Çoklu yönlendirme konfigürasyonlarının çizge büyütme yaklaşımı ile iyileştirilmesi ve performans analizi
Enhancement of multiple routing configurations based on graph augmentation approach and its performance analysis
Yazar: MUSTAFA TOPSAKAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK CEVHER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
IP ağlarındaki gerçek-zamanlı trafik akışlarının, ağ bileşenlerinin arızalanması durumunda dahi kesintisiz iletimi, katı zaman gereksinimlerinin karşılanabilmesi açısından oldukça önemlidir. Çoklu Yönlendirme Konfigürasyonları (Multiple Routing Configurations-MRC), bir ağdaki bağlantı/düğüm arızalarına karşın etkin bir şekilde alternatif güzergahlar temin edebilen bir tekniktir. Bu teknik, fiziksel topoloji ile aynı çizgeye sahip, bağlantı ağırlıkları akıllıca seçilen ve farklı arıza senaryoları için koruma sağlayan sanal topolojiler (ST) oluşturarak, her bir ST için ayrı bir yönlendirme tablosunu ön etkin bir şekilde hesaplar. Bir arıza tespit edilmesi durumunda, arızadan etkilenen trafikler arızaya karşı koruma sağlayan yönlendirme tablosu kullanılarak iletilmeye başlanır. 
MRC tarafından üretilecek ST adedinin ağ yöneticisi tarafından büyük seçilmesi, algoritmanın başarılı bir şekilde sonlanma ihtimalini arttırırken, hesaplama karmaşıklığını ve tüketilen ağ kaynaklarının miktarını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle, üretilecek ST sayısının küçük seçilmesi durumunda dahi MRC'nin başarımının sağlanabilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, yeni bağlantıları fiziksel topoloji çizgesine akıllıca ekleyerek çizgenin bağlantısallığını arttıran ve böylelikle MRC'nin performansını belirgin bir şekilde iyileştiren bir çizge büyütme yaklaşımı sunulmaktadır. Sentetik ve gerçek ağ topolojileri kullanılarak yapılan performans analizi, önerilen yaklaşımın MRC performansı üzerinde belirgin bir iyileşme sağladığını göstermektedir.

Abstract:
The seamless transmission of real-time traffic flows in IP networks in case of network failures is of great importance to meet the stringent timing requirements. Multiple Routing Configurations (MRC) is a mechanism which efficiently provides alternative routes against link/node failures in a network. This mechanism creates virtual topologies (VT) which have the same graph as the physical topology, whose link weights are intelligently selected and which provide protection for different failure scenarios, and then computes a separate routing table for each VT. When a failure is detected, the affected traffic flows is started to be transmitted using the routing table that provides protection against the failure. 
The selection of a large quantity by the network operator as the number of VTs to be generated by MRC increases the probability of a successful termination of the algorithm, while negatively affecting the computational complexity and the amount of network resources to be consumed. Thus, ensuring the success of MRC even if the number of VTs to be generated is selected to be a small quantity is crucial. In this thesis, a graph augmentation approach enhancing the graph connectivity by intelligently adding new links to the physical topology graph, and hence significantly improving the performance of MRC is presented. The performance analysis realized by using synthetic and real network topologies shows that the proposed approach significantly enhances the performance of MRC.