Перепроектирование конфигурации сетевого оборудования

1. VI международная конференция и выставка CAD/CAM/PDM – 2006 Институт проблем управления РАН, лаборатория 18, Москва Секция 2. Интегрированные системы проектирования и управления технологическими процессами. PDM - системы (26.10.2006) Перепроектирование конфигурации сетевого оборудования Сафонов А.В.студент, МФТИ Левин М.Ш., с.н.с., к.т.н., ИППИ РАН

2. Задача проектирования сети • Топология • Правила/стандарты • Физические условия • Технологии • Предпочтение лишь 1 • Оборудование

3. Задача выбора конфигурации Возникает при • Проектировании сети • Перепроектировании сети

4. Задача выбора конфигурации Определим ее как частный случай Блочной задачи о рюкзаке + Многокритериальное ранжирование (для оценки вариантов)

5. Схема сети филиала предприятия

6. Схема сети - примера В ней мы можем выделить 4 точки, требующие установки следующего оборудования: • Коммутатор третьего уровня или выше, имеющий не менее 8 портов • Маршрутизатор для безопасного широкополосного доступа к сети головного офиса и к Интернету • Коммутаторы, предоставляющие не менее 30 портов (VLAN3) • Коммутаторы, предоставляющие не менее 30 портов (VLAN7)

7. Требования и критерии оценки

8. Требования и критерии оценки Мы объединяем все критерии в 4 группы: • ПроизводительностьC1 • Эффективность управления C2 • Надежность C3 • Прочие функции C4

9. Требования и критерии оценки Кластеризация критериев С1 С2 С3 С4 Многокрит. ранжирование “полезность”

10. Список оборудования Общие инженерные требования Список возможных устройств Детальное описание требований Оценки по критериям C1 C2 C3 C4

11. Список оборудования Список подходящих устройств с оценками, группа 4

12. Многокритериальное ранжирование Альтернативы Оценки Критерии Относительный вес (важность) критерия i

13. Метод порогов несравнимости Электре Для каждой пары вычисляем коэффициенты Согласия и несогласия

14. Метод порогов несравнимости Электре Правило: Auлучше чем Avесли гдеpиq- пороги (напр., ) Метод порогов несравнимости Электреоснован на применении этого правила и обеспечивает единственную оценку для каждой альтернативы

15. Задача о рюкзаке

16. Задача о рюкзаке • Бинарная задача о рюкзаке • Дробная задача о рюкзаке Каждая задача о рюкзаке является NP-трудной (за полиномиальное время приводится к задаче о разбиении)

17. Задача о рюкзаке - методы • Релаксационные и верхних границ • “Жадный” алгоритм • Методы “ветвей и границ” • Динамическое программирование • Приближенные решения • Sahni • Ibarra и Kim • Точные алгоритмы для больших n (числа эл.)

18. Блочная задача о рюкзаке = Бинарная задача о рюкзаке + Разбиение множества предметов N наrподмножеств Ni + требование: выбрать1предметиз каждого подмножества

19. Блочная задача о рюкзаке

20. Блочная задача о рюкзаке - методы • Динамическое программирование • Алгоритмы “ветвей и границ” Ключевую роль имееткритерий доминирования: если 1. 2.

21. Блочная задача о рюкзаке - методы Динамическое программирование: - рекурсивная функция, которая дает значение полезности оптимального решенияподзадачи, сост. изjподмножеств с ограничением Оптимальное решение -F(r,c)

22. Задача перепроектирования сети • 4 группы устройств • Оценки устройств по критериям C1 C2 C3 C4 Многокритер. ранжирование (Электре) Единственная оценка (полезность) для каждого устройства Блочная задача о рюкзаке Наилучший возможный набор устройств (не нарушающих ограничения)

23. Задача перепроектирования сети Разработана программа в среде MatLab 3 N элементоввr = 4 подмножествах 2 1 4 Оценка по Электре в едином множестве el. index group 1 1 2 3 3 3 4 2 5 4 6 1 N 3 … Сортировка по убыванию полезности 3 3 6 1 1 1 N 3 k 2 m 1 … 2 3 Последовательное добавление элементов в рюкзак

24. Задача перепроектирования сети Появление новых требований –> - Если они не удовлетворены установленным оборудованием – -> требуется улучшение Возможные пути улучшения: • Перепроектирование лишь для узлов, к которым предъявляются новые требования • Полное перепроектирование для всех узлов

25. Задача перепроектирования сети Возможные варианты выбора устройств • 48 1G портов • 24 100M+ портов и 24 1G портов • 48 100M+ портов и 24 1G портов • 48 100M+ портов и 12 1G портов Альтернативы действий для выполнения новых требований • Установленное оборудование им уже удовлетворяет и никаких мер предпринимать не надо • Приобрести новое устройство (в дополнение) • Приобрести новое устройство (для замены)

26. Задача проектирования сети - результаты

27. Частичное перепроектирование Список возможных вариантов улучшения с оценками

28. Частичное перепроектирование Предварительные результаты

29. Частичное перепроектирование - результаты

30. Полное перепроектирование – результаты

31. Гибридный подход Результаты полного перепроектированиямогут быть полезны при анализевозможных решений (частичного перепроектирования) Множества наилучших вариантов, полученных при полном и частичном перепроектировании могут: • не пересекаться • иметь непустое пересечение • Полностью совпадать

32. Гибридный подход – 2 множества

33. Гибридный подход Альтернативы в вышеуказанных случаях: • Необходимо дополнительно рассматривать близость реализуемых вариантов к наилучшим (полученным при полном перепроектировании) , возвращаясь к оценкам C1C2C3C4 • результат (наилучший вариант) - элементы, принадлежащие обоим множествам • мы можем произвести частичное перепроектирование и быть уверены в том, что получили абсолютно лучший вариант

34. Гибридный подход в действии

35. Возможные улучшения • Усовершенствование кластеризации критериев • Учет влияния устройств друг на друга • Дальнейшее изучение вопросов относительной важности узлов и соответствующих устройств • Учет различных вариантов топологий-технологий (или с использованием указанного в п.2, или как некоторые виртуальные устройства с учетом п.3) • Дальнейшее исследование вопроса о качественности получаемого набора с точки зрения влияния оценок отдельных устройств

36. Сотрудничество • Будем рады академическому сотрудничеству по рассмотренному подходу: • Например, исследовать и рассчитать другое приложение (энергетическая сеть, любая другая техническая или организационная система): • построение модели • задание критериев и альтернатив • расчеты по перепроектированию системы Наша цель: Провести исследование и подготовить совместную статью по новому приложению. Можно обращаться по e-mail к любому автору. alexander.v.safonov@gmail.com; mslevin@acm.org

37. Спасибо за внимание!