Advance Reservations of Bandwidth in Computer Networks (2004)

In dieser Arbeit wurden die unterschiedlichen Aspekte untersucht, die die Leistungsfähigkeit eines Systems zur Vorausreservierung in Computer-Netzwerken bestimmen. Basierend auf einer Architektur, welche den Basisdienst für Vorausreservierungen mittels Multiprotocol Label Switching (MPLS) zur Verfügung stellt, wurden innerhalb eines Netzwerkmanagementsystems unterschiedliche Dienste implementiert und simulativ auf ihre Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Netzwerks in Bezug auf Anzahl zugelassener Datenströme sowie transportierte Datenmenge untersucht. Diese Dienste erweitern in entscheidendem Maße auch die Breite des Dienstangebots in Netzwerken im Vergleich zu bisherigen Implementierungen. So ist es möglich bei Angabe einer festen Datenmenge vom Netzwerkmanagement geeignete Übertragungszeiten und raten bestimmen zu lassen. Diese Parameter werden dann, zum Beispiel in Form von Service Level Agreements (SLA), vom Netzwerkmanagement garantiert und sind insbesondere in Umgebungen wichtig, in denen die Übertragung sehr großer Datenmengen notwendig ist, beispielsweise in Grid-Computing- Systemen. Die erweiterten Dienste dienen jedoch nicht nur den Nutzern, sondern sind auch für Betreiber interessant, da sie es ermöglichen die Leistungsfähigkeit des Netzwerkes zu erhöhen. Dies ist insbesondere zusammen mit weiteren Verfahren möglich, die die zusätzlich zur Verfügung stehenden Informationen über zeitliche Aspekte, wie die Dauer von Übertragungen, nutzen. Im Vergleich zu den heute hauptsächlich betrachteten Systemen zur sog. unmittelbaren Reservierung, kann bei geschicktem Einsatz der hier implementierten Dienste und Verfahren eine deutliche Verbesserung der Leistung erzielt werden. Hinzu kommen bei Vorausreservierungen die erheblichen Vorteile für die Nutzer eines Netzwerkes, wie z.B. der oben beschriebene Datentransfer. Die Leistung eines Netzwerkes bemisst sich jedoch nicht nur an der transportierten Datenmenge, sondern auch am Verhalten im Fehlerfall und der Geschwindigkeit des Managementsystems. Dazu wurden im Rahmen dieser Arbeit mögliche Strategien zur Reaktion von Vorausreservierungssystemen im Fall von Link-Ausfällen entwickelt und untersucht. Auch hier kommt dem zeitlichen Aspekt eine wichtige Bedeutung zu. Es erwies sich als erfolgreich, nicht nur unmittelbar betroffene Datenströme sondern auch solche, die zwar bereits bekannt, jedoch noch nicht aktiv waren, in die Fehlerbehandlungsstrategie mit einzubeziehen. Datenstrukturen, die von der Zugangskontrolle des Managementsystems benötigt werden und dort die Geschwindigkeit maßgeblich bestimmen, wurden unter den Aspekten der Zugriffsgeschwindigkeit und des Speicherverbrauchs untersucht. Hierbei wurde gezeigt, dass Arrays erhebliche Vorteile im Hinblick auf beide Aspekte haben und in den meisten Fällen einer Baumstruktur, die speziell für die Aufgabe innerhalb der Zugangskontrolle entwickelt wurde, überlegen sind. Die Nutzung von Vorausreservierungen in Computer-Netzwerken ist damit eine nützliche und wichtige Erweiterung der Funktionalität eines Netzwerkes sowohl in Bezug auf das zur Verfügung stehende Angebot an Diensten, als auch im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Netzwerkes.