SD-WAN
2.4.1 Mơ hình phương pháp điều khiển lưu lượng
Chương trình với tên gọi Định tuyến nâng cao (Advanced Routing) của SD-WAN được đề xuất áp dụng. Về các chi tiết thành phần của khung chương trình: mơ-đun Giám sát mạng (Network Monitoring) và mô-đun Quyết định đường đi (Decision Making) trong Hình 2.2. Thuật tốn định tuyến đề xuất cần một tập hợp các tham số đầu vào và đầu ra để xác định đường dẫn tối ưu nhất có thể. Các đầu vào cho thuật tốn này được hình thành với sự trợ giúp của mô-đun Giám sát mạng. Mô-đun Giám sát mạng thu thập số liệu thống kê từ thông tin cấu trúc mạng. Các tham số mạng và tham số độ tin cậy được tính tốn các kết quả trung gian cho thuật tốn bằng cách xem xét các bộ tính năng mạng khác nhau trong SD-WAN. Với các đầu vào này, mô-đun Quyết định đường đi sau đó sẽ chọn đường dẫn tốt nhất có thể để định tuyến theo các tình huống khác nhau theo thời gian thực [28][40].
Hình 2.2: Mơ hình điều khiển lưu lượng Định tuyến nâng cao
o Cấu trúc mạng (Network Topology): Mô-đun Giám sát mạng thu thập thông tin cấu trúc mạng và thông tin sơ đồ mạng (topology) từ bộ điều khiển SD-WAN để thực thi điều khiển lưu lượng trên mạng lưới.
o Thông số mạng (Network Parameters): Các thông tin kết nối WAN được sử dụng để thiết lập các tính năng mạng khác nhau để chọn đường dẫn tốt nhất. Tham số mạng bao gồm độ trễ kết nối (latency). Độ trễ kết nối cung cấp tức thời dự đoán hiệu suất cho hệ thống. Điều quan trọng là xem xét độ trễ khi thiết kế hệ thống, độ trễ càng thấp là thông số quan trọng trong QoS mạng.
o Thông số độ tin cậy (Reliability Parameters): Các kết nối WAN cung cấp thông tin độ mất gói tin để đánh giá độ tin cậy của một kết nối đó. Mặt khác, tùy theo yêu cầu đặt ra về cho từng nhu cầu về sử dụng dịch vụ mà một kết nối đáng tin cậy có thể được ưu tiên hơn là kết nối có độ trễ tốt nhất. Hơn nữa, một khi có một kết nối đang hoạt động tốt và đáng tin cậy hơn thì lưu lượng được tập trung chủ yếu qua kết nối đó sẽ dễ gây ra tắc nghẽn. Vì thế, việc so sánh số liệu thống kê lưu lượng của các kết nối WAN thì rất hữu ích trong việc chọn một tuyến đường khác để san tải một phần lưu lượng trong những trường hợp như vậy.
o Quyết định đường đi (Decision Making): Mô-đun ra quyết định thực hiện thuật toán định tuyến nâng cao được đề xuất trong bài luận văn này. Các mơ-đun trước đóng vai trị là cơ sở để tính tốn đầu ra cho thuật toán này. Các tham số mạng và tham số độ tin cậy là cơ sở và nền tảng cho thuật tốn đề xuất. Sau đó, quyết định được đưa ra là đường đi (hướng WAN) tốt nhất để truyền tải lưu lượng qua mạng, tùy theo độ trễ của các kết nối WAN từ các ISP khác nhau cũng như độ tin cậy của các kết nối này.
2.4.2 Cơ chế hoạt động
➢ Khi mạng SD-WAN hoạt động, để có đủ thơng tin đầu vào cần thiết cho chương trình Advanced Routing hoạt động chính xác, mơ-đun Giám sát mạng thu thập thông tin về các tệp khách hàng nằm trong yêu cầu cần được tối ưu về chất lượng dịch vụ đang sử dụng, bao gồm khách hàng gì, đích đến mong muốn của khách hàng này hoặc nhu cầu cần ưu tiên sử dụng dịch vụ gì.
➢ Sau đó, mơ-đun Giám sát mạng cần thông tin đầu vào mong muốn về tham số trên mạng lưới mà khách hàng quan tâm nhất khi sử dụng các dịch vụ: độ trễ (latency), độ mất gói tin (packet loss), thơng lượng (throughput)
➢ Với các thông tin đầu vào đã được thu thập để biết rõ nhu cầu của người dùng, mô-đun Giám sát mạng sẽ tạo yêu cầu truy xuất dữ liệu đến SD-WAN Controller liên quan tới các tham số của từng hướng kết nối WAN đến các đích của dịch vụ mong muốn cần sử dụng như độ trễ, độ mất gói tin, thơng lượng. Giao thức kết nối và truy xuất dữ liệu của chương trình tới thiết bị SD-WAN Controller là sử dụng Application Programming Interface - API. API là một tập hợp các quy trình, giao thức và công cụ để xây dựng các ứng dụng phần mềm, nó quy định cách các thành phần phần mềm tương tác và chia sẻ thông tin với nhau. API tạo điều kiện giao tiếp giữa máy khách và máy chủ. Máy khách sẽ là một ứng dụng như tập lệnh Python hoặc ứng dụng giao diện người dùng web và máy chủ sẽ là thiết bị mạng hoặc bộ điều khiển. Ở đây máy chủ là SD-WAN Controller và máy khách là chương trình Advanced Routing sử dụng tập lệnh Python. Tập hợp các dữ liệu này sẽ được gửi đến mô-đun Quyết định đường đi (Decision Making) để được tính tốn theo thuật tốn của nó nhằm đưa ra một đường đi tối ưu nhất theo nhu cầu sử dụng. Tiếp theo, chương trình sẽ sử dụng giao thức API để gửi yêu cầu thực thi chính sách mong muốn dựa theo các Flow Rule tới thiết bị SD-WAN Controller.
➢ SD-WAN Controller nhận được thông tin yêu cầu thay đổi Flow Rule sẽ áp dụng vào Chính sách (policy) để định tuyến lưu lượng qua hướng kết nối WAN mong muốn từ chương trình Advanced Routing. Như vậy, khách hàng sẽ được định tuyến và chuyển tiếp các gói tin theo yêu cầu chất lượng dịch vụ của mình tới các đích mong muốn.
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Chương trình Advanced Routing được xây dựng nhằm mục đích cải thiện chất lượng truyền tải trong mạng SD-WAN nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng. Từ đó, chương trình đã giúp hệ thống hoạt động theo một kỹ thuật điều khiển lưu lượng được cải tiến nhờ tận dụng các đặc tính ưu điểm của cơng nghệ SD-WAN so với công nghệ WAN truyền thống.
CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG CÁC THUẬT TOÁN TRONG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong bài luận văn này, các loại thuật tốn TE được đề xuất với mục đích cải thiện hiệu suất của mạng dựa trên SD-WAN về tính khả dụng của dịch vụ. Trước tiên, luận văn đánh giá hiệu suất của thuật tốn TE mặc định của hệ thống. Sau đó, áp dụng các thuật tốn Ngưỡng cứng (Hard Thresholding) và Trung bình trượt (Moving Average) để giải quyết các hạn chế tồn tại và cải thiện hơn so với thuật toán mặc định. Ngồi ra, tơi có đề xuất sử dụng mơ hình SARIMA (Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average) trong dự báo lưu lượng trên các kết nối WAN nhằm mục đích dự đốn thời điểm sẽ xảy ra nghẽn trong hệ thống mạng để xử lý và tính tốn kế hoạch cho việc nâng cấp, mở rộng mạng lưới trong tương lai.