شبکه، 4-تعادل بار، 5- مصرف بهینه انرژی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی