ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ АППАРАТНОЙ И ПРОГРАММНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ: ОТ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ АППАРАТНЫХ ПЛАТФОРМ К ПРОГРАММНО-КОМПОЗИРУЕМЫМ СРЕДАМ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2026-139-1-138-144Ключевые слова:
аппаратная организация сетей, программная организация сетей, SDN, NFV, P4, SmartNIC, DPU, гиперконвергентная инфраструктура (HCI), IBN, декомпозиция, облачные нативные сети, оркестраторАннотация
В настоящее время современные компьютерные сети претерпевает фундаментальную реорганизацию, определяемую требованиями облачных вычислений (Cloud Computing), интернета вещей (IoT, Internet of Things), больших данных (Big Data) и необходимости чрезвычайно высокой гибкости и адаптивности. Данная статья посвящена исследованию и всестороннему анализу методов и средств аппаратной и программной организации сетей, переживающих эпоху глубокой декомпозиции и конвергенции. В работе исследуется эволюция аппаратных платформ от закрытых, специализированных интегральных схем (ASIC) вендор-специфичного оборудования (функционирующего оптимально только в рамках собственной экосистемы производителя – вендора) к открытым, программируемым архитектурам, сетевым процессорам (SmartNIC) и процессорам для обработки данных (DPU), что стирает границу между сетевым и вычислительным узлом. Также анализируется трансформация сетевого ПО: от монолитных операционных систем (являющихся частной собственностью разработчика, имеющих закрытый исходный код, а также ограничения на использование, модификацию и распространение) к парадигмам программно-определяемых сетей (SDN) и виртуализации сетевых функций (NFV).
В статье систематизированы современные средства организации сетей, включая языки программирования плоскостей данных (data plane programming languages), такие как P4. Основной вывод исследования заключается в том, что современная организация сети характеризуется переходом от жестко связанных, вертикально интегрированных аппаратно-программных архитектур к горизонтальным, программно-композируемым и децентрализованным моделям. В таких моделях сетевые сервисы и функции динамически развертываются на множестве гетерогенных вычислительных ресурсов под управлением интеллектуальных контроллеров и оркестраторов (централизованных инструментов, автоматизирующих управление, координацию, развертывание и масштабирование распределенных контейнерных приложений). Предлагаются перспективные направления будущих исследований, включая интеграционные платформы и средства комплексной организации сетей, в частности гиперконвергентные инфраструктуры; облачные нативные сетевые плагины для контейнерных оркестраторов; облачные сетевые сервисы.
Библиографические ссылки
Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы : учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – СПб. : Питер, 2021. – 944 с.
Куроуз, Дж. Ф. Компьютерные сети. Нисходящий подход / Дж. Ф. Куроуз, К. В. Росс. – М. : Питер, 2021. – 789 с.
Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. – СПб. : Питер, 2019. – 992 с.
Петерсон, Л. Л. Компьютерные сети: системный подход / Л. Л. Петерсон, Б. Дэви. – СПб. : БХВ-Петербург, 2018. – 944 с.
Бруно, Ф. Программирование FPGA для начинающих / Ф. Бруно. – М. : ДМК Пресс, 2022. – 304 с.
Dhar, S. FPGA Accelerated FPGA Placement / S. Dhar, L. Singhal, M. Iyer // 29th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL). – Barcelona, Spain, 2019. – P. 404–410.
P4: Programming Protocol-Independent Packet Processors / P. Bosshart, D. Daly, G. Bibb [et al.] // ACM SIGCOMM Computer Communication Review. – 2014. – Vol. 44, № 3. – P. 87–95.
A Comprehensive Survey of Network Function Virtualization / B. Yi, X. Wang, К. Li, M. Huang // Computer Networks. – 2018. – Vol. 133. – P. 212–262.
Mijumbi, R. Network Function Virtualization: State-of-the-art and Research Challenges / R. Mijumbi, J. Serrat, J. L.Gorricho // IEEE Communications Surveys and Tutorials. – 2015. – Vol. 18. – P. 236–262.
Callegati, F. Virtual Networking Performance in OpenStack Platform for Network Function Virtualization / F. Callegati, W. Cerroni, C. Contoli // Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2016. – P. 1–15.
Найдхарт, Т. Программируемые сети: от идеи к реализации. Основы автоматизации сетей с помощью Linux, Python, Ansible и OpenDaylight / Т. Найдхарт. – М. : ДМК Пресс, 2019. – 264 с.
Kim, H. Improving Network Management with Software Defined Networking / H. Kim, N. Feamster. // IEEE Communications Magazine. – 2013. – Vol. 51, № 2. – P. 114–119.
Kreutz, D. Software-Defined Networking: A Comprehensive Survey / D. Kreutz, F. M. Ramos, P. E. Verissimo // Proceedings of the IEEE. – 2015. – Vol. 103, № 1. – P. 14–76.
SD-WAN ROI: How to Quantify Cost Savings and Operational Efficiency. – URL: https://www.scc.com/insights/it-services/networking/sd-wan-roi-how-to-quantify-cost-savings-and-operational-efficiency (date of access: 27.12.2025).
NFV Will Drive Enterprise SDN Adoption. – URL: https://www.sdxcentral.com/analysis/nfv-will-drive-enterprise-sdn-adoption (date of access: 27.12.2025).
Prakash, V. Intent-Based Networking for Modern Infrastructure / V. Prakash, R. Singh. – USA, Sebastopol : O’Reilly Media, 2023. – 310 p.
Моррис, К. Инфраструктура как код: управление серверами в облаке / К. Моррис ; пер. с англ. А. С. Киселева. – СПб. : Питер, 2021. – 384 с.
Halabi, S. Hyperconverged Infrastructure Data Centers: Demystifying HCI / S. Halabi. – USA, Indianapolis : Cisco Press, 2019. – 544 p.
Blokdyk, G. Hyperconverged Infrastructure: A Complete Guide / G. Blokdyk. – Toronto : 5STARCooks, 2021. – 312 p.
Project Calico. Calico documentation. – URL: https://projectcalico.docs.tigera.io (date of access: 15.12.2025).
Cilium – Cloud Native, eBPF-based Networking, Observability, and Security. – URL: https://cilium.io (date of access: 22.12.2025).
AWS. What is Cloud Networking? – URL: https://aws.amazon.com/ what-is/cloud-networking (date of access: 28.12.2025).
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
