Consensus algorithms in Software Defined Networks (SDN) for multiple controllers
Αλγόριθμοι Συναίνεσης σε Δίκτυα Ορισμένων Λογισμικών (SDN) για πολλαπλούς ελεγκτές

Doctoral Thesis
Συγγραφέας
Λάλου, Σταυρούλα
Ημερομηνία
2025Προβολή/ Άνοιγμα
Λέξεις κλειδιά
Δίκτυα Ορισμένα από Λογισμικό (SDN) ; Πολλαπλοί ελεγκτές ; Αλγόριθμος συναίνεσης ; Ανοχή σε σφάλματα ; Συντονισμός ; Εξισορρόπηση φόρτου ; Τοποθέτηση ελεγκτών ; ΚαθυστέρησηΠερίληψη
Αυτή η διδακτορική διατριβή ερευνά την εφαρμογή αλγορίθμων συναίνεσης για την
ενίσχυση της συνεργασίας μεταξύ πολλαπλών ελεγκτών σε Δίκτυα Ορισμένα από Λογισμικό
(SDN). Η έρευνα επικεντρώνεται στην αντιμετώπιση κρίσιμων προκλήσεων στα SDN, όπως η
κλιμακωσιμότητα, η ανοχή σε σφάλματα, το σημείο μοναδικής αποτυχίας και ο συγχρονισμός της
κατάστασης του δικτύου, μέσω της χρήσης πρωτοκόλλων συναίνεσης. Οι παραδοσιακές
αρχιτεκτονικές με έναν μόνο ελεγκτή αντιμετωπίζουν περιορισμούς στη διαχείριση μεγάλων
δικτύων, συμπεριλαμβανομένων των σημείων συμφόρησης, της υπερβολικής φόρτωσης και της
ευπάθειας σε αποτυχίες. Αντίθετα, οι αρχιτεκτονικές με πολλαπλούς ελεγκτές προσφέρουν
βελτιωμένη ευελιξία, κλιμακωσιμότητα και αξιοπιστία. Ωστόσο, η αποτελεσματική συντονισμός
και συγχρονισμός μεταξύ των κατανεμημένων ελεγκτών παραμένει απαραίτητος για τη βέλτιστη
απόδοση του δικτύου.
Η μελέτη πραγματοποιεί μια συγκριτική ανάλυση των υφιστάμενων πρωτοκόλλων και
μηχανισμών συναίνεσης, αξιολογώντας την απόδοσή τους υπό τις ίδιες συνθήκες προσομοίωσης.
Προτείνεται ένας νέος μηχανισμός συναίνεσης βασισμένος στον αλγόριθμο Raft, ο οποίος έχει
σχεδιαστεί για να εξασφαλίζει σταθερό, συνεπή και αποτελεσματικό συγχρονισμό της
κατάστασης του δικτύου μεταξύ των ελεγκτών. Ο μηχανισμός υποστηρίζει υψηλή απόδοση,
δυναμικές αλλαγές προβολής, ανοχή σε σφάλματα και συγχρονισμό ελεγκτών, παρουσιάζοντας
ανώτερη απόδοση σε σύγκριση με τις υπάρχουσες εναλλακτικές λύσεις. Επιπλέον, η έρευνα
εξετάζει τεχνικές εξισορρόπησης φόρτου για τη βέλτιστη αξιοποίηση των πόρων του επιπέδου
ελέγχου, αντιμετωπίζοντας προκλήσεις όπως η αύξηση της καθυστέρησης και η απώλεια πακέτων
κατά τη μετανάστευση φόρτου.
Επιπλέον, η διατριβή ασχολείται με το Πρόβλημα Τοποθέτησης Ελεγκτών (CPP),
προτείνοντας έναν ευρετικό αλγόριθμο για την ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης από άκρο σε
άκρο και τη μείωση της μέγιστης καθυστέρησης μεταξύ ελεγκτών και διακομιστών, με στόχο την
εξάλειψη της καθυστέρησης στην ουρά των ελεγκτών. Η μελέτη τονίζει την πρακτική εφαρμογή
αυτών των λύσεων, παρέχοντας ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο για τη βελτίωση της
κλιμακωσιμότητας, της αξιοπιστίας και της αποτελεσματικότητας στις αρχιτεκτονικές SDN.
Με την ενοποίηση αλγορίθμων συναίνεσης, τεχνικών εξισορρόπησης φόρτου και
βελτιστοποιημένων στρατηγικών τοποθέτησης ελεγκτών, αυτή η έρευνα συμβάλλει στην πρόοδο
της διαχείρισης των SDN, προσφέροντας ισχυρές λύσεις για τις σύγχρονες προκλήσεις των
δικτύων. Τα ευρήματα και οι προτεινόμενοι μηχανισμοί επαληθεύονται πειραματικά,
αποδεικνύοντας την αποτελεσματικότητά τους στην επίτευξη σταθερών και υψηλής απόδοσης
SDN περιβαλλόντων.