ОРГАНИЗАЦИЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПАКЕТОВ ПРИ МНОГОПУТЕВЫХ ПЕРЕДАЧАХ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Носков И.И. Организация резервирования пакетов при многопутевых передачах реального времени // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 4. С. 568–575. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-568-575

Предмет исследования. Исследованы механизмы организации резервированных многопутевых передач в компьютерных сетях. Метод. Разработан протокол прикладного уровня, позволяющий увеличить вероятность своевременной и безошибочной доставки данных в компьютерных сетях, функционирующих в условиях ограничений на время доставки, за счет использования резервированных многопутевых передач копий пакетов по разным каналам связи. Основные результаты. Разработан протокол, работающий поверх UDP и позволяющий выполнять резервированные многопутевые передачи. Исследование эффективности предложенного решения базируется на имитационном моделировании в среде OMNeT++. Разработаны модели предложенного протокола и компьютерной сети с возможностью резервированных передач. Проведены эксперименты и определены области эффективного использования разработанного протокола. В качестве критерия эффективности выбран мультипликативный критерий, отражающий запас времени безошибочно и своевременно переданных пакетов. Разработанный протокол показал эффективность при различных сценариях работы, в которых варьировались кратность резервирования и интенсивность поступления пакетов. Практическая значимость. Разработанные в данной работе алгоритмы и механизмы могут быть использованы для программной реализации протокола, осуществляющего резервированные многопутевые передачи с целью использования его в киберфизических системах реального времени.

1. Aysan H. Fault-Tolerance Strategies and Probabilistic Guarantees for Real-Time Systems. Vasteras, Sweden, Malardalen University, 2012. 190 p.

2. Cheng S.T., Chen C.M., Tripathi S.K. Fault-tolerance model for multiprocessor real-time systems // Journal of Computer and System Sciences. 2000. V. 61. N 3. P. 457–477. doi: 10.1006/jcss.2000.1704

3. Татарникова Т.М. Аналитико-статистическая модель оценки живучести сетей с топологией mesh // Информационно-управляющие системы. 2017. № 1(86). С. 17–22. doi: 10.15217/issnl684-8853.2017.1.17

4. Shooman M.L. Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis, and Design. John Wiley & Sons, 2002. 552 p.

5. Шубинский И.Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы. Методы синтеза. Ульяновск: Областная типография «Печатный двор», 2016. 544 с.

6. Татарникова Т.М., Елизаров М.А. Модель оценки временных характеристик при взаимодействии в сети интернета вещей // Информационно-управляющие системы. 2017. № 2(87). С. 44–50. doi: 10.15217/issnl684-8853.2017.2.44

7. Tatarnikova T.M., Kutuzov O.I. Model of a self-similar traffic generator and evaluation of buffer storage for classical and fractal queuing system // Proc. 1st Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT 2018). 2018. P. 1–3. doi: 10.1109/MWENT.2018.8337306

8. Polese M., Chiariotti F., Bonetto E., Rigotto F., Zanella A., Zorzi M. A survey on recent advances in transport layer protocols // IEEE Communications Surveys and Tutorials. 2019. V. 21. N 4. P. 3584–3608. doi: 10.1109/COMST.2019.2932905

9. Iyengar J., Thomson M. QUIC: A UDP-based multiplexed and secure transport // IETF, Working Draft: draft-ietf-quic-transport-08, Dec. 2017 [Электронный ресурс]. URL: https://tools.ietf.org/id/draft-ietf-quic-transport-08.txt (дата обращения: 28.05.2020).

10. Viernickel T., Froemmgen A., Rizk A., Koldehofe B., Steinmetz R. Multipath QUIC: A deployable multipath transport protocol // Proc. IEEE International Conference on Communications (ICC 2018). 2018. P. 8422951. doi: 10.1109/ICC.2018.8422951

11. Bogatyrev V.A., Bogatyrev A.V. Functional reliability of a real-time redundant computational process in cluster architecture systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2015. V. 49. N 1. P. 46–56. doi: 10.3103/S0146411615010022

12. Богатырев В.А., Богатырев А.В. Модель резервированного обслуживания запросов реального времени в компьютерном кластере // Информационные технологии. 2016. Т. 22. № 5. С. 348–355.

13. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Резервированная передача данных через агрегированные каналы в сети реального времени // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 9. С. 735–740. doi: 10.17586/0021-3454-2016-59-9-735-740

14. Lee M.H., Dudin A.N., Klimenok V.I. The SM/V/N queueing system with broadcasting service // Mathematical Problems in Engineering. 2006. V. 2006. P. 98171. doi: 10.1155/MPE/2006/98171

15. Dudin A.N., Sun' B. A multiserver MAP/PH/N system with controlled broadcasting by unreliable servers // Automatic Control and Computer Sciences. 2009. V. 43. N 5. P. 247–256. doi: 10.3103/S0146411609050046

16. Prasenjit Chanak, Tuhina Samanta, Indrajit Banerjee. Fault-tolerant multipath routing scheme for energy efficient wireless sensor networks // International Journal of Wireless & Mobile Networks (IJWMN). 2013. V. 5. N 2. P. 33–45. doi: 10.5121/ijwmn.2013.5203

17. Krouk E., Semenov S. Application of coding at the network transport level to decrease the message delay // Proc. 3rd International Symposium on Communication Systems Networks and Digital Signal Processing. Staffordshire University, UK, 2002. P. 109–112.

18. Богатырев В.А., Богатырев А.В., Богатырев С.В. Перераспределение запросов между вычислительными кластерами при их деградации // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 9. С. 54–58.

19. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Богатырев А.В. Оптимизация кластера с ограниченной доступностью кластерных групп // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2011. № 1(71). С. 63–67.

20. Bogatyrev V.A., Parshutina S.A. Redundant distribution of requests through the network by transferring them over multiple paths // Communications in Computer and Information Science. 2016. V. 601. P. 199–207. doi: 10.1007/978-3-319-30843-2_21

21. Bogatyrev V.A., Slastikhin I., The models of the redundant transmission through the aggregated channels // Advances in Computer Science Research. 2017. V. 72. P. 294–299. doi: 10.2991/itsmssm-17.2017.60

22. Носков И.И., Богатырев В.А., Сластихин И.А. Имитационная модель локальной компьютерной сети с агрегированием каналов и случайным методом доступа при резервировании передач // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6(118). С. 1047–1053. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1047-1053

23. Носков И.И. Моделирование компьютерной сети с отказоустойчивым шлюзом в среде OMNeT++ // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. С. 673–679. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-4-673-679

24. Noskov I.I., Bogatyrev V.A. Multipath redundant transmissions of critical to delays packets based on UDP protocol // CEUR Workshop Proceedings. 2020. V. 2590. P. 1–12.

25. Carpenter B., Brim S. Middleboxes: Taxonomy and issues // IETF, RFC 3234, Feb. 2002 [Электронный ресурс]. URL: https://rfc-editor.org/rfc/rfc3234.txt (дата обращения: 03.06.2020).

26. Edeline K., Donnet B. A first look at the prevalence and persistence of middleboxes in the wild // Proc. 29th International Teletraffic Congress (ITC). Genoa, Italy. 2017. V. 1. P. 161–168. doi: 10.23919/ITC.2017.8064352

27. Papastergiou G., Fairhurst G., Ros D., Brunstrom A., Grinnemo K., Hurtig P., Khademi N., Tüxen M., Welzl M., Damjanovic D., Mangiante S. De-ossifying the Internet transport layer: A survey and future perspectives // IEEE Communications Surveys and Tutorials. 2017. V. 19. N 1. P. 619–639. doi: 10.1109/COMST.2016.2626780

28. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Эффективность резервирования и фрагментации пакетов при передаче по агрегированным каналам // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 2. С. 165–170. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-2-165-170

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License