Dağıtık simülasyon sistemleri için yeni bir yönlendirme algoritması ve uygulaması

Anahtar Kelimeler: Modelleme ve Simülasyon (M&S), DEVS, Ağ Yönetimi, Ekoloji, İnternet Dağıtık sistemler, çeşitli algoritmalar ve teknolojiler kullanarak birbirleriyle iletişim yapan birimlerden oluşur. İletişim içerisinde bulunan sistemlerin uyarlanabilirlik, ölçeklenebilirlik, güvenilirlik (sürdürülebilirlik) gibi bir takım niteliklere sahip olması gerekmektedir. Sürekli yeni servis türlerinin ve heterojen ağların bir bütün olarak dahil edilmesiyle, ağlar karmaşık bir hal almaktadır. Ağ sistemlerinin, sistemin büyüyerek daha karmaşık bir hal alması karşısında yeni ve daha gelişmiş servisleri sunması beklenmektedir. Artan karmaşıklık ve boyut nedeniyle ortaya çıkan sorunların üstesinden gelmek amacıyla geliştirilen çeşitli yöntemler bilgisayar ağlarının ihtiyaçlarına göre kullanılmaktadır. Günümüzde ağlar, hız ve işlem yapma gücündeki ihtiyaçlara cevap verebilmek için hesaplama işlevleri merkezi bir yapıdan dağıtık bir yapıya doğru kaymaktadır. Performans / maliyet oranının göz önünde tutulması zorunluluğu bu değişimi yeni işlem yapma kapasitelerinin tasarlanması üzerine daha fazla yöneltmektedir. Bu tezde, dağıtık sistemlerin karmaşıklık, ölçeklenebilirlik, vb. sorunlarının incelenmesi, tasarım alternatiflerinin araştırılması ve farklı çözüm yaklaşımlarının incelenmesi amacıyla modelleme ve simülasyon araçlarının kullanıldığı bir çalışma / uygulama gerçekleştirilmiştir. İnternetin yakın gelecekte 1 milyar düğüme erişeceği düşünülürse, ölçeklenebilirlik kavramının ağların yönetiminde, modellenmesinde ve simülasyonunda yeni boyutlar kazanacağı açıktır. Statik topoloji üreten simülatörler (COMNET, NS2, OPNET, vb.) küçük ağları çalışmak için ideal platformlarken, günümüzde üstel olarak artan ağ sistemlerini modellemede ve değişken yapılı ağ sistemlerinin performansını test etmede yetersiz kalmaktadırlar. Ayrıca, bu simülatörlerin mimarilerinin bir çoğu soyutlama ve hiyerarşiden yoksun olmaları yanında çok büyük hesaplama maliyeti oluşturmaktadırlar. Yapılan çalışmada, belirtilen kısıtlamaları / sakıncaları ortadan kaldırmaya yönelik olarak DEVS metodolojisi kullanılarak bir ağ simülatörü geliştirilmiştir. Tasarlanan ağ sisteminin modellenmesi; ağ bileşenlerinin tanımlanmasını, bu bileşenlerde çalışacak yazılım nesnelerinin, etkileşimlerinin ve bu varlıkların işlem yapan düğümlere dağıtılmalarını, ağ topolojilerinin ve iletişim protokollerinin tanımlanmasını içermektedir. Düğümler ve linkler temel ağ bileşenleri olarak tanımlandıktan sonra, DEVS birleşik model tanımı kullanılarak temel bileşenler birbirine bağlanıp birleşik ağ modelleri oluşturulmuştur. Geliştirilen ağ ortamı farklı yönlendirme algoritmalarını (en kısa yol, uzaklık vektörü, oğul zekası, vb.) modelleyebilme yeteneğine sahiptir. Geliştirilen simülatörün üstünlüklerini ve performansını göstermek amacıyla binlerce düğümden oluşan ağlar modellenmiştir. Modellenen ağlar farklı trafik yükleri altında çalıştırılarak, çalışma sırasında geliştirilen yönlendirme algoritmasının performansı incelendi. Gerçekleştirilen uygulamalardan, geliştirilen simülatörün son derece paralel, esnek ve hızlı çalıştığını, değişik teknolojileri barındıran uygulamaları geliştirebilme yeteneğine sahip olduğu gözlemlendi. Tez içerisinde yapılan çalışmalar dört grup altında özetlenebilir: i- Farklı yönlendirme algoritmalarının incelenebilmesine olanak tanıyan bir ortam oluşturulması amacıyla örnek bir ağ modelinin DEVS (Discrete Event System Specification) kullanılarak modellenmesi ve simülasyonu işlemleri gerçekleştirildi. ii- Büyük ölçekli biyolojik sistemlerde (karıncalar, halanları, termitler, vb.) kullanılan optimizasyon düzeneklerinden esinlenerek ağlarda kullanılacak kural-tabanlı yeni bir yönlendirme algoritması geliştirildi. iii- Oluşturulan ağ modeline hali hazırda kullanılmakta olan yönlendirme algoritmaları ile çalışma sırasında geliştirilen biyolojik-tabanlı yönlendirme algoritması uygulanarak, özellikle biyolojik-tabanlı yönlendirme algoritmalarının klasik yönlendirme algoritmalanyla karşılaştırılması yapıldı. iv- Geliştirilen algoritmanın büyük ölçekli ağlarda kullanılabilirliğini göstermek amacıyla, çeşitli boyutlarda ağ modelleri oluşturularak kural-tabanlı algoritmanın performansı incelendi. XII