Разработка моделей и методов анализа виртуальных частных сетей с учетом особенностей их практической реализации
ПРОЕКТНа правах рукописи
РОСЛЯКОВ Александр Владимирович РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ АНАЛИЗА ВИРТУАЛЬНЫХ ЧАСТНЫХ СЕТЕЙ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Самара 2008
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поволжская государствен ная академия телекоммуникаций и информатики» (ГОУ ВПО ПГАТИ).
Научный консультант – доктор технических наук, профессор Карташевский В.Г. (ГОУ ВПО ПГАТИ)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гольдштейн Б.С. (ФГУП ЛОНИИС) доктор технических наук, профессор Докучаев В.А. (ГОУ ВПО МТУСИ) доктор технических наук, профессор Прохоров С.А. (ГОУ ВПО СГАУ)
Ведущая организация: Государственное образовательное учрежде ние высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» (ГОУ ВПО ВГУ)
Защита состоится «» 2008 г. в часов на засе дании диссертационного совета Д219.003.02 при Поволжской госу дарственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу:
443010 г. Самара, ул. Л. Толстого, д. 23.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.
Автореферат разослан «_» 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д219.003. доктор технических наук, доцент Мишин Д.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Крупные компании и организации для создания единого информационного пространства используют терри ториально–распределенные корпоративные сети для объединения от дельных сетей филиалов и его удаленных сотрудников с сетью цен трального офиса. Традиционный способ построения таких сетей – ис пользование выделенных (чаще всего арендованных у телекоммуни кационных операторов) каналов связи для организации связей «ло кальная сеть – локальная сеть» и телефонных сетей общего пользова ния для связей удаленных пользователей. Быстрое развитие IP–сетей (и, прежде всего, Интернет) породило новую тенденцию – использо вание для построения глобальных корпоративных связей более деше вого и более доступного (по сравнению с выделенными каналами) транспорта пакетных сетей.
Однако такое заманчивое и дешевое решение – передача корпора тивных данных через публичную сеть – представляет собой очевид ную угрозу для безопасности сети любого предприятия, не говоря уж об органах государственной власти и управления. Кроме этого, отка завшись от выделенных каналов с гарантированной пропускной спо собностью, предприятие вынуждено мириться с непредсказуемым ха рактером производительности каналов связи в Интернет.
Для решения этих проблем может быть использована услуга вирту альных частных сетей VPN (Virtual Private Network). Виртуальная ча стная сеть строится на основе логических соединений между опреде ленными пользователями сети общего пользования с пакетной комму тацией, изолированных на логическом уровне от других пользовате лей той же сети. VPN обеспечивает безопасность и секретность, как в традиционной частной сети, при сохранении стоимости передачи ин формации, как в сети общего пользования. Следовательно, такая услу га будет востребована многими корпоративными пользователями, не имеющими собственных сетевых ресурсов, в том числе органами го сударственной власти и бюджетными организациями, ввиду ее эконо мичности и доступности.
Хотя услуги виртуальных частных сетей операторы предоставляют уже достаточно длительный период (начиная с пакетных сетей Frame Relay и ATM), тем не менее, только в связи с активным развитием се тей на базе протокола IP (Internet Protocol) в последнее время наблю дается рост научных исследований технологии VPN. Несмотря на зна чительную популярность тематики исследования VPN приходится констатировать, что до сих пор остается множество вопросов и нере шенных задач. Перечислим основные из них:
фактически отсутствует единая теоретическая база, которая бы служила методологической основой планирования, реализации и экс плуатации VPN;
имеющиеся теоретические подходы к оптимальному распреде лению полосы пропускания сетей общего пользования для реализации VPN не учитывают многих особенностей функционирования совре менных виртуальных сетей;
отсутствуют эффективные алгоритмы и программные системы, которые позволяют автоматизировать эксплуатационные процессы у провайдеров услуг VPN.
Решение указанных проблем позволит расширить функциональные возможности и область применения различных моделей VPN и, тем самым, повысить эффективность использования сетевой инфраструк туры в целом, что выгодно как потребителям, так и поставщикам ус луг VPN. Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью дальнейшего совершенствования со временных методов оптимизации и инженерного анализа, предназна ченных для использования провайдерами услуг VPN.
Актуальность изучения и исследования VPN обусловлена еще и тем, что данная технология является основой для построения в России телекоммуникационной сети для государственных нужд в рамках реа лизации национальной концепции «электронного правительства», сформулированной в виде Федеральной целевой программы «Элек тронная Россия (2002–2010 годы)». Одним из практических примеров такого подхода является создаваемая в настоящее время крупнейшая в России VPN «Образование» в рамках реализации одноименного на ционального проекта.
Объектом исследования являются виртуальные частные сети.
Предметом исследования являются модели и методы оптимально го распределения полосы пропускания сети общего пользования для реализации виртуальных частных сетей в соответствии с требования ми пользователей услуг VPN.
Цель работы и задачи исследования. Цель диссертации состоит в разработке элементов теории планирования VPN на базе новых моде лей, а также методов анализа, реализующих теоретические результаты в виде алгоритмов и программных пакетов. Данные модели и методы должны обеспечить увеличение эффективности использования ресур сов сетей общего пользования, как с точки зрения пользователей, так и провайдеров услуг VPN.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ характерных особенностей практической реа лизации виртуальных частных сетей, которые необходимо учитывать при разработке теоретической основы планирования VPN;
сформировать системный подход к построению моделей и раз работке методов исследования VPN при различных условиях реализа ции виртуальных сетей;
разработать методы анализа и синтеза топологии VPN с учетом различных аспектов практической реализации частной сети (характера трафика, способов резервирования сетевых ресурсов, способов мар шрутирования трафика, ограничений на доступную полосу пропуска ния и др.);
обосновать базовые принципы построения автоматизированной системы эксплуатационной поддержки OSS (Operations Support System) деятельности провайдера услуг VPN;
провести экспериментальные исследования моделей и методов планирования VPN с использованием разработанных программных средств и оценить их эффективность;
разработать методики количественной оценки управленческих решений при предоставлении услуг VPN.
Методы исследования. Для решения перечисленных задач в рабо те использовались методы теории графов, теории оптимизации, тео рии телетрафика, теории вероятностей и математической статистики, численные методы расчета и анализа, методы экспертных оценок.
Научная значимость работы. Совокупность полученных резуль татов можно рассматривать как теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы совершенствования методов анализа и синтеза виртуальных частных сетей, имеющей важное народно– хозяйственное значение в области научных основ построения средств автоматизированного проектирования, разработки и исследования мо делей, алгоритмов и методов практической реализации VPN, обеспе чивающих оптимальное использование ресурсов сетей общего поль зования.
Достоверность и обоснованность обеспечивается опорой на ме тодологию исследования в терминах теории графов, обоснованностью применяемых методик, масштабами экспериментально–опытной ра боты, в процессе которой отрабатывались различные предположения о построении и функционировании VPN с учетом различных аспектов их практической реализации и полученных результатов исследований, доказавших правомерность разработанных моделей, методов и алго ритмов, при сопоставлении их с аналогичными результатами, полу ченными другими исследователями.
Научная новизна.
1. Сформулирован новый методологический подход к планирова нию виртуальных частных сетей, учитывающий в совокупности инте ресы потребителей и поставщиков услуг VPN.
2. Впервые задача планирования VPN сформулирована в виде по иска маршрутов передачи трафика виртуальной сети в каналах сети общего пользования с учетом полноты информации о характере и ве личине трафика конечных точек VPN, способов маршрутирования трафика, ограничений на доступные сетевые ресурсы.
3. Предложено развитие метода анализа зависимости общего до хода сети от изменения резервируемой полосы пропускания при реа лизации нескольких VPN на базе канальной модели с учетом ограни ченных сетевых ресурсов.
4. Разработаны эффективные алгоритмы анализа и синтеза тополо гии VPN для различных потоковых моделей, обеспечивающие под держку автоматизированного проектирования и реализации виртуаль ных сетей на практике при больших значениях параметров сетей.
5. Предложена новая комбинированная модель VPN, основанная на дополнительной информации о матрице трафика, которая дает зна чительный выигрыш в требуемой полосе пропускания сети общего пользования по сравнению с потоковой моделью.
6. Разработаны экспертные модели, которые позволяют формали зовать и унифицировать процедуры оценки потребностей корпоратив ных пользователей в услугах виртуальных сетей и принятия решения по выбору наиболее подходящей технологии реализации VPN.
Личный вклад. Все результаты, составляющие содержание дан ной работы, получены автором самостоятельно. В гл. 5 использованы программные средства, разработанные при непосредственном участии автора и под его научным руководством.
Практическая ценность работы заключается в том, что разрабо танные модели, методы и алгоритмы анализа виртуальных сетей реа лизованы в виде пакета прикладных программ, использование которо го позволило провайдерам услуг VPN повысить эффективность пла нирования, администрирования и функционирования виртуальных сетей, автоматизировать процессы эксплуатационной поддержки дея тельности провайдера услуг VPN, снизить тарифы на предоставляе мые услуги, обеспечить поддержку соглашений о заданном качестве обслуживания пользователей SLA (Service Level Agreement).
Разработанные экспертные модели в виде электронных таблиц по зволили получить количественные оценки потребностей корпоратив ных пользователей в услугах VPN и принятия решения по выбору технологии реализации VPN в компаниях, имеющих разветвленную (многофилиальную) территориально разнесенную структуру, что по высило лояльность корпоративных клиентов.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационных исследований по разработке моделей и методов анализа виртуальных частных сетей использованы в организациях:
1. ОАО «Связьинвест» - при выполнении ряда НИР, целью кото рых являлась разработка типовых технических решений и методиче ских рекомендаций по реализации услуг VPN;
2. Тульский филиал ОАО «ЦентрТелеком» - при построении со временных сетей корпоративных клиентов на базе высокоскоростной информационной транспортной сети;
3. Самарский филиал ОАО «ВолгаТелеком» - при реализации фи лиалом Политики в области качества услуг виртуальных частных се тей в рамках системы менеджмента качества в соответствии с требо ваниями ГОСТ Р ИСО 9001-2001;
4. Иркутский филиал ОАО «СибирьТелеком» - для повышения эффективности распределения ресурсов мультисервисной сети при предоставлении услуг VPN корпоративным пользователям;
5. ГОУ ВПО «Поволжская государственная академия телекомму никаций и информатики» - при внедрении в учебный процесс по спе циальности «Сети связи и системы коммутации» на кафедре автома тической электросвязи и в Самарском региональном телекоммуника ционном трейнинг-центре – при проведении курсов повышения ква лификации работников отрасли связи.
Использование результатов работы подтверждено соответствую щими документами, приведенными в приложениях.
Апробация работы. Основные положения диссертационной рабо ты были представлены и обсуждались на: школе–семинаре «Пробле мы и перспективы внедрения мультисервисных сетей на основе со временных телекоммуникационных технологий» (Самара, 2002), Ме ждународном семинаре «Перспективы развития современных средств и систем телекоммуникаций» (Новосибирск, 2002), 4 международной научно–технической конференции (НТК) «Проблемы техники и тех нологии телекоммуникаций» (Уфа, 2003), 6 и 7 Международных кон ференциях «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA– 2004, DSPA–2005) (Москва, 2004), Х международной НТК «Радиоло кация, навигация, связь» (RLNC–2004) (Воронеж, 2004), LIX, LX и LXI научных сессиях, посвященных Дню радио (Москва, 2004, 2005, 2006), школе–семинаре «Развитие мультисервисных сетей в МРК ОАО «Связьинвест» (Самара, 2004), 5 Международной конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Самара, 2004), XIV Международном симпозиуме «Современное состояние и пер спективы развития инфокоммуникаций» (Самара, 2005), 6 междуна родной выставке – форуме «Инфокоммуникации России – XXI» (Са мара, 2006), 7 Международной НТК «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Самара, 2006), 8 Международной НТК «Пробле мы техники и технологий телекоммуникаций» (Уфа, 2007), семинаре «Услуги электросвязи. Инновационные решения, тенденции и про блемы» (Москва, 2008), российских НТК профессорско– преподавательского состава ПГАТИ (Самара, 2002–2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 печатных ра бот: 2 монографии, 27 статей в журналах и сборниках трудов (14 из которых опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК), тезисов и текстов докладов на международных и всероссийских кон ференциях.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Формализованная в терминах теории графов задача планирова ния виртуальных частных сетей, позволяющая экономить ресурсы се тей общего пользования.
2. Система классификации и условных обозначений моделей VPN, позволяющие систематизировать модели и методы исследования виртуальных частных сетей.
3. Модели и методы расчета характеристик виртуальных частных сетей, учитывающие особенности их практической реализации, в том числе:
метод решения задачи оптимального распределения сетевых ре сурсов при использовании канальной модели VPN, методы решения задач анализа и синтеза VPN при использова нии потоковых моделей, комбинированная модель VPN.
4. Алгоритмические и программные средства анализа и синтеза топологии VPN и расчета необходимой полосы пропускания на от дельных участках сети общего пользования, позволяющие реализо вать систему OSS провайдеров услуг VPN.
5. Использование потоковой и комбинированной моделей при практической реализации VPN позволяет добиться значительной эко номии ресурсов сетей общего пользования по сравнению с канальной моделью.
6. Применение метода анализа иерархий для количественной оценки потребностей корпоративных пользователей в услугах вирту альных сетей и принятия решения по выбору наиболее подходящей технологии реализации VPN.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 350 страниц, в том числе 100 рисунков, 32 таблицы, страниц литературы из 288 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснован выбор темы диссертации, ее актуальность, научная новизна, сформулированы цели и задачи исследования.
В первой главе проанализировано существующее положение в об ласти практической реализации и теоретических исследований вирту альных частных сетей. Показана перспективность и востребованность услуг VPN. Так по оценке компании Infonetics Research при использо вании VPN компания может сэкономить от 20% до 40% средств для связи удаленных локальных сетей и от 60% до 80% при подключении удаленных пользователей. Наблюдаемые за последние годы темпы роста спроса корпоративных клиентов на услуги VPN привели к зна чительному увеличению числа виртуальных сетей и их масштабов. В этих условиях для провайдеров услуг VPN все острее встает проблема эффективного использования сетевых ресурсов, успешное решение которой позволит не только увеличить доходы провайдеров, но и по высить качество и снизить тарифы на предоставляемые услуги поль зователям.
Показано, что в процессе жизненного цикла услуг VPN провайдер должен реализовать ряд технологических задач, указанных на рис. 1.
Наиболее важными и сложными при организации эксплуатационной поддержки услуг VPN являются задачи планирования виртуальных сетей, которые сводятся к оптимальному распределению доступных ресурсов сети общего пользования для выполнения специфических требований на стадии создания VPN.
Рис. 1 – Жизненный цикл услуг VPN Для автоматизации процессов администрирования и настройки VPN предлагается использовать специальную автоматизированную систему поддержки эксплуатационной деятельности OSS (Operations Support System) провайдеров услуг VPN.
Система VPN-OSS должна поддерживать следующие функции, ко торые выполняются соответствующими подсистемами (рис. 2):
хранение данных технического учета и топологии пакетной се ти общего пользования и реализованных VPN;
мониторинг занятой и доступной полосы пропускания и харак теристик отдельных звеньев пакетной сети общего пользования;
хранение, анализ и выдача данных о характеристиках пакетной сети общего пользования и реализованных VPN;
балансировка загрузки пакетной сети общего пользования с помощью соответствующего конфигурирования сетевых устройств;
автоматизация и упрощение задач оптимального планирования и конфигурирования VPN.
В диссертации основное внимание уделено разработке методов реализации подсистемы планирования VPN как наиболее важной и сложной при организации эксплуатационной поддержки услуг VPN.
Рис. 2 - Архитектура системы VPN-OSS Распределение ресурсов сети общего пользования по различным виртуальным сетям может быть реализовано посредством классиче ского подхода эмуляции частных линий от одной конечной точки VPN ко всем другим конечным точкам. Такой подход использует так назы ваемую канальную модель (в англоязычной литературе – pipe model).
Канальная модель VPN подобна услуге арендованной (частной) ли нии, что требует от пользователя арендовать набор частных виртуаль ных каналов и запросить соответствующую полосу пропускания в ка ждом канале на протяжении всего пути между парой конечных точек «источник–получатель» в VPN (рис. 2а).
Рис. 2 - Резервируемые полосы пропускания в сети общего пользования при исполь зовании канальной (а) и потоковой (б) моделей VPN Эта модель исследовалась в ряде работ Mitra D., Morrison J.A., Ramakrishnan K.G., Kelly F.P. и др. Данная модель является наиболее простой и надежной, она гарантирует в любой момент времени нали чие доступной полосы пропускания, необходимой для передачи за данного трафика, но ее можно использовать только в случаях, когда заранее известна матрица трафика между всеми конечными точками VPN.
В 1999 году группа исследователей Duffield N.G., Goyalm P. и др.
предложили использовать так называемую потоковую модель (в ис ходном тексте – hose model). В противоположность канальной модели в ней не требуется знание полной матрицы трафика виртуальной сети, необходимо только указать суммарный трафик на входе Biin и выходе Biout каждой i-ой конечной точки VPN (рис. 2б). При этом необходимо так распределить полосу пропускания в сети для пропуска трафика VPN, чтобы для каждой i-ой конечной точки выполнялись соотноше ния:
dij Biin и dij Biout.
i, jP i, jP где dij - трафик пары конечных точек (i,j) из множества Р С точки зрения пользователя услуг VPN потоковая модель обеспе чивает простоту описания сети, гибкость распределения трафика, вы году от мультиплексирования нагрузки в потоке. С точки зрения про вайдеров услуг VPN потоковая модель также является более привле кательной благодаря возможности поддержки соглашения о заданном качестве услуг SLA с менее жестким описанием трафика сетей.
Потоковая модель VPN наряду с преимуществами имеет и сущест венное практическое ограничение: невозможно установить специфи ческие требования по трафику от одной конечной точки до другой или группе конечных точек (например, для гарантированной реализации услуг, критичных к полосе пропускания). Для устранения этого недос татка предложена комбинированная модель, которая поддерживает групповые требования по резервированию полосы пропускания и обеспечивает в совокупности преимущества канальной и потоковой моделей.
Для систематизации теоретических подходов предложена класси фикация и система условных обозначений моделей VPN. Любая пото ковая модель может быть описана символьной записью, включающей четыре параметра и имеющей общий вид:
А/В/С/D, - параметр А определяет тип трафика конечных точек VPN (Sym – симметричный, Sym – суммарно–симметричный, Asym – асиммет ричный);
- параметр В определяет вид маршрутирования трафика конечных точек VPN (Т – древовидное, NSplit – однопутевое, Split – многопуте вое, G – маршрутирование общего вида);
- параметр С определяет доступную полосу пропускания на участ ках сети ( – неограниченная, Fix – ограниченная);
- параметр D определяет способ резервирования полосы пропуска ния на звеньях сети (Stat – статический, Dyn – динамический).
Общая схема планирования VPN включает два основных вида за дач – синтеза и анализа (рис. 3). За дачи синтеза призваны определить Граф сети с Совокупность оптимальную топологию VPN и нагруженными конечных точек VPN требуемые полосы пропускания ребрами и трафик в них ребер на основании исходных дан ных о топологии сети, трафике ко Задачи синтеза топологии VPN нечных точек VPN и способах реа и определения требуемой полосы пропускания на лизации VPN, а решение задач ана отдельных ребрах лиза обеспечивает проверку воз можности реализации заданной матрицы трафика при выбранной Пути передачи трафика между топологии VPN и заданных путях всеми конечными передачи трафика на базе доступ точками VPN ных ресурсов сети общего пользо вания.
Задачи анализа возможности реализации VPN на базе ресурсов сети Рис. 3. Общая схема планирования VPN Основное отличие предлагаемо го в диссертации подхода к исследованию моделей VPN – это ком плексный учет характеристик как самих VPN, так и сетей общего пользования, на базе которых эти виртуальные сети реализуются. Это, прежде всего учет топологии сети общего пользования, информации о распределения трафика конечных точек VPN, возможных алгоритмов маршрутизации трафика, ограничений на сетевые ресурсы, перечня услуг, гарантий качества предоставляемых услуг QoS (Quality of Service) и др.
Во второй главе выполнено исследование канальной модели VPN.
Канальная модель является наиболее простой и надежной (хотя и не самой эффективной с точки зрения резервируемой полосы пропуска ния). Ее применение целесообразно в тех случаях, когда для VPN из вестна полностью матрица трафика между всеми конечными точками Y VPN. Целью реализации канальной модели VPN является такое рас пределение полосы пропускания в каналах инфраструктуры сети об щего пользования, чтобы взвешенная групповая мера переданного трафика была максимальной. В качестве такой взвешенной меры предлагается использовать доход, приносимый сетью.
Всего VPN, они пронумерованы через индекс. Полосу про пускания, резервируемую на ребре e для VPN, обозначим через Ce), тогда суммарная резервируемая полоса пропускания на ребре е ( Ce) = Ce. Пусть ( обозначает пару конечных точек VPN равна = «источник–адресат», а (, ) – поток вызовов с трафиком типа меж ду парой. Наборы возможных маршрутов в сети общего пользова ния для потоков вызовов (, )() обозначим через R() (, ).
Предположим, что вызовы (, )(), поступающие по маршруту r, распределены в соответствии с пуассоновским законом со средним значением ). Тогда вероятность обслуживания вызова (, )() ( r ( ) и является параметром управления равна p ) ( r () rR ( ) (, ) доступом трафика в сеть, то есть вызовы (, )() поступают в VPN с ( вероятностью Бернулли p ) и получают отказ с вероятностью ( (1 p ) ). Аналогично, вероятность того, что вызов типа поступит на маршрут r, равна ) / ), где ) - суммарная интенсивность ( ( ( r вызовов (, )().
Обозначим через w) доход, полученный при передаче вызова ( r типа за единицу времени по маршруту r в VPN. Пусть P() – r стационарная вероятность потерь вызова типа на маршруте r. Тогда средний доход для VPN равен W () = w) ) (1 P () ).
( ( r r r (, )( ) rR( ) (, ) Общий доход всей сети определяется выражением:
W ().
W= = С учетом указанных условий задачу оптимального распределения ресурсов сети общего пользования, в которой реализованы вирту альных частных сетей, можно записать следующим образом:
определить Max W {ce() }{) }, (r при следующих ограничениях:
( W () Wmin), ) ) (, )(),, ( ( r () (, ) rR ) 0,, Ce) 0, e.
Ce) = Ce e ( ( ( r = Решение данной задачи заключается в совместном решении двух задач:
1) оптимальной маршрутизации в сети трафика каждой VPN (по строение топологии VPN);
2) оптимального распределения пропускной способности звеньев сети общего пользования по всем реализованным VPN.
Задача оптимальной маршрутизации трафика VPN при использова нии канальной модели является классической задачей поиска крат чайшего маршрута в графе между заданными узлами. Для ее решения могут быть использованы различные алгоритмы, например Дейкстра, Беллмана–Форда, Флойда–Уоpшелла и др.
Предложен метод оптимального распределения ресурсов сети об щего пользования для VPN на базе канальной модели, основанный на определении вероятности потерь в отдельном звене сети с помощью рекурсии Кауфмана–Робертса или приближенных методов (при боль ших значениях величин полосы пропускания звеньев сети и переда ваемого в них трафика).
Полное уравнение для потерь в VPN имеет вид:
P e = e ( ye ), ( = 1, 2,..., A;
e = 1, 2,..., E ), (1) y = ( P), y = { ye }, P = {P e }.
где P e - вероятность потерь трафика класса в ребре е;
ye – суммарная нагрузка всех типов, поступающая на ребро е.
Решая уравнение (1) численным методом последовательными ите рациями найдем вероятности потерь на отдельных ребрах графа сети, а по ним - вероятность потерь P r трафика типа на маршруте r:
P r = 1 (1 P e );
r R (, ).
er Разработан итерационный метод определения оптимальной полосы пропускания для реализации нескольких VPN на базе канальной мо дели, в котором на каждой итерации выполняется перераспределение полосы пропускания каждого звена сети общего пользования для раз ных VPN с учетом линеаризации общего дохода сети и линеаризиро ванных удельных стоимостей полосы пропускания.
Используется понятие потерь доходов {q e } из–за наличия потерь вызовов трафика типа в ребре е сети. Получена зависимость скоро сти изменения дохода от изменения поступающей нагрузки:
W = (1 P r ) w r q e.
r er Для VPN линеаризированная экстраполяция дохода:
E ) ) ( ( W ( ) C ( ) v ( ) W ( ) C ( ) we ) ve ), ( ( e = we), e = 1, 2,..., E ( где – линеаризированные удельные стоимости пропускной способности;
ve) – возможные целочисленные значения ( изменений полосы пропускания на ребре e.
Задачу линеаризации оптимального распределения пропускной способности можно сформулировать как задачу линейного програм мирования (ЛП):
E we)ve), ( ( найти при ограничениях min =1 e = E {ve() } : e1 we()ve() H (),, ve() = 0, e, = H () W () (C () ) Wmin), v e) ve) ve(), ( ( ( e,.
Нижняя и верхняя граница изменений полосы пропускания:
ve( ) = min Ce ), Ce ), ve( ) = max Ce ) Ce, Ce ), ( ( ( ( где константа 0,5.
Как показали исследования на конкретных примерах сетей, исполь зование разработанного алгоритма реализации канальной модели VPN дает в среднем по всей сети увеличение дохода на 5-10% и уменьше ние вероятности потерь более чем в два раза.
В третьей главе проведено исследование различных потоковых и комбинированной моделей VPN при наличии достаточных ресурсов в сети общего пользования.
В самом общем случае задачу оптимального планирования VPN на базе потоковой модели в терминах теории графов можно сформулиро вать следующим образом.
Заданы:
граф сети G с набором вершин V и ребер Е, доступной полосой пропускания Luv и удельной стоимостью полосы пропускания Suv для каждого ребра (u, v ) E ;
для каждой конечной точки VPN i P пара максимальных зна чений трафика на входе и выходе Biin и Biout Z +.
Найти:
величину резервируемой полосы пропускания Cuv для каждого ребра (u,v) с суммарной минимальной стоимостью реализации VPN SVPN ;
маршрут Rij для передачи трафика между i и j конечными точ ками VPN.
Расчет потоковых моделей VPN включает два вида задач. Задачи синтеза призваны определить топологию VPN с минимальной полосой пропускания ребер на основании исходных данных о топологии сети, трафике конечных точек VPN и способах реализации VPN. Решение задач анализа обеспечивает проверку возможности реализации задан ной матрицы трафика при выбранной топологии VPN и заданных пу тях передачи трафика на базе доступных ресурсов сети общего поль зования.
Показано, что для решения задачи синтеза древовидной топологии VPN неэффективно использование дерева Штейнера. Разработан эф фективный алгоритм для модели с симметричным трафиком Sym/T//Stat. Расчет необходимой полосы пропускания на каждом ре бе (i,j) дерева Т выполняется по формуле:
{( )} )( ( i, j ), B P( i, j ), C ( i, j ) = min B P T i j ( i, j ) и P ( i, j ) – совокупности конечных точек VPN, входящих где Pi j в компоненты дерева Т при удалении ребра (i,j);
В(Р) – суммарная полоса пропускания компоненты Р.
Суммарная полоса пропускания для реализации дерева Т на базе корневой вершины v определяется выражением:
Q (T, v ) = 2 Bl dT ( v, l ), lP где dT ( v, l ) - длина пути из вершины v в вершину l в дереве Т.
Рассмотрена также асимметричная модель VPN АSym/T//Stat, для которой справедливы следующие выражения для полосы пропускания ребра (i,j) дерева Т:
CT (i, j ) = min{ vPj(i, j ) Bv }, B out, in vPi(i, j ) v CT ( j, i ) = min{ vPj(i, j ) Bv }.
B in, out vPi(i, j ) v Показано, что определение оптимального дерева VPN при асим метричной нагрузке является NP–трудной задачей. Для ее решения проанализированы имеющие аппроксимационные алгоритмы, пред ложен более эффективный двухшаговый алгоритм покрывающего де рева (ДАПД).
На первом шаге алгоритма ДАПД в граничной сети выполняется поиск общего покрывающего дерева с минимальной резервируемой полосой пропускания, соединяющего все конечные точки VPN без использования промежуточных вершин между ними. Результат вы полнения этого шага алгоритма не зависит от топологии сети общего пользования, а зависит только от величин входящего и исходящего трафика конечных точек VPN. Алгоритм построения оптимального покрывающего дерева основан на модифицированном алгоритме Шиоура (Shioura), известного как лучший алгоритм с точки зрения времени выполнения для расчета всех покрывающих деревьев графа.
По результатам первого шага на втором шаге алгоритма ДАПД ко нечные точки VPN соединяются между собой с использованием про межуточных вершин графа сети общего пользования. Для нахождения кратчайшего пути применяется алгоритм Дийкстра.
Алгоритм ДАПД имеет временную сложность O(P4+PE+VPlogV), что значительно меньше временной сложности прямодвойственного алгоритма O(V(EP2+EVP+V2logV)).
Для предложенной комбинированной модели VPN введено понятие группы связности p P { p}, под которой понимается такой набор конечных точек р из совокупности конечных точек VPN Р, которые имеют входящий и/или исходящей трафик между собой. Каждая ко нечная точка p P может иметь n групп связности, где (1 n | P |).
Очевидно, что все группы связности являются несвязными и допол няющими, то есть i =1,...,n ip = и i =1,...,n ip = P { p}. Введен также коэффициент связности Q pi ( ), определяющей трафик конечной точ ки р к группе связности ip в соответствии с параметром трафика {Bin, Bout }.
Доказано что, полоса пропускания, рассчитанная при использова нии комбинированной модели VPN c древовидной топологией, всегда меньше или равна полосе пропускания в потоковой модели с той же топологией. Показано также, что потоковая модель VPN является ча стным случаем комбинированной модели.
В главе рассмотрена также потоковая модель VPN с многопутевым маршрутированием трафика АSym/Split//Stat. Дополнительный пара метр модели – коэффициент разделения трафика 0 h ( u, v, e ) 1, пока зывающий долю трафика, передаваемого из конечной точки u в ко нечную точку v через ребро e.
Задача нахождения оптимального значения резервируемой полосы пропускания Ce на ребре е в модели АSym/Split//Stat сформулирова на как задача ЛП. Решение задачи ЛП позволяет определить значения резервируемой полосы пропускания Ce на ребрах е и коэффициенты разделения трафика в них h (u, v, e). Для определения необходимой по лосы пропускания в путях Ruv разработан алгоритм, использующий процедуры разделения путей и метод поиска в ширину.
Показано, что решение задачи синтеза топологии VPN при однопу тевом маршрутировании трафика (модель АSym/NSplit//Stat) может быть выполнено с использованием методики, разработанной для слу чая многопутевого маршрутирования. В этом случае при наличии трафика между конечными точками u и v, проходящего через ребро е, коэффициент разделения трафика huv,e =1, а при его отсутствии – huv,e =0.
В четвертой главе проведено исследование моделей VPN при ог раниченных сетевых ресурсах. В качестве критерия для сравнения различных моделей использован коэффициент отклонения запросов на реализацию VPN:
= Zo / Z, где Zo - число отклоненных запросов на реализацию VPN;
Z - общее число полученных запросов.
Алгоритм проверки наличия необходимой полосы пропускания на ребре e E ( T ) дерева Т для передачи трафика VPN основан на про верке соотношения CT (e) min iP P(i, j ) Biin, iP P(i, j ) Biout + i j min jP Pi(i, j ) j iP Pj i, j ) j B out, B in ( Разработан модифицированный алгоритм для потоковой модели (МАПМ) VPN, учитывающий одновременно два фактора: эффектив ность распределения полосы пропускания в сети для каждого запроса VPN и механизм балансировки нагрузки в сети с учетом свободной полосы пропускания.
Показатели использования полосы пропускания для дерева VPN Т в основном и модифицированном алгоритмах:
E (T ) E (T ) C ( ex ) C (T ) = C ( ex ), CM (T ) =, D( ex ) x =1 x = где C ( ex ) – требуемая полоса пропускания на ребре ex ;
L( ex ) – доступная полоса пропускания;
D (ex ) = L( ex ) C (ex ) – свободная полоса пропускания.
Пусть сеть описывается графом G(V,E), имеющим n вершин и m ребер. Для обработки i-го запроса на реализацию VPN zi в МАПМ выполняется n - итераций, по одной итерации для каждой вершины N. На каждом шаге алгоритма сначала находится для запроса zi дерево-кандидат T p ( v ) с корнем в вершине v и затем определяется ве личина полосы пропускания, необходимая для распределения на каж дом ребре ex в найденном дереве. Далее вычисляется суммарная ре зервируемая полоса пропускания для всего дерева T p ( v ). Если после рассмотрения всех деревьев T p ( v ) ( V ) не существует какого-либо дерева, в котором все ребра имеют достаточную свободную полосу пропускания для распределения, то запрос zi отклоняется. В случае принятия запроса zi, определяется дерево VPN с минимальной резер вируемой полосой пропускания Tmin (v ) среди всех деревьев T p ( v ).
Далее выполняется расчет оставшейся свободной полосы пропускания на каждом ребре ex дерева Tmin (v ), на основе которой будет прово диться реализация следующего (i+1) запроса на VPN. Таким образом общая сложность алгоритма МАПМ при обработке запроса на реали зацию VPN составляет О(nm), что указывает на относительно неболь шие вычислительные затраты для крупных сетей. Определены гра ничные значения коэффициентов отклонения в различных моделях реализации VPN (рис. 3).
Рис. 3 - Зависимости коэффициента отклонения от числа запросов z для различных моделей VPN Увеличение числа конечных точек VPN Р в канальной модели ве дет к увеличению верхнего предела коэффициента отклонения с квад ратичной скоростью, тогда как в потоковой и модифицированной мо делях VPN это увеличение происходит с линейной скоростью.
Проблема однопутевого маршрутирования трафика в потоковой модели VPN АSym/NSplit /Fix/Stat при наличии ограничений на сете вые ресурсы сведена к проблеме нахождения максимального паросо четания по исходящему и входящему трафику (назовем его B– паросочетанием M B, где параметр B отображает вес каждой верши ны, в нашем случае – резервируемую полосу пропускания ребер для реализации VPN). Для определения резервируемой полосы пропуска ния некоторого пути между вершинами u и v каждая вершина в графе out GBi,e должна быть задана исходящим трафиком Bu и входящим тра in фиком Bv, что является примером B–паросочетания M B. Сумма всех значений полос пропускания С, назначенных рёбрам графа GBi,e в максимальном B–паросочетании M B, равна максимальному значению резервируемой полосы пропускания Ce на ребре е, используемом в данной VPN. Разработанный алгоритм анализа возможности реализа ции данной модели VPN основывается на использовании алгоритма максимального потока в сети.
Идея проверки возможности резервирования полосы пропускания при многопутевом маршрутировании трафика в модели АSym/Split /Fix/Stat основывается на определении некоторой условной стоимости cBi,e для каждого ребра в графе GBi,e. Разработан соответствующий алгоритма, в котором необходимая полоса пропускания уe для ребра e определяется с использованием алгоритма минимальной стоимости потока в сети.
Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию раз работанных моделей и алгоритмов планирования VPN на основе раз работанного программного пакета «Конструктор VPN». Структура пакета показана на рис. 4.
Пакет создан в среде Borland Delphi 7.0 с использованием формата XML для хранения данных в файлах и обеспечивает работу в сле дующих основных режимах: создание новых и редактирование уже существующих моделей VPN и выполнение экспериментов с моделя ми VPN. Пакет зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ (свидетельство об отраслевой регистрации №8947 от 23.08.2007г., номер гос. регистрации 50200701857 от 6.09. 2007г.).
С использованием данного пакета была определена экономия сете вых ресурсов при реализации VPN на базе потоковой модели по срав нению с канальной моделью. Исследования проводились на примере топологий двух крупнейших российских магистральных сетей IP/MPLS: ОАО «РТКомм.РУ» (группа компаний «Синтерра») и ЗАО «Компания ТрансТелеКом».
Рис. 4. Структура программного пакета «Конструктор VPN» Исследования показали, что в канальной модели VPN зависимость резервируемой полосы пропускания от числа конечных точек подчи няется практически квадратическому закону, тогда как для потоковой модели VPN характерна линейная зависимость (рис. 5). Это позволяет рекомендовать потоковую модель для крупных сетей с большим ко личеством узлов и конечных точек VPN.
m=10,n=9,s=sred пропускания (усл.ед.) m=10,n=9,s=min Резервируемая m=10,n=9,s=max полоса 40 канальная модель 3 4 5 6 7 8 9 Число конечных точек VPN Рис. 5. Зависимости величины резервируемой полосы пропускания от числа конечных точек VPN для канальной и симметричной потоковой моделей Проведены исследования потоковых моделей VPN при асиммет ричном трафике конечных точек, что весьма актуально для современ ной практики операторов связи при использовании технологий асим метричных цифровых абонентских линий ADSL. Выявлено, что при небольших значениях коэффициента асимметрии трафика конечных точек его изменение сильно влияет на характеристики VPN, а при больших значениях резервируемая полоса пропускания остается прак тически постоянной (рис. 6).
Резервируемая полоса пропу скания VPN, ус л.
Рис. 6. Зависимость резервируе мой полосы пропускания VPN от 150 величины коэффициента симмет рии трафика ед.
На основе результатов исследований сделан вывод, 0 что на практике при боль ших размерах сетей целесо образно использовать дре Коэффициент асимметрии вовидную топологию VPN, так как она имеет лучшие возможности для планирования и админи стрирования по сравнению с однопутевым и многопутевым маршру тированием трафика виртуальных сетей, хотя и может потребовать несколько большую полосу пропускания.
Результаты исследований на различных графах сетей показали, что разработанный алгоритм ДАПД обеспечивает резервирование значи тельно меньшей полосы пропускания, чем имеющиеся алгоритмы.
Рис. 7. - Экономия полосы Экономия полосы пропускания, % пропускания в комбиниро ванной модели VPN по срав 40 нению с потоковой моделью в зависимости от числа гео графических регионов Получены результа ты моделирования со случайными графами, 2 3 4 9 16 25 36 49 64 81 показывающие пре Число географических регионов имущество комбинированной модели VPN, выражающейся в эконо мии требуемых сетевых ресурсов от 25 до 50% в зависимости от коли чества групп связности, что позволяет рекомендовать данную модель для практического применения (рис. 7).
Рис. 8 - Коэффициент Коэффициент отклонения, % отклонения запросов 50 для разных моделей VPN Эксперимен тально доказано, Канальная что при использо 20 Потоковая вании алгоритма МАПМ МАПМ коэффици ент отклонения за 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 просов на реализа Номер с ерии испытаний цию VPN при огра ниченных сетевых ресурсах значительно меньше, чем в канальной и обычной потоковой моделях. Практически во всех сериях испытаний он не превышал 5%, в то же время в канальной и потоковой моделях находился в диапазоне от 30% до 55% (рис. 8).
Шестая глава посвящена разработке методик количественной оценки управленческих решений при предоставлении услуг VPN. Раз работано дерево целей для оценки потребностей корпоративных поль зователей в услугах VPN (В0), которое содержит три главных крите рия (ветви): В1 - вид услуг, предоставляемых в виртуальной частной сети, В2 - безопасность передачи информации, В3 - состояние инфо коммуникационной инфраструктуры компании. Каждый из критериев, в свою очередь, состоит из составляющих критерия или подкритериев, которые в свою очередь, имеют свои составляющие (рис. 9).
Рис. 9. Схема модели для оценки потребностей корпоративных пользователей в услу гах VPN Так как задача оценки потребностей корпоративных пользователей в услугах VPN не поддается формализации и не может быть решена известными математическими методами, то в диссертации использо ваны методы экспертных оценок.
Для численного выражения относительной степени взаимодействия элементов в иерархии использован метод анализа иерархий (МАИ).
При использовании МАИ общая относительная оценка экспертов оп ределяется выражением:
MN M ОЭn,m + ОЭm сОЭ = m =1 n =1 m =1 0 сОЭ 1,, БП БП БП где ОЭm – оценка эксперта по m–й составляющей критерия;
ОЭn, m – оценка эксперта по n–й составляющей m–го подкритерия;
N – число составляющих в m–м подкритерии;
M – число подкритериев в критерии;
БП – база проекта (максимальное число баллов).
Величина сОЭ позволяет судить о том, какую долю от БП набрал БП данный вариант использования услуг VPN и по этой величине опре делять целесообразность использования в компании услуги виртуаль ной частной сети.
При принятии экспертами положительного решения о необходимо сти создания VPN возникает вопрос выбора конкретных технологиче ских решений. Разработано дерево целей для реализации двух основ ных задач VPN (рис. 10): обеспечение соответствующего уровня безо пасности (С1) и качества предоставляемых услуг (С2). Для выполне ния глобальной цели С0 – обеспечения экономичной связи соответст вующего качества и необходимого уровня безопасности передачи ин формации между корпоративными пользователями – определен пере чень локальных целей реализации VPN. Для определения значимости целей системы по выбору технологий реализации VPN предлагается также использовать МАИ.
Со С С С1.2 С2.1 С2. С1.1 С1. С1.1.1 С1.1.2 С1.2.1 С1.2.2 С2.1.1 С2.1.2 С2.1.3 С2.1. С1.2.1.1 С1.2.1. С2.1.1.1 С2.1.1.2 С2.1.1.3 С2.1.1.4 С2.1.1. Рис. 10. Дерево целей модели принятия решений по выбору технологий реализации VPN Разработанные экспертные модели, реализованные в виде элек тронных таблиц, позволили на практике формализовать и унифициро вать процедуру оценки потребностей корпоративных пользователей в услугах VPN и принятия решения по выбору технологии реализации VPN в компаниях, имеющих разветвленную (многофилиальную) тер риториально разнесенную структуру, что значительно повысило ло яльность корпоративных клиентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе получены следующие теоретические и практические результаты:
1. На основе анализа технологий виртуальных сетей показана це лесообразность учета особенностей практической реализации VPN для эффективного управления сетевыми ресурсами. Должны учиты ваться как общие характеристики сетей общего пользования, так и специфические требования отдельных VPN.
2. Разработана общая архитектура системы поддержки операцион ной деятельности провайдеров услуг VPN, которая позволяет автома тизировать процессы принятия заказов, планирования, администриро вания и настройки виртуальных частных сетей и повысить эффектив ность использования ресурсов сетей общего пользования с одновре менным повышением качества предоставляемых услуг корпоратив ным клиентам.
3. Сформулирован новый методологический подход к процессу планирования сетевых ресурсов для реализации VPN с интегральным учетом интересов поставщиков и потребителей услуг VPN. Процесс планирования виртуальной сети должен включать решение задач ана лиза и синтеза топологии VPN.
4. Впервые сформулирована математическая задача построения топологии VPN с учетом характера маршрутирования трафика вирту альной сети, полноты информации о матрице трафике конечных точек VPN, ограничений на доступные сетевые ресурсы.
5. Предложен набор моделей реализации VPN, учитывающий сте пень полноты знаний о матрице трафике конечных точек, который включает канальную, потоковую и комбинированную модели. Разра ботаны системы классификации и условных обозначений потоковых моделей VPN.
6. Разработан ряд эффективных алгоритмов анализа и синтеза то пологии различных моделей VPN, учитывающие специфические осо бенности их практической реализации. В частности разработан итера ционный двухшаговый алгоритм покрывающего дерева для определе ния оптимальной топологии с точки зрения резервируемой полосы пропускания в асимметричной модели VPN, который обеспечивает уменьшение требуемых сетевых ресурсов и имеет меньшую слож ность по сравнению с существующими алгоритмами.
7. Предложен метод определения древовидной топологии VPN, обеспечивающий наибольшую оставшуюся свободную полосу про пускания и требующий резервирования меньшей полосы пропускания на ветвях дерева по сравнению с известными методами. Данный метод обеспечивает как эффективность распределения полосы пропускания, так и балансировку нагрузки в сети общего пользования.
8. На основе разработанных моделей, методов и алгоритмов соз дан программный пакет «Конструктор VPN», который позволил про вести исследования поведенческих и структурных особенностей мо делей виртуальных частных сетей и оценить эффективность алгорит мов и методов распределения ресурсов сетей общего пользования при планировании VPN.
9. Экспериментальные исследования с использованием разрабо танного программного пакета «Конструктор VPN» показали, что в ка нальной модели VPN зависимость резервируемой полосы пропуска ния от числа конечных точек подчиняется практически квадратиче скому закону, тогда как для потоковой модели VPN характерна ли нейная зависимость. Это позволяет рекомендовать потоковую и ком бинированные модели для крупных сетей.
10. Проведено имитационное моделирование разработанной ком бинированной модели VPN, результаты которого показали экономию требуемых сетевых ресурсов от 25 до 50% в зависимости от количест ва групп связности, что позволяет рекомендовать данную модель для практического применения.
11. Разработаны экспертные модели, использование которых на практике в виде электронных таблиц позволило формализовать и унифицировать процедуру количественной оценки управленческих решений при предоставлении услуг VPN корпоративным пользовате лям с территориально распределенной многофилиальной структурой.
Таким образом, в результате выполненных исследований в диссер тации решена научно-техническая проблема создания взаимоувязан ной совокупности моделей, методов и алгоритмов анализа виртуаль ных частных сетей, позволяющих повысить эффективность использо вания ресурсов сетей общего пользования, что имеет важное народно хозяйственное значение как для поставщиков, так и для потребителей услуг VPN.
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии 1. Росляков, А. В. Виртуальные частные сети. Основы построения и применения / А.
В. Росляков – М.: Эко–Трендз, 2006 – 304 с.
2. Сети следующего поколения NGN / А. В. Росляков, С. В. Ваняшин, М. Ю. Самсо нов, И. А. Чечнева, И. В. Шибаева;
под. ред. А. В. Рослякова. – М.: Эко-Трендз, 2008.
– ХХХ с.
Статьи в отраслевых научных и технических журналах 3. Росляков, А. В. Модели и методы оценки качества услуг IP–телефонии / А. В. Рос ляков, М. Ю. Самсонов // Электросвязь. – 2002. – №1. – С. 15–18.
4. Росляков, А. В. Обеспечение качества услуг IP–телефонии / А. В. Росляков, М. Ю.
Самсонов // Информкурьерсвязь. – 2002. – №1. – С. 48-50.
5. Росляков, А. В. Анализ механизмов обеспечения качества IP–услуг / А. В. Росля ков, М. Ю. Самсонов // Информкурьерсвязь. – 2002. – №2. – С. 48–50.
6. Росляков, А. В. Соглашение об уровне обслуживания в МСС: вопросы и ответы / А. В. Росляков, М. Ю. Самсонов, Т. Б. Денисова // Информкурьерсвязь. – 2002. – №8.
– С. 32–34.
7. Росляков, А. В. Интегрированная телекоммуникационная инфраструктура для реа лизации проектов ФЦП «Электронная Россия» / А. В. Росляков, М. Ю. Самсонов // Информкурьерсвязь. – 2003. – №7. – С. 39–42.
8. Самсонов, М. Ю. Мониторинг российского сегмента сети Интернет в рамках ФЦП «Электронная Россия» / М. Ю. Самсонов, А. В. Росляков, И. А. Чечнева, В. В. Федор цов // Электросвязь. – 2003. - №4. – С. 18-20.
9. Лепихов, Ю. Н. Тульский филиал «ЦентрТелекома» на пути к сети следующего поколения / Ю. Н. Лепихов., М. Ю. Самсонов, А. В. Росляков // Электросвязь. – 2003.
- №8. – С. 41-43.
10. Росляков, А. В. Методика мониторинга российского сегмента сети Интернет / А.
В. Росляков, М. Ю. Самсонов, И. А. Чечнева, В. В. Федорцов, Э. М. Мердеев // Ин формационные ресурсы России. – 2004. – №4 (80). – С. 35–38.
11. Росляков, А. В. Отличительные особенности телекоммуникационной сети для государственных нужд / А. В. Росляков // Телекоммуникационное поле регионов. – 2005. – №1. – С. 10–13.
12. Росляков, А. В. Анализ зарубежного и отечественного опыта построения телеком муникационных сетей для государственных нужд / А. В. Росляков, И. А. Чечнева // Инфокоммуникационные технологии. – 2005. – №4. – С. 45-52.
13. Росляков, А. В. Сравнение телекоммуникационной сети для государственных нужд, сетей связи общего пользования и ведомственных сетей / А. В. Росляков // ВКСС. Connect! – 2005. - №5. – С. 51-57.
14. Росляков, А. В. Реализация древовидной VPN на базе потоковой модели / А. В.
Росляков // Инфокоммуникационные технологии. – 2006. – №2. – С. 72-76.
15. Росляков, А. В. Алгоритм реализации потоковой модели VPN с учетом ограниче ний на сетевые ресурсы / А. В. Росляков // Инфокоммуникационные технологии. – 2007. – Том 5. - №2. – С. 47-52.
16. Росляков, А. В. Аппроксимационные алгоритмы проектирования отказоустойчи вых VPN в древовидной асимметричной потоковой модели / А. В. Росляков, А. В.
Нуштаев // Инфокоммуникационные технологии. – 2007. – №4. – С. 43-48.
17. Росляков, А. В. Экспериментальное исследование моделей VPN в условиях огра ничений на сетевые ресурсы / А. В. Росляков // Инфокоммуникационные технологии.
– 2007. –Том 5. - №2. – С. 53-57.
18. Росляков, А. В. Модели и методы реализации отказоустойчивых VPN / А. В. Рос ляков, А. В. Нуштаев // Электросвязь. – 2007. - №7. - С. 47-50.
19. Росляков, А. В. Модифицированный алгоритм реализации потоковой модели VPN с древовидным маршрутированием трафика / А. В. Росляков // ВКСС. Connect! – 2007.
- №1. – С. 86-95.
20. Росляков, А. В. Исследование характеристик виртуальных частных сетей при ог раниченных ресурсах сетей общего пользования / А. В. Росляков // ВКСС. Connect! – 2007. - №5. – С. 56-63.
21. Росляков, А. В. Проблемы построения сетей следующего поколения / А. В. Росля ков // Телекоммуникационное поле регионов.– 2007. – №2-3. – С. 26–29.
22. Росляков, А. В. Оценка потребностей корпоративных пользователей в услугах виртуальных частных сетей / А.В. Росляков // ВКСС. Connect! – 2007. - №6. – С. 113 119.
23. Росляков, А. В. Модели реализации VPN / А. В. Росляков // Технологии и средства связи. – 2008. – №1. – С. 58-60.
24. Росляков, А. В. Системы поддержки операционной деятельности провайдеров услуг VPN / А. В. Росляков, Т. О. Абубакиров, А. А. Росляков // Технологии и средст ва связи. – 2008. – №2. – С. 60-62.
Статьи в сборниках научных трудов и в трудах конференций 25. Росляков А. В. Оптимальное распределение сетевых ресурсов для реализации виртуальных частных сетей / А. В. Росляков // Труды учебных заведений связи. – Вып. №170. – С–Пб. – 2004. – С. 65–74.
26. Росляков А. В. Использование потоковой модели для реализации симметричной древовидной VPN / А. В. Росляков // Труды учебных заведений связи. – Вып. №174 – С–Пб. – 2006. – С. 6-15.
27. Росляков, А. В. Улучшенный аппроксимационный алгоритм построения отказо устойчивой древовидной VPN / А. В. Росляков, А. В. Нуштаев // Труды учебных заве дений связи / СПбГУТ, СПб – 2006. – №175. - С. 54-61.
28. Росляков А. В. Метод проектирования VPN на основе дерева Штейнера / А. В.
Росляков // Труды Российского научно–технического общества радиоэлектроники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXI. – М., 2006. – С. 195-198.
29. Росляков, А. В. Математическая модель технологии Differеntial Service / А. В.
Росляков, М. Ю. Самсонов, П. А. Ефремов // Сборник трудов ученых Поволжья «Ин форматика, радиотехника, связь». – Самара. – 2001. – С. 56–59.
30. Росляков А.В. Системное проектирование интегрированной телекоммуникацион ной инфраструктуры / А. В. Росляков // Труды Российского научно–технического общества радиоэлектроники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LIX–1. – М., Радио и связь, 2004, с. 39–41.
31. Нуштаев, А. В. Приближенные алгоритмы проектирования отказоустойчивых VPN в симметричной и асимметричной древовидной потоковой модели / А. В. Нуш таев, А. В. Росляков // Доклады 9-ой Международной конференции «Цифровая обра ботка сигналов и ее применение». Труды РНТОРЭС им. А.С.Попова, вып. IX-1, М, 2007, с. 164-168.
32. Росляков, А. В. Алгоритмы построения отказоустойчивых виртуальных частных сетей / А. В. Росляков, Нуштаев А. В.// Труды Российского научно–технического об щества радиоэлектроники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LX–1. – М., 2005. – С. 54-57.
33. Росляков, А. В. Аппроксимационные алгоритмы для проектирования отказоустой чивых VPN в потоковой модели с асимметричным трафиком и древовидной тополо гией / А. В. Росляков, А. В. Нуштаев // Труды XIII международной научно технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Т.2. Секции 4,5,16-19., 17-19 апреля 2007, Воронеж, с. 1026-1035.
34. Кашин, М. М. Обеспечение качества обслуживания в сетях NGN / М. М. Кашин, А. В. Росляков // Актуальные проблемы современной науки. Технические науки.
Часть 24-26. Энергетика. Радиотехника и связь. Охрана труда. / Труды 2-го Междуна родного форума (7-й международной конференции) 20-23 ноября 2006 г. – Самара, 2006. – С. 40-42.
35. Росляков, А. В. Использование лагранжевых релаксаций для проектирования вир туальных частных сетей со сквозными ограничениями на качество услуг / А. В. Рос ляков, А. А. Ефремов // Труды Российского научно–технического общества радио электроники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвя щенная Дню радио. Выпуск LXIII. – М., Радио и связь, 2008, с. 222–224.
Тезисы докладов на конференциях 36. Росляков, А. В., Обобщенная модель QoS для IP–сетей / А. В. Росляков, В. Г.
Карташевский, М. Ю. Самсонов, Т. Б. Денисова // Международный семинар «Пер спективы развития современных средств и систем телекоммуникаций»: Тез. докл. – Новосибирск, 2002. – С. 95–102.
37. Росляков, А. В. Анализ возможности применения технологии VPN для ФЦП «Электронная Россия» / А. В. Росляков, А. В. Нуштаев // XI Российская научная кон ференция профессорско–преподавательского состава ПГАТИ: Тез. докл. – Самара, 2004, с. 60–61.
38. Росляков, А.В. Оптимальное распределение ресурсов сети MPLS для реализации VPN / А. В. Росляков // Х международная научно–техническая конференция «Радио локация, навигация, связь» (RLNC–2004): Тез. докл. – Воронеж, 2004, с. 54-57.
39. Росляков, А. В. Исследование потоковой модели реализации виртуальных част ных сетей / А. В. Росляков // V Международная конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций»: Матер. конф. – Самара, 2004, с. 21-23.
40. Росляков, А. В. Построение виртуальных частных сетей на базе потоковой модели / А. В. Росляков // 7 Международная конференция «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA–2005): Тез. докл. – М., 2005, с. 136–139.
41. Росляков, А. В. Асимметричная потоковая модель VPN / А. В. Росляков, А. В.
Нуштаев // Труды XII Российской научной конференции профессорско– преподавательского состава ПГАТИ: Тез. докл. – Самара, 2005, с. 56–58.
42. Росляков, А. В. Классификация потовых моделей VPN / А. В. Росляков // Шестая Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Уфа, 2005. – С. 117-118.
43. Росляков, А. В. Опыт проектирования мультисервисных сетей региональных опе раторов связи / А. В. Росляков, Э. М. Мердеев, А. Г. Литвинов // XIII юбилейная Рос сийская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГАТИ, Самара, 2006. – С. 48.
44. Росляков, А. В. Метод оптимальной реализации виртуальных частных сетей на базе потоковой модели / А. В. Росляков // XIII юбилейная Российская научная конфе ренция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспиран тов, ПГАТИ, Самара, 2006. – С. 51-52.
45. Росляков, А. В. Услуги сетей следующего поколения NGN / А. В. Росляков // VI Международная выставка-форум «Инфокоммуникации России – XXI век», Самара, 2006, с. 89-90.
46. Росляков, А. В. Модели и методы оптимизации виртуальных частных сетей / А. В.
Росляков // VII Международная научно-техническая конференция «Проблемы техни ки и технологии телекоммуникаций», Самара, 2006. – С. 13-16.
47. Росляков, А. В. Аппроксимационные методы решения задачи оптимизации пропу скной способности VPN / А. В. Росляков // VII Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, 2006. – С. 54-55.
48. Росляков, А. В. Теоретические проблемы проектирования виртуальных частных сетей / А. В. Росляков // VII Международная научно-техническая конференция «Про блемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, 2006. – С. 56.
49. Росляков, А. В. Теоретические и практические проблемы миграции к сетям сле дующего поколения NGN / А. В. Росляков // VII Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, 2006. – С. 154-155.
50. Росляков, А. В. Программа проектирования виртуальных частных сетей VPN DESIGNER / А. В. Росляков, Сергеев А. В. // VII Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, 2006. – С. 161-162.
51. Росляков, А. В. Модифицированная потоковая модель виртуальных частных сетей / А. В. Росляков // XIV Российская научная конференция профессорско преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГАТИ, Самара, 2007. – С. 49.
52. Росляков, А. В. Программное исследование виртуальных частных сетей / А. В.
Росляков, А. В. Сергеев // XIV Российская научная конференция профессорско преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГАТИ, Самара, 2007. – С. 50.
53. Росляков, А. В. Пакет проектирования виртуальных частных сетей / А. В. Росля ков, А. В. Сергеев, А. В. Нуштаев // Отраслевой фонд алгоритмов и программ. Свиде тельство об отраслевой регистрации разработки №8947 от 23 августа 2007 г. Номер государственной регистрации 50200701857 от 6 сентября 2007 г.
54. Росляков, А. В. Оценка потребностей корпоративных пользователей в услугах виртуальных частных сетей / А. В. Росляков // VIII Международная научно техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Уфа, 2007. – С. 126-128.
55. Росляков, А. В. Классификация услуг сетей связи следующего поколения / А. В.
Росляков // Материалы конференции «Услуги электросвязи. Инновационные решения, тенденции и проблемы», М., 2008. – С. 14-16.
56. Росляков, А. В. Использование метода анализа иерархий для оценки потребностей в услугах виртуальных частных сетей / А.В. Росляков // XV Российская научная кон ференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспи рантов, ПГАТИ, Самара, 2008. – С. 81-82.
57. Росляков, А. В. Экспериментальное исследование потоковых моделей виртуаль ных частных сетей / А.В. Росляков // XV Российская научная конференция профес сорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, ПГАТИ, Самара, 2008. – С. 82-83.
58. Росляков, А. В. Архитектура системы автоматизированной поддержки услуг вир туальных частных сетей / А. В. Росляков, Т. О. Абубакиров // XV Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и ас пирантов, ПГАТИ, Самара, 2008. – С. 83-84.