Uso de Algoritmos Genéticos para la Optimización de Transmisión de Datos en Redes Definidas por Software SDN

• Fabricio Marcillo ^[1] ; Emilio Zhuma ^[1] ; Ángel Torres ^[1] ; Eduardo Samaniego ^[1] ; Ronald Camacho ^[1] ; Angie Cortez ^[1]
  1. [1] Universidad Técnica Estatal de Quevedo

     Universidad Técnica Estatal de Quevedo

     Quevedo, Ecuador

     
• Localización: RISTI: Revista Ibérica de Sistemas e Tecnologias de Informação, ISSN-e 1646-9895, Nº. Extra 75, 2024, págs. 720-733
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Use of Genetic Algorithms for Data Transmission Optimization in SDN Software-Defined Networks
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• Resumen
  • español

    Este estudio aborda la optimización del enrutamiento en redes definidas por software (SDN) mediante el uso de algoritmos genéticos multiobjetivo, destacando la implementación del NSGA-II en un entorno virtual configurado con herramientas como VirtualBox, Mininet y OpenDaylight. Los resultados de las simulaciones evidencian que este enfoque permite seleccionar rutas óptimas en tiempo real al considerar métricas clave como ancho de banda, jitter, delay y cantidad de nodos intermedios, mejorando significativamente la calidad del servicio (QoS). El protocolo TCP mostró el mejor rendimiento en términos de ancho de banda y tasa de transferencia, mientras que UDP y SCTP destacaron por su velocidad, aunque con menor eficiencia. Este estudio demostró la viabilidad de integrar algoritmos genéticos en redes SDN, aportando flexibilidad, adaptabilidad y eficiencia en la toma de decisiones de enrutamiento. Se proponen estudios futuros para evaluar su escalabilidad y aplicación en entornos reales, fortaleciendo su potencial en redes inteligentes.

  • English

    This study addresses routing optimization in software-defined networks (SDN) using multi-objective genetic algorithms, highlighting the implementation of NSGA-II in a virtual environment configured with tools such as VirtualBox, Mininet and OpenDaylight. The results of the simulations show that this approach allows the selection of optimal routes in real time by considering key metrics such as bandwidth, jitters, delay and number of intermediate nodes, significantly improving the quality of service (QoS). The TCP protocol showed the best performance in terms of bandwidth and transfer rate, while UDP and SCTP stood out for their speed, although with lower efficiency. This work demonstrates the feasibility of integrating genetic algorithms in SDN networks, providing flexibility, adaptability and efficiency in routing decision making. Future studies are proposed to evaluate its scalability and application in real environments, strengthening its potential in intelligent networks.

• Referencias bibliográficas
  • Assis, S. S., & Errico, L. de. (2020). Uma abordagem multiobjetivo para definição de rotas em Redes Definidas por Software (SDN). XXXVIII...
  • Belkadi, O., Laaziz, Y., Vulpe, A., & Halunga, S. (2019). An Integration of OpenDaylight and OpenNebula for Cloud Management Improvement...
  • Camilo, J., Valencia, C., Campo-Muñoz, W., Elías, G., & Golondrino, C. (2020). QoS Analysis for IPTV in a software defined network environment....
  • Eftimie, A., & Borcoci, E. (2020). SDN controller implementation using OpenDaylight: Experiments. 2020 13th International Conference on...
  • Fabricio, M., Andrade, B., Darío, J., Vizuete, R., María, S., Calero, S., Alfonso, L., & Freire, N. (2021). Aplicaciones de SDN en infraestructura...
  • Gonzalez-Trejo, J. E., Rivera-Rodriguez, R., Tchernykh, A., Lozano-Rizk, J. E., VillarrealReyes, S., Galaviz-Mosqueda, A., & Gonzalez...
  • Hossen, M. S., Rahman, M. H., Al-Mustanjid, M., Shakil Nobin, M. A., & Habib, M. A. (2019). Enhancing quality of service in SDN based...
  • Khan, R., Alharbi, N., Alghamdi, G., & Berriche, L. (2022). Virtualization Software Security: Oracle VM VirtualBox. Proceedings - 2022...
  • Latah, M., & Toker, L. (2020). Load and stress testing for SDN’s northbound API. SN Applied Sciences, 2(1), 1–8. https://doi.org/10.1007/S42452-019-1917-Y/FIGURES/6
  • León, D. A., Martínez, J. G., Ardila D J Mosquera, I. A., Distrital Francisco José De Caldas, U., Ardila, I. A., & Mosquera, D. J. (2022)....
  • Li, J., Nejati, S., & Sabetzadeh, M. (2022). Learning Self-adaptations for IoT Networks: A Genetic Programming Approach. Proceedings -...
  • Li, J., Nejati, S., & Sabetzadeh, M. (2023). Using Genetic Programming to Build SelfAdaptivity into Software-Defined Networks. ACM Transactions...
  • Liu, X., & Zhang, D. (2019). An Improved SPEA2 Algorithm with Local Search for MultiObjective Investment Decision-Making. Applied Sciences...
  • Lu, Z., Whalen, I., Boddeti, V., Dhebar, Y., Deb, K., Goodman, E., & Banzhaf, W. (2018). NSGA-Net: Neural Architecture Search using Multi-Objective...
  • Miguel, L., Fariño, A., Fernando, J., Pizarro, A., Jaramillo Infante, M., Reyes, A. T., & Mendoza Morán, B. (2022). SDN Redes definidas...
  • Nicolas, S., Changoluisa, G., Gonzalo, M., & Maldonado, R. (2024). Diseño de una red de comunicación para AMI basado en la optimización...
  • Priano, D. A. (2021). Análisis de protocolos de enrutamiento en redes definidas por software (Software Defined Networks). National University...
  • Ramírez, C. A. Y. (2024). Resolución del problema de optimización bi-objetivo para el despacho de plantas hidroeléctricas en condiciones de...
  • Shi, Y. (2024). Using the non-dominated sorting genetic algorithm II for multi-objective optimization of acoustic performance in sandwich...
  • Silva, C. A. G. Da, & Pedroso, C. M. (2019). Mac-layer packet loss models for wi-fi networks: A survey. IEEE Access, 7, 180512–180531. ...
  • Termritthikun, C., Jamtsho, Y., Ieamsaard, J., Muneesawang, P., & Lee, I. (2021). EEEA-Net: An Early Exit Evolutionary Neural Architecture...
  • Valdivieso Caraguay, Á. L., Benito Peral, A., Barona López, L. I., & García Villalba, L. J. (2014). SDN: Evolution and Opportunities in...
  • Zolpakar, N. A., Lodhi, S. S., Pathak, S., & Sharma, M. A. (2020). Application of Multiobjective Genetic Algorithm (MOGA) Optimization...