ИСТИНА

В последнее десятилетие исследователи и аналитики говорят о кризисе в развитии компьютерных сетей. Он вызван расширением области применения сетей (сети из мобильных устройств, сети центров обработки данных) и ростом требований к качеству сетевых услуг (гарантия пропускной способности канала) и их ассортименту (новая потребность в предоставлении клиенту виртуальных сегментов сети, серверов и хранилищ данных, поддержка облачных вычислений). Проявление кризиса – трудность интеграции различных протоколов и инструментальных средств для управления сетевой инфраструктурой, сильная зависимость от конкретного поставщика сетевого оборудования, сложность обеспечения безопасности и отказоустойчивости сетей, неэффективное использование каналов при резервировании пропускной способности. Выход из кризиса видится в развитии и внедрении концепции программно-конфигурируемых сетей (ПКС). Концепция ПКС предполагает перенос логики управления сегментом сети в единый центр, называемый ПКС-контроллером. Это дает возможность гибкого управления всем сегментом сети целиком, более эффективного использования сетевого оборудования для достижения требуемого качества сервиса. В настоящее время в России и за рубежом осознана перспективность применения концепции ПКС при построении крупномасштабных высокопроизводительных сетей. Однако, реализация её преимуществ в полном объёме возможна при устранении недостатков, свойственных централизованному контроллеру сети - проблем масштабируемости и отказоустойчивости. Масштабируемость. При увеличении размера сегмента сети - ресурсов одного контроллера не хватит для взаимодействия со всеми сетевыми устройствами в разумное время. Кроме того, с увеличением размера сегмента сети растет и время на установление соединения. Отказоустойчивость. Контроллер является единой точкой отказа, т.е. отказ контроллера означает прекращение функционирования всей сети. Для решения описанных выше проблем необходимо ввести физически распределенный уровень управления c сохранением логически централизованного управления всей сетью. Для этого вся сеть разбивается на сегменты, каждый из которых управляется отдельным узлом распределённой платформы управления (узел, в том числе, может быть многопроцессорным сервером или кластером из серверов). При отказе узла этой платформы выполняется реконфигурация и контроллером для "пострадавшего" сегмента становится другой узел. Таким образом, для эффективного внедрения концепции ПКС необходимо преодолеть ряд научных и инженерных проблем в части обеспечения: -согласованного "видения" состояния сети (сегмента сети) узлами распределённой платформы управления, с исследованием возможности компромиссов между точностью и скоростью обновления состояния сети; -балансировки нагрузки на отдельные процессоры узла сети, на котором работает сетевой контроллер; -оптимизации размещения узлов платформы управления по сети; -реализации механизмов обнаружения отказа узла и замещения отказавшего узла другим. В связи с большими масштабами управляемой сети также возникают проблемы: -разработки интерфейса для сетевых приложений с учётом возможности иерархической организации платформы управления (иерархия подсетей), с учётом параллельной обработки приложений на контроллере; -оптимизации, отладки и верификации сетевых приложений; -разработки интерфейса оператора, который позволил бы наглядно представить состояние большой сети и управлять сетью удобными способами. Крупные операторы связи для предоставления услуг вынуждены закупать целый спектр специального оборудования у различных вендоров. В конечном итоге покупатель становится зависим от выбранныхпроизводителей как по ценовой политике, так и по поддержке (vendor lock). Не существует никакой возможности в оперативном автоматизированном перераспределении неиспользуемых в данный момент ресурсов сети. В дополнение, становится сложно соблюдать новые требования регулятора, а также предлагать клиентам новые услуги ввиду необходимости замены довольно большого парка оборудования и перенастройки сети. Виртуализация сетей и сетевых сервисов является одной из ключевых технологий, позволяющих удовлетворить нарастающие требования к сетевой инфраструктуре без неконтролируемого роста расходов. Данный подход позволяет операторам динамически перераспределять имеющиеся ресурсы, быстро внедрять новые услуги там, где это необходимо, за счет внедрения новых программных модулей. Анализ состояния дел в области технологий ПКС показал, что сейчас не существует распределённых контроллеров ПКС, которые бы одновременно обеспечивали бы надёжность, балансировку нагрузки и распределенное управление сетью. Так, например, контроллер HyperFlow (Университет Торонто, проект закрыт) использовал для обмена данными распределенную файловую систему, что обеспечивало пропускную способность только в 500 потоков в секунду. В разработке Onix (фирма Nicira, контроллер отсутствует в открытом доступе) для поддержания согласованного состояния использовалась реляционная база данных. Контроллер имеет промышленное применение, однако в нём нет механизмов обеспечения надежности и отказоустойчивости. Контроллер ONOS (OnLab, решение отсутствует в открытом доступе) использует быструю распределенную хэш-таблицу и имеет возможность взаимодействия сетевых приложений, запущенных на разных экземплярах контроллеров, но не предоставляет возможностей резервирования и балансировки нагрузки. Вопросы организации рабочего места оператора ПКС-контроллера в литературе вообще не рассматриваются. В предлагаемом проекте впервые будет выполнена экспериментальная реализация ПКС контроллера, сочетающего в себе распределённость, отказоустойчивость и балансировку нагрузки. Сегодня РФ практически не производит оборудования для отрасли ИКТ, находясь в существенной технологической зависимости от зарубежных поставщиков. Оснащение компьютерных сетей органов государственной власти и крупных системо-образующих корпораций в значительной мере зависит от зарубежных поставщиков. Как следствие – проблемы, например, с обеспечением информационной безопасности (эта тематика в существующем варианте требует все более и более серьезных вложений для поддержания требуемого уровня защищенности). Принимая во внимание актуальность проблемы импортозамещения, следует указать на критически важное значение предлагаемых к решению в рамках заявляемого ПНИ задач в том числе и с точки зрения преодоления технических и технологических ограничений на соответствующих направлениях развития экономики РФ. Развиваемые в рамках ПКС-подхода возможности средствами программного обеспечения устанавливаемого на обычном компьютерном оборудовании, воспроизвести сетевые сервисы, реализуемые на проблемно-ориентированном сетевом оборудовании), формируют конкурентную нишу для отечественных разработчиков (как исследовательского сообщества, так и промышленности, давая возможности не только закрыть потребности отечественных потребителей, так и выйти с конкурентоспособными решениями на мировой рынок). Предлагаемое ПНИ предполагает активно использовать преимущества текущего уровня отечественного программирования: в РФ имеется достаточно большое количество специалистов с хорошей математической подготовкой, способных не только писать исполнимый код, но и формировать соответствующие наукоемкие математические модели и алгоритмы, (затем реализуемые в программном коде). В условиях невозможности закупки за рубежом соответствующих критически важных технологий представляется целесообразным и обоснованным организовать самостоятельное проведение соответствующих теоретических и экспериментальных исследований (опираясь на имеющиеся высоко- конкурентные заделы отечественных разработчиков в области технологий и решений ПКС). Предлагаемая заявителем тематика исследований и разработок относится к критическим технологиям а также приоритетным направлениям модернизации и технологического развития экономики России (в том числе – отнесена к Приоритетным Научным Задачам, определенным решением Правительства РФ - http://government.ru/orders/10326). Предлагаемое заявителям ПНИ находится на острие развития новейших исследований и разработок в области компьютерных сетей – виртуализации сетевых функций и сервисов а также управления так называемой программно-конфигурируемой инфраструктурой (software defined infrastructure). В настоящее время в России крупнейшими национальными телеком операторами признается перспективность применения концепции ПКС при построении крупномасштабных высокопроизводительных сетей. Однако, реализация её преимуществ в полном объёме возможна при проведении дополнительных исследовательских и экспериментальных работ на тестовых площадках для апробации данной технологии. Выполняемые работы также соответствуют следующим целям: - развитие отечественных центров компетенции для разработки информационных технологий мирового класса за счет расширения интеграционных связей между фундаментальной и прикладной наукой, системой образования и промышленностью, в том числе международных; - создание и развитие отечественных ИТ-продуктов, конкурентоспособных на мировом рынке.

1) Создан набор программных средств достаточный для построения распределенной платформы управления. 2) Принятые архитектурные решения позволят реализовать ПКС контроллер, сочетающий в себе распределённость, отказоустойчивость и балансировку нагрузки. 3) Результаты этапов 1-3 полностью соответствуют ТЗ. 4) Реализация распределённого ПКС контроллера имеет преимущество над зарубежными исследовательскими и коммерческими разработками в части функциональности балансировки нагрузки и отказоустойчивости