مسیریابی وزن پویا و الگوریتم کد نوری بر اساس شبکه نرم افزار محور (SDN)

Dynamic weight routing and optical-code algorithm based on SDN

چکیده
1 مقدمه
2 سیستم سوئیچینگ نوری چند دانه ای بر اساس SDN
3 الگوریتم توزین دینامیکی بر اساس منابع کد نوری و درجه تطبیق بین درخواست خدمات و کانال
4 شبیه سازی و تحلیل الگوریتم
5 نتیجه
منابع

چکیده
شبکه ‌های انتقال نوری در مسیر تکامل به سمت سوئیچ چند دانه ‌ای و مدیریت نرم ‌افزار قرار دارند، ولیکن لازم است که معماری صفحه کنترل موجود با نیازهای مدیریت چند خدماتی و شبکه با هم سازگار شوند. به همین منظور، الگوریتم توزین دینامیکی بر اساس منابع کد نوری و میزان تطابق آن با درخواست خدمات و شبکه در یک سیستم سوئیچینگ نوری چند سطحی، مطرح شده است. در این روش، کنترلگر شبکه تعریف‌ شده نرم ‌افزار (SDN) اطلاعات منبع شبکه را در زمان واقعی جمع آوری می‌کند، به صورت مداوم وزن هر مسیر را تغییر می‌دهد و از آن برای محاسبه مسیر استفاده می‌کند، مسیر سازگار تری را بر اساس توازن بار فراهم کرده و وزن ‌های منطبق شبکه را به جهت تخصیص منابع، ترکیب می‌کند. نتایج شبیه ‌سازی نشان دهنده این موضوع است که سیستم سوئیچینگ چند دانه ‌ای با الگوریتم مطرح شده قادر است به طور چشمگیری تولید قطعات کد نوری را کاهش داده و بهره گیری از منابع را بهبود بخشد. در پایان مقاله الگوریتم‌ های مسیریابی کد نوری شبیه‌ سازی و اجرا شده و کارکرد آنها قیاس و تحلیل شده است. نتایج شبیه‌ سازی بیانگر این است که نرخ انسداد الگوریتم تطبیقی در شبکه NSFNET در قیاس با الگوریتم سنتی 4٪ سیر نزولی داشته و استفاده از منابع کد نوری 9٪ بهبود یافته است.

2- سیستم سوئیچینگ نوری چند دانه ای بر اساس SDN
2-1 معماری شبکه مبتنی بر SDN
SDN روش جدیدی از معماری شبکه می باشد که به دست بنیاد شبکه باز (ONF) رهبری می‌شود. معماری کلاسیک SDN به لایه برنامه، لایه کنترلی و لایه داده تقسیم بندی می ‌شود. لایه برنامه خدمات گوناگونی را به استفاده کنندگان ارائه می‌دهد. لایه کنترلی یکی از حائز اهمیت ترین بخش ‌های معماری SDN می باشد. کنترلگر توابع شبکه را با یک رابط برنامه نویسی کاربردی (API) مجازی سازی می کند[6]. لایه داده برای جمع ‌آوری، هدایت و پردازش داده‌ ها می باشد [7].

طی سال‌ های گذشته، با توجه به مطالبات اقتصادی و تسهیلات نوآوری شبکه ‌ای، به‌تدریج SDN (T-SDN) به کار گرفته شده است [8]. T-SDN رابط، پروتکل و صفحه کنترلی شبکه انتقال نوری را توسعه داده و مدیریت سخت ‌افزار شبکه نوری تغییر‌پذیرتر را میسر می‌کند. مرجع [9] معماری طبق SDN خودکار ارائه کرده‌ که قادر است معیارهای کارکرد شبکه را بصورت دینامیکی برتری سازد.

بعد از بکار بردن SDN بر روی شبکه سوئیچینگ نوری چهار لایه ‌ای، صفحه داده از صفحه کنترل جدا سازی شده [10] و احتساب مسیر و اختصاص منابع به دست کنترلگر SDN پشتیبانی می ‌شود [10]، گره بر هدایت داده متمرکز می شود که به شدت کاهش فشار بر گره را در پی دارد. کنترلگر مورد نظر، حائز اهمیت ترین قسمت از SDN است، منبع [11] ساختار ‌بندی جدیدی از مطالعات پیشگام با موضوع حل مسئله جایابی کنترلگر‌ها (CPP) در SDN را از زوایای مختلف ارائه می ‌دهد.

معماری امنیتی یکپارچه مبتنی بر AI، بلاک چین و SDN برای شبکه IOT سیستم های فیزیکی سایبری

AI-empowered, blockchain and SDN integrated security architecture for IoT network of cyber physical systems

چکیده

1. مقدمه

2. بررسی ادبیات

3. مدل سیستم پیشنهادی

3.1. مکانیسم انتقال داده در دامنه SDN

3.2. سفارشی سازی بلاک چین ها برای بهبود امنیت و بهره‌وری انرژی

4. آزمایش ها و نتایج

4.1. راه اندازی آزمایشی

4.2. ارزیابی عملکرد

4.2.1. توان عملیاتی

4.2.2. تاخیر پایان به پایان

4.2.3. مصرف انرژی

5. نتیجه گیری و تحقیقات آینده

منابع

چکیده

اینترنت اشیا (IOT)، یکی از جدیدترین فناوری های امروزی است و یکی از توانمدسازهای کلیدی سیستم فیزیکی سایبری صنعتی (CPS) است. تقریباً در هر جنبه ای از زندگی اجتماعی ما از مبادلات مالی گرفته تا سیستم مراقبت های بهداشتی، ارتباطات و امنیت ملی، میدان جنگ تا خانه های هوشمند و غیره سهم دارد. با این حال، استقرار گسترده¬ی اینترنت اشیا با مشکلات خاصی مانند قابلیت همکاری، سازگاری، ناهمگونی، حجم زیاد داده، پردازش داده های ناهمگن و غیره نیز مواجه است. در این میان، بهره وری انرژی و امنیت مهمترین موضوعات هستند. منابع رایانش کمیاب دستگاههای اینترنت اشیا مانعی برای اشتراک اطلاعات در لبه یا شبکه اینترنت اشیا ایجاد می کنند. در واقع تداخل ناخواسته یا مخرب با داده های اینترنت اشیا ممکن است منجر به مشکلات شدیدی شود. در این تحقیق، محقق مزایای احتمالی یک سیستم بلاک چین را بیان می کند و آن را با شبکه نرم افزار محور (SDN) ادغام می کند، ضمن اینکه مباحث انرژی و امنیت را توجیه می‌کند. محقق با جزئیات بیشتر یک پروتکل مسیریابی جدید با ساختار خوشه ای برای شبکه‌های IOT با استفاده از معماری مبتنی بر بلاک چین برای کنترل کننده SDN پیشنهاد کرد. معماری پیشنهادی، گواهی اثبات کار (POW) با بلاک چین های عمومی و خصوصی را برای ارتباطات نظیر به نظیر (P2P) بین کنترل کننده های SDN و دستگاههای IOT رفع می کند. علاوه بر این، مکانیسم احراز هویت توسعه یافته مبتنی بر اعتماد، بلاک چین را برای دستگاه های اینترنت اشیا با منابع محدود بیشتر مورد پذیرش قرار می‌دهد. نتایج تجربی نشان می‌دهند که پروتکل مسیریابی مبتنی بر ساختار خوشه ای پیشنهادی از بردار فاصله بر حسب درخواست در شبکه ادهاک (AODV) پیشرفته، بردار فاصله توالی مقصد (DSDV)، شبکه حسگر موبایل امن (SMSN)، تشخیص خطای توزیع شده مبتنی بر خوشه با انرژی کارآمد (EESCFD)، و بردار فاصله چند مسیری بر حسب تقاضای ادهاک (AOMDV) از نظر مصرف انرژی، و توان عملیاتی شبکه، و تأخیر بسته عملکرد بهتری دارد. پروتکل پیشنهادی به غلبه بر مسائل به ویژه مدیریت انرژی و امنیت نسل بعدی سیستم های فیزیکی سایبری صنعتی کمک می کند.

1. مقدمه

خودکار سازی صنعتی بر اساس هوش مصنوعی (AI) و اینترنت اشیا (IOT) منجر به مفهوم کارخانه هوشمند می شود. مدیریت زنجیره تامین انطباقی، ادغام انسان و ربات، کیفیت تولید و نگهداری پیش بینی کننده، نمونه هایی از اتوماسیون صنعتی و سیستم های فیزیکی سایبری (CPS) هستند. تعداد زیادی از حسگرها در زمینه اتوماسیون صنعتی کارآمد و موثر مستقر می شوند و چنین استقرار گسترده ای منجر به مسائل مربوط به قابلیت همکاری، ناهمگونی بین دستگاه‌ها، پردازش و داد و ستد کلان داده ها، ذخیره سازی سازی داده ها، مدیریت انرژی، ایمنی و امنیت می‌شود. 

5. نتیجه گیری و تحقیقات آینده

نسل بعدی سیستم های فیزیکی سایبری صنعتی (CPS) نیازبه راه حل های مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) دارند تا بر مشکلات ناهمگونی دستگاه‌ها، تولید کلان داده‌ها توسط حسگرها، جریان داده ها، پردازش داده های ساخت نیافته ناهمگن و امنیت داده ها غلبه کنند. روند رو به افزایش خدمات هوشمند و باهوش با سقوط ناگهانی در شبکه SDN و خدمات مرتبط با آن ها راه اندازی می شود. برای ارائه خدمات امن و کارآمد نیاز فوری برای مدیریت مسئله کمبود انرژی و رایانش IOT وجود دارد. این تحقیق بر کاهش برخی از چالش های مرتبط با شبکه اینترنت اشیا تمرکز می کند. ما با استخراج قدرت هوش مصنوعی، معماری را برای شبکه های اینترنت اشیا پیشنهاد کرده‌ایم تا امنیت را افزایش دهیم و بهره‌وری انرژی را بهبود دهیم. ما دو فناوری در حال ظهور مبتنی بر هوش مصنوعی یعنی بلاک چین و SDN را یکپار چه کردیم و از مزایای احتمالی آنها از نظر تحلیل کارآمد داده‌ها، امنیت داده ها و مدیریت انرژی کارآمد استفاده کردیم. برای شبکه IOT با پشتیبانی از بلاک چین برای کنترل کننده SDN یک چارچوب مبتنی بر خوشه معرفی شد. در شبکه های عمومی و خصوصی بلاک چین استفاده می شود. مولفه تشنه به منبع POW حذف می‌شود تا بلاک چین را برای قابلیت اینترنت اشیا تنظیم کند. این روش باعث صرفه جویی زیادی در انرژی می شود، سرعت انتقال داده ها را افزایش می‌دهد و تأخیر را کاهش می‌دهد. آزمایش های گسترده نشان داده است که مدل پیشنهادی نسبت به رویکرد اصلی بلاک‌چین و پروتکل های مسیریابی فعلی بهتر عمل می کند. ما با این تحقیق در حوزه اینترنت اشیا امیدواریم که در آینده یک معماری P4 سطح بالا با پشتیبانی از بلاک چین را توسعه دهیم.

Abstract

Internet of things (IoT) is one of the most emerging technologies nowadays and it is one of the key enablers of industrial cyber physical system (CPSs). It has started to participate in almost every aspect of our social life, ranging from financial transactions to the healthcare system, communication to national security, battlefield to smart homes, and so on. However, the wide deployment of IoT suffers certain issues as well, such as interoperability, compatibility, heterogeneity, large amount of data, processing of heterogeneous data etc. Among others, energy efficiency and security are the utmost prominent issues. Scarce computing resources of IoT devices put hindrances on information sharing across edge or IoT network. Indeed, unintentional or malicious interference with IoT data may lead to severe concerns. In this study, the researcher exploits the potential benefits of a blockchain system and integrates it with software-defined networking (SDN) while justifying energy and security issues. More in detail, the researcher proposed a new routing protocol with the cluster structure for IoT networks using blockchain-based architecture for SDN controller. The proposed architecture obviates proof-of-work (PoW) with private and public blockchains for Peer-to-Peer (P2P) communication between SDN controllers and IoT devices. In addition to this, distributed trust-based authentication mechanism makes blockchain even more adoptive for IoT devices with limited resources. The experimental results show that the proposed cluster structure based routing protocol outperforms the state-of-the-art Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV), Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV), Secure Mobile Sensor Network (SMSN), Energy efficient secured cluster based distributed fault diagnosis (EESCFD), and Ad-hoc On-demand Multipath Distance Vector (AOMDV), in terms of energy consumption, network throughput, and packet latency. Proposed protocol help overcome the issues especially, energy management and security of the next generation industrial cyber physical systems.

1. Introduction

Industrial automation leads to the concept of smart factory on the basis of artificial intelligence (AI) and internet of things (IoT). Adaptive supply chain management, human–robot integration, production quality and predictive maintenance are a few examples of the industrial automation and cyber physical systems (CPSs). A huge number of sensors are deployed in the field for effective and efficient industrial automation and such a vast deployment lead to the issues of interoperability, heterogeneity among devices, processing and dealing of big data, storage of data, energy management, safety and security.

5. Conclusion and future work

Next generation industrial cyber physical systems (CPSs) require artificial intelligence (AI) empowered solutions to overcome the issues of heterogeneity of devices, big data generation by the sensors, data streaming, processing of heterogeneous unstructured data and the data security. The increasing trend of smart and intelligent services triggers the avalanche in the IoT network and their related services. To provide secure and efficient services, there is an urgent need to manage the computing and energy scarcity problem of IoT. This study focuses on mitigating some of the challenges related to IoT’s network. By exploiting the power of AI, we have proposed architecture for IoT networks to enhance security and improve energy efficiency. We integrated the two emerging AI based technologies namely, blockchain and SDN, and leverage their potential benefits in terms of efficient data analysis, data security and efficient energy management. For the IoT network with blockchain support for the SDN controller, a cluster-based framework was introduced. On both public and private networks, the blockchain is used. The resource-hungry component of PoW is eliminated to tailor the blockchain for IoT capabilities. This method saves a large amount of energy, boosts data transfer rates, and reduces latency. Extensive testing has shown that the proposed model outperforms both the basic blockchain approach and current routing protocols. This study will In the IoT domain, we hope to develop a high-level P4 architecture with blockchain support in the future.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

معماری امنیتی یکپارچه مبتنی بر AI، بلاک چین و SDN برای شبکه IOT سیستم های فیزیکی سایبری

AI-empowered, blockchain and SDN integrated security architecture for IoT network of cyber physical systems

الگوریتم salp swarm بر اساس آشوب برای شبکه های چندکنترل کننده ای SDN

Chaotic salp swarm algorithm for SDN multi-controller networks

چکیده
1- مقدمه
2- پیشینه و کارهای مرتبط
2-1- به حداقل رساندن هزینه های استقرار
2-2- به حداقل رساندن تاخیر
3- مدل ریاضی شبکه چندکنترل کننده ای SDN
4- مسئله استقرار کنترل کننده آگاه از هزینه و تاخیر
4-1- فرمولاسیون مسئله
4-2- بهره برداری از سیستم
4-3- الگوریتم ازدحام سالپ (SSA)
4-4- الگوریتم ازدحام سالپ مبتنی بر آشوب (CSSA)
4-5- نگاشت های آشوب
4-6- CSSA برای تعداد بهینه کنترل کننده ها و تخصیص های بهینه
5- ارزیابی عملکرد
6- نتیجه گیری
ضمیمه A
منابع

چکیده

شبکه های تعریف شده با نرم افزار (SDN) پارادایم شبکه جدیدی است که امکان مدیریت انعطاف پذیر شبکه ها را فراهم می آورد. با این حال، با افزایش ظرفیت شبکه، تک کنترل کننده (کنترل کننده واحد) SDN از لحاظ عملکرد و مقیاس پذیری محدودیت های زیادی دارد. استقرار چند کنترل کننده ای توزیع شده، روشی امیدوار کننده و مناسب برای ارضاء تحمل پذیری خطا و مقیاس پذیری می باشد. در رابطه با استقرار کنترل کننده ها، و تعداد بهینه کنترل کننده های مستقر شده، هنوز مسائل تحقیقاتی حل نشده ای وجود دارد. در این مقاله، یک الگوریتم بهینه سازی پویا که مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام سالپ (SSOA) است، با معرفی نگاشت های آشوب برای بهبود عملکرد بهینه ساز، توسعه یافته است. الگوریتم مذکور تعداد بهینه کنترل کننده ها و اتصالات بهینه بین سوئیچ ها و کنترل کننده ها در شبکه های SDN مقیاس بزرگ را به صورت پویا ارزیابی می کند. برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، آزمایشات مختلفی انجام و در سناریوهای مختلف پیاده گردید. علاوه براین، الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم های خطی و فراابتکاری مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که از نظر زمان اجرا و قابلیت اطمینان، الگوریتم پیشنهادی برتر از الگوریتم های فراابتکاری و الگوریتم های مبتنی بر نظریه بازیها عمل می کند.

6- نتیجه گیری

این کار مسئله استقرار کنترل کننده آگاه از هزینه و تاخیر را معرفی می کند. مسئله تعریف و یک الگوریتم فراابتکاری برای حل آن و دستیابی به راه حل بهینه، مطرح شده است. الگوریتم یک SSA آشوب است که برای دستیابی به تعداد بهینه کنترل کننده ها و همچنین تخصیص بهینه سوئیچ ها به کنترل کننده ها، توسعه یافته است، که تاخیر و هزینه های استقرار را به حداقل می رساند. معرفی نگاشت های آشوب عملکرد بهینه ساز را بهبود بخشیده و مانع رسیدن به بهینه محلی می شود. الگوریتم برای توپولوژیهای واقعی مختلف استخراج شده از توپولوژی باغ وحش، تست شده است. اثر تغییر پارامترهای مختلف شبکه بر عملکرد چک شده است. نتایج شبیه سازی، کار پیشنهادی را تصدیق نموده و مقایسه با دیگر الگوریتم های فراابتکاری و الگوریتم مبتنی بر نظریه بازیها، مطرح شده است.

Abstract

Software-defined networking (SDN) is a novel network paradigm that enables flexible management for networks. However, with the increase in network capacity, a single controller of SDN has many limitations on both performance and scalability. Distributed multi-controller deployment is a promising method to satisfy fault tolerant and scalability. There are still open research issues related to controllers placement, and the optimal number of deployed controllers. In this paper, a dynamic optimization algorithm that is based on the Salp Swarm Optimization Algorithm (SSOA) is developed with the introduction of chaotic maps for enhancing the optimizer’s performance. The algorithm dynamically evaluates the optimum number of controllers and the optimal connections between switches and controllers in large scale SDN networks. In order to evaluate the proposed algorithm, several experiments were conducted and implemented in various scenarios. Moreover, the algorithm was compared to the linear and meta-heuristic algorithms. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms meta-heuristic algorithms and a game theory based algorithm in terms of execution time and reliability.

6- Conclusion

This work introduces the latency and cost aware controller placement problem. The problem is defined and a metaheuristic algorithm is presented to solve the problem for the optimum solution. The algorithm is a chaotic SSA that is developed to get the optimal number of controllers and also the optimum allocations of switches to controllers, that minimize the latency and the deployment cost. The introduction of chaotic maps improves the optimizer performance and prevents the local optima. The algorithm is tested for various real topologies extracted from the zoo topology. The effect of variation of different network parameters on the performance is checked. Simulation results validate the proposed work and a comparison with other meta-heuristic algorithms and a game theory based algorithm is presented.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

الگوریتم salp swarm بر اساس آشوب برای شبکه های چندکنترل کننده ای SDN

Chaotic salp swarm algorithm for SDN multi-controller networks

اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع برای ارتقاء استحکام صفحه در شبکه تعریف شده نرم افزاری

Dynamic slave controller assignment for enhancing control plane robustness in software-defined networks

چکیده

1. مقدمه

2. انگیزه

3. مدل سازی و اطلاعات

4. تخصیص دینامیکی کنترل کننده تابع

5. شبیه سازی و ارزیابی

6. کارهای مرتبط

7. نتیجه گیری

منابع

چکیده

     چند کنتری یک راهکار صفحه کنترل مقیاس پذیر برای شبکه تعریف شده نرم افزاری  (SDN) در مقیاس بزرگ است. یک سوئیچ SDN برای دستیابی به انعطاف پذیری بالا می تواند به یک کنترل کننده اصلی (مستر)  برای عملیت معمولی و یک کنترل کننده تابع (اسلیو)  که از کارکرد کنترل کننده اصلی بک آپ می گیرد متصل شود. هنگامی که کنترل کننده اصلی از کار می افتد، یکی از کنترل کننده های تابع به سوئیچ ها اختصاص داده می شوند تا به عنوان کنترل کننده اصلی کار کنند. با این حال، اختصاص کنترل کننده تابع نامناسب می تواند سبب از کار افتادن زنجیره کنترل کننده شود به طوری که خارج از ظرفیت کنترل کننده اختصاص یافته کار کند و حتی سبب ایجاد اختلال در شبکه شود. در این مقاله اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع را پیشنهاد می دهیم که با طراحی اختصاص کنترل کننده تابع پیش از خرابی کنترل کننده از اختلال در شبکه جلوگیری می کند. ما ابتدا پدیده خرابی زنجیره کننده کننده را توصیف می کنیم: به دلیل اختصاص غیر منطقی کنترل کننده تابع، ممکن است کل شبکه هنگامی که یک کنترل کننده از کار می افتد دچار اختلال شود. برای جلوگیری از این پدیده، مساله اختصاص کنترل کننده تابع را به عنوان یک مساله بهینه سازی ترکیبی چند هدفه فرموله می کنیم که تاخیر، توازن بار و استحکام را در نظر می گیرد و پیچیدگی کامل NP آن را اثبات می کند. ما این مساله را توسط روش اختصاص دینامیکی کنترل کننده تابع  (DSCA) حل می کنیم. این روش ابتدا از کار افتادگی های کنترل کننده در ماژول تشخیص خطا را بررسی می کند، سپس اختصاص انعطاف پذیر تابع را کامل می کند و اختصاص تابع جدید را برای سوئیچ ها در ماژول اختصاص اسلیو کارآمد تولید می کند. در نهایت در ماژول تنظیم نقش، نقش برخی از کنترل کننده ها را تغییر می دهد و سوئیچ ها را مجدداً متصل می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که راهکار پیشنهادی می تواند بدترین تاخیر موردی را تحت خرابی های کنترل کننده به میزان متوسط 35.1 درصد کاهش دهد و احتمال اختلال در شبکه را کم کند.

از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده

     در شبکه SDN توزیع شده چند کنترلی و چند حوزه ای، هنگامی که یک کنترل کننده اصلی به دلیل خرابی سخت افزار یا نرم افزار از کار می افتد، کنترل کننده های از پیش تعریف شده تابع به طور آنی به سوئیچ های مدیریت شده توسط کنترل کننده از کار افتاده اختصاص داده می شوند. اگرچه مکانیزم های چند کنترلی و بک آپ گیری (مانند اصلی و تابع) مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان شبکه SDN را بهبود داده اند اما کارهای فعلی تحقیق کافی در طراحی اختصاص کنترل کننده تابع که نزدیک ترین کنترل کننده سوئیچ را به عنوان نقش تابع تعیین می کنند انجام نداده اند اما این اختصاص ناقص است و تهدید بالقوه ای را ارائه می کند که به عنوان از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده معرفی می شود. علاوه بر این، ما از یک مثال ساده در شکل 1 برای نمایش پدیده از کار افتادگی زنجیره کنترل کننده استفاده می کنیم.

     شکل 1-a یک شبکه SDN همراه با سه کنترل کننده (C1-C3) و شش سوئیج (S1 تا S6) را نشان می دهد. این شبکه به سه حوزه (حوزه های 1 تا 3) تقسیم می شود. یک کنترل کننده می تواند حداکثر سه سوئیچ را کنترل کند. در وضعیت از کار افتادگی کنترل کننده C1، سوئیچ ها در حوزه 1 توسط C1 قطع می شوند که در شکل 1-b نشان داده شده است. مطابق با اختصاص کنترل کننده تابع، نزدیک ترین کنترل کننده C2 به سوئیچ های حوزه 1 اختصاص داده می شود و نقش آن از تابع به اصلی تغییر می کند. بنابراین تمامی سوئیچ های مربوط به کنترل کننده از کار افتاده C1 به C2 متصل می شوند. متاسفانه به دلیل محدودیت ظرفیت کنترل کننده، C2 نمی تواند به طور همزمان سوئیچ های حوزه خود (S3 و S4) و سوئیچ هایی که جدیداً افزوده شده اند (S1 و S2) را مدیریت کند. درخواست های عبور ارسالی توسط این چهار سوئیچ (S1 تا S4) ظرفیت C2 را از بین می برند و در نتیجه C2 از کار می افتد که این مساله در شکل 1-c نشان داده شده است. به طور مشابه، در شکل 1-d، سوئیچ های S1 تا S4 به کنترل کننده C3 مجدداً متصل می شوند. در نهایت تمامی کنترل کننده ها در شبکه در وضعیت از کار افتاده قرار دارند و کل شبکه دچار اختلال می شود.

     بنابراین این مثال پدیده جالبی را نشان می دهد: در شبکه SDN چند کنترلی، از کار افتادگی یک کنترل کننده می تواند سبب از کار افتادگی کنترل کننده دیگری شود و حتی سبب از کار افتادن کل شبکه در بدترین وضعیت شود. ما این پدیده را به عنوان از کارافتادگی زنجیره کنترل کننده تعریف می کنیم.

کاوش نرم افزار سازی و مجازی سازی شبکه با اعمال شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی در 5G و IoT

Exploring Network Softwarization and Virtualization by Applying SDN/NFV to 5G and IoT

چکیده

1 مقدمه

2 نرم افزار سازی و مجازی سازی شبکه

3 P4 و CORD در حال مشهور شدن و تاثیرات آن ها

3.1 فضای ابریXمجازی سازی عملکرد شبکه Xشبکه مبتنی بر نرم افزار = مرکز داده های مجددا طراحی شده دفتر مرکزی

3.2 CORD به عنوان مرکز داده مجدد طراحی شده دفتر مرکزی

4 چرا 5G و اینترنت اشیا

5 چالش ها و مشکلات فنی

5.1 عملکرد شبکه بر اساس شبکه آزاد / متن باز در مقابل تناسب

5.2اشتراک داده از طریق روش مقصد به مقصد

5.3 گسترش جهانی

5.4 سازگاری نرم افزار

5.5 ادغام عمودی

5.6 منابع انسانی – کمبود استعداد ها

6 بیانیه R&D برای سوییچP4 و M-CORD در NCTU

6.1 آزمایش سوییچ های P4 و توسعه برنامه های کاربردی

6.2 معماری M-CORD ، نمونه اولیه، و برنامه های کاربردی

7 نتیجه گیری

منابع

چکیده

روند های توسعه شبکه سازی و فناوری های ارتباطات بی سیم به سمت شبکه های آزاد(ON) ،شبکه های مبتنی بر نرم افزار (SDN) ، مجازی سازی عملکرد شبکه(NFV)  و تفکیک تکامل یافته اند. شبکه های آزاد و شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی عملکرد شبکه نقش کلیدی را برای نرم افزار سازی و مجازی سازی(s&v) نسل بعدی شبکه ها مانند نسل پنجم ارتباطات و شبکه های (5G) و اینترنت اشیا (IoT) بازی می کنند. این مقاله  s&vاینترنت 5G و اینترنت اشیا را توضیح می دهد و موضوعات چالش برانگیز مربوط به اعمال شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی عملکرد شبکه بر روی اینترنت 5G  و اینترنت اشیا را عنوان می کند. این موضوعات شامل کارایی سیستم، اشتراک داده بین دستگاه های مختلف به صورت  مقصد به مقصد ، سازگاری نرم افزار ، توسعه جهانی ، ادغام شبکه های مبتنی بر نرم افزار و مجازی سازی عملکرد شبکه و کمبود استعداد ها است. به علاوه ،ما تحقیق و وضعیت توسعه سازگار سازی ساختار شبکه های آزاد و اعمال شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی عملکرد شبکه بر روی اینترنت 5G و اینترنت اشیا در تایوان را شرح می دهیم. در نهایت ما همکاری بین دانشگاه ملی (chiao tung) (NCTU) و صنعت شبکه سازی در زمینه سوییچ های قابل برنامه نویسی ساخته شده بر روی سیلیکون همراه با برنامه نویسی پردازنده بسته پروتکل- مستقل (P4) زبان سطح بالا و نمونه سازی یک OpenAirInterface  بر پایه M-CORD را گزارش می دهیم .

 1 مقدمه

همانطور که در شکل 1 نشان داده شد یک تغییر الگو در صنعت شبکه سازی ، از شبکه سازی اختصاصی با  فروشنده – وابسته  نرم افزار /سخت افزار به فروشنده -غیر وابسته متن باز و سوییچ های جعبه سفید وجود داشته است . جعبه سفید سخت افزار کالایی است که از طریق فروشندگان تجهیزات شبکه ODM در دسترس است .از طرفی دیگر ، نرم افزار متن باز اجرا شده بر روی سخت افزار کالا در صفحه کنترل می تواند بسیار پیچیده باشد، که تشکیل شده است از کنترل کننده (همراه با انواع Oss،ONOS،ODL،RYU) [19][17]، مجازی سازی عملکرد شبکه(NFV) و فضای ابری OS . جای تعجب نیست که، مهندسان نرم افزار که درگیر تحقق این تغییر  الگو شدند معمولا با چالش ها ، موضوعات ، یا سختی ها مواجه می شوند .

7 نتیجه گیری

این مقاله به کشف چالش ها و مشکلات نرم افزار سازی شبکه و مجازی سازی و پیدا کردن راه حل های ممکن می پردازد. تاثیرات معماری های جدید شبکه آزاد و متن باز ،سیستم عامل شبکه آزاد (onos)، p4 و CORD بر شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی عملکرد شبکه (SDN/NFV)  برای زیست بوم صنعت شبکه مبتنی بر نرم افزار شامل فروشنده شبکه با سرعت بالا (سوییچ p4)، ارائه دهنده راه حل Rack (جعبه M-CORD، فراهم کننده سیلیکون (SoC/IC) و فراهم کننده کالا (سوییچ جعبه سفید ،سرور،مخزن I/O ،پره ) می شود.

Abstract

The development trends of networking and wireless communications technologies have evolved toward Open Networking (ON), Software Defined Networks (SDN), Network Function Virtualization (NFV), and Disaggregation. ON and SDN/NFV are playing the key roles for softwarization and virtualization (S&V) of next generation networks such as 5th Generation Communications and Networks (5G) and Internet of Things (IoT). This article explores the S&V of 5G & IoT and addresses the challenging issues related to applying SDN/NFV to 5G and IoT. These issues include system performance, end-to-end interoperability, software compatibility, global deployment, integration of SDN and NFV , and shortage of talents. In addition, we describe the research and development status of adapting ON architecture and applying SDN/NFV to 5G and IoT in Taiwan. Finally we report the collaboration between National Chiao Tung University (NCTU) and networking industry in the areas of programmable switches built on top of silicon with Programming Protocol-independent Packet Processor (P4) high-level script language and prototyping an OpenAirIntrface (OAI)-based M-CORD.

1 Introduction 

There has been a paradigm shift in the networking industry, from a proprietary networking with vendordependent software/hardware to vendor-independent open source and white-box switches, as illustrated in Figure 1. The white box is the commodity hardware which is available from network equipment ODM vendors. On the other hand, the open source software executed on the commodity hardware in the control plane can be very complex, which consist of controller (with various OSs, ONOS, ODL, RYU) [17][19], Network Function Virtualization (NFV), and Cloud OS. Not surprisingly, the software engineers involved in the realization of this paradigm shift often encounter various challenges, issues, or difficulties.

7 Conclusion

This paper addresses the discovery of the challenges/issues of network softwarization and virtualization and to find out the possible solutions. The impacts of new open networking architectures and open source, ONOS, P4 and CORD of SDN/NFV to the software defined networking industry ecosystem includes high speed network vendor (P4 switch), Rack solution provider (M-CORD box) silicon provider (SoC/IC), commodity provider (white box switch, server, storage I/O, blade)

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاوش نرم افزار سازی و مجازی سازی شبکه با اعمال شبکه های مبتنی بر نرم افزار / مجازی سازی در 5G و IoT

Exploring Network Softwarization and Virtualization by Applying SDN/NFV to 5G and IoT

پهنای باند بهینه سازی برای دسترسی چندگانه غیر متعامد در نرم افزار تعیین شده در شبکه های نسل پنجم

Utility-optimized bandwidth and power allocation for non-orthogonal multiple access in software defined 5G networks

چکیده

1- مقدمه

2- کار مرتبط

2-1 مشکل اختصاص منابع در شبکه دسترسی

2-2 مشکل اختصاص دادن پهنای باند در شبکه‌ی اصلی

2-3 مشکل تخصیص منابع پایان دادن به پایان دادن مسیر

3- سیستم چارچوب و تجزیه و تحلیل مشکل

3-1 چارچوب نرم‌افزار تعریف شده در شبکه 5G

3-2 مشکل تخصیص منابع در نرم‌افزار تعریف شده در شبکه 5G

3-3 مطالعه موردی بهینه‌سازی با استفاده از شبکه‌ی SDN چندمسیره

3-4 پیاده‌سازی منابع در نرم‌افزار تعریف شده در شبکه 5G

4- فرمول‌بندی مسئله

5- الگوریتم

5-1 تجزیه مسئله

5-2 الگوریتم برای زیرمسئله در دسترسی شبکه

5-3 الگوریتم برای زیرمحموعه‌ی یک هسته‌ شبکه

6- ارزیابی عملکرد

6-1 شبیه‌سازی برای مطالعه موردی

6-2 عملکرد الگوریتم توزیع منابع چند مسیره‌ی پایان به پایان

6-3 عملکرد با توسعه‌ی تدریجی SDN

7- نتیجه‌گیری

سپاسگذاری‌ها

چکیده

نسل پنجم شبکه بی‌سیم (5G) در فرکانس‌های بسیار بالابا پهنای باند گسترده، ایستگاه‌های پایه شدید و تراکم دستگاه قرار خواهد گرفت. برای بهینه‌سازی شبکه 5G، طراحی مجدد مكانیزم تخصیص منابع به پایان رسیده در شبكه رادیو و شبكه اصلی ضروری است. در این مقاله، ما یک الگوریتم برای بهینه‌سازی منابع مشترک در سراسر لینک‌های بی‌سیم و شبکه‌های اصلی ارائه می‌دهیم. هدف ما در این راستا دو زمینه است. نخست، تکنیک دسترسی چندگانه غیرمتعامد (NOMA) برای افزایش عملکرد در شبکه5G در نظر گرفته شده است و تکنیک شبکه تعریف شده نرم افزار (SDN) برای تخصیص منابع در شبکه اصلی به وجود خواهد آمد. سپس، الگوریتم بهینه‌سازی ابزار ترکیبی با چند مسیر با استفاده از تخصیص قدرت مناسب در شبکه دسترسی به همراه تخصیص پهنای باند در شبکه اصلی، که در آن یک نشانگر قابل توجه وجود دارد که منعکس‌کننده سطح رضایت کاربر یا عملکرد و پهنای باند اختصاصی است، در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی گسترده‌ای برای ارزیابی عملکرد الگوریتم پیشنهاد شده انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که الگوریتم بهینه‌سازی مشترک پیشنهاد شده، قادر به بررسی مقدار قابل توجهی از خدمات شبکه با استفاده از دستگاه‌های SDN خواهد بود.

7- نتیجه‌گیری

برای بهینه‌سازی ابزار در نرم‌افزار تعریف شده در شبکه 5G، یک الگوریتم بهینه‌سازی مشترک پیشنهاد شده است تا بهینه‌سازی منابع را در سرتاسر شبکه‌ی دسترسی و شبکه اصلی به پایان برساند. در این مقاله، تکنیک NOMA در شبکه 5G در نظر گرفته شده تا بتواند اشتراک چندین کاربر را با استفاده از چندین کاربر در نظر بگیرد و تکنیک SDN برای تخصیص منابع در شبکه اصلی در نظر گرفته شده است تا امکان چند مسیر را فراهم کند. به منظور حل مدل بهینه‌سازی، ما همچنین یک روش را پیشنهاد کردیم تا آن را به دو زیرمجموعه با ارزش مجاز تقسیم کنیم. نتایج نشان می‌دهد که الگوریتم بهینه‌سازی مشترک پیشنهاد شده می‌تواند بدون توجه به شبکه SDN خالص یا شبکه‌ی SDN ترکیبی، بهبود قابل ملاحظه‌ای را در نظر بگیرد.

Abstract

The fifth Generation (5G) wireless network will be in very high carrier frequencies with massive bandwidths, extreme base stations and device densities. For optimization of 5G network, it is of vital importance to design end to end resource allocation mechanism across the radio access network and core network. In this paper, we propose an algorithm for joint resource optimization across wireless links and core networks. Our goal is twofold. First, Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) technique is considered for performance enhancement in 5G network, and Software Defined Network (SDN) technique is considered for resource allocation in core network. Second, the joint network utility optimization algorithm with multipath is proposed through proper power allocation across access network in conjunction with bandwidth allocation across core network, in which utility is an important indicator to reflect the level of user or application satisfaction and fairness of the allocated bandwidth. Extensive simulation has been done to evaluate the performance of proposed algorithm. The results show that the proposed joint optimization algorithm is able to achieve significant improvement in terms of network utility with more SDN devices deployed.

7- Conclusion

To optimize the utility of software defined 5G network, a joint optimization algorithm is proposed to provide end to end resource optimization across access and core network. In this paper, the NOMA technique is considered in 5G network to ensure the carrier sharing by multiple users, and SDN technique is considered for resource allocation in core network to enable multiple paths routing. In order to solve the optimization model, we also proposed a method to decompose it into two subproblems with the penalty price. The results show that the proposed joint optimization algorithm is able to achieve significant improvement in terms of network utility no matter in pure SDN or hybrid SDN network.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پهنای باند بهینه سازی برای دسترسی چندگانه غیر متعامد در نرم افزار تعیین شده در شبکه های نسل پنجم

Utility-optimized bandwidth and power allocation for non-orthogonal multiple access in software defined 5G networks

تجزیه و تحلیل معماری SDN / NFV در زیرساخت G4

Cost Analysis of SDN/NFV Architecture over 4G Infrastructure

چکیده

1. مقدمه

2. معماری IoT بر اساس شبکه نرم‌افزار محور (SDN)

3. معماری IoT بر اساس مجازی‌سازی عملکرد شبکه (NFV)

4. تجزیه و تحلیل هزینه‌ها برای معماری SDN/NFV در زیرساخت 4G

4.1 تجزیه و تحلیل هزینه‌ها: شبکه 4G اصلی

4.2 تجزیه و تحلیل هزینه‌ها: شبکه‌ای با معماری مبتنی بر SDN/NFV

4.3 نتایج

5. نتیجه‌گیری

چکیده

دو معماری مکمل، شبکه نرم‌افزار محور (SDN) و مجازی‌ سازی عملکرد شبکه (NFV) برای بر طرف کردن چندین مشکل در زمینه شبکه در حال ادغام هستند. در این مقاله، ما رایج‌ترین مفاهیم مجازی سازی که معماریان SDN و NFV پیشنهاد کرده‌اند را معرفی می‌کنیم. ما به صورت کمی صرفه‌جویی در هزینه‌های مربوط به انرژی و سخت‌افزار با استفاده از SDN و NFV در مقایسه با تکنولوژی‌های سخت‌افزار شبکه 4G موجود را ارزیابی می‌کنیم.

1. مقدمه

دستگاه‌های متصل به اینترنت که معمولاً به نام اینترنت اشیا شناخته می‌شوند (IoT) به طور مداوم و با سرعت بالایی در حال افزایش هستند. باید امکانات زیربنایی مناسب برای رسیدگی به مقدار بالای داده‌ها موجود باشد. یکی از چالش‌ها این است که دستگاه‌های IoT در سراسر جهان توزیع شده‌اند. زیرساخت شبکه باید بتواند به تمام این دستگاه‌ها در سراسر جهان دسترسی داشته باشد که این مسئله چالش بزرگ و سرمایه‌گذاری عظیم در زیر ساخت است. از آنجایی که کاربراناز سرویس دهندگان مختلفی استفاده می‌کنند و در سراسر جهان پراکنده‌اند، این غیر ممکن است که هر سرویس‌دهنده شبکه اختصاصی برای مشترکین خود فراهم کند. همانطور که فناوری‌های جدید ظهور می‌کنند، سخت‌افزار به سرعت منسوخ می‌شود و در نتیجه منجر به افزایش هزینه‌های تکراری توسط هر سرویس‌دهنده می‌شود.

5. نتیجه‌گیری

در این مقاله، یک شبکه SDN/NFV مبتنی بر ابر مورد مطالعه قرار گرفت و مدل ریاضی ارائه شده است که مصرف هزینه و انرژی میان شبکه SDN/NFV و شبکه 4G معمول را مقایسه می‌کند. تمام شاخص‌های کلیدی به عنوان توابع متغیر و به منظور بررسی تأثیر آنها بر مصرف کلی هزینه و انرژی در شبکه SDN/NFV در نظر گرفته شده‌اند. با پیروی از مفروضات معمول در مقالات، مدل پیشنهادی مصرفی نسبی هزینه و انرژی برای سرویس‌دهنده مجزا و تمام سرویس‌دهندگان سیستم که به عنوان یک واحد کل در شبکه اشتراکی SDN/NFV دخیل هستند را مورد بررسی قرار می‌دهد. با حذف امکان به دست آوردن سود چندگانه، باز هم کاهش قابل توجهی در هزینه و صرفه‌جویی انرژی در شبکه‌های مبتنی بر SDN/NFV پیدا کردیم. نتایج حاکی از ادعای سود بالای قابل دستیابی از طریق راه‌اندازی موفق شبکه‌ها مبتنی بر نرم‌افزار مجازی ‌سازی است.

Abstract

Two complementary architectures, software defined networking (SDN) and network function virtualization (NFV) are emerging to comprehensively address several networking issues. In this work, we introduce the most embraced virtualization concepts proposed by SDN and NFV architectures. We quantitatively evaluate hardware and energy cost savings with these two SDN and NFV architectures compared to the existing state-of-the-art network 4G hardware technologies.

1. Introduction

Connected devices on the Internet which are commonly known as Internet of Things (IoT) are increasing continuously at an alarming pace. There should be adequate network infrastructure facilities to handle the data explosion. One challenge is that IoT devices are globally distributed. The network infrastructure should be able to reach all these globally distributed devices. This is an enormous challenge and a huge investment in infrastructure by any single service provider. Since users are subscribed to many different service providers, and are globally distributed, it is impossible for each service provider to have its own separate network to serve its own subscribers. As new technology emerges, the hardware becomes quickly obsolete leading to huge recurring costs by each service provider.

5. Conclusion

In this work, a cloud based SDN/NFV network was studied and a mathematical model is presented that compares the cost and energy consumption between the SDN/NFV network and a typical 4G network. All key metrics are taken as variable functions to study their effect on the overall cost and energy consumption in the SDN/NFV network. Adhering to the common assumptions in the literature, the proposed model investigates the relative cost and energy consumption for both single service provider and all the service providers in the system as a whole that are involved in SDN/NFV network sharing. By eliminating the possibility of any multiplexing gain, we have still found considerable cost reductions and energy savings in SDN/NFV based networks. The results have substantiated the claims of many gains achievable through successful deployment of networks based on software virtualization.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجزیه و تحلیل معماری SDN / NFV در زیرساخت G4

Cost Analysis of SDN/NFV Architecture over 4G Infrastructure

کشف توپولوژی در شبکه های تعریف شده توسط نرم افزار: تهدیدات، طبقه بندی، و پیشرفته ترین فناوری

Topology Discovery in Software Defined Networks: Threats, Taxonomy, and State-of-the-art

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کشف توپولوژی در شبکه های تعریف شده توسط نرم افزار: تهدیدات، طبقه بندی، و پیشرفته ترین فناوری

Topology Discovery in Software Defined Networks: Threats, Taxonomy, and State-of-the-art

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

معماری ابری توزیع شده بلاک‌ چینی بر اساس گره مهی تعریف شده توسط نرم افزار برای IoT

A Software Defined Fog Node based Distributed Blockchain Cloud Architecture for IoT

چکیده
1- مقدمه
الف- نقش آفرینی پژوهش
ب- سازماندهی
2- پیش درآمد
الف- ضرورت بلاک‌چین ها در ذخیره سازی ابری توزیع شده
ب- اصول الزامی طراحی برای معماری توزیع شده امن در شبکه IoT مقیاس پذیر محاسبات لبه ای
3- معماری ابری توزیع شده بلاک‌چینی
الف- نظری اجمالی بر طراحی معماری
ب- معماری ابر توزیع شده بلاک‌چینی
ج- معماری شبکه محاسبات لبه ای
4- ارزیابی عملکرد
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

گسترش اخیر اینترنت اشیاء (IoT) و متعاقباً انفجار در حجم اطلاعات تولید شده دستگاه های هوشمند منجر به برونسپاری داده ها به مراکز تعیین شده داده ها گشته است. با این حال، مدیریت این مخزن داده های عظیم و مراکز داده های متمرکز همانند ذخیره سازی ابری به صورتی مطلوب میسر نمی باشد. چالش های بسیاری وجود دارند که با توجه به رشد سریع در تنوع و تعداد دستگاه های متصل به اینترنت که برای ارائه دسترسی بالا، تحویل بیدرنگ داده ها، مقیاس پذیری، امنیت، انعطاف پذیری و تاخیر اندک طراحی نشده اند، باید در معماری شبکه های سنتی بدان ها پرداخت. برای پرداختن به این مسائل، مقاله حاضر به ارائه یک معماری ابری توزیع شده مبتنی بر بلاک‌چین جدید همراه با شبکه تعریف شده با نرم افزار (SDN) می پردازد که گره های کنترل کننده مهی را قادر می سازد تا در لبه شبکه، اصول طراحی مورد نیاز را برآورده نمایند. مدل پیشنهادی یک معماری ابری توزیع شده مبتنی بر فناوری بلاک‌چین می باشد که دسترسی کم هزینه، امن، و مطابق تقاضا را برای اغلب زیرساخت های محاسبات رقابتی در شبکه IoT فراهم می نماید. با ایجاد زیرساخت ابری توزیع شده، مدل پیشنهادی، امکان محاسبات با کارآیی بالا و مقرون به صرفه را فراهم می آورد. افزون بر این، برای آوردن منابع محاسباتی به لبه شبکه IoT و امکان دسترسی به مقادیر وسیعی از داده ها با تاخیر اندک و به صورتی امن، یک معماری گره مهی توزیع شده امن را ارائه نمودیم که از فناوری های SDN و بلاک‌چین استفاده می نماید. گره های مهی، واحدهای محاسبات مهی توزیع شده ای هستند که امکان استقرار خدمات مهی را فراهم آورده و توسط منابع محاسباتی متعدد در لبه شبکه IoT شکل می گیرند. ما عملکرد معماری پیشنهادی خود را ارزیابی نموده و با استفاده از معیارهای مختلف عملکرد، با مدل های موجود مقایسه نمودیم. نتایج ارزیابی ما نشان می دهد که با کاهش تاخیر حاصله، کاهش زمان پاسخ، افزایش توان عملیاتی، و توانایی تشخیص حملات بیدرنگ در شبکه IoT با توجه به سربار عملکرد پایین، عملکرد بهبود می یابد.

9- نتیجه گیری

این مقاله روش فراتکاملی iABC را براساس اولین cPDF نوع Student-t خود و معادله جستجوی بهبود یافته راهکار الهام گرفته شده از DE به نام ABC/rand-to-opt/1 را به منظور بهبود قابلیت های بهره برداری و نرخ همگرایی فراتکاملی ABC ارائه می کند. به منظور نمایش بهبود، فراتکاملی پیشنهادی براساس توابع معیار تک و چند حالته با فراتکاملی استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین روش Beencluster پیشنهاد داده شده است که یک پروتکل خوشه بندی براساس فراتکاملی پیشنهادی برای شبکه های WSN است که CHهای بهینه را براساس معادله جستجوی بهبود یافته و یک تابع تناسب موثر انتخاب می کند. علاوه بر این، موقعیت بهینه BS از طریق ارزیابی تحلیلی معادلات انرژی در شبکه های WSN محاسبه شده است. در نهایت، عملکرد پروتکل پیشنهادی با پروتکل های برای اثبات اعتبار آن براساس معیارهای مختلف مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش Beecluster تقریباً بین 29 تا 127 درصد انرژی کمتری نسبت به پروتکل های دیگر مصرف می کند و طول عمر شبکه را به میزان 14 تا 19 درصد افزایش می دهد و درعین حال بیشترین تعداد پکت را با حداقل تاخیر انتها به انتها در سناریوهای مختلف شبکه WSN تحویل می دهد. اهمیت موقعیت بهینه BS نیز با کاهش درصد در مصرف انرژی در طی تغییر مسافت با تعداد نودهای حسگر مورد تحلیل قرار گرفته است. پروتکل پیشنهادی می بایست در سناریو واقعی از نودهای حسگر پیاده سازی شود تا عملکرد واقعی آن ارزیابی شود.

Abstract

The recent expansion of the Internet of Things (IoT) and the consequent explosion in the volume of data produced by smart devices have led to the outsourcing of data to designated data centers. However, to manage these huge data stores, centralized data centers, such as cloud storage cannot afford auspicious way. There are many challenges that must be addressed in the traditional network architecture due to the rapid growth in the diversity and number of devices connected to the internet, which is not designed to provide high availability, real-time data delivery, scalability, security, resilience, and low latency. To address these issues, this paper proposes a novel blockchain-based distributed cloud architecture with a software defined networking (SDN) enable controller fog nodes at the edge of the network to meet the required design principles. The proposed model is a distributed cloud architecture based on blockchain technology, which provides low-cost, secure, and on-demand access to the most competitive computing infrastructures in an IoT network. By creating a distributed cloud infrastructure, the proposed model enables cost-effective high-performance computing. Furthermore, to bring computing resources to the edge of the IoT network and allow low latency access to large amounts of data in a secure manner, we provide a secure distributed fog node architecture that uses SDN and blockchain techniques. Fog nodes are distributed fog computing entities that allow the deployment of fog services, and are formed by multiple computing resources at the edge of the IoT network. We evaluated the performance of our proposed architecture and compared it with the existing models using various performance measures. The results of our evaluation show that performance is improved by reducing the induced delay, reducing the response time, increasing throughput, and the ability to detect real-time attacks in the IoT network with low performance overheads.

V- CONCLUSION

In this paper, we proposed a new distributed blockchain cloud architecture model to meet the design principles required to efficiently manage the raw data streams produced by large IoT devices in the distributed cloud and at the edge of the network. It is based on three emerging technologies: fog computing, SDN, and blockchain. The proposed architecture was designed to support high availability, real-time data delivery, high scalability, security, resiliency, and low latency. To facilitate the provision of IoT services, the proposed architecture can significantly reduce the end-to-end delay between IoT devices, computing resources and traffic load in the core network compared to the traditional IoT architecture. The results of our performance evaluation clearly indicate that, compared to the traditional core-based cloud computing infrastructure, our model is a more efficient solution for offloading data to the cloud. It also demonstrates the efficiency and effectiveness of the proposed model and that it meets the required design principles with minimal overhead. In the future, we will explore the various energy harvesting technique aspects of our proposed model for energy efficient communication among devices at the edge of the IoT network.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

معماری ابری توزیع شده بلاک‌ چینی بر اساس گره مهی تعریف شده توسط نرم افزار برای IoT

A Software Defined Fog Node based Distributed Blockchain Cloud Architecture for IoT

یک معماری SDN امن براساس Blockchains گسترده برای شبکه های IoT

DistBlockNet: A Distributed Blockchains-Based Secure SDN Architecture for IoT Networks

چکیده

مقدمه

اصول طراحی مورد نیاز برای معماری توزیع شده ی امن

معماری امن توزیع شده ی DistBlockNet

مرور طراحی DistBlockNet

جریان کاری Shelter

به روز رسانی جدول قوانین جریان در شبکه Blockchain توزیع شده

ارزیابی عملکرد

مقیاس پذیری

تاثیرات دفاعی

دقت

تجزیه و تحلیل سربار

نتیجه

منابع

چکیده

افزایش سریع در تعداد و تنوع دستگاه های هوشمند متصل شده به اینترنت، مسائل انعطاف پذیری، بازدهی، قابلیت دسترسی، و مقیاس پذیری در داخل شبکه ی IoT جاری را برجسته ساخته است. این مسائل که ناشی از مکانیزم های کلیدی هستند، در شبکه های IoT مقیاس بزرگ، توزیع شده اند، این که چرا یک معماری SDN امن توزیع شده برای lot از تکنیک blockchain (DistBlockNet) استفاده می کند، در این مقاله ارائه شده است. این تکنیک از اصول مورد نیاز برای طراحی یک معماری شبکه ی امن، مقیاس پذیر و کارآمد پیروی می کند. مدل DistBlockNet معماری lot، مزیت های مربوط به هر دو تکنولوژی در حال ظهور را با یکدیگر ترکیب می کند: تکنولوژی SDN و blockchains . blockchains، به شیوه ای قابل تصدیق، اجازه ی داشتن شبکه ی نظیر به نظیر( peer-to-peer ) توزیع شده را می دهد، به صورتی که اعضایی که از اطمینان کافی نسبت به یکدیگر برخوردار نیستند، می توانند بدون واسطه مطمن، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یک طرح جدید برای به روز رسانی جدول قاعده ی جریان با استفاده از تکنیک blockchains، برای تصدیق مطمئن یک نسخه از جدول قاعده ی جریان، تایید جدول قاعده ی جریان و دانلود اخرین جدول قاعده ی جریان وجود دارد که بر ای دستگاه های ارسالی lot پیشنهاد شده است. در معماری پیشنهادی ما، بدون اینکه مدیر نیازی به مرور و اعمال هزاران دستور و نظر به صورت دستی داشته باشد، امنیت بایستی به صورت اتوماتیک با چشم انداز تهدید تطابق پیدا کند. ما با توجه به معیار های مختلف، عملکرد معماری مدل پیشنهادی خود را ارزیابی کرده و آن را با مدل موجود مقایسه کرده ایم. نتایج ارزیابی ما نشان می دهند که DistBlockNet این قابلیت را دارد تا در شبکه های lot ای که به صورت بلادرنگ هستند، تشخیص حمله را با سربار هایی با کارایی پایین انجام دهد، همچنین باید به این نکته اشاره داشت که رعایت اصول طراحی برای شبکه ی lot آتی مورد نیاز است.

نتیجه

در این مقاله، با تکیه بر تجزیه و تحلیل چالش هایی که شبکه های مقیاس بزرگ lot به دلیل پارادایم ارتباطی جدید یعنی DistBlockNet، با آن رو برو هستند، یک معماری شبکه ای IoT امن توزیع شده ی جدید، با استفاده از تکنیک blockchains، به منظور آدرس دهی چالش های کنونی و آتی همچنین رعایت نیاز های خدماتی جدید، پیشنهاد شده است. DistBlockNet عملکرد و ظرفیت یک سیستم را بهبود می بخشد. نقش اصلی مدل DistBlockNet، تولید و گسترش حفاظت ها شامل پیشگیری از تهدید، حفاظت داده، کنترل دسترسی، حملات شبکه، کاهش حملات شبکه ای همانند توازن حافظه ی پنهان/ ARP spoofing، حملات DDoS/DoS و تشخیص تهدیدات امنیتی است. مدل DistBlockNet همچنین تمرکز خود را بر روی کاهش زمان پنجره ی حمله با اجازه بخشیدن به دستگاه های ارسالی IoT برای چک کردن سریع و دانلود آخرین جدول قواعد جریان در صورت نیاز، قرار داده است. ارزیابی عملکرد مبتنی بر مقیاس پذیری، تاثیرات دفاعی، نرخ های مربوط به دقت، سربار های عملکرد مدل، پیشنهاد شده است. نتایج، ارزیابی کارایی و اثر بخشی مدل DistBlock-Net را نشان داده و با اصول طراحی مورد نیاز به همراه سربار حداقل مواجه شده است.

Abstract

The rapid increase in the number and diversity of smart devices connected to the Internet has raised the issues of flexibility, efficiency, availability, security, and scalability within the current IoT network. These issues are caused by key mechanisms being distributed to the IoT network on a large scale, which is why a distributed secure SDN architecture for IoT using the blockchain technique (DistBlockNet) is proposed in this research. It follows the principles required for designing a secure, scalable, and efficient network architecture. The DistBlockNet model of IoT architecture combines the advantages of two emerging technologies: SDN and blockchains technology. In a verifiable manner, blockchains allow us to have a distributed peer-to-peer network where non-confident members can interact with each other without a trusted intermediary. A new scheme for updating a flow rule table using a blockchains technique is proposed to securely verify a version of the flow rule table, validate the flow rule table, and download the latest flow rules table for the IoT forwarding devices. In our proposed architecture, security must automatically adapt to the threat landscape, without administrator needs to review and apply thousands of recommendations and opinions manually. We have evaluated the performance of our proposed model architecture and compared it to the existing model with respect to various metrics. The results of our evaluation show that DistBlockNet is capable of detecting attacks in the IoT network in real time with low performance overheads and satisfying the design principles required for the future IoT network.

Conclusion

In this article, based on an analysis of the challenges that large-scale IoT networks face due to new communication paradigms, DistBlockNet, a new distributed secure IoT network architecture consisting of an SDN base network using the blockchains technique, has been proposed to address the current and future challenges and to satisfy new service requirements. DistBlockNet improves a system’s performance and capacity. The core role of the DistBlockNet model is to generate and deploy protections, including threat prevention, data protection, and access control, and mitigate network attacks such as cache poising/ARP spoofing, DDoS/DoS attacks, and detect security threats. The DistBlockNet model also focuses on reducing the attack window time by allowing IoT forwarding devices to quickly check and download the latest table of flow rules if necessary. The performance evaluation is based on scalability, defense effects, accuracy rates, and the performance overheads of the proposed model. The evaluation results show the efficiency and effectiveness of the DistBlockNet model and have met the required design principles with minimal overhead.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک معماری SDN امن براساس Blockchains گسترده برای شبکه های IoT

DistBlockNet: A Distributed Blockchains-Based Secure SDN Architecture for IoT Networks