Оренбургский государственный университет

Разработка эффективных методов управления вычислениями и потоками данных в облачных системах с использованием технологии программно-конфигурируемых сетей

Проект № СП-2179.2015.5

Руководитель проекта — Полежаев П.Н.

Цель научного исследования — повышение эффективности функционирования облачных систем за счет создания эффективных методов управления вычислениями и потоками данных на основе технологии программно-конфигурируемых сетей, включая тесно интегрированные между собой эффективные алгоритмы планирования и миграции виртуальных машин, алгоритмы назначения облачных сервисов на виртуальные машины и алгоритмы маршрутизации потоков данных между ними.

В течение отчетного периода были решены следующие задачи:

1. Выполнен аналитический обзор научно-технической литературы, включая русскоязычные и англоязычные источники по темам проекта.
2. Выбрано направление исследований — сочетание экспериментального исследования разрабатываемых алгоритмических решений с помощью симулятора и реального прототипа системы управления облачными ресурсами.
3. Разработана структурная модель облачной системы, включающая в себя:
   • физическую модель центра обработки данных;
   • модель виртуализации вычислительных и сетевых ресурсов;
   • модель вычислительных сервисов с поддержкой программно-конфигурируемых сетей и контейнеров;
   • модель обеспечения безопасности (в том числе модель межсетевого экрана, модель автонастраиваемой сети VPN).
4. Построена имитационная модель облачной системы.
5. Определены метрики оценки эффективности работы облачной системы.
6. Разработаны алгоритмические решения:
   • алгоритм сбора информации о состоянии программно-конфигурируемой сети облачной системы;
   • генетический алгоритм маршрутизации данных и обеспечения QoS в программно-конфигурируемых сетях;
   • алгоритм межсетевого экранирования в программно-конфигурируемых сетях;
   • алгоритм аутентификации пользователей и компьютеров с использованием программно-конфигурируемых сетей.

Монографии

1. Тарасов В.Н., Ушаков Ю.А., Полежаев П.Н., Коннов А.Л., Шухман А.Е. Программно-конфигурируемые сети в центрах обработки данных. Самара: Изд-во самарского науч. центра РАН, 2015. 193 с.

1. Полежаев П.Н., Бахарева Н.Ф., Шухман А.Е. Разработка эффективного генетического алгоритма маршрутизации и обеспечения качества обслуживания для программно-конфигурируемой сети // Вестник ОГУ. 2015. № 1 (176). С. 213–217.
2. Ушаков Ю.А., Полежаев П.Н., Шухман А.Е. Создание мультисервисной многоточечной VPN сети с динамической автонастройкой // Вестник ОГУ. 2015. № 9 (184). С. 170–178.
3. Полежаев П.Н., Ушаков Ю.А., Шухман А.Е., Бахарева Н.Ф. Применение технологии программно-конфигурируемых сетей для многоадресной передачи широкополосного мультимедийного трафика в системах IPTV // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2015. № 3. С. 84–90.
4. Полежаев П.Н. Разработка сетевых средств обеспечения безопасности для корпоративных программно-конфигурируемых сетей // Системы управления и информационные технологии. 2015. № 4.1 (62). С. 138–145.

Статьи в изданиях, индексируемых в Scopus

1. Shukhman A., Polezhaev P., Ushakov Yu., Legashev L., Tarasov V., Bakhareva N. Development of network security tools for enterprise software-defined networks // Proceedings of the 8^th International Conference on Security of Information Networks. Sochi/Russia. September 8–10. 2015. PP. 224–228.
2. Polezhaev P., Shukhman A., Ushakov Yu. Implementation of dynamically autoconfigured multiservice multipoint VPN // Proceedings of 9^th International Conference on Application and Communication Technologies (AICT 2015). 2015. PP. 211–215.

Статьи в изданиях РИНЦ

1. Полежаев П.Н., Адрова Л.С. Разработка архитектуры системы защиты информации в корпоративных программно-конфигурируемых сетях // Перспективные информационные технологии (ПИТ 2015). Том 1: тр. Международ. науч.-техн. конф. / под ред. С.А. Прохорова. Самара: Изд-во Самарского науч. центра РАН. 2015. С. 289–293.
2. Полежаев П.Н., Адрова Л.С. Сравнительный анализ существующих систем обнаружения вторжений // Математика и математическое моделирование: проблемы и перспективы. Международ. науч.-практ. конф.: сб. науч. ст. Оренбург: Изд-во ОГПУ, 20–21 мая 2015 г. С. 188–193.
3. Адрова Л.С., Полежаев П.Н. Прототип информационной системы образовательного ресурсного центра // Электронное обучение в непрерывном образовании 2015. II Международ. науч.-практ. конф. (Россия, Ульяновск, 16–18 марта 2015 г.): сб. науч. тр. Т. 1. Ульяновск: УлГТУ, 2015. С. 205–212.
4. Адрова Л.С., Полежаев П.Н. Модель разграничения доступа для корпоративной программно-конфигурируемой сети // Информационные технологии. Проблемы и решения: материалы Международ. науч.-практ. конф. Т. 2 / редкол.: Ф.У. Еникеев и др. Уфа: Изд-во "Восточная печать", 2015. С. 192–196.
5. Полежаев П.Н., Миронов А.П., Поляк Р.И. Применение алгоритмов муравьиной колонии в решении задачи Штейнера // Философские проблемы информационных технологий и киберпространства. Электрон. науч. журн. 2015. № 1 (9). С. 96–105.
6. Полежаев П.Н. Разработка системы управления программными сервисами в облачных системах с использованием технологии контейнеризации // X Всеросс. науч.-практ. конф. (с международ. участием) AS’2015 "Системы автоматизации в образовании, науке и производстве". Новокузнецк, 2015. (принято к печати).
7. Полежаев П.Н., Ушаков Ю.А. Сбор информации о состоянии программно-конфигурируемой сети облачной системы // Ежегодная обл. молодеж. науч.-практ. конф. с международ. участием "Молодые ученые Оренбуржья — науке XXI века". Оренбург, 2015 (принята к печати).
8. Полежаев П.Н. Разработка системы управления программными сервисами в облачных системах с использованием технологии контейнеризации // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве: тр. X Всеросс. науч.-практ. конф. / Сиб. гос. индустр. ун-т; под общ. ред. С.М. Кулакова, Л.П. Мышляева. Новокузнецк: СибГИУ, 2015. С. 53–57).

Международные конференции

1. Полежаев П.Н. Реализация алгоритма межсетевого экрана для облачных систем с использованием технологии программно-конфигурируемых сетей // Сб. тр. III Международ. науч.-практ. конф. "Информационная безопасность в свете Стратегии Казахстан — 2050", 2015. С. 266–271.
2. Адрова Л.С., Полежаев П.Н. Разработка моделей облачной системы, построенной на базе технологии программно-конфигурируемых сетей // Информационные технологии и системы 2015 (ИТС 2015): материалы Международ. науч. конф. (БГУИР, Минск, Беларусь, 28 октября 2015). Information Technologies and Systems 2015 (ITS 2015): Proceeding of the International Conference(BSUIR, Minsk, Belarus, 28^th October 2015) / редкол.: Л.Ю. Шилин [идр.]. Минск: БГУИР, 2015. С. 282–283.

Тезисы

1. Полежаев П.Н., Адрова Л.С. Разработка распределенной облачной платформы на базе технологии программно-конфигурируемых сетей // Информационные технологии и их применение: сб. тез. докл. III Всеросс. интернет-конф. Иркутск: МГЛУ ЕАЛИ, 27 мая — 29 мая 2015 г. С. 92–95.
2. Миронов А.П., Поляк Р.И., Полежаев П.Н. Проектирование и разработка модуля маршрутизации на основе муравьиного алгоритма в программно-конфигурируемой сети // Информационные технологии и их применение: сб. тез. докл. III Всеросс. интернет-конф. Иркутск: МГЛУ ЕАЛИ, 27 мая — 29 мая 2015 г. С. 84–89.

Другие публикации

1. Чернов В.И., Шиховцов С.Ю., Полежаев П.Н. Анализ существующих систем мониторинга компьютерных сетей // Сб. материалов Международ. науч. конф. "Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации", посвящен. 60-летию Оренбург. гос. ун-та. Оренбург: ООО ИПК "Университет", 2015. С. 258–262.
2. Полежаев П.Н. Структурная модель облачной системы с поддержкой программно-конфигурируемых сетей и контейнеров // "Проблемы автоматизации. Региональное управление. Связь и автоматика" ("ПАРУСА-2015"). Геленджик, 2016. С. 149–152.
3. Полежаев П.Н. Модель вычислительных сервисов облачной системы с поддержкой программно-конфигурируемых сетей и контейнеров // Материалы III Международ. науч.-практ. конф. "Шестой технологический уклад: механизмы и перспективы развития", 13–14 ноября. Ч. 1. Ханты-Мансийск, 2015. С. 45–46.

Результаты интеллектуальной деятельности

1. Полежаев П.Н., Адрова Л.С. Модуль маршрутизации потоков данных и обеспечения QoS. Св-во об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2015614009. Роспатент. 01.14.2015.
2. Ушаков Ю.А., Полежаев П.Н., Ушакова М.В. Система аналитического моделирования характеристик производительности широкополосной сети передачи данных на основе метода двумерной диффузионной аппроксимации. Св-во об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2015613172. Роспатент. 06.03.2015.
3. Полежаев П.Н., Адрова Л.С. Модуль сбора информации о состоянии программно-конфигурируемой сети облачной системы (подана заявка на регистрацию программы для ЭВМ).