Digital Twin

Caluzi, Dario and Lehmann, Patrick Joel (2019) Digital Twin. Student Research Project thesis, HSR Hochschule für Technik Rapperswil.

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HS 2019 2020-SA-EP-Lehmann-Caluzi-Digital Twin eines Netzwerkes (1).pdf - Supplemental Material

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Abstract

Aufgabenstellung: Durch die zunehmende Komplexität und Grösse der Netzwerke ist es für Netzwerk-Ingenieure schwieriger auftretende Fehler im Netzwerk zu finden und zu beheben. Hilfreich könnte ein digitales Abbild, ein sogenannter "Digital Twin", des Netzwerks sein, welches den einwandfreien Soll Zustand mit korrekter Konfiguration abbildet und in einer Datenbank abgespeichert wird. Die Informationen über die Komponenten des Netzwerk und die verwendeten Protokolle sollen nach OSI Layer strukturiert abgebildet und miteinander verknüpft werden. Dadurch kann der reale Zustand jeweils mit dem Abbild verglichen werden und bei allfälligen Problemen zu einer schnelleren Eingrenzung führen. Vorgehen / Technologien: Zu Beginn der Arbeit wurde eingehend die Graphentheorie studiert. Die daraus gewonnen Erkenntnisse wurden auf typische Netzwerk Problematiken angewendet. Anschliessend wurde eine Schema für die benötigten Daten auf Basis der ersten drei Schichten des OSI-Modell erstellt. Diese Abstrahierung wurde anhand von einem realen Netzwerks als Webapplikation mit Backend realisiert. Für die Entwicklung des Frontends wurde das JavaScript-Framework Vue.js mit der Webkomponente 3D Force Graph, welches für das Zeichnen des Graphen verantwortlich ist, verwendet. Im Backend bildet die in Python geschriebene Flask-API die zentrale Komponente des Digital Twin für die Datenabfrage des Frontends. Die Daten des Digital Twin werden über die RESTCONF-Schnittstelle der Netzwerkgeräte abgefragt, im Backend verarbeitet und in einer Neo4j Graphendatenbank abgespeichert. Die dazugehörigen Zugangsdaten der Netzwerkgeräte sind in der NoSQL-Datenbank MongoDB abgelegt. Ergebnis: Das Ergebnis ist eine Webanwendung, welche Daten der ersten drei OSI-Modells von Cisco Netzwerkgeräten abfragen und als Graph repräsentiert. Zusätzlich kann der Digital Twin mit neuen Nodes und Connections erweitert werden. Zudem kann die Konnektivität von zwei Nodes überprüft und den kompletten Pfad der Verbindung angezeigt werden. Die Architektur ist so aufgebaut, dass weitere OSILayer sowie weitere Netzwerkgeräte Schnittstellen einfach erweitert werden können. Zusätzlich können weitere Graph Operationen auf dem Digital Twin zur Analyse des Netzwerks hinzugefügt werden.

Item Type: Thesis (Student Research Project)
Subjects: Topics > Internet Technologies and Applications > Visualization
Area of Application > Web based
Technologies > Programming Languages > Python
Technologies > Programming Languages > Java Script
Technologies > Databases > mongoDB
Technologies > Network
Brands > Cisco
Divisions: Bachelor of Science FHO in Informatik > Student Research Project
Creators:
CreatorsEmail
Caluzi, DarioUNSPECIFIED
Lehmann, Patrick JoelUNSPECIFIED
Contributors:
ContributionNameEmail
Thesis advisorStettler, BeatUNSPECIFIED
Depositing User: HSR Deposit User
Date Deposited: 09 Apr 2020 12:43
Last Modified: 09 Apr 2020 12:43
URI: http://eprints.hsr.ch/id/eprint/843

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