Выводы по лабораторной работе. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТИ КАФЕДРЫ ВУЗа. 13.5 Задания на самостоятельную работу

1. Лабораторная работа рассматривает основные аспекты функций транспортного уровня и много вариантов работы, позволяют подробно изучить методы контроля потока, надежной передачи данных, производительности протокола. К тому же в работе используются маршрутизаторы, выделенные IP сети, тонкая настройка протокола TCP, что несомненно является очень распространенной задачей на сегодняшний день. Моделирование показало преимущество влияния некоторых параметров TCP на качество сети.

2. Анализировалась работа протокола TCP в реальных условиях (связь через IP-облако Интернет) с разными параметрами. Три сценария сравнивали поведение протокола с разными значениями параметров динамического окна, выборочной передачи потерянных пакетов и с разным процентом потерянных пакетов.

В сценарии с теряющимися пакетами изучено поведения окна TCP. Сначала при передаче около минуты вычисляется требуемый размер окна, и в это время окно не используется. Затем окно начинает увеличиваться до тех пор, пока не начинают массово теряться пакеты. Тогда окно перегрузки начинает сбрасываться до первоначального значения в 1 сегмент. После повторной передачи потерявшихся пакетов окно снова начинает рост, но уже медленнее. От окна напрямую зависит скорость передачи данных, то есть количества пакетов. В работе это выражается в росте порядкового номера передаваемого сегмента. Когда окно сбрасывается, рост порядковых номеров снижается до минимума, то есть количество переданных пакетов уменьшается. Затем снова начинает расти, до следующего сброса.

Средний размер окна TCP 50кбайт, окно сбрасывается, примерно, каждые 5-9 секунд. Однако третий сценарий предлагает новое средство TCP – Fast Retransmit – технологию выборочной передачи потерянных пакетов. С этой технологией окно лишь немного уменьшает свой размер, скорость передачи падает несущественно.

 

13.5 Задания на самостоятельную работу

 

1. Почему Segment Sequence Number остается неизменным при скачках в окне перегрузки?

2. Проанализируйте график, который сравнивает числа Segment Sequence трех сценариев. Почему сценарий Drop _ NoFast имеет самый медленный рост в последовательностях чисел?

3. В сценарии Drop _ NoFast примените лежащий сверху график, который сравнивает Sent Segment Sequence Number с Received Segment ACK Number для Server _ West . Объясните график.

Подсказка:

- обязательно присвойте все значения режиму Capture статистики Received Segment ACK Number .

4. Создайте другой сценарий в качестве дубликата сценария Drop _ Fast . Назовите новый сценарий Q 4_ Drop _ Fast _ Buffer . В новом сценарии отредактируйте атрибуты узла Client _ East и присвойте атрибуту Receiver Buffer (байт) значение 65535. Создайте график, который показывает, какому воздействию подвергается Congestion Window Size ( bytes ) сервера Server _ West при увеличении в приемном буфере (сравните график размера окна переполнения из сценария Q 4_ Drop _ Fast с соответствующим графиком из сценария Drop _ Fast ).

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТИ КАФЕДРЫ ВУЗа

Содержание лабораторной работы

Цель лабораторной работы состоит в создании имитационной модели сети кафедры и проведении экспериментов на ней для получения информации об узких местах.

Программная система OPNET Modeler предоставляет широкие возможности моделирования вычислительной сети, представленной в графическом виде, что является одним из основных преимуществ, так как пользователь имеет возможность видеть как всю сеть в целом, так и при необходимости отдельные ее участки.

В результате моделирования пользователю предоставляется информация о узких местах сети ( по пропускной способности, загрузке устройства или линии связи), трафике между заданными узлами, задержки между узлами сети и др.     

С использованием базы ресурсов (Object Palette), представленной на рисунке 14.1, построена имитационная модель сети кафедры (рисунок 14.2).

  

Рисунок 14.1 – Выбор устройств\линий связи по типу\производителю

 

Рисунок 14.2 – Схема сети кафедры

 

14.2 Выполнение задания

 

База ресурсов представляет собой набор моделей устройств различных производителей сетевого оборудования, таких как 3 C om, CISCO и других (концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты и др.), а также технологий Ethernet, FDDI, Token Ring, STP, ATM, Frame Relay, VLAN, xDSL, Wireless LAN.       

Модель сети кафедры состоит из сервера, 30 рабочих станций, 6 коммутаторов и концентратора. В базе ресурсов также имеются наиболее распространенные и известные протоколы: IP, TCP и протоколы маршрутизации RIP, OSPF, BGP, EIGRP,IGRP, IS - IS. Также имеется возможность моделировать линии связи, такие как 10 BaseT, 100 BaseT, 1000 BaseX, Frame Relay ( T 1, E 1, T 3), PPP путем указания их пропускной способности и задержки распространения. Каждый ресурс имеет специфические для конкретного класса характеристики, которые включены в базу ресурсов. Так например, для рабочей станции можно задать типы выполняемых приложений (Email , FTP , HTTP , Print , Database, Remote Login, Video Conference , Voice), причем не один, а несколько, производительность, время работы и т.д. (рисунки 14.3-14.5).

Рисунок 14.3 – Выбор приложений и параметров

Рисунок 14.4 – Настройка приложений

 

 

Рисунок 14.5 – Выбор приложений на конкретной рабочей станции

 

Используемое приложение можно выбрать из уже готового набора приложений либо, задав соответствующие характеристики, создать требуемый нестандартный тип приложений. Для коммутатора можно задать количество портов, временные задержки и производительность. Для каждого приложения необходимо указать сервер, который выполнял бы соответствующие запросы. В данном случае один сервер выполняет все запросы приложений. На рисунке 14.6 представлен выбор приложений, реализуемых на сервере кафедры.

 

Рисунок 14.6 – Выбор приложений на сервере

 

Моделирование сети

 

В связи с тем, что все процессы функционирования сети относятся к стохастическим, то для моделирования необходимо указать законы распределений, сценарии моделирования, согласно которым генерируются заявки в сети. В данном случае рассматриваются два закона: нормальный и пуассоновский.

Для получения результатов, до начала моделирования, необходимо определиться с теми параметрами, сведения о которых мы хотим получить в результате моделирования. Эти параметры можно задать для всей сети, для отдельной рабочей станции или коммутационного оборудования. Можно проследить трафик от одного объекта до другого. Так же необходимо задать время моделирования: 1 час, 1 рабочая смена, 2 рабочие смены и т.д. Моделирование требует очень больших ресурсов ПК, например, симуляция одного часа работы занимает на ПК Celeron 1.7 380 Мб ОЗУ около 20 минут. На рисунке 14.7 представлено окно выбора параметров, таких как время моделирования, параметры приложений и др.

 

Рисунок 14.7 – Настройка параметров моделирования

 

На рисунке 14.8 представлено первое окно результатов моделирования, где отображается скорость возникновения событий.

Рисунок 14.8 – Окно моделирования сети

Имеется возможность посмотреть требуемые результаты моделирования, такие как загрузка устройств, линий связи, количество принятых\отправленных бит коммутатором, сервером и т.п. (рисунки 14.9 - 14.11).

По показанным графикам предоставляется возможность рассчитывать загрузку ресурсов, задержки пакетов и другие характеристики сети.

 

 

 

Рисунок 14.9 – Количество принятых бит коммутатором

 

 

Рисунок 14.10- Количество байт принятых рабочей станцией

 

Рисунок 14.11 – Количество принятых байт сервером

Модель сети кафедры ВТ

 Логическая схема

Локальную вычислительную сеть кафедры ВТ было решено представить в виде 5-ти подсетей (каждая подсеть представляет собой компьютерный класс) и одного сервера (рисунок 14.12). Это сделано в связи с имеющимися ограничениями в академической версии IT Guru (в сети не должно быть более 20 объектов). В качестве подсети используется стандартный объект 100BaseT_LAN, представляющий собой сеть Fast Ethernet коммутируемой топологии (Fast Ethernet LAN in a switched topology). Количество клиентов в сети произвольно, все ПК обслуживает один сервер. Клиентский трафик направляется как вовнутрь подсети так и на внешние сервера. Поддерживаются следующие виды приложений: FTP , Email, Database , Custom , Rlogin , Video , X windows , HTTP по TCP или UDP . Количество рабочих станций в подсети 10 по умолчанию.

Сервер предоставляет возможность работы приложений как по протоколу TCP, так и по UDP. Подключение может быть 10, 100 и 1000 Мбит и определяется пропускной способностью подключенного канала связи.

У коммутаторов имеется возможность подключать до 16 Ethernet интерфейсов. Алгоритм связывающего дерева (Spanning Tree algorithm) используется для обеспечения топологии без колец. Коммутаторы взаимодействуют между собой путем посылки BPDU (Bridge Protocol Data Units) пакетов. Коммутатор может объединять сети только одного типа (Ethernet - Ethernet, FDDI - FDDI, or Token Ring - Token Ring).

Структура трафика - Mesh (топология, когда все элементы напрямую соединены друг с другом) (Рисунок 14.13).

 

Рисунок 14.12 - Локальная вычислительная сеть кафедры ВТ

Рисунок 14.13 - Структура трафика

Результаты моделирования

На рисунке 14.14 представлены результаты моделирования сети при интенсивности 100 пакетов/сек, 50000 бит/сек. Причем канал связи, показанный зеленым цветом, имеет загрузку от 0 до 49%, желтым от 50% до 75% и красным от 75% до 100%. 

Как видно из рисунка 14.14, три канала имеют загрузку, большую, чем 50%. Таким образом, данные каналы являются узким местом нашей локальной сети. Для того, чтобы избавиться от узких мест, нужно заменить загруженные более 50% каналы на 1000 Мбит/с.

 

 

Рисунок 14.14 - Результаты моделирования сети

 

Повторные результаты моделирования, приведенные на рисунке 14.15, говорят о том, что появилась дополнительная возможность использования пропускной возможности новых каналов.

Рисунок 14.15 - Результаты моделирования сети с заменой загруженных каналов

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: