Пелех Н. В. Підвищення ефективності функціонування хмарних систем для інформаційно-комунікаційних сервісно-орієнтованих мереж

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U000552

Здобувач

Спеціальність

  • 172 - Електронні комунікації та радіотехніка

10-06-2022

Спеціалізована вчена рада

PhD 11

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

В дисертаційній роботі розв’язано науково-практичне завдання підвищення ефективності функціонування хмарних систем при їх інтеграції у сучасні інформаційно-комунікаційні сервісно-орієнтовані мережі шляхом розроблення методу кластеризації серверних вузлів, удосконалення моделей оцінки ефективності функціонування хмарних систем в умовах обслуговування групових потоків запитів та розвитку систем інтелектуального виявлення мережевих атак. У першому розділі «Підходи та особливості інтеграції cloud архітектур в інформаційно-комунікаційні мережі» розглянуто основні принципи побудови, підходи та особливості інтеграції хмарних систем і інформаційнокомунікаційні мережі провайдерів телекомунікацій. Проведено аналіз основних вимог щодо якості надання послуг в сервісно-орієнтованих телекомунікаційних мережах. Встановлено, що попри усі переваги, які підприємства і провайдери отримують при інтеграції хмарних систем, їх ефективність функціонування погіршується за рахунок динамічного характеру хмарного середовища та різноманітністю запитів користувачів.У другому розділі «Моделі та методи підвищення ефективності функціонування хмарних систем як компонентів сервісно-орієнтованих мереж» удосконалено математичну модель оцінки ефективності функціонування хмарних систем в умовах групового надходження запитів від користувачів. Модель базується на двоступеневій техніці апроксимації та забезпечує повний імовірнісний розподіл часу очікування запитів, часу відгуку щодо виконання запитів і кількості запитів у системі. Удосконалена модель враховує можливість обслуговування при груповому надходженні запитів та розподілений час обслуговування запитів, що дасть змогу в моменти пікових навантажень не порушувати працездатність мережі з високим ступенем віртуалізації за рахунок зменшення тривалості очікування запитів в черзі. Модель дозволяє знаходити баланс між кількістю віртуальних машин, що здійснюють обслуговування групових потоків запитів та кількістю запитів, що вже знаходяться на обслуговуванні в системі. Удосконалено метод кластеризації вузлів хмарних систем в умовах обслуговування групових потоків запитів, що дозволить підвищити ефективність функціонування хмарних систем, в яких одночасне обслуговування групових потоків запитів забезпечує велика кількість віртуальних машин. Такий підхід базується на групуванні в кластер пулу віртуальних машин, які будуть використовуватися під обслуговування чітко визначеного групового потоку із врахуванням географічної близькості вузлів між собою та моніторингу доступних програмно-апаратних та телекомунікаційних ресурсів, що дасть змогу підвищити життєвий цикл фізичних машин за рахунок збільшення рівня залишкової енергії. Розроблено алгоритм кластеризації і вибору головного вузла кластера, особливістю якого є визначення головного вузла кластера із врахуванням центральності по діаграмах Вороного, правил нечіткої логіки та моніторингу параметрів вузлів. Ухвалення рішення про вибір головного вузла здійснюється методами нечіткої логіки за допомогою правила Мамдані та центру ваги, а також із врахуванням достатніх програмно-апаратних ресурсів для подальшого функціонування вузла в якості центроїда кластеру. У третьому розділі «Моделювання та дослідження ефективності функціонування хмарних систем у інформаційно-комунікаційних сервісноорієнтованих мережах» проведено моделювання та дослідження ефективності запропонованого алгоритму кластеризації на основі комплексного критерію ефективності: тривалості пошуку маршрутів, споживання енергії в мережі і життєвий цикл мережі. Завдяки реалізації розробленого методу кластеризації вузлів хмарних систем вдалося досягти зменшення тривалості пошуку маршруту між довільною парою віртуалізованих вузлів в межах одного кластеру у 1,3 рази. Завдяки визначенню головного вузла кластера із врахуванням центральності по діаграмах Вороного, правил нечіткої логіки та моніторингу параметрів вузлів вдалося досягти зменшення тривалості пошуку маршруту між довільною парою віртуалізованих вузлів, які обслуговують один і той же груповий потік у 2,5 рази. Доведено, що розроблений алгоритм у порівнянні із CHS-FL-VD зменшує споживання енергії на 45% і продовжує життєвий цикл мережі на 8% в порівнянні з відомими алгоритмами. Даний метод дозволяє підтримувати якість надання послуг користувачам, особливо в умовах групового надходження запитів. У четвертому розділі «Реалізація мережевого захисту хмарних веб сервісів у програмно-конфігурованих сервісно-орієнтованих мережах» розроблено інтегровану архітектуру системи інтелектуального виявлення DDoS атак у інформаційно-комунікаційних мережах. Основною особливістю архітектури є реалізація підсистеми аналізу лог файлів, яка є елементом інтегрованої системи управління, що аналізує потенційні проблеми і запускає запобіжні механізми, або може повідомляти системних адміністраторів про порушення безпеки мережі.

Публікації

N. Peleh, O. Shpur, M. Klymash, “Intelligent detection of DDoS attacks in SDN networks”, Lecture Notes in Electrical Engineering., Vol. 831 : Future intentbased networking. On the QoS robust and energy efficient heterogeneous software defined networks, pp. 210–222, 2022.

N. Peleh, S. Zhuravel, O. Shpur, O. Rybytska, “Structured and unstructured log analysis as a methods to detect DDoS attacks in SDN networks,” Internet of Things (IoT) and Engineering Applications, pp. 1-9, Sept. 2021.

Н.В. Пелех, О.М. Шпур, М.М. Климаш, “Модель оцінки ефективності функціонування хмарного центру з високим ступенем віртуалізації та в умовах групового надходження запитів,” Проблеми телекомунікацій, №2(27), с.82-98. 2020.

М. М. Климаш, О.М. Шпур, Н.В. Пелех, “Моніторинг доступності вебсервісу в розподілених інфокомунікаційних системах,” Вісник Університету "Україна". Серія : Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика., №1(28), с.135-150, 2020.

О.А. Лаврів, О.М. Шпур, Н.В. Пелех, “Забезпечення доступу до статичного контенту із використанням CDN мереж як PaaS сервісу Azure Cloud,” Системи обробки інформації - Х: Харк. ун-т Повітр. Сил ім. Івана Кожедуба, №3(158), c. 83-91, 2019.

Файли

Схожі дисертації