CHƯƠNG 2 : CÁC DỰ ÁN ẢO HÓA MẠNG
2.5 chi tiết của ảo hóa
2.5.1 Ảo hóa nút: PlanetLab
PlanetLab là một thử nghiệm dựa trên lớp phủ được phát triển để thiết kế, đánh giá và triển khai các dịch vụ mạng phân tán theo địa lý với sự hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu và người dùng. Mục tiêu của nó là tạo ra một kiến trúc mạng hướng dịch vụ kết hợp tốt trong cả cộng đồng hệ thống phân tán và cộng đồng mạng. PlanetLab được xây dựng theo bốn nguyên tắc thiết kế. Đầu tiên, nó hỗ trợ khả năng cắt lát. Mỗi ứng dụng cần thu thập và chạy trong một lát của lớp phủ. Các màn hình máy ảo (VMM) chạy trên mỗi nút phân bổ và tạo lập các lát của các nút tài nguyên để tạo một mơi trường ảo hóa phân tán. Thứ hai, nó hỗ trợ một cấu trúc điều khiển phân quyền tập trung cao độ, cho phép các nút hoạt động theo chính sách cục bộ. Thứ ba, quản lý lớp phủ được chia thành các dịch vụ phụ chạy trên các lát riêng của chúng, thay vì dịch vụ tập trung. Cuối cùng, lớp phủ hỗ trợ giao diện lập trình hiện có và được áp dụng rộng rãi, với các thay đổi bên trong theo thời gian giữ API nguyên vẹn, để thúc đẩy phát triển dịch vụ dài hạn thực tế thay vì chỉ là thử nghiệm tạm thời.
PlanetLab cung cấp giám sát tài nguyên và dịch vụ môi giới tài nguyên để xử lý việc quản lý tài nguyên. Để có được một lát, trước tiên người dùng liên hệ với một nhà mơi giới tài ngun, sau đó trải qua q trình kiểm sốt thu thập trong mỗi nút được chỉ định bởi nhà môi giới và cuối cùng nó khởi chạy dịch vụ của mình bằng cách tự khởi động trong lát kết quả.
2.5.2 GENI
Dựa trên kinh nghiệm tích lũy từ việc sử dụng PlanetLab và các thử nghiệm tương tự khác, môi trường toàn cầu cho đổi mới mạng - Global Environment for Network Innovations (GENI)[55] là một sáng kiến lớn của Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ (NSF) để xây dựng một cơ sở thử nghiệm thực tế, quy mô lớn để đánh giá các kiến trúc mạng mới, mang theo lưu lượng truy cập thực tế thay cho người dùng cuối và kết nối với Internet hiện có để truy cập các trang web bên ngồi. Mục đích của GENI là cung cấp cho các nhà nghiên cứu cơ hội tạo ra mạng ảo tùy chỉnh và thử nghiệm không bị cản trở bởi các giả định hoặc yêu cầu của Internet hiện có.
Các mục tiêu thiết kế chính của GENI[55] bao gồm: khả năng chia sẻ tài nguyên, tính tổng quát để tạo nền tảng linh hoạt ban đầu cho các nhà nghiên cứu, tính trung thực, tính đa dạng và khả năng mở rộng, triển khai rộng rãi và truy cập của người dùng cho mục đích thử nghiệm và đánh giá cũng như sử dụng thực tế các dịch vụ được triển khai và nguyên mẫu, cơ sở giám sát và cách ly có kiểm sốt.
GENI đề xuất ảo hóa dưới dạng các lát tài nguyên trong không gian và thời gian. Nếu tài nguyên được phân vùng kịp thời, một tài ngun nhất định có thể khơng duy trì khối lượng cơng việc thực sự của người dùng, do đó hạn chế tính khả thi của nó đối với các nghiên cứu đã triển khai.
Mặt khác, nếu các tài nguyên được phân vùng trong khơng gian, chỉ số ít những nhà nghiên cứu mới có thể bao hàm một tài nguyên nhất định trong các nghiên cứu của họ. Để duy trì sự cân bằng, GENI đề xuất sử dụng cả hai loại ảo hóa dựa trên loại tài nguyên. Nếu có đủ khả năng để hỗ trợ các nghiên cứu triển khai, GENI sử dụng dựa theo thời gian; ngồi ra nó phân vùng các tài nguyên trong không gian để hỗ trợ một số dự án ưu tiên thay vì cung cấp các tài ngun đó cho tất cả mọi người.
2.5.3 VINI
VINI [56] là một cơ sở hạ tầng mạng ảo cho phép các nhà nghiên cứu mạng đánh giá các giao thức và dịch vụ của họ trong một môi trường thực tế với mức độ giao tiếp cao. Nó có thể được xem như là một phần mở rộng từ PlanetLab tới GENI, có thể cung cấp cơ sở hạ tầng như PlanetLab cùng với sự hỗ trợ cho các mạng ảo như trong X-Bone hoặc VIOLIN. Tuy nhiên, VINI cung cấp nhiều vĩ độ hơn cho các nhà nghiên cứu so với PlanetLab ở cấp độ định tuyến. Nó cung cấp khả năng tạo ra các
mạng phức tạp thực sự và xen kẽ các sự kiện ngoại sinh để tạo ra sự thay thế thực tế hơn cho mô phỏng và mô phỏng các kiến trúc mạng được đề xuất.
Nguyên mẫu ban đầu của VINI (PL-VINI) đã được triển khai trên PlanetLab bằng cách tổng hợp một bộ sưu tập các thành phần phần mềm có sẵn. Nó có thể được coi là một khởi tạo cụ thể của một mạng lớp phủ chạy các bộ định tuyến phần mềm và cung cấp nhiều lớp phủ như vậy để tồn tại song song. Cụ thể, nó đã sử dụng XORP để định tuyến [57], Click để chuyển tiếp gói và dịch địa chỉ mạng [58] và máy chủ OpenVPN3 để kết nối với người dùng cuối.
Gần đây, một nền tảng phần mềm để lưu trữ nhiều mạng ảo trên cơ sở hạ tầng mạng vật lý dùng chung - Trellis [59] đã được phát triển. Trellis tổng hợp các cơng nghệ ảo hóa hộp chứa cùng với cơ chế tạo liên kết ngầm thành một nền tảng rõ ràng để đạt được các mục tiêu thiết kế như: hiệu suất, khả năng mở rộng, khả năng hiển thị và cách ly. Nó cho phép mỗi mạng ảo định nghĩa cấu trúc liên kết tùy chỉnh, các giao thức định tuyến và các bảng chuyển tiếp.
2.5.4 4WARD
Khung ảo hóa 4WARD [60,61] hứa hẹn sự tồn tại cùng lúc của nhiều mạng trên một nền tảng chung thơng qua ảo hóa cấp mạng của các nguồn cung cấp mạng. Nó cung cấp phương tiện để hỗ trợ tức thời theo yêu cầu và hoạt động tương tác đáng tin cậy giữa các mạng ảo không đồng nhất trong một thiết lập thương mại được bảo mật và đáng tin cậy. 4WARD cũng hỗ trợ ảo hóa các cơng nghệ mạng khơng đồng nhất (ví dụ: có dây và khơng dây), các thiết bị người dùng không đồng nhất và các giao thức mạng mới như một phần của thiết kế kiến trúc cốt lõi của 4WARD.
Mơ hình kinh doanh 4WARD giới thiệu ba vai trị chính [61]: nhà cung cấp cơ sở hạ tầng, người quản lý các tài nguyên mạng cơ bản; nhà cung cấp mạng ảo (VNP), người tạo ra mạng ảo; và các nhà khai thác mạng ảo (VNO), những người kết nối khách hàng với các dịch vụ được cung cấp trong các mạng ảo khác nhau. 4WARD vẫn đang trong giai đoạn phát triển với khá ít triển khai và có nhiều điểm tương đồng với các đề xuất gần đây. Tuy nhiên, đặc điểm nổi bật của 4WARD là lời hứa mang lại sự ảo hóa mạng cho người dùng cuối, trái với việc giới hạn phạm vi của nó đối với các mạng thử nghiệm.
2.5.5 Ảo hóa hồn tồn: CABO
Hiện tại, các ISP quản lý cơ sở hạ tầng mạng của họ cũng như cung cấp dịch vụ mạng cho người dùng. Việc chấp nhận một kiến trúc mới khơng chỉ địi hỏi phải thay đổi phần cứng và phần mềm máy chủ mà còn yêu cầu các ISP cùng đồng tình về bất kỳ thay đổi kiến trúc nào. CABO [62] thúc đẩy sự tách biệt giữa các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng và nhà cung cấp dịch vụ để chấm dứt sự bế tắc này. CABO khai thác ảo hóa để cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chạy đồng thời các dịch vụ đầu cuối trên các thiết bị thuộc sở hữu của các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng khác nhau.
CABO hỗ trợ di chuyển tự động các bộ định tuyến ảo từ một nút vật lý sang nút khác, giới thiệu trách nhiệm giải trình để đảm bảo cho các nhà cung cấp dịch vụ, đề xuất sơ đồ định tuyến nhiều lớp có thể mở rộng và phản ứng nhanh với mọi thay đổi trong điều kiện mạng khác nhau. Trong việc hỗ trợ các bộ định tuyến lập trình, CABO giống với chủ đề được giới thiệu trong nghiên cứu mạng đang hoạt động, ngoại trừ việc nó khơng cho phép người dùng lập trình mạng; thay vì các nhà cung cấp dịch vụ có thể tùy chỉnh các mạng của họ để cung cấp dịch vụ đầu cuối cho người dùng.
CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
Các nút cảm biến được phân bố dày đặc trong một trường gần hoặc bên trong trường đó, đặc biệt các giao thức định tuyến không dây đa nhiệm giữa các nút cảm biến và nút tập trung là rất cần thiết. Các kỹ thuật định tuyến ad-hoc truyền thống không phù hợp với yêu cầu của mạng cảm biến hiện thời bởi các lý do đã được nhắc tới ở phần trước. Lớp mạng của mạng cảm biến thường được thiết kế theo các nguyên tắc:
- Hiệu quả năng lượng luôn được cân nhắc kỹ lưỡng. - Trung tâm dữ liệu phần lớn là mạng cảm biến.
- Dữ liệu tổng hợp chỉ hữu ích khi nó khơng gây cản trở hiệu quả liên kết giữa các nút cảm biến.
- Một mạng lưới lý tưởng có địa chỉ dựa trên thuộc tính và cách xác định vị trí. Các giao thức định tuyến tiết kiệm năng lượng có thể được tìm thấy dựa trên công suất khả dụng (PA) trong các nút hoặc năng lượng cần thiết (α) để truyền trong các liên kết dọc theo các tuyến.
Hình 20: Năng lượng có sẵn (PA) và các tuyến đường
Tuyến 1: Nút tập trung (A-B-T) tổng PA = 4, tổng α = 3 Tuyến 2: Nút tập trung (A-B-C-T) tổng PA = 6, tổng α = 6 Tuyến 3: Nút tập trung (D-T) tổng PA = 3, tổng α = 4 Tuyến 4: Nút tập trung (E-F-T) tổng PA = 5, tổng α = 6
Một giao thức thu thập năng lượng hiệu quả được lựa chọn bởi một trong những phương thức sau: