Balanced path generation and reliability extension for ın-band network telemetry

Şebekenin düzenli bir şekilde gözlemlenmesi, veri düzlemi içerisinde oluşabilecek hatalara karşı güvenli veri aktarımını gerçekleştirebilmek veya şebekenin saldırılara karşı güvenliğini sağlayabilmek için en önemli temel ihtiyaçlardan biridir. Geleneksel veri düzlemi gözlem yöntemleri, şebeke içerisindeki tüm cihazlardan gelecek periyodik güncellemelere dayalı çalışmakta olup bu yöntemler merkezi kontrolcü ve cihazlar arasında yoğun bir trafiğe sebep olmaktadır. Bu sebepten dolayı geleneksel gözlemleme yöntemlerinin büyük ve karmaşık sistemlerde uygulanabilirliği kısıtlıdır. Bant-içi telemetri (in-band telemetry (INT)) bu kısıtlamaya karşı ortaya çıkan bir çözüm olup trafikteki özel paketlerin ağ anahtarlarında tutulan verilerine erişimini sağlamaktadır. Bu sayede özel bir paket birden fazla ağ anahtarının verisi taşıyabilmekte ve merkezi kontrolcü ile ağ cihazları arasındaki trafiğin azalmasını sağlayabilmektedir. Her ne kadar bant-içi telemetri iletişim yoğunluğunu azaltmayı sağlayabilse de bu yöntemin etkili olarak kullanılabilmesi için bazı tasarım sorunlarının ele alınması gerekmektedir. Bu sorunlar (i) merkezi kontrolcü üzerindeki trafik yükünü azaltmak, (ii) uzölçümlerinin güncelliğinin korunmasını sağlamak, ve (iii) taşınacak tekrar eden bilgi miktarını azaltmak olarak sıralanabilir. Bu çalışma, sıralanmış olan üç problemi ele alan bir optimizasyon problemi, dengeli basit bant-içi patika üretimi problemi (BSIP), tanımı yapıyor ve problemin çözümü olarak dengeli bant-içi telemetri patikaları üretiyor. Optimizasyon probleminin çözüm üretmek için ihtiyaç duyduğu değer arama uzayının büyüklüğü sebebiyle büyük veri düzlemleri için kullanılması çok fazla zaman ve kaynak gerektiriyor. Bu sebepten dolayı, aynı problemi ele alan ağ parçalama tekniği üzerine kurulmuş ağ diyagramı bölerek INT yolu oluşturma (GPINT) algoritması sunulmuştur. Bunun yaninda, INT protokolüne yeni bir modül eklenip, özel paketler ile dinamik bir şekilde ayarlanabilen ölçüm aralıkları verilmesi sağlanmıştır. Dinamik aralıklar sayesinde merkezi kontrolcü kendi ihtiyacı ve ağ düzleminin durumuna göre ölçümlerin tamamını almak yerine istediği aralığı ve miktarı alabilmesi sağlanmıştır. Böylelikle INT protokolünün ağ şartlarına adapte olabilme özelliği arttırılmıştır. Önerilen GPINT algoritmasının performansını hem sayısal, hem de simülasyon ortamında detaylı bir şekilde inceleyerek daha önceden kabul edilmiş Euler tekniği ile karşılaştırılmıştır. Sayısal karşılaştırmalarımız sonucunda GPINT algoritmasının BSIP çözümüne oldukça yakın kalitede yollar ürettiği görülmüş ve Euler tekniğini karşısında üstün bir performans sağlamıştır. Simülasyon ortamında da tespit ettiğimiz bu üç ihtiyacın önemli olduğunu doğrulanmış ve GPINT algoritmasının etkili bir ağ gözlemi yapmak için uygun patikalar üretebildiği gösterilmiştir. Simülasyon sırasında INT protokolünün paket kayıplarına karşı hassas olduğu gözlemlenmiş ve bu kayıpların ağ gözlemi yapmayı zorlaştıracak seviyelere ulaşabileceği tespit edilmiştir. Buna karşılık INT protokolü için veri kaybını engelleyici bir modül önerilmiş ve önerilen modül simülasyon ortamında test edilmiştir.