Перспективная архитектура сетей, определяемых знаниями (KDN)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В данной статье рассматривается концепция и архитектура сетей, определяемых знаниями ‒ новой парадигмы управления сетями, которая интегрирует искусственный интеллект и машинное обучение для обеспечения интеллектуального и адаптивного поведения сети.Актуальность исследования обусловлена ограничениями традиционных и программно-определяемых сетей в условиях современных вызовов, таких как экспоненциальный рост трафика, динамичные условия и увеличение операционных затрат. Рассматриваемые в исследовании сети вводят плоскость знаний, что позволяет оптимизировать распределение ресурсов, автоматизировать принятие решений и повышать безопасность в режиме реального времени. Несмотря на то, что сегодня большой популярностью пользуется технология SDN (Software-Defined Network), в которой централизованная функция управления позволяет обозревать все процессы, происходящие в сети. В свое время ее появление действительно оказалось прорывом, и сейчас некоторые эксперты склоняются к тому, что следующим этапом эволюции сетей станет Knowledge-Defined Network – сеть, определяемая знаниями, действующая на основе алгоритмов машинного обучения. Маршрутизация, распределение ресурсов, виртуализация сетевых функций (Network Functions Virtualization, NFV), цепочка сервисных функций (Service Function Chaining, SFC), обнаружение аномалий, анализ загруженности сети – все эти пункты способна взять на себя KDN.Цель исследования заключается в изучении структурных и функциональных особенностей сетей, определяемых знаниями, а также ‒ в анализе взаимодействия пяти логических плоскостей: данных, управления, мониторинга, знаний и приложений ‒ для достижения высокой степени автоматизации и адаптации.Методы включают анализ научной литературы, концептуальное моделирование и сравнительную оценку архитектур определяемой знаниями сети и программно-определяемой сети.Результаты. В ходе исследования была проанализирована архитектура сетей, определяемых знаниями, и определено, что интеграция плоскости знаний в сеть позволяет добиться значительного повышения автоматизации и адаптивности. Новизна. Проведенное исследование является одной из первых попыток провести системный анализ концепции сетей, определяемых знаниями, в контексте русскоязычной научной литературы. Работа восполняет существующий пробел в отечественной науке, предлагая уникальный взгляд на возможности сетей, определяемых знаниями, с учетом специфики локальных условий и примененияТеоретическая значимость работы заключается в создании основы для изучения и интеграции методов машинного обучения в системы управления сетями.

Об авторах

Ф. С. Блан

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: blan.fs@sut.ru

В. С. Елагин

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: v.elagin@sut.ru

Список литературы

  1. Zoraida B.S.E., Ganesan I. A Comparative Study on Software-Defined Network with Traditional Networks // TEM Journal. 2024. Vol. 13. Iss. 1. PP. 167–176. doi: 10.18421/TEM131-17
  2. Hakiri A., Gokhale A., Berthou P., Schmidt D.C., Gayraud T. Software-defined Networking: Challenges and Research Opportunities for Future Internet // Computer Networks. 2014. Vol. 75. Part A. PP. 453–471. doi: 10.1016/j.comnet.2014.10.015
  3. Ashtari S., Zhou I., Abolhasan M., Shariati N., Lipman J., Ni W. Knowledge-defined networking: Applications, challenges and future work // Array. 2022. Vol. 14. P. 100136. doi: 10.1016/j.array.2022.100136
  4. Jarrahi M.H., Askay D., Eshraghi A., Smith P. Artificial intelligence and knowledge management: A partnership between human and AI // Business Horizons. 2023. Vol. 66. Iss. 1. PP. 87–99. doi: 10.1016/j.bushor.2022.03.002
  5. Srinivas T.A., Donald A., Thippanna G., Kousar M., Priya A. From Control to Chaos: The Dynamic SDN Control Plane // International Journal of Advanced Research in Science, Communication and Technology. 2023. Vol. 3. Iss. 2. PP. 494–502. doi: 10.48175/IJARSCT-8527
  6. Mestres A., Rodriguez-Natal A., Carner J., Barlet-Ros P., Alarcón E., Solé-Simó M., et al. Knowledge-Defined Networking // ACM SIGCOMM Computer Communication Review. 2017. Vol. 47. Iss. 3. PP. 2–10. doi: 10.1145/3138808.3138810
  7. Li W. Explore the Evolution of Computer Network Architecture // International Journal of Religion. 2024. Vol. 5. № 11. PP. 9034–9054. doi: 10.61707/ahr2da31
  8. Das R., Pohrmen F., Maji A., Saha G. FT-SDN: A Fault-Tolerant Distributed Architecture for Software Defined Network // Wireless Personal Communications. 2020. Vol. 114. PP. 1045–1066. doi: 10.1007/s11277-020-07407-x
  9. Wang T., Su Z., Hamdi M. Rethinking the Data Center Networking: Architecture, Network Protocols, and Resource Sharing // IEEE Access. 2014. Vol. 2. PP. 1481–1496. doi: 10.1109/ACCESS.2014.2383439
  10. Agoulmine N. Chapter 1. Introduction to Autonomic Concepts Applied to Future Self-Managed Networks // In: Walsh S.M., Strano M.S. (ed.) Autonomic Network Management Principles. Academic Press, 2011. PP. 1–26. doi: 10.1016/B978-0-12-382190-4.00001-2
  11. Silver E. An overview of heuristic solution methods // Journal of The Operational Research Society. 2004. Vol. 55. Iss. 9. PP. 936–956. doi: 10.1057/palgrave.jors.2601758
  12. Oladipupo T. Machine Learning Overview // In: Zhang Y. (ed.) New Advances in Machine Learning. InTech, 2010. PP. 9–18. doi: 10.5772/9374
  13. Nasteski V. An overview of the supervised machine learning methods // Horizons. 2017. Vol. 4. PP. 51–62. doi: 10.20544/HORIZONS.B.04.1.17.P05
  14. Yazici İ., Shayea I., Din J. A survey of applications of artificial intelligence and machine learning in future mobile net-works-enabled systems // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2023. Vol. 44. P. 101455. doi: 10.1016/j.jestch.2023.101455
  15. Zhang C., Patras P., Haddadi H. Deep Learning in Mobile and Wireless Networking: A Survey // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019. Vol. 21. Iss. 3. PP. 2224–2287. doi: 10.1109/COMST.2019.2904897
  16. Magadum A.A., Ranjan A., Narayan D.G. DeepQoSR: A Deep Reinforcement Learning based QoS-Aware Routing for Software Defined Data Center Networks // Proceedings of the 12th International Conference on Computing Communication and Networking Technologies (ICCCNT, Kharagpur, India, 06‒08 July 2021). IEEE, 2021. doi: 10.1109/ICCCNT51525.2021. 9579514
  17. Volokyta A., Kogan A., Cherevatenko O., Korenko D., Oboznyi D., Kulakov Y. Traffic Engineering with Specified Quality of Service Parameters in Software-defined Networks // International Journal of Computer Network and Information Security (IJCNIS). 2024. Vol. 16. Iss. 5. PP. 1–13. doi: 10.5815/ijcnis.2024.05.01
  18. Sood M. 5G Network Slicing to Deliver Improved User Experience // International Journal of Computer Trends and Technology. 2023. Vol. 71. Iss. 9. PP. 59–68. doi: 10.14445/22312803/IJCTT-V71I9P107
  19. Yu S., Liu M., Dou W., Liu X., Zhou S. Networking for Big Data: A Survey // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2017. Vol. 19. Iss. 1. PP. 531–549. doi: 10.1109/COMST.2016.2610963
  20. Wen J., Zhang Z., Lan Y., Cui Z., Cai J., Zhang W. A survey on federated learning: challenges and applications // International Journal of Machine Learning & Cybernetics. 2023. Vol. 14. PP. 513–535. doi: 10.1007/s13042-022-01647-y
  21. Strannegård C., Häggström O., Wessberg J., Balkenius C. Transparent Neural Networks: Integrating Concept Formation and Reasoning // Proceedings of the 5th International Conference on Artificial General Intelligence (AGI, Oxford, UK, 8‒11 December 2012). Lecture Notes in Computer Science. Berlin, Heidelberg: Springer, 2012. Vol. 7716. PP. 302–311. doi: 10.1007/978-3-642-35506-6_31
  22. El Boudani B., Dagiuklas T., Iqbal M. SO-KDN: A Self-Organised Knowledge Defined Networks Architecture for Reliable Routing. 2021. PP. 160–166. doi: 10.1145/3459955.3460617

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).