Yazılım Tanımlı Ağ Tabanlı Nesnelerin İnternetinde Yönlendirme, Kontrolör ve Sunucu Yerleştirme için Mimari Eniyilemesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: YASİN İNAĞ

Danışman: Mehmet Demirci

Özet:

Nesnelerin İnterneti (Internet of Things - IoT) uygulamalarının sayısı arttıkça, bu uygulamalar tarafından üretilen verilerin merkezi bir bulut sunucusuna verimli bir şekilde iletilmesi zor bir konu olmaktadır. Tez kapsamında, sis hesaplama ve Yazılım Tanımlı Ağ (Software Defined Network - SDN) teknolojilerini kullanarak iletimi kolaylaştırmayı amaçlanmıştır. Bu amaçla, IoT ağları için iki yeni içerik tabanlı yönlendirme (Content Based Network - CBF) modeli önerilmiştir. İlk model, iletimi ve hesaplama gecikmesini azaltmak için sis hesaplama ve içerik tabanlı yönlendirmeden yararlanmaktadır. Birinci modele dayalı olarak, ikinci model, veri hızı ve gecikme gereksinimlerini sağlarken kritik verilerin zamanında iletimini sağlamak için önceliklendirme konseptini kullanmaktadır. Önerilen modelleri değerlendirmek ve bunların verim, gecikme ve kayıp oranı metrikleri üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak için kapsamlı simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre, önerilen modeller verimli iletim ve düşük zaman gecikmesi sağlamıştır. Ayrıca ikinci model, kritik verileri daha etkin bir şekilde iletme yeteneğine sahiptir. Önerilen modellerin etkinliğini artırmak için, Kontrolör Yerleştirme Problemi (Controller Placement Problem - CPP) için matematiksel bir model önerilmiştir. Kontrolörün hatalı olması durumunda ağın esnekliği ve güvenilirliği sağlanmalıdır. Bu nedenle, önerilen model, kontrolör arızalanması problemini dikkate alarak ağdaki kontrolör(ler)in sayısını ve konumunu optimize etmiştir. Simülasyon sonuçları, ağ sürekliliği ve iletişim güvenliğini sağlarken ortalama gecikme süresinin biraz arttığını göstermektedir. Çalışmanın devamında, veri analizi hizmeti sağlayan ilişkili Sunucuları Yerleştirme Problemi (Server Placement Problem - SPP) için tam sayılı doğrusal programlama ve sezgisel yaklaşımlı iki model önerilmiştir. Her bir sis sunucusuna farklı veri türleri iletilmektedir. İletilen veri türleri analiz edilerek yeni bir veri üretmekte ve bu veri bir başka sunucuda işlenmek üzere ağa iletilmektedir. İlişkili sis sunucu konumu için p-medyan tabanlı tam sayılı doğrusal programlama modeli ve açgözlü sezgisel model önerilmiştir. Önerilen modeller ile ortalama gecikme süresi azaltılmış ve tez kapsamında önerilen iletişim modellerinin etkinliği artırılmıştır.

Anahtar kelimeler : SDN, IoT, İçerik tabanlı yönlendirme, Sunucu yerleştirme problemi