Институт управления и информационных технологий

Новое название МИИТа

Институт управления и информационных технологий

Кафедра «Вычислительные системы и сети»

РЕШЕНИЕ ЧАСТНЫХ ЗАДАЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине

«Моделирование вычислительных систем»

Москва – 2016

Изложены сведения об аналитическом моделировании сложных компьютерных сетей на основе их многоуровневого представления. Показано отображение частных задач моделирования на многоуровневую сетевую архитектуру.

Для магистрантов направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, профиля «Компьютерные сети и технологии».

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Заключается в приобретении знаний по аналитическому моделированию корпоративных компьютерных сетей и их элементов на основе многоуровневого представления таких сетей. Согласно рис.2 магистранты являются «разработчиками моделей».

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящее время высокими темпами происходит развитие компьютерных сетей и телекоммуникационных систем, являясь частью инфраструктуры экономики, они играют чрезвычайно важную роль в развитии общества.

Для России, как и для многих стран, характерно корпоративное разделение сетей. Корпоративная сеть – это сложная коммуникационная система, принадлежащая и/или управляемая единой организацией (корпорацией). В состав такой сети входят различные типы компьютеров, несколько типов операционных систем, множество приложений, а также различное коммуникационное и технологическое оборудование (измерительные приборы, роботы, сборочные линии и т.п.). К передаче информации в корпоративных сетях имеют прямое отношение телефонные сети, спутниковые системы связи, системы сотовой радиосвязи. На основе достижений в области цифровых технологий идет процесс конвергенции и интеграции компьютерных и телекоммуникационных сетей в единую информационно-телекоммуникационную систему. Сетевая конвергенция позволяет более эффективно организовать работу корпоративных сетей, снизить расходы на их поддержку, упростить взаимодействие между абонентами.

Определение корпоративной функционально-ориентированной сети

Корпоративные сети тесно связаны с реальным бизнесом предприятий, что накладывает отпечаток на их построение, а учитывая определенную направленность в работе корпораций и их функциональную организацию можно говорить о корпоративных функционально-ориентированных сетях, которые предназначены для решения определенных корпоративных задач. Такими сетями являются банковские сети, сети энергетических компаний и другие. В каждом конкретной случае сеть не является универсальной, а ориентирована на решение определенных функциональных и прикладных задач. Сеть должна удовлетворять характеристикам корпоративных задач, а создание универсальных сетей в настоящее время становится экономически и технически не оправданным. На рис.1 представлена типовая архитектура корпоративной сети.

Корпоративные функционально-ориентированные сети являются гетерогенными системами и применяются не только для передачи данных, в них используется весь комплекс технологий передачи информации, различные комбинации каналов связи, коммуникационное, а также технологическое оборудование, характерное для работы корпорации, при этом часто возникает необходимость в совмещении телекоммуникационных, измерительных, управляющих и других систем корпорации.

Рис.1. Архитектура корпоративной сети

Требования, предъявляемые к моделям

К математическим моделям корпоративных сетей, а также к моделям их элементов предъявляются следующие базовые требования: универсальности, точности, адекватности, экономичности. Помимо перечисленных требований к математическим моделям предъявляется и целый ряд других требований:

· модели должны быть предназначены для исследования, анализа, создания, модернизации сетей и должны быть нацелены на повышение эффективности их использования;

· модели должны быть наглядными;

· обладать вычислимостью, т.е.возможностью исследования качественных и количественных закономерностей функционирования сети (или элемента);

· алгоритмизируемость - возможность разработки алгоритмов и программы, реализующей математическую модель на ЭВМ, причем алгоритм решения задачи на ЭВМ связан с выбором численного метода, где в зависимости от модели алгебраическая или дифференциальная форма используются численные методы.

Таблица 1

Форма представления моделей

Аналитические модели целесообразно представить в виде следующей зависимости:

модель_{номер модели}: {список входных параметров}Þ выходные параметры (1)

С учетом разделения частных задач на основные и элементарные, зависимость (1) для представления математических моделей может быть определена более детально:

1) для основных моделей:

основная_модель_{номер модели}: {список входных параметров}Þ

Þ критерий^{номер_уровня}_{номер_крит} (2)

или M_i: { X_pr^вх }Þ X_pr^вых. (3)

2) для элементарных моделей:

элемент._модель^{номер_основной_модели}_{номер_элемент._модели}: {вх. параметры}Þ вых. параметры (4)

или mⁱ_j: { X_pr^вх } Þ X_pr^вых. (5)

ПОДГОТОВКА И ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Постановка задачи. Приводится формулировка частной задачи разработки сети. Определяется, к какому критерию оценки качества, и к какому уровню иерархии сети данная задача относится, а также к какому типу задач принадлежит - задачи 1-го типа (для их решения необходимы основные модели), задачи 2-го типа (для их решения необходимы элементарные модели). Определяются характерные свойства математической модели, необходимой для решения поставленной задачи.

Например:

Решение одной из задач расчета задержки передачи сообщений в корпоративных сетях, t_з.с.ср_.входит в критерий K₁ и т.д.

2. Проводятся анализ и исследование существующих моделей и методов для решения поставленной задачи. Анализируются преимущества и недостатки существующих решений.

3. Описание модели. Определяются входные и выходные параметры модели решения поставленной задачи. Приводятся обозначения и единицы измерения всех параметров, а также ограничения на параметры. Модель записывается согласно (1) – (5).

Например:

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Задание выдается согласно номеру в списке группы. Можно взять (придумать) другую задачу!

Таблица 2.

№ вариант	№ задачи	Частные задачи моделирования

		Расчет временных характеристик корпоративной сети с пакетной коммутацией.
	Выбор ОС корпоративной функционально-ориентированной сети.
		Задача выбора оптимальных потоков в сети.
	Выбор СУБД для корпоративной функционально-ориентированной сети.
		Задача выбора сетевого оборудования.
	Распределение ресурсов корпоративной сети, определяющее требуемую производительность оборудования.
		Оценка надежности работы сервера и отображение состояний его работоспособности.
	Расчет вероятности безотказной работы сетевых устройств.
		Задача выбора пропускных способностей каналов.
	Оценка задержка передачи сообщений в компьютерных сетях.
		Вычисление характеристик замкнутой сети с однотипными заявками с помощью алгоритма свертки.
	Вычисление характеристик замкнутой сети с неизменными типами заявок с помощью свертки.
		Расчет среднего значение числа заявок в узле.
	Расчет пропускной способности узла - УК.
		Анализ очереди в узле с ограниченной буферной памятью.
	Оценка объема буферной памяти коммуникационного процессора.
		Исследование однолинейной СМО с ожиданием.
	Задача приведения случайных процессов к Марковским.
		Расчет производительности канала связи сети.
	Расчёт задержки на межсетевом экране.
		Выбор канала связи.
	Расчет вероятности безотказной работы устройств телекоммуникационной системы.
		Оценка объема вычислительных работ пользователей корпоративной сети и выбор состава технических средств.
	Модель резервирования элементов телекоммуникационной системы.
		Расчет пропускной способности оборудования телекоммуникационной системы.
	Модель сети с заявками различных типов.
		Оптимизация топологической структуры сети по критериям стоимости и надежности.
	Расчет загрузки порта коммутатора.
		Модели приближения для стационарных длин очередей в условиях большой нагрузки.
	Анализ очередей в открытых моделях сетей в условиях большой нагрузки.

Требования к содержанию отчета

Работа оформляется на листах формата А4. Страницы должны быть пронумерованы, формулы должны быть пронумерованы, рисунки должны иметь номера и подрисуночные подписи, таблицы должны иметь номера и названия. В отчете следует излагать принимаемые технические решения и их обоснование с необходимыми теоретическими и техническими сведениями.

Отчет должен содержать: титульный лист; задание на лабораторную работу (постановка частных задач 1 и 2); описание моделей и методов решения поставленных задач; алгоритмы решения задач; выводы; обзор литературы; приложение – программная реализация моделей.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите основные критерии оценки качества сетей.

2. В чем особенность иерархического многоуровневого представления корпоративной сети?

3. Какие требования, предъявляемые к моделям сетей?

4. Место процедур формирования моделей в маршрутах проектирования.

5. Покажите на примерах взаимозависимость критериев оценки качества при многоуровневом представлении корпоративной сети

6. Особенности многоуровневого подхода к моделированию сетей.

Новое название МИИТа

Институт управления и информационных технологий

12 3 Следующая ⇒