Investigadores desarrollan esquema de enrutamiento de segmento inteligente para gestión de red

La ingeniería de tráfico ha atraído mucha atención de la investigación, especialmente en los últimos años a medida que las redes crecen en tamaño y complejidad. Los operadores de red necesitan cada vez más formas mejores de administrar las cantidades masivas de datos que fluyen a través de sus redes. Un equipo de investigadores ha propuesto un esquema de enrutamiento inteligente para la ingeniería de tráfico que logra el equilibrio de carga con gastos generales de control limitados.

Su investigación se publica en la revista Análisis y minería de grandes datos.

Tradicionalmente, los investigadores han estudiado la ingeniería de tráfico relacionada con las redes tradicionales de protocolo de Internet (IP) con un enfoque en los protocolos de enrutamiento IP, los problemas de optimización de enrutamiento y la superposición en una red IP. Con la llegada de la red definida por software, los investigadores comenzaron a centrarse más en cuestiones de ingeniería de tráfico, incluida la división del tráfico y el diseño de protocolos.

En las redes definidas por software, la red se puede controlar de forma centralizada mediante aplicaciones de software. Las redes definidas por software permitieron a los investigadores lograr una gestión de red más eficiente, resolviendo algunos de los problemas de ingeniería de tráfico masivo que son difíciles de gestionar en las redes tradicionales.

Sin embargo, incluso con redes definidas por software, los investigadores lucharon con problemas de escalabilidad. Entonces, los investigadores centraron su atención en el enrutamiento de segmentos. El enrutamiento de segmentos es una técnica que permite a los investigadores simplificar la ingeniería de tráfico en los dominios de la red mediante la organización de conjuntos de información denominados paquetes.

Los investigadores se dieron cuenta de que al combinar el enrutamiento de segmentos con redes definidas por software, podrían ser capaces de resolver algunos de los desafíos en la red definida por software. Sin embargo, todavía había algunos problemas sin resolver porque el enrutamiento de segmentos trae consigo sobrecargas de control, lo que significa que se deben insertar encabezados de paquetes adicionales. Los gastos generales reducen en gran medida la eficiencia de una red grande cuando los encabezados de los segmentos se vuelven demasiado largos.

«El enrutamiento de segmentos ha sido una arquitectura novedosa para la ingeniería de tráfico, pero también genera gastos generales de control y reduce la eficiencia de reenvío. Por lo tanto, nos enfocamos en cómo optimizar el rendimiento del equilibrio de carga del enlace con una sobrecarga de control limitada basada en el enrutamiento de segmentos», dijo Laizhong Cui, un profesor de la Facultad de Ciencias de la Computación e Ingeniería de Software de la Universidad de Shenzhen.

Para superar estos desafíos, el equipo de investigación propuso un esquema de enrutamiento inteligente para la ingeniería de tráfico. Esto permite equilibrar la carga con gastos generales de control limitados. El equipo comenzó formulando el problema como un problema de mapeo que asigna diferentes flujos a puntos de desvío clave. A continuación, demostraron que el problema es un polinomio duro no determinista, una forma de definir el problema en la teoría de la complejidad computacional.

Luego, para resolver el problema, desarrollaron un algoritmo mejorado de optimización de colonias de hormigas. La optimización de colonias de hormigas es una técnica que utiliza la probabilidad para resolver problemas de optimización de redes. También diseñaron un segundo algoritmo, un algoritmo de equilibrio de carga, y analizaron su rendimiento teórico.

«Propusimos dos algoritmos para realizar nuestro objetivo de equilibrio de carga y evitar la sobrecarga de reenvío. La teoría de la optimización de colonias de hormigas y la programación lineal proporcionaron ideas e instrucciones para los algoritmos», dijo Laizhong Cui.

El equipo evaluó su esquema de enrutamiento inteligente para ingeniería de tráfico en diferentes topologías del mundo real. La topología describe cómo se organizan y conectan los elementos de las redes. Los resultados del equipo muestran que sus algoritmos superan a los algoritmos tradicionales. Con su esquema de enrutamiento inteligente para ingeniería de tráfico, el ancho de banda máximo es un 24,6 % más bajo que el de los algoritmos tradicionales, cuando se evalúa en la topología de red de Bell Canada.

De cara a futuras investigaciones, el equipo se está preparando para probar y optimizar sus algoritmos en un entorno de red real. También planean desarrollar aún más su esquema agregando el método de inteligencia artificial en redes de área amplia definidas por software. «Nuestro objetivo final es desarrollar y aplicar nuestras soluciones a la mayoría de las arquitecturas de red para mejorar el rendimiento de transmisión de la red», dijo Cui.

Proporcionado por Prensa de la Universidad de Tsinghua