Stávající, bežně používané počítačové sítě představují pasivní transportní médium, které bez jakéhokoli uživatelem řízeného zásahu do přenášených dat doručují (v případě takzvaných best-effort služeb hovoříme, že se "snaží doručit") data od odesílatele k příjemci. S využitím aktivních/programovatelných síťových prvků lze tento (pasivní) koncept rozšířit na koncept sítí aktivních (často také nazývaných programovatelné sítě) - sítí, které jsou během vlastního přenosu schopny nad procházejícími daty provádět uživatelem definované operace.

Vzhledem k obtížnému budování nové síťové infrastruktury aktivní sítě s výhodou využily koncept sítí překryvových. Aktivní síť potom sestává z aktivních prvků (aktivní uzly, aktivní směrovače) provádějících nad procházejícími daty uživatelem definované operace, a pasivní infrastruktury sloužící pro vlastní přenos dat (mezi aktivními prvky, případně i uživatelem). Mezi základní architektury aktivních sítí, lišící se způsobem definice zpracování dat, patří:


  • (a) Aktivní sítě s vestavěnými funkcemi -
    aktivní prvky poskytují správcem definovanou funkcionalitu, ze které si uživatel pouze vybírá - přenášená data obsahují identifikátor funkce, která se má na aktivním prvku vyvolat.

  • (b) Aktivní sítě se zapouzdřenými programy -
    kód aktivního programu, který se má nad procházejícími daty provést, je umístěn přímo v procházejících datových paketech.

  • (c) Aktivní sítě se zaváděnými funkcemi -
    tato architektura uživatelům umožňuje nahrát do aktivního prvku aktivní programy před vlastním přenosem a poté je nechat provádět nad procházejícími daty.


Aktivní sítě lze s výhodou využít pro celou řadu aplikací - například při vývoji nových síťových technologií (nových protokolů, virtuálního multicastu, apod.), zabezpečení sítě na uživatelské úrovni či při přenosech, průběžném zpracování a distribuci multimediálního obsahu (video, audio data) v reálném čase.

Jednou z oblastí, ve které se naše skupina snaží principů aktivních sítí využít, jsou přenosy multimediálního obsahu (a s nimi spojená podpora kolaborativního prostředí s využitím videokonferenčních nástrojů). V minulých letech jsme navrhli prototyp aktivního směrovače se zaváděnými funkcemi, který se stal základem pro návrh a vytvoření uživatelem řízeného aktivního elementu - nástroje, který umožňuje replikaci dat skupině uživatelů bez ohledu na podporu multicastu v dané síti, a který se tak stal základem pro aplikace zmíněného videokonferenčního prostředí. Aktivní element jsme navíc navrhli modulárně tak, aby bylo možno jeho funkcionalitu rozšiřovat pomocí připojitelných modulů - modularita tak umožňuje nejen prostou replikaci dat, ale také jejich zpracování. Díky tomu, že aktivní element operuje pouze v uživatelském prostoru operačního systému, může být provozován uživatelem bez potřeby administrativního přístupu k počítači nebo síťovým prvkům.

S rozmachem virtualizačích systémů jsme aktivní sítě rozšířili o podporu virtualizace - přepracováním architektury původního prototypu aktivního směrovače jsme navrhli prvek DiProNN (Distributed Programmable Network Node) - distribuovaný programovatelný síťový prvek schopný akceptovat a provádět nejen uživatelské aktivní programy, ale i celé virtuální stroje. Virtualizace nám navíc umožnila navrhnout jednoduchý, avšak robustní programovací model, s jehož pomocí lze komplexní funkcionalitu zpracování na DiProNNu sestavit s využitím jednoduchých, jednoúčelových aktivních programů.

Obecně lze říci, že využití virtualizace v oblasti aktivních sítí s sebou přináší celou řadu výhod (samozřejmě spojených i s celou řadou nově vzniklých problémů, například výkonnostních), zejména pak úplnou izolaci uživatelských procesů či v prvku DiProNN implementované možnosti inteligentních mechanismů přeposílání dat na úrovni jednoho fyzického stroje.

Informace pro studenty

Problematika aktivních sítí (a počítačových sítí obecně) nabízí řadu velmi zajímavých výzkumných témat, a proto v našem týmu rádi uvítáme všechny zájemce, kteří by rádi přispěli svými novými myšlenkami a nápady. Do činnosti naší skupiny se může každý zájemce zapojit buď formou bakalářské či diplomové práce, formou doktorského studia, nebo prostou externí spoluprací na některém námi řešeném projektu. V IS MU je možno nalézt odkazy na řadu volných bakalářských a magisterských prací vedených jednotlivými členy výzkumného týmu, na základě osobní dohody je navíc možné navrhout nová zadání z výzkumných oblastí skupiny.

Mezinárodní a národní spolupráce

Naše skupina úzce spolupracuje s řadou mezinárodních institucí, mezi nejvýznamnější z nich patří:

Také na národní úrovni naše skupina spolupracuje s řadou významných partnerů a vědeckých týmů:

Aktuální grantové projekty

Výzkumný tým z MU

Vedoucí skupiny:
Eva Hladká

Zaměstnanci:
Petr Holub (ÚVT MU)

PhD studenti:
Miloš Liška, Tomáš Rebok

Bc. a Mgr. studenti:
Ivan Púdelka, Martin Skala

Kontakt

RNDr. Eva Hladká, Ph.D.
eva@fi.muni.cz