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Gestion des fonctions réseau et du trafic dans les réseaux virtualisés

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Moufakir, Tarik (2022). Gestion des fonctions réseau et du trafic dans les réseaux virtualisés. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La virtualisation des fonctions réseau (Network Function Virtualization - NFV) et la réseautique définie par logiciel (Software Defined Networking - SDN) sont deux nouveaux paradigmes qui ont été récemment introduits qui permettent de changer la façon avec laquelle les réseaux sont configurés et maintenus. NFV et SDN offrent plusieurs avantages, notamment la création et la reconfiguration dynamique des VNFs ainsi que le routage dynamique du trafic.

Dans ce contexte, nous nous intéressons, dans la première partie de cette thèse, à la possibilité d’offrir les chaînes de fonctions de service (Service Function Chain - SFC) en tant que service (SFCaaS) où une chaîne de service pourrait être proposée en tant que service à un tiers. Un SFC est composé d’un ensemble de fonctions de réseau virtuelles (Virtual Network Functions - VNFs) qui sont implémentées dans une machine virtuelle ou conteneur s’exécutant sur un serveur ou un équipement dédié et qui liés par des liens virtuels pour transporter le trafic. Ainsi, nous cherchons à résoudre le problème d’allocation de ressources aux SFCs dans l’infrastructure physique et le routage de leur trafic. Nous formulons donc le problème en tant qu’un programme linéaire en nombres entiers (Integer Linear Program - ILP) et proposons un algorithme heuristique visant à maximiser le revenu total du fournisseur de SFC en tenant compte du coût des instances, le coût d’exploitation opérationnelle, et le coût de synchronisation entre les instances VNF.

Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressions à la gestion du trafic dans les réseaux multi-domaines où chaque domaine est administré et géré par un seul opérateur de réseau. Malheureusement, généralement, les opérateurs réseau ne collaborent pas pour prendre leurs décisions de routage et les performances globales du réseau multi-domaine. Motivés par la nécessité de résoudre ce problème, nous proposons un nouveau mécanisme de routage collaboratif multi-domaines capable de router efficacement les flux entrants à travers plusieurs domaines tout en garantissant leurs exigences de performance en termes de délai et de bande passante et en maximisant l’utilisation globale du réseau. Nous proposons donc un programme linéaire entier pour résoudre ce problème et développons un algorithme heuristique adapté aux grandes échelles. Les résultats des simulations montrent que le mécanisme proposé est capable d’optimiser considérablement l’utilisation du réseau et de maximiser le nombre de flux routés avec des performances garanties.

Titre traduit

Managing network functions and traffic in virtualized networks

Résumé traduit

Network Function Virtualization (NFV) and Software Defined Networking (SDN) are two new paradigms that have recently been introduced that are changing the way networks are configured and maintained. NFV and SDN offer several advantages, including dynamic creation and reconfiguration of VNFs as well as dynamic traffic routing.

In this context, we are interested, in the first part of this thesis, in the possibility of offering Service Function Chain (SFC) as a service (SFCaaS) where a chain of service could be offered as a service to a third party. An SFC is made up of a set of virtual network functions (VNFs) which are implemented in a virtual machine or container running on a dedicated server or device and which are linked by virtual links to carry traffic. Thus, we try to solve the problem of allocating resources to SFCs in the physical infrastructure and the routing of their traffic. We therefore formulate the problem as an Integer Linear Program (ILP) and propose a heuristic algorithm aimed at maximizing the total revenue of the SFC provider taking into account the cost of instances, the operating cost operational, and the cost of synchronization between VNF instances.

In the second part of this thesis, we are interested in traffic management in multi-domain networks where each domain is administered and managed by a single network operator. Unfortunately, network operators typically do not work together to make their routing decisions and the overall performance of the multi-domain network. Motivated by the need to solve this problem, we propose a new multi-domain collaborative routing mechanism capable of efficiently routing inbound flows across multiple domains while ensuring their performance requirements in terms of delay and bandwidth and maximizing l overall use of the network. We therefore propose an entire linear program to solve this problem and develop a heuristic algorithm suitable for large scales. The results of the simulations show that the proposed mechanism is capable of considerably optimizing the use of the network and of maximizing the number of flows routed with guaranteed performance.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 101-116).
Mots-clés libres: réseaux définis par logiciel, routage multi-domaine, performance du réseau, chaînes de fonctions de service en tant que service (SFCaaS), fonction de réseau virtuelle (VNF), chaîne de fonctions de service (SFC)
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Zhani, Mohamed Faten
Codirecteur:
Codirecteur
Gherbi, Abdelouahed
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 26 mai 2022 17:23
Dernière modification: 26 mai 2022 17:23
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2995

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