Doktoraty Wydziału IET

mgr inż. Andrzej Kamisiński

Promotor: prof. dr hab. inż. Andrzej Jajszczyk (AGH)
Promotor pomocniczy: dr hab. inż. Jerzy Domżał (AGH)
Dyscyplina: Telekomunikacja

Abstract:
This dissertation is focused on dependability provisioning in flow-oriented computer and communication networks. Four different solutions are proposed to improve the dependability of the selected flow-oriented networks with respect to the following issues: failures of network elements, forwarding loops, and link congestions (two solutions). In addition, in the case of Software-Defined Networks, the dependability requirements for traffic flows are explicitly defined, the corresponding measure of decreased dependability is introduced, and a risk assessment scheme is proposed to enable service providers to estimate the risk of violation of Service Level Agreements with respect to the proposed metric. One part of the evaluation of the presented solutions is based on experiments in two laboratory networks containing the custom-built prototype routing devices and off-the-shelf network equipment, while the other part relies on discrete-event flow-level simulation in different scenarios using the specifically-designed and implemented tools. The evaluation results have shown that the impact of failures, forwarding loops, and link congestions on traffic flows in the selected flow-oriented networks can be reduced with the aid of the proposed solutions, improving the overall network dependability perceived by users. In addition, the presented service degradation measure and the risk assessment scheme for Software-Defined Networks have the potential to enable service providers to select the desired recovery mechanisms more effectively with respect to the related expenditures and the estimated risk of violation of Service Level Agreements signed with customers.

Streszczenie:
Przedmiotem rozprawy doktorskiej są zagadnienia związane z zapewnianiem niezawodności w sieciach telekomunikacyjnych zorientowanych na przepływy. W pracy przedstawiono cztery rozwiązania umożliwiające poprawę niezawodności wybranych typów sieci w przypadku występowania uszkodzeń jej elementów, a także w przypadku wystąpienia pętli rutingu oraz przeciążeń łączy. Ponadto, zaproponowano jednoznaczny sposób oceny niezawodności obsługi przepływów w sieciach sterowanych programowo (ang. Software-Defined Networks), wprowadzono odpowiednią miarę określającą spadek niezawodności w kontekście zdolności sieci sterowanych programowo do prawidłowej obsługi przepływów, a następnie przedstawiono metodę oceny ryzyka niespełnienia warunków umów SLA (ang. Service Level Agreement), zawieranych przez dostawców usług telekomunikacyjnych z klientami, ze względu na wartość zaproponowanej miary. Weryfikacja skuteczności części zaproponowanych w pracy rozwiązań, została przeprowadzona w dwóch sieciach laboratoryjnych, zawierających stworzone przez autora prototypy ruterów sieciowych oraz istniejące komercyjne urządzenia teleinformatyczne. Pozostałe mechanizmy zostały przeanalizowane w ramach różnych scenariuszy, przy użyciu autorskich narzędzi symulacyjnych działających na poziomie przepływów ruchu. Otrzymane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że opracowane rozwiązania umożliwiają zwiększenie niezawodności wybranych typów sieci zorientowanych na przepływy, w sytuacjach związanych z występowaniem uszkodzeń, pętli rutingu oraz przeciążeń łączy. Ponadto, przedstawiona miara spadku niezawodności obsługi przepływów oraz metoda oparta na analizie ryzyka w sieciach sterowanych programowo, otwierają nowe możliwości w zakresie optymalnego doboru mechanizmów zapewniania niezawodności w tego typu sieciach, ze względu na koszt i skuteczność rozwiązań, a także szacowaną wartość ryzyka niespełnienia warunków umów SLA w odniesieniu do zaproponowanej miary.

Recenzja - prof. dr hab. inż. Józef Lubacz, Politechnika Warszawska

Recenzja - dr hab. inż. Jacek Rak, prof. n. PG, Politechnika Gdańska

1. A. Kamisiński, P. Chołda, A. Jajszczyk. Assessing the Structural Complexity of Computer and Communication Networks. ACM Computing Surveys, 47(4):66:1–66:36, May 2015. ISSN 0360-0300. doi: 10.1145/2755621.
2. A. Kamisiński, B. E. Helvik, A. J. Gonzalez, G. Nencioni. Assessing the Risk of Violating SLA Dependability Requirements in Software-Defined Networks. In IEEE NFV-SDN 2017 - Fourth Workshop on Network Function Virtualization and Programmable Networks (NFV-SDN’17-NFVPN), Berlin, Germany, Nov 2017. Accepted for publication.
3. A. Kamisiński, J. Domżał, R. Wójcik, A. Jajszczyk. Two Rerouting- Based Congestion Control Algorithms for Centrally Managed Flow-Oriented Networks. IEEE Communications Letters, 20(10):1963–1966, Oct 2016. ISSN 1089-7798. doi: 10.1109/LCOMM.2016.2594774.
4. A. Kamisiński, A. Jajszczyk, J. Domżał, R. Wójcik. Sposób usuwania pętli w rutingu pakietów w sieci teleinformatycznej [A method for resolution of routing loops in a telecommunication network], Grudzień 2014. Zgłoszenie patentowe w UPRP nr P.410390.
5. A. Kamisiński, C. Fung. FlowMon: Detecting Malicious Switches in Software-Defined Networks. In Proceedings of the 2015 Workshop on Automated Decision Making for Active Cyber Defense, SafeConfig ’15, pages 39-45, Denver, Colorado, USA, 2015. ACM. ISBN 978-1-4503-3821-9. doi: 10.1145/2809826.2809833.
6. A. J. Gonzalez, G. Nencioni, B. E. Helvik, A. Kamisiński. A Fault-Tolerant and Consistent SDN Controller. In 2016 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), pages 1–6, Washington, DC, USA, Dec 2016. doi: 10.1109/GLOCOM.2016.7841496.
7. G. Nencioni, B. E. Helvik, A. J. Gonzalez, P. E. Heegaard, A. Kamisiński. Availability Modelling of Software-Defined Backbone Networks. In 2016 46th Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks Workshop (DSN-W), pages 105–112, Toulouse, France, June 2016. doi: 10.1109/DSN-W.2016.28.
8. R. Wójcik, J. Domżał, Z. Duliński, G. Rzym, A. Kamisiński, P. Gawłowicz, P. Jurkiewicz, J. Rząsa, R. Stankiewicz, K. Wajda. A survey on methods to provide interdomain multipath transmissions. Computer Networks, 108: 233–259, 2016. ISSN 1389-1286. doi: 10.1016/j.comnet.2016.08.028.
9. J. Domżał, R. Wójcik, D. Kowalczyk, P. Gawłowicz, P. Jurkiewicz, A. Kamisiński. Admission control in Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing. In 2015 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC), pages 265–269, Garden Grove, CA, USA, Feb 2015. doi: 10.1109/ICCNC.2015.7069352.