Створення комп’ютерної мережі з реалізацією алгоритмів балансування мережевого трафіку для підвищення ефективності маршрутизації

Abstract

Об’єктом дослідження є процеси управління потоками даних та мережева інфраструктура корпоративних комп’ютерних мереж. Предметом дослідження є методи, алгоритми та програмні конфігурації балансування навантаження і забезпечення відмовостійкості магістральних каналів зв’язку. Актуальність бакалаврської роботи зумовлена стрімким зростанням обсягів мультимедійного трафіку та критичною потребою в забезпеченні безперебійної роботи мережевих сервісів. В умовах обмежених ресурсів на модернізацію обладнання, оптимізація існуючих каналів зв’язку за допомогою алгоритмічного балансування дозволяє уникнути заторів, мінімізувати затримки та підвищити загальну продуктивність мережі без додаткових капітальних інвестицій. Метою роботи є розробка та практична реалізація моделі комп’ютерної мережі з механізмами динамічного розподілу навантаження, яка забезпечує високу якість обслуговування (QoS) та стійкість до відмов окремих сегментів інфраструктури. В роботі проведено глибокий аналіз категорій трафіку та обґрунтовано математичну модель мережевого вузла як системи масового обслуговування (СМО M/M/1). Визначено критичний поріг завантаження каналу (ρ = 0.8), перевищення якого призводить до деградації сервісів. Особлива увага приділена практичній реалізації технології ECMP та алгоритму Round Robin у середовищі імітаційного моделювання Cisco Packet Tracer. Розроблена архітектура з трьома магістральними каналами та налаштованими механізмами NAT забезпечує автоматичний перерозподіл потоків даних при пікових навантаженнях або аварійних збоях. Результати роботи демонструють можливість підтримання нульових втрат пакетів та стабільно низьких затримок, що є критично важливим для сучасних систем відеоконференцій та фінансових транзакцій