ИСТИНА

В задаче моделирования компьютерной сети важной проблемой является моделирование хоста сети. Под хостом сети будем понимать совокупность операционной системы (далее ОС) и доступных ей физических ресурсов. С точки зрения теории моделирования, модель должна быть адекватной. Адекватностью называется совпадение характеристик функционирования модели и моделируемой системы в отношении цели моделирования (то есть модель удовлетворяет свойствам моделируемого объекта в рамках решаемой задачи). Существуют системы моделирования компьютерных сетей, которые с достаточной степенью адекватности моделируют сетевые устройства (в частности, коммутаторы и маршрутизаторы). Представляет интерес и практическую важность адекватное моделирование хоста сети вместе с его приложениями. (Адекватность понимается прежде всего в правильности воспроизведения последовательности обмена данными между приложениями и значений этих данных; вопрос точности воспроизведения моделью интервалов времени для ряда задач исследования сетей второстепенен и частично будет исследован в ходе выполнения проекта). Одним из способов решения задачи моделирования хоста является виртуализация. С помощью нее можно добиться такого доступа к одним и тем же физическим ресурсам, что объекты, запрашивающие этот доступ, не взаимодействуют друг с другом изнутри своей структуры, а лишь через запрашиваемые ресурсы. Таким образом, получаемая группа объектов эффективно использует одни и те же ресурсы. Если же добиться такого разделения для объектов, каждый из которых является операционной системой, то в системе «операционная система + физические ресурсы» мы получим группу моделей, адекватных объекту «хост» и корректных по построению. Проект нацелен на изучение возможностей применения аппаратной виртуализации и контейнеров легковесной виртуализации в задаче моделирования хоста сети и расширение функционала систем моделирования компьютерных сетей на основе полученных результатов. Возможность моделировать хост адекватно реальному хосту сети позволит получать информацию о процессах в сети, полностью соответствующих процессам, которые могут происходить в реальной компьютерной сети. Таким образом, на такой модели можно производить тестирование новых протоколов и сетевых приложений, работающих на хостах сети, а также использовать результаты работы таких систем для прототипирования состояния компьютерной сети. Для решения указанной выше проблемы моделирования хоста сети требуется: - разработать или найти систему моделирования сетей с открытым кодом, которая моделирует сетевые элементы, отличные от хоста сети, адекватно и корректно; - разработать средства для внедрения в эту систему моделей хостов, реализуемых с помощью виртуализации; - рассмотреть возможности аппаратной виртуализации и контейнеров легковесной виртуализации и оценить их возможности с точки зрения моделирования хоста компьютерной сети.

В задаче моделирования компьютерной сети важной проблемой является моделирование хоста сети. Под хостом сети будем понимать совокупность операционной системы (далее ОС) и доступных ей физических ресурсов. С точки зрения теории моделирования, модель должна быть адекватной. Адекватностью называется совпадение характеристик функционирования модели и моделируемой системы в отношении цели моделирования (то есть модель удовлетворяет свойствам моделируемого объекта в рамках решаемой задачи). Существуют системы моделирования компьютерных сетей, которые с достаточной степенью адекватности моделируют сетевые устройства (в частности, коммутаторы и маршрутизаторы). Представляет интерес и практическую важность адекватное моделирование хоста сети вместе с его приложениями. (Адекватность понимается прежде всего в правильности воспроизведения последовательности обмена данными между приложениями и значений этих данных; вопрос точности воспроизведения моделью интервалов времени для ряда задач исследования сетей второстепенен и частично будет исследован в ходе выполнения проекта). Одним из способов решения задачи моделирования хоста является виртуализация. С помощью нее можно добиться такого доступа к одним и тем же физическим ресурсам, что объекты, запрашивающие этот доступ, не взаимодействуют друг с другом изнутри своей структуры, а лишь через запрашиваемые ресурсы. Таким образом, получаемая группа объектов эффективно использует одни и те же ресурсы. Если же добиться такого разделения для объектов, каждый из которых является операционной системой, то в системе «операционная система + физические ресурсы» мы получим группу моделей, адекватных объекту «хост» и корректных по построению. Проект нацелен на изучение возможностей применения аппаратной виртуализации и контейнеров легковесной виртуализации в задаче моделирования хоста сети и расширение функционала систем моделирования компьютерных сетей на основе полученных результатов. Возможность моделировать хост адекватно реальному хосту сети позволит получать информацию о процессах в сети, полностью соответствующих процессам, которые могут происходить в реальной компьютерной сети. Таким образом, на такой модели можно производить тестирование новых протоколов и сетевых приложений, работающих на хостах сети, а также использовать результаты работы таких систем для прототипирования состояния компьютерной сети. Для решения указанной выше проблемы моделирования хоста сети требуется: - разработать или найти систему моделирования сетей с открытым кодом, которая моделирует сетевые элементы, отличные от хоста сети, адекватно и корректно; - разработать средства для внедрения в эту систему моделей хостов, реализуемых с помощью виртуализации; - рассмотреть возможности аппаратной виртуализации и контейнеров легковесной виртуализации и оценить их возможности с точки зрения моделирования хоста компьютерной сети.

Была разработана система моделирования компьютерных сетей на базе системы Network Prototype Simulator, для которой: 1. Расширен диапазон приложений, поведение которых может моделироваться в сети в системе Network Prototype Simulator. 2. Стало возможным ограничить ресурсы, доступные элементам сети. 3. Стало возможным запускать рабочие узлы системы динамически, что позволяет ускорить запуск модели сети. Это также позволяет внедрить систему в облачные платформы. 4. Стало возможным получать доступ к консолям элементов сети из графического интерфейса системы. 5. Были проведены эксперименты по моделированию сетей облачных сетей. 6. На основе накопленного опыта поставлена задача реализации новых возможностей: - Установка связи хостов моделируемой сети с реальными сетями (например, Internet). - Учёт изменения топологии сети в ходе работы модели (необходимо для моделирования работы облачных систем). - Моделирование работы виртуальных сетевых функций. - Добавление в графический интерфейс инструментов по моделированию работы облачных систем. - Поддержка запуска различных приложений для различных ПКС-контроллеров. 7. Разработан алгоритм запуска рабочих узлов в Docker-контейнерах на виртуальных машинах с учетом индивидуальных требований к ядру ОС. 8. Разработана возможность управления моделями сетей в системе шестью ПКС-контроллерами с открытым исходным кодом. 9. В систему добавлена возможность указывать контроллер, управляющий сегментом сети, из множества RUNOS, Floodlight, Ryu. 10. Возможно моделировать работу сетей в облачных системах. 11. Возможно моделировать работу виртуальных сетевых функций, а так же запускать эксперименты в сетях с ними (например, тесты для виртуальных сетевых функций). 12. Возможно запускать контейнеры или виртуальные машины в качестве хоста или коммутатора сети, а так же сегменты сети в таких контейнерах или виртуальных машинах. 13. Возможно запускать выбранные пользователями приложения доступных ПКС-контроллеров на отдельных сегментах сети.