Μελέτη και αξιολόγηση του Containerlab για την εξομοίωση δικτυακών τοπολογιών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τις δυνατότητες του Containerlab, ενός περιβάλλοντος προσομοίωσης δικτύων βασισμένο σε τεχνικές ελαφράς εικονικοποίησης, με στόχο την διεύρυνση της χρήσης containers ως εναλλακτική στη χρήση εικονικών μηχανημάτων κατά την εξομοίωση δικτυών. Αρχικά παρουσιάζεται η λειτουργία εικονικών μηχανημάτων (Virtual Machines) και containers και συντελείται σύγκριση μεταξύ των δύο σε τεχνικό επίπεδο και αξιολόγηση τους. Στη συνέχεια αναλύεται λεπτομερώς η πλατφόρμα του Docker, το οποίο αποτελεί τη βάση του Containerlab. Ακολουθεί αναλυτική παρουσίαση του Containerlab με περιγραφή της αρχιτεκτονικής του, του τρόπου λειτουργίας του, των μηχανισμών δικτυακής διασύνδεσης του αλλά και των βασικότερων εντολών. Το πειραματικό σκέλος της εργασίας περιλαμβάνει την υλοποίηση πολλαπλών δικτυακών τοπολογιών, οι οποίες αξιοποιούν διάφορα πρωτόκολλα δρομολόγησης (RIP, OSPF, BGP) και σύγχρονες τεχνολογίες δικτύου (ECMP, VXLAN, EVPN, Switches). Για τις τοπολογίες αυτές παρουσιάζονται σημαντικά βήματα της υλοποίησης τους και της τελικής συμπεριφοράς του δικτύου, καθώς και αξιοσημείωτες ιδιαιτερότητες τους στα πλαίσια του Containerlab. Γίνεται εκτενής αναφορά στο θεωρητικό υπόβαθρο των παραπάνω πρωτοκόλλων και τεχνολογιών, όπως και των διαφόρων εργαλείων που αξιοποιήθηκαν στα πλαίσια της πειραματικής μελέτης. Στο τέλος διερευνάται η κατανάλωση πόρων εκ μέρους του Containerlab με στόχο την αξιολόγηση της επίδοσης του και την εξαγωγή συμπερασμάτων για την εφικτότητα της ευρείας χρήσης του. Για το σκοπό αυτό μελετάται η συμπεριφορά του συστήματος υπό πολλαπλά σενάρια χρήσης με διαφορετικές συνθήκες όπως ο αριθμός των χρηστών και ο φόρτος των τοπολογιών. Τα τελικά αποτελέσματα υποδεικνύουν υψηλή αποδοτικότητα και ευελιξία του Containerlab αναδεικνύοντας το ως μια ιδανική πλατφόρμα για την ανάπτυξη, δοκιμή και προσομοίωση σύνθετων δικτυακών τοπολογιών, ικανή να ωφελήσει σημαντικά τον τομέα των δικτύων.