ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЕЙ …elib.psuti.ru/Tarasov_Bahareva_Malahov_Ushakov_Proektirovanie_i... · 3 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»

Кафедра программного обеспечения и управления в технических системах

В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева,

С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЕЙ СВЯЗИ

В СИСТЕМЕ Riverbed Modeler

Лабораторный практикум

Учебное пособие

Самара 2016

2

Т19

УДК 004.942(075.8)

Рецензенты:

заведующий кафедрой информационных систем и

технологий ПГУТИ д.т.н., профессор М.А. Кораблин;

профессор кафедры мультисервисных сетей и

информационной безопасности ПГУТИ д.т.н.,

профессор Б.Я. Лихтциндер; заведующий кафедрой

вычислительной техники ФГБОУ ВО «Самарский

государственный технический университет» доктор

технических наук, профессор С.П. Орлов.

Тарасов В.Н., Бахарева Н.Ф.,

Малахов С.В., Ушаков Ю.А.

Т 19 Проектирование и моделирование сетей

связи в системе Riverbed Modeler.

Лабораторный практикум. – Самара: 2016 .

– 260 с.

ISBN 978-5-904029-58-6

Учебное пособие предназначено для студентов

специальностей по направлению подготовки 09.03.01 –

Информатика и вычислительная техника.

©Тарасов В.Н., Бахарева Н.Ф.,

Малахов С.В., Ушаков Ю.А.

3

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие от авторов 6

Введение 7

1 Технология Riverbed Modeler 9

1.1 Редактор проекта 9

1.2 Проектирование небольших объединенных

сетей

13

1.3 Выполнение задания 13

1.4 Расширение сети 28

1.5 Руководство по устранению ошибок

моделирования

35

2 Проектирование и моделирование ЛВС

многоэтажного здания

38

2.1 Содержание лабораторной работы 38


2.3 Моделирование сети 41

2.4 Выводы по лабораторной работе 47

3 Проектирование и оптимизация сети 49





3.5 Задания на самостоятельную работу 60

4 Внедрение и использование

коммутированных ЛВС

61



4.3 Просмотр и анализ результатов 67



5 Технология ETHERNET 73



5.3 Выбор статистик и вычисление их средних

значений

76




4

6 Применение межсетевого экрана для

управления трафиком вычислительной сети

83





7 Проектирование Wireless Lan и управление

доступом к среде передачи

99




8 Исследование влияния размера окна ТСР на

выполнение приложения

116






9 Моделирование протокола контроля

передачи TCP

124





10 Влияние скорости канала PVC FRAME

RELAY на производительность приложений

138




11 Пакетно–коммутированная технология АТМ 149





12 Оценка соединений INTERNET для

небольшой сети

164



12.3 Установка WAN cвязи на скорость 20 Кб/с 167

5

12.4 Настройка, запуск сценария и анализ

результатов

167

12.5 Сценарий соединения на 40 Кб/с 170

12.6 Сценарий соединения на скорость 512 Кб/с 171

12.7 Сценарий связи по выделенному соединению

Т1

172



13 Оценка производительности WAN

приложения

176



13.3 Оценка производительности сети 180

13.4 Сравнительный анализ результатов 183

13.5 Сравнительный анализ производительности

сети для всех сценариев

187



14 Проектирование и моделирование сетей

кафедры ВУЗа и кампуса

193




14.4 Модель сети кафедры ВТ 201

14.5 Анализ трафика сети 202

14.6 Моделирование сети кафедры в системе

Riverbed Modeler

204


15 Проектирование кабельной системы 211

16 Краткий обзор программных систем для

структурного моделирования сетей и систем

телекоммуникаций

224

16.1 Средства моделирования вычислительных

сетей

224

16.2 Программная система NetWizard 226

16.3 Система NetCracker 237

Список использованных источников 246

Приложение 247

Глоссарий 255

6

ПРЕДИСЛОВИЕ ОТ АВТОРОВ

Предлагаемое пособие является фактическим

переизданием учебного пособия «Проектирование и

моделирование сетей ЭВМ в системе OPNET Modeler.

Лабораторный практикум», рекомендованного в 2008 г.

ГОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного

пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению подготовки 230100 –

Информатика и вычислительная техника. Дело в том, что в

2014 г. программная система OPNET Modeler IT Guru

Academic Edition была модифицирована и получила

название Riverbed Modeler Academic Edition . Поэтому все

лабораторные работы предыдущего издания были

переработаны в соответствии с новой программной

системой. В данном пособии предлагается лабораторный практикум

по проектированию и моделированию сетей связи с помощью

программной системы Riverbed Modeler Academic Edition.

Каждая лабораторная работа в пособии представляет собой

решение отдельной проблемы из области сетевых

технологий.

Работа с этой программной системой предполагает

обязательное знакомство пользователей с курсом «Сети ЭВМ

и телекоммуникации» Государственного образовательного

стандарта ВО для направления подготовки 09.03.01

«Информатика и вычислительная техника».

Авторы надеются, что данное пособие будет полезным и

интересным не только студентам, но и аспирантам,

обучающимся по данному направлению.

7

Введение

В данном пособии изложены основы обучения

информационным технологиям (технологии Riverbed

Modeler). В эти технологии входит также программная

система Riverbed Modeler, применению которой в

проектировании и моделировании сетей связи посвящено

данное пособие.

Для работы в программной системе Riverbed Modeler

сначала необходимо установить стандартные и учебные

модели. Они могут быть установлены автоматически по

умолчанию вместе с программной системой (см. в

ПРИЛОЖЕНИИ инструкцию пользователя). В дальнейшем

под словосочетанием Riverbed Modeler будем иметь ввиду

именно эту программную систему.

Стандартные модели содержат широкий набор

протоколов и устройств (ресурсов сети) и они находятся в

специальной поддиректории установленной Riverbed

Modeler:

<каталог Riverbed EDU> \<Версия ПО>

models\std\<название протокола> ,

где <каталог Riverbed EDU > - это директория

установленной Riverbed Modeler.

Определить эту директорию поможет пункт меню

помощь -> о программе (Help -> About this application),

затем необходимо найти строку <корневой каталог

OPNET> (OPNET root directory) в секции <системная

информация> (System Information) и добавить номер

версии из строки <релиз> (Release).

Например, <каталог guru> для компьютера с ОС

Windows будет

C:\Program Files\ Riverbed EDU\<версия>.

Будем рассматривать использование особенностей IT

Guru для создания и анализа моделей сетей. В каждом

разделе пособия представлена отдельная проблема

моделирования, которую необходимо решить путем

создания модели сети, сбора статистики о ней и анализа

полученных результатов. Таким образом, каждое задание

поможет больше узнать о программе Riverbed Modeler

8

путем демонстрации проблем, решаемых при помощи этой

программы.

Для полного освоения программной системы

необходимо последовательно выполнить все задания.

Большинство заданий имеют ключевые параграфы, которые

содержат новую информацию о программе Riverbed

Modeler и описывают важные детали теории

проектирования и моделирования сетей связи.

Замечания . 1. Для тех пользователей, у кого нет этой

программной системы, в Приложении к пособию

приведены правила получения инсталляции программы, ее

регистрации, установки и запуска.

2. В глоссарии в конце пособия дается толкование ряда

используемых терминов из области сетевых технологий.

9

1 ТЕХНОЛОГИЯ RIVERBED MODELER

Вкратце рассмотрим технологию Riverbed Modeler, а

прежде всего рабочую область программы и редактор

проекта.

Под технологией IT Guru

подразумевают совокупность действий

для создания модели сети и проведение

на ней имитационных экспериментов.

Для этого рассмотрим редактор проекта

(Project Editor). С его помощью можно

создавать модель сети, выбирать

требуемую статистику, собираемую с

каждого объекта сети или со всей сети,

запускать процесс моделирования и

осуществлять просмотр результатов.

Ниже будет рассмотрено тренировочное

задание, состоящее из двух частей.

Начало

Создание

модели сети

Выбор

статистик

Прогон модели

Просмотр и

анализ


Конец

В первой части показывается, как с

помощью редактора проекта создается

малая объединенная сеть, а во второй

части - как выполняется сбор и

обработка статистических данных.

1.1 Редактор проекта

Редактор проекта - это главный инструмент для

создания имитационной модели сети. С его помощью с

использованием стандартных моделей из базы ресурсов

можно создавать модели сети, выбирать сетевую

статистику, проводить имитационный эксперимент и

просматривать результаты.

Окно редактора проекта

Разные области окна редактора проекта отвечают за

создание (Рисунок 1.1) и прогон модели. Об этом будет

сказано ниже.

10

Рисунок 1.1 – Модель сети в редакторе проекта

Когда открыт какой-либо проект, то экран редактора

будет выглядеть так, как показано на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Окно редактора проекта

11

Меню

Меню расположено в верхней части окна редактора.

Оно упорядочивает все контекстно -независимые операции

редактора в набор тематических меню. Количество меню и

их операции могут изменяться в зависимости от активных

модулей программы. Контекстное меню редактора

появляется при нажатии правой кнопки мыши на объекте

или на фоне рабочей области.

Панель инструментов

Несколько наиболее часто используемых действий

меню могут быть доступны через панель инструментов, она

отображена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Панель инструментов

Наиболее часто используемые кнопки при выполнении

заданий приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Кнопки панели инструментов

1. Открыть палитру

компонентов

7. Импорт готовых

моделей

2. Отключить выделенный

объект

8. Просмотр трафика

3. Проверить

работоспособность

соединения

9. Настроить

моделирование отдельных

событий

4. Назад в родительскую

подсеть

10. Посмотреть результаты


5. Увеличить масштаб 11. Показать/скрыть все

графики

6. Уменьшить масштаб

12

Рабочая область

Центральное место в редакторе занимает

прокручиваемая рабочая область. В ней располагается

модель сети, там же можно выделять и перемещать

объекты, а также вызывать контекстные меню нажатием

правой кнопки мыши на фоне.

Строка сообщений

Строка сообщений находится внизу окна редактора. Она

отображает информацию об операциях:

Если щелкнуть левой кнопкой мыши по картинке справа

от строки сообщений, то откроется окно истории

сообщений. Оно показывает список сообщений,

возникающих в строке сообщений. Если часть

сообщения обрезана или последние сообщения заместили

важное предупреждение или напоминание, то можно

открыть окно истории.

Справа от горизонтальной полосы

прокрутки расположена кнопка

отобразить/скрыть карту проекта.

Всплывающие подсказки

Если задержать указатель мыши на кнопке панели

инструментов или объекте сети в рабочей области, то

возникнет всплывающая подсказка. Она описывает либо

действие, присвоенное кнопке, либо информацию об

объекте сети. Пример такой подсказки приведен на рисунке

1.4.

Рисунок 1.4 – Всплывающая подсказка

13

Документация

Время от времени могут возникнуть вопросы о

различных аспектах использования программной системы,

а также инструментов или моделей.

В таких случаях нужно обращаться к литературе, которая

приведена в конце пособия.

Замечание . Riverbed Modeler Academic Edition

поставляется с ограниченными функциональными

возможностями и документацией. Коммерческая версия

поставляется с полной документацией, учебниками,

технической поддержкой online или по телефону.

1.2 Проектирование небольших объединенных сетей

Задание на проектирование

1. Спроектировать небольшую сеть с помощью

редактора проекта (Project Editor).

2. Выбрать виды статистик для сбора.

3. Провести имитационное моделирование и

проанализировать полученные результаты.

Предположим, что планируется расширение внутренней

сети маленькой компании. В данный момент компания

использует сетевую топологию типа «звезда» на одном

этаже и планирует добавить еще одну сеть с топологией

«звезда» на другом этаже. Необходимо спроектировать

такую сеть и убедиться, что дополнительная нагрузка от

второй сети будет приемлемой (Рисунок 1.5).

1.3 Выполнение задания

Перед созданием новой модели сети необходимо

добавить новый проект (project) и сценарий (scenario).

Проект - это группа зависимых сценариев, каждый из

которых описывает различные детали сети. Проект может

содержать множество сценариев.

14

Рисунок 1.5 – Результирующая сеть

После создания нового сценария для добавления нужно

использовать начальный <мастер запуска> (Startup

Wizard). Параметры мастера позволяют:

- определить начальную топологию сети;

- определить масштаб и размер сети;

- выбрать карту для фона сети (план здания, города);

- сопоставить палитру компонентов (базу ресурсов сети)

сценарию.

Замечание . <Мастер запуска> автоматически открывается

каждый раз при создании проекта и помогает выбрать

необходимые свойства сетевой среды.

Для создания нового сценария с помощью мастера

необходимо:

1. запустить IT Guru.

2. выбрать пункт <файл> -> новый… (File->New…).

3. из выпадающего меню выбрать <проект> (Project) и

нажать Ok.

4. назвать проект и сценарий по следующему принципу:

15

- название проекта - <ваши инициалы>_Sm_Int ( это

необходимо чтобы не спутать этот проект с другими

версиями);

- назвать сценарий first_floor;

- нажать Ok (тогда запустится начальный мастер);

5. ввести значения из таблицы 2 в диалоговых окнах

мастера.

Таблица 2

Название диалогового

окна

Значение

1.Начальная топология

(Initial Topology)

Выбрать значение по

умолчанию: создать пустой

сценарий (Create empty

scenario)

2.Выбор масштаба сети

(Choose Network Scale)

Выбрать Office (сеть

масштаба офиса). Поставить

галку в поле использовать

метрическую систему (Use

metric Units)

3.Определение размеров

(Specify Size)

Выбрать размер по

умолчанию 100м х 100м

4.Выбор технологий

(Select Technologies)

Включить семейство

моделей Sm_Int_Model_list

5. Обзор (Review) Проверить значения и

нажать Ok

После этого создается рабочая область заданного

размера. В отдельном окне откроется палитра заданных

объектов (база ресурсов).

Создание топологии сети

Модель сети создается с помощью редактора с

использованием узлов (nodes) и каналов связи ( links) из

базы ресурсов (object palette).

Узел сети (node) – это реальный объект сети, который

может передавать и принимать информацию.

16

Рисунок 1.6 – Узлы сети

Канал связи (link) – среда передачи данных,

соединяющая узлы. Связь может быть представлена

электрическим или оптоволоконным кабелем.

Рисунок 1.7 – Канал связи

Все эти объекты находятся в базе ресурсов (окне с

изображениями узлов и связей, Object Palette).

Замечание. Можно использовать любой из трех

указанных методов создания топологии сети или же их

комбинацию. Первый метод – импорт топологии

(рассматривается в следующем задании). Второй –

расстановка узлов и связей из базы ресурсов в рабочей

области. Третий метод заключается в использовании

метода «быстрого создания топологии» (Rapid

Configuration).

Метод «быстрого создания топологии» (Rapid

Configuration) создает сеть за одно действие, после выбора

топологии сети, типов узлов и типов связей между узлами.

Для создания сети первого этажа здесь использован метод

«быстрого создания топологии».

1. Выбрать пункт <топология> -> <быстрое

создание топологии> (Topology -> Rapid Configuration).

2. Выбрать <звезда> (Star) из выпадающего списка

и нажать Next.

17

Рисунок 1.8 – Выбор топологии

3. Определить модели узлов и каналов связи сети.

Модели подчиняются следующей структуре обозначений:

<протокол 1>_<протокол n>_<функция>_

<модификация> , где:

<протокол> - это протокол сети, поддерживаемый

моделью;

<функция> - сокращенное описание основной функции

модели;

<модификация> - означает уровень отклонения модели

от идеальной.

Например, ethernet2_bridge_int означает сетевой мост

(bridge) с 2-мя портами Ethernet (ethernet2) и средним

отклонением (int – intermediate).

Модели оборудования разных фирм имеют

дополнительный префикс, определяющий фирму

производитель и номер (модель) устройства для

конкретного объекта сети.

Например, коммутатор 3COM, используемый в данном

задании, называется 3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3.

Этот узел – стек из двух коммутаторов 3Com SuperStack II

1100 и два шасси Superstack II 3300 (3C_SSII_1100_3300)

с четырьмя слотами расширения (4s), 52 портов Ethernet с

авто-определением (ae52), 48 обычных портов Ethernet

(e48), и 3 гигабитных порта Ethernet (ge3).

Проектирование сети

1. Установить модель центрального узла (Center Node

18

Model) в 3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3 - это

коммутатор 3Com.

2. Установить модель периферийного узла (Periphery

Node Model) в Sm_Int_wkstn и изменить количество

(Numbers) на 30. Этим создается 30 Ethernet станций в

качестве периферийных узлов.

3. Установить модель канала связи (Link model) в

10BaseT.

4. Определить, где (на карте или плане) будет

размещаться новая сеть.

5. Установить X center и Y center на 25.

6. Установить <радиус> (Radius) на 20.

7. Нажать Ok (Рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 – Окно быстрой конфигурации

После этого в окне редактора появится искомая сеть

(Рисунок 1.10).

После создания основной топологии сети в схему

нужно добавить сервер. Для этого будем использовать

второй метод создания объектов сети.

19

Рисунок 1.10 - Полученная сеть

1. Открыть базу ресурсов нажатием на

кнопку <палитра> (Object Palette) для

перемещения объектов на рабочую область.

2. Найти Sm_Int_server и переместить на рабочую

область. Такой модели сервера, кроме как в этой палитре

(Sm_Int_Model_List) больше нигде нет. Она специально

создана для этих заданий. По умолчанию можно создавать

дополнительные копии объектов простым нажатием левой

кнопки мыши на рабочей области.

3. Чтобы больше не добавлять копий сервера, нужно

нажать правую кнопку или нажать клавишу Esc. Затем надо

присоединить сервер к сети. Для этого необходимо

выполнить следующие действия:

- найти объект типа «связь» с названием 10BaseT и

нажать на нее;

- нажать на сервер, а потом - на центр звезды;

- нажать правую кнопку для того, чтобы закончить

создание связей.

20

Далее необходимо определить характер трафика в сети.

Для этого задания в базе ресурсов уже есть все

необходимое, а именно:

- настроенный объект описания приложений;

- настроенный объект описания профилей.

Теперь необходимо переместить эти объекты в сеть, и

этим будет смоделирован трафик доступа рабочих станций

к базе данных с небольшой загрузкой. Для этого выполнить

действия:

- найти объект Sm_Application_Config в палитре и

переместить его на рабочую область;

- нажать правую кнопку мыши (чтобы не создавать

больше объектов);

- найти объект Sm_Profile_Config в палитре и

переместить его на рабочую область;

- закрыть палитру.

Теперь сеть создана и она приведена на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 – Сеть первого этажа

Перед сбором и обработкой статистических данных,

необходимо объявить приложение, которое будет создавать

21

нагрузку на сеть.

1. Зайдите в редактор атрибутов объекта (Application

Definition) и добавьте поддерживаемое приложение:

Рисунок 1.12 – Добавление приложения в проект

2. Убедитесь в правильности настроек профиля

приложений (Profile Definition):

Рисунок 1.13 – Настройка профиля приложений в проекте

Далее можно переходить к этапу сбора и обработки

статистических данных. Статистические данные о

функционировании сети можно получить от конкретного

узла сети (object statistics) или же со всей сети (global

statistics). Чтобы определить, какую статистику собирать,

надо ответить на два вопроса.

1. Сможет ли сервер выдержать дополнительную

нагрузку от второй сети?

22

2. Будут ли приемлемыми задержки в сети при

добавлении второй сети?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, необходимо

оценить текущую производительность сети. Чтобы

получить такую оценку, нужно иметь статистические

данные с конкретного узла (загрузку сервера, Server Load),

и глобальную статистику (задержки Ethernet, Ethernet

Delay).

Загрузка сервера - это ключевая статистика, влияющая

на производительность сети.

Сбор статистики, основанной на загрузке сервера

1. Нажать правой кнопкой мыши на сервере

(node_31) и нажать <выбрать индивидуальную

статистику МОС> (Choose Individual DES Statistics) из

контекстного меню. Появится окно выбора результата

(Choose Result), как показано на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 – Окно выбора результата

23

Это окно показывает дерево статистик, которые можно

собрать.

2. Нажать знак «+» возле <Ethernet>, чтобы раскрыть

всю ветку статистик Ethernet.

3. Поставить галку возле <загрузка (бит/с)>

(Load(bits/sec)) для сбора этой статистики, нажать OK.

4. Нажать правой кнопкой мыши на рабочую область и

нажать <выбрать индивидуальную статистику МОС>

(Choose Individual DES Statistics) из контекстного меню.

Появится окно выбора результата (Choose Result), как

показано на рисунке 1.15.

5. Раскрыть дерево <глобальная статистика> (Global

Statistic).

6. Раскрыть ветку <Ethernet>.

7. Поставить галку возле <задержка (с)> (Delay (sec))

для сбора данных.

8. Нажать OK для закрытия окна.

В процессе работы нужно сохранять проект как можно

чаще. Для сохранения проекта нужно выбрать пункт

<файл> -> <сохранить> (File -> Save), а потом нажать Ok

(у проекта уже есть имя и не надо его переименовывать).

Теперь, когда определены статистики для сбора и

проект сохранен на диске, можно начать прогон модели.

Первым делом необходимо убедиться, чтобы свойство

«репозиторий» (Repositories) было задано. «Репозиторий»

включает в себя определенные пользователем компоненты,

например сохраненные модели процессов и такую

организацию конвейеров, при которой устанавливается

меньшая задержка перед началом прогона. Для этого


- выбираем пункт <правка> -> <настройки> (Edit ->

Preferences);

- вводим <репозиторий> (Repositories) в поле

<поиск> (Find) нажатием на одноименную кнопку;

если значение репозитория не равно stdmod, то

изменяем поле на stdmod.

24

Рисунок 1.15 – Выбор глобальных статистик

Начало прогона модели

1. Выбрать пункт <МОС> -> <настроить

моделирование отдельных событий> (DES ->

Configure/Run Discrete Event Simulation).

Это же окно можно открыть нажатием кнопки

<настройка/прогон МОС> (Configure/Run

Discrete Event Simulation DES). 2. Ввести 0.5 в поле <продолжительность> (Duration)

для моделирования получаса сетевой активности.

Рисунок 1.16 – Задание длительности прогона

25

3. Нажать кнопку <начать> (Run) для начала прогона.

Во время прогона появится окно (Рисунок 1.17),

показывающее ход его выполнения.

Из этого рисунка видно, что одна секунда реального

времени было промоделировано за 30 минут модельного

сетевого времени. Этот прогон мог бы закончиться раньше,

но время моделирования всегда зависит от скорости

компьютера. После завершения прогона откроется вкладка

<сообщения> (Messages). В этом случае необходимо

нажать кнопку Close.

Если же прогон завершился неудачно (не собраны

статистики), или результаты значительно отличаются, то

необходимо выявить и устранить ошибки моделирования.

Для этого нужно ознакомиться с разделом «Руководство по

устранению ошибок моделирования».

1) Elapsed time – длительность прогона в секундах;

2) Simulated time – модельное время.

Рисунок 1.17 – Окно выполнения прогона.

Просмотр результатов

Результирующие графики можно просмотреть выбором

пункта <просмотр результатов> (View Result)

выпадающего меню редактора проекта.

26

После каждого прогона необходимо анализировать

собранную статистику. Это можно сделать несколькими

способами. В этом же задании будет использоваться пункт

меню <просмотр результатов> (View Result)

выпадающего меню редактора проекта.

В следующих заданиях будут описаны другие способы

просмотра результатов.

Рассмотрим загрузку сервера Ethernet , для этого:

- щелкнуть правой кнопкой мыши по объекту сервер,

из выпадающего меню выбрать пункт <просмотр

результатов> (View Result) и откроется окно просмотра

результатов объекта;

- раскрыть ветки <Object Statistics -> Office network

-> node_31> -> <Ethernet>;

- поставить галку возле поля <загрузка (бит/с)>

(Load (bits/sec)) для отображения результатов;

- нажать <показать> (Show), тогда отобразится

трафик на входе сервера (Рисунок 1.18).

Результаты моделирования могут отличаться из-за

расположения сервера и длины кабеля. Заметим, что пик

загрузки сервера ниже 1800 бит/с. Это будет точкой

отсчета для сравнения загрузки после добавления второй

сети.

После просмотра результатов нужно закрыть окно с

графиком и окно с выбором типа результата. Если

программа запросит подтверждение закрытия окна, то

нужно нажать кнопку <удалить> (Delete) с панели.

Также можно посмотреть <глобальные задержки

Ethernet> сети, для этого:

- щелкнуть правой кнопкой мыши по рабочей области и

выбрать пункт <просмотр результатов> (View Result) из

выпадающего меню;

- поставить галку возле <глобальная статистика> ->

<Ethernet> -> <задержки> (Global Statistics -> Ethernet -

> Delay) и нажать <показать> (Show).

27

Рисунок 1.18 – Трафик на входе сервера (по оси Х- время в

минутах, по Y- загрузка в бит/с).

Заметим, что после стабилизации сети наибольшая

задержка составляет примерно 0,4 мс (рисунки 1.19, 1.20).

После просмотра результатов нужно закрыть оба окна.

Рисунок 1.19 – Глобальные задержки Ethernet сети

28

Рисунок 1.20 – График задержек Ethernet сети

1.4 Расширение сети

Теперь, когда точка отсчета создана и собрана

статистика, все готово к расширению сети и оценки

дополнительной загрузки.

Во время сравнения сетей необходимо сохранить

базовую сеть как один сценарий, а экспериментальную сеть

создать в другом сценарии. Необходимо скопировать

существующий сценарий и уже в копии можно делать

изменения топологии.

Для копирования сценария необходимо выполнить

следующие действия:

-выбрать пункт меню <сценарии> -> <продублировать

сценарий> (Scenarios->Duplicate Scenario…);

- ввести имя нового сценария – <expansion>;

- нажать кнопку OK.

Сегмент второго этажа похож на сегмент первого этажа,

но не имеет своего сервера.

29

Создание нового сегмента сети

1. Выбрать пункт меню <топология> -> <быстрая

настройка топологии> (Topology -> Rapid Configuration).

2. Выбрать <звезда> (Star) и нажать Next.

3. Заполнить следующие поля:

- модель центрального узла (Center node model):

3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3; - модель периферийных узлов (Periphery Node Model)-

Sm_Int_wkstn;

- количество (Number)- 15;

- тип связи (Link Model)- 10BaseT;

- X:75, Y:62.5, Радиус (Radius)- 20 (Рисунок 1.21).

4. Нажать OK.

Теперь надо соединить две сети, а для этого открываем

базу ресурсов, если она закрыта.

Рисунок 1.21 – Окно настройки

5. Переместить картинку маршрутизатора Cisco 2514

на рабочую область между двух сетей. Нажать правую

кнопку мыши для отмены дальнейшего добавления

объектов.

6. Нажать на объект 10BaseT в палитре ресурсов.

7. Создать связи между маршрутизатором Cisco

(node_50) и коммутаторами 3Com в центре каждой звезды.

8. Нажать правую кнопку мыши для отмены

дальнейшего добавления объектов.

30

9. Закрыть палитру.

10. Выбрать пункт меню <файл> -> <сохранить>

(File -> Save ).

В результате всех действий получим сеть, показанную

на рисунке 1.22.

Рисунок 1.22 – Сеть после преобразования

Прогон сценария

1. Выбрать пункт меню <МОС> -> <настроить

моделирование отдельных событий> (DES ->

Configure/Run Discrete Event Simulation).

2. Длительность прогона должна составить 0.5 часа.

3. Нажать кнопку <прогон> (Run).

После этого откроется окно, показывающее процесс

прогона. Когда открыта вкладка <скорость прогона>

(Simulation Speed), на анимированном графике

показывается текущая и средняя скорость моделирования в

событиях/секунду (рисунок 1.23).

4. После окончания моделирования необходимо

закрыть окно. Если возникли какие -нибудь ошибки, то

31

нужно смотреть раздел «Руководство по устранению

ошибок моделирования».

Рисунок 1.23 – Прогон модели

Сравнение результатов

Для ответа на вопрос, как повлияет добавление второй

сети на существующую сеть, необходимо сравнить

результаты моделирования.

Для этого можно использовать пункт меню <сравнение

результатов> (Compare Results) во всплывающих

контекстных меню рабочей области и объекта. Он

помещает статистики разных сценариев на один график.

Просмотр загрузки сервера в обоих сценариях

1. Выбрать пункт меню <МОС> -> <результаты> ->

<сравнение результатов> (DES -> Results -> Compare

Results.

2. Отметить сценарии, результаты которых хотим

сравнить (это можно сделать из любого сценария в

32

проекте).

Если результаты графика сильно отличаются от

рисунков 24-26, то нужно смотреть раздел «Руководство по

устранению ошибок моделирования».

Во время сравнения результатов выбор статистики для

одного сценария влечет показ статистик для всех

сценариев. Для этого необходимо выбрать Object Statistics

-> Office Network -> node_31 -> Ethernet -> Load (bits/sec) и нажать кнопку Show . Результат должен походить (но не

совпадать) на рисунок 1.24.

Рисунок 1.24 – Трафик на входе сервера во времени

Следующий рисунок показывает усредненную загрузку

обоих сценариев, а в следующих заданиях будет показано,

как вывести усредненную загрузку на график.

33

Рисунок 1.25 – Усредненная загрузка

Обратим внимание на то, что в то время как средняя

загрузка для второго сценария выше (как и ожидалось),

загрузка в целом выравнивается (т.е., нет монотонного

увеличения). Все это указывает на устойчивую работу сети.

Последний шаг показывает, как влияет на сетевые

задержки добавление сети второго этажа.

Сравнение задержек Ethernet двух сценариев

1. Закрыть окно сравнения результатов для сервера.

2. Выбрать пункт меню <МОС> -> <результаты> ->

<сравнение результатов> (DES -> Results -> Compare

Results.

3. Выбрать сценарии, результаты которых хотим

сравнить.

4. Выбрать <глобальная статистика> -> <Ethernet>

-> <задержки> (с) (Global Statistics -> Ethernet ->

Delay(sec)) для двух сценариев.

34

Рисунок 1.26 – Выбор сценария для сравнения

5. Нажать кнопку <показать> (Show).

График должен походить на рисунок 1.27. Результат

показывает, что нет значительных отличий в задержках

Ethernet . В отличие от загрузки сервера, которая

увеличилась, задержки сети не изменились.

Рисунок 1.27 – Задержки Ethernet

Теперь необходимо выбрать пункт <файл> ->

<закрыть> (File -> Close) и сохранить изменения перед

закрытием.

35

1.5 Руководство по устранению ошибок


Если прогон модели закончился не так, как ожидалось,

необходимо определиться, в проекте проблема или в

инсталляции программы?

Просмотр событий после завершения моделирования

проекта

По завершению каждого моделирования создается отчет

по событиям. Этими событиями могут быть как

критические ошибки, предупреждения, отчеты и т .п.,

которые были зафиксированы во время моделирования.

Рисунок 1.28 – Окно завершения моделирования

На рисунке выше видно, что было зафиксировано 7

событий. Для их просмотра можно нажать кнопку DES Log

или в меню перейти Help -> Show All Logs…. В правой

36

области окна отображается информация по тому или иному

событию. Для просмотра возможной причины и получения

рекомендации по устранению проблемы, там же в колонке

Massage нажмите на интересующее событие.

Добавление каталога <tutorial_ref>

Каталог <tutorial_ref> содержит полные модели для

каждого задания. Если прогон выполнялся с

использованием только моделей <tutorial_ref>, то это

означает, что проблема заключена в самом проекте.

Рассмотрим эти проблемы более подробно.

Сначала необходимо добавить каталог < tutorial_ref> в

список модельных каталогов.

1. Выбрать пункт файл -> файловый менеджер

моделей -> добавить каталог с моделью (File -> Manage

Model Files -> Add Model Directory).

2. Выбрать местоположение каталога <tutorial_ref>

<каталог guru>\models\tutoral_ref\basic.

3. Нажать Ok или <выбрать> (Choose).

4. В диалоговом окне <подтверждение директории

моделей> (Confirm Model Directory) отметить директорию

по умолчанию (Make this the default directory ).

Добавление каталога <tutorial_ref> в mod_dirs

Необходимо убедиться, что этот каталог добавлен в

параметр mod_dirs и что он не первый в списке (не

рабочий).

Модели обычно сохраняются в рабочем каталоге

<op_models>.

1. Выбрать пункт <правка> -> <настройки> (Edit ->

Preferences).

2. Ввести mod_dirs в поле <поиск> (Find) и нажать

одноименную кнопку. Выбрать параметр mod_dirs.

3. Просмотреть значения параметра нажатием в поле

<значение> (Value).

4. Найти каталог <tutorial_ref> в списке (он не должен

быть первым).

Далее необходимо запустить прогон модели <имя

задания>_ref.

37

1. Выбрать <файл> -> <открыть> (File -> Open) и

нажать на модель <имя задания>_ref (например,

Sm_Int_ref).

2. Выбрать требуемый сценарий и запустить прогон.

Если прогон завершится, то проблема в вашей модели.

Вернитесь к первой странице задания и внимательно

сравните инструкции задания и вашу модель. Можно

сравнить с моделью <имя задания>_ref.

Если прогон не завершился, проблема в инсталляции.

Прочтите инструкции к установке и убедитесь, что

программа установлена правильно.

38

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛВС

МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

2.1 Содержание лабораторной работы

Цель лабораторной работы заключается в оценке

производительности приложений для двух различных

сетевых архитектур: последовательной сети и жесткой

магистральной сети .

В данной лабораторной работе рассматриваются сети

данных с магистральной архитектурой, в которой имеется

центральный коммутатор в монтажной комнате для

оборудования. Центральный коммутатор подсоединяется

непосредственно к коммутатору рабочей группы на каждом

этаже. Альтернатива состоит в том, что центральный

коммутатор подсоединен к коммутатору первого этажа,

коммутатор первого этажа – к коммутатору второго этажа и

т.д. В лабораторной работе оценивается время задержки,

вводимое подсоединением дополнительных коммутаторов.

Здание банка имеет 10 этажей, на каждом из которых

множество пользователей, подсоединенных к коммутатору

рабочей группы типа 10Base-T. Коммутатор расположен в

специальном помещении для телекоммуникаций.

Пользователи обращаются к серверу Oracle и семи файл- и

принт-серверам.

В сценарии 1 коммутаторы на каждом этаже

последовательно подсоединены к центральному

коммутатору в подвале. Этот подход приведет к большему

времени задержки для пользователей самого верхнего

этажа.

В сценарии 2 топология последовательной цепи

сохраняется, но центральный коммутатор перемещается из

подвала на пятый этаж. Это уменьшит время задержки на

самом верхнем этаже, но увеличит его на самом нижнем.

В сценарии 3 центральный коммутатор находится в

подвале, но применяется топология жесткой магистральной

архитектуры, в которой центральный коммутатор

подсоединяется напрямую к коммутаторам рабочих групп

на каждом этаже.

39


Для начала работы необходимо загрузить файл с

лабораторной работой.

1. Запустить Riverbed Modeler.

2. Выбрать пункт <File> -> <Open…> в окне перейти

директорию с файлами лабораторных работ (рисунок 2 .1).

3. Зайти в папку Multistory Building LAN -> Lab Files

и открыть <Multistory_Building_LAN> .

Рисунок 2 .1 – Выбор проекта

Пользователи подсоединены к коммутатору на каждом

из 10 этажей. Они используют сервер Oracle и 7 File, Print

и Email серверы в подвале.

Подсеть (Subnet): Подсеть – это контейнер,

используемый для создания иерархии уровней сети. Для

того, чтобы войти в подсеть, необходимо щелкнуть дважды

по имени подсети 7 File Print & Email Servers. Здесь

серверы сгруппированы вместе. Чтобы перейти к подсети

более высокого уровня, необходимо нажать правой

40

кнопкой мыши и выбрать Go To Parent Subnet.

Рисунок 2.2 – Внешний вид проекта

Значки ЛВС представляют также несколько рабочих

станций, соединенных в коммутированную ЛВС. Число

рабочих станций может быть установлено путем

редактирования атрибутов сети (рисунок 2 .3).

Пользователи различных этажей выполняют по 1

приложению, работающие с DB.

41

Рисунок 2 .3 – Параметры объекта «сегмент сети»

2.3 Моделирование сети

Предположим, что нам необходимо оценить

характеристики сети за десять минут. Для этого нужно


1. Нажать на кнопку Configure/Run Discrete Event

Simulation.

2. Установить длительность прогона Duration на 10

минут.

3. Нажать Run.

4. После завершения прогона нажать Close.

Просмотр времени отклика приложения Oracle для

пользователей на этажах 1, 5 и 10 выполняется следующим

образом:

1. Нажать правой кнопкой мыши на объекте <95 Users

Floor 10> и выберите View Results .

42

2. Развернуть Client DB Query и выбрать Response

Time (sec.) и нажать Show (рисунок 2 .4).

3. Закрыть окно View Results.

4. Нажать правой кнопкой мыши на объекте «50 Users

Floor 5» и выбрать View Results .


Time (sec.).

6. Нажать Add и на графическую панель первого

графика (это делается для отображения статистики для

пользователей на различных этажах на одной и той же

панели).

7. Повторить шаги с 5 по 7 для того, чтобы добавить к

графику время отклика приложения для пользователей на

этаже 1.

Рисунок 2 .4 – Результаты моделирования

Замечание . Кнопка Hide/Show Graph Panels

позволяет спрятать/показать графики.

Теперь имеются статистики для пользователей на всех

этажах на одном и том же графике.

43

Рисунок 2 .5 – Сравнительные результаты

Анализ полученных результатов

Время отклика (Response Time)_ приложения близко к

0,007 секундам для пользователей на 10 -м этаже. Оно

уменьшается по мере продвижения к нижним этажам.

Пользователи на 1-м этаже имеют наименьшее время

отклика. Это и есть величина задержки, вносимой

коммутаторами.

Пользователи с самого верхнего этажа имеют высокие

значения времени отклика приложения. Поэтому компания

решила снизить это время путем перемещения

центрального коммутатора и серверов на пятый этаж. Для

этого необходимо выбрать Scenarios -> Switch To Scenario

-> Daisy_Chain_Network_Server_On_Fifth_Floor .

Компания реструктурирует сеть без дополнительных

аппаратных средств для достижения лучшей

производительности приложений для пользователей на

верхних этажах.

Запустите заново прогон модели на десять минут, чтобы

44

увидеть, получили ли пользователи на 10 -м этаже лучшее

время отклика.

Теперь сравним время отклика приложения для

пользователей на разных этажах. Ожидается, что

реструктурирование сети должно уменьшить время отклика

для пользователей на верхних этажах. Для сравнения


1. Нажать правой кнопкой мыши на объекте <95 Users

Floor 10> и выберите View Results .


Time (sec.) и нажать Show (рисунок 2 .6).

3. Закрыть окно View Results.

4. Повторить шаги для «50 Users Floor 5» и «70 Users

Floor 1».

Рисунок 2 .6 – Сравнение результатов

45

Рисунок 2 .7 – Полученные результаты

Как и ожидалось, время отклика приложения Oracle

понижается для пользователей на этажах 5 и 10. Но

пользователи на 1-м этаже будут наблюдать увеличение

времени отклика.

Компания решает изменить архитектуру с

последовательной цепи к сети с жесткой магистральной

архитектурой в надежде поддержки приложений для всех

пользователей. Для моделирования этого сценария

необходимо выбрать Scenario -> Switch To Scenario ->

Collapsed_Backbone-Network.

46

Рисунок 2 .8 – Сеть с магистральной архитектурой

Затем необходимо запустить прогон сценария, чтобы

оценить работу сети. Для этого необходимо сравнить

времена отклика для всех 3 сценариев. Это поможет

выявить наилучшую архитектуру для данного типа сети.

47

Рисунок 2 .9 – Сравнение результатов

2.4 Выводы по лабораторной работе

1. Лабораторная работа посвящена оценке

производительности приложений двух различных сетевых

архитектур: «последовательная сеть» и «жесткая

магистральная сеть». Показано, как можно изменить

производительность сети и время отклика приложений в

зависимости от архитектуры самой сети.

2. Рассмотрены сети данных с магистральной

архитектурой, в которой имеется центральный

48

коммутатор в монтажной комнате для оборудования.

Время задержки, вводимое подсоединением

дополнительных коммутаторов, в сценарии 1

(коммутаторы на каждом этаже последовательно

подсоединены к центральному коммутатору в подвале)

для пользователей самого верхнего этажа увеличивается.

Время отклика приложения близко к 0,007 секундам для

пользователей на 10-м этаже и уменьшается по мере

продвижения к нижним этажам (около 0,004 секунд на

пятом этаже и менее 0,003 секунд на первом этаже).

Пользователи на 1-м этаже имеют наименьшее время

отклика. Это и есть величина задержки, вносимой

коммутаторами.

3. В сценарии 2 топология последовательной цепи

сохранена, но центральный коммутатор перемещен из

подвала на пятый этаж. Это уменьшило время задержки на

самом верхнем этаже, но увеличило его на самом нижнем,

а именно на 10 этаже порядка 0,005 секунд, на пятом

этаже около 0,002 секунд и менее 0,005 секунд на первом

этаже.

4. В сценарии 3 центральный коммутатор находится в

подвале, но применена топология жесткой магистральной

архитектуры, в которой центральный коммутатор

подсоединяется напрямую к коммутаторам рабочих групп

на каждом этаже. Полученные результаты таковы: на 1, 5

и 10 этажах задержка менее 0,002 с.

49

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТИ


Настоящая лабораторная работа демонстрирует

особенности проектирования сети, принимая во внимание

пользователей, услуги и размещение узлов. Главной

задачей является оптимизация схемы сети. Для анализа

концептуальной схемы сети, обычно используют

имитационное моделирование. Изначальная

концептуальная конструкция обычно изменятся несколько

раз, пока не будет принято конечное решение о том, какую

схему следует внедрить. Желательно получить такую

конструкцию, которая максимизирует производительность

сети, принимая во внимание затраты и требуемые услуги,

которые могут быть предложены пользователям различных

типов. После того, как сеть внедрена, нужно периодически

производить оптимизацию сети, чтобы удостовериться , что

она обеспечивает максимальную производительность.

В этой лабораторной работе нужно спроектировать сеть

для компании, которая имеет четыре отдела :

исследовательский, инженерный, коммерческий и отдел

продаж. Будет использована такая модель ЛВС, которая

позволит рассмотреть множество клиентов и серверов на

одном объекте моделирования. Такая модель значительно

уменьшит как размер работ по конфигурации, которые

необходимо выполнить, так и размер памяти, необходимой

для выполнения моделирования.


влияния различных конструкторских решений на работу и

производительность сети.


Создание нового проекта 1. Запустить Riverbed Modeler Academic Edition и из

меню File выбрать New.

50

2. Выбрать Project, нажать кнопку OK, назвать

проект <инициалы>_NetDesign, сценарий SimpleNetwork

и нажать OK.

3. В окне Startup Wizard: Initial Topology выбрать

Create Empty Scenario -> нажмите Next -> в списке

Network Scale выбрать Campus -> нажать Next.

4. В окне Startup Wizard: Specify Size в выпадающем

меню Units: выбрать Miles, присвоить 1 как X Span, так и

Y Span, два раза нажать Next и нажать кнопку Finish.

Создание и настройка сети

Для инициализации сети нужно выполнить ниже

перечисленные действия.

1. В верхней части проектного окна должно появиться

диалоговое окно Object Palette. Если его там нет, то

необходимо открыть его, нажав . Следует убедиться,

что из меню на этом окне выбран пункт internet_toolbox .

2. Добавить к проектному окну следующие объекты:

Application Config, Profile Config, subnet.

3. Чтобы добавить объект, нужно нажать на его

изображение (знак), передвинуть мышь на рабочую

область и щелкнуть левой кнопкой мыши, чтобы

разместить объект. Затем нажать на правую кнопку мыши.

Рабочее пространство должно содержать следующие три

объекта (рисунок 3 .1).

4. Закрыть диалоговое окно Object Palette и сохранить

проект.

Рисунок 3 .1 – Рабочее пространство

51

Настройка сервиса

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу Application

Config, появится Edit Attributes , изменить атрибут name

на Applications , изменить атрибут Application Definitions

на Default и нажать кнопку OK.

2. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу Profile

Config, появится Edit Attributes, изменить атрибут name

на Profiles, изменить атрибут Profile Configuration на

Sample Profiles и нажать кнопку OK.

Замечание . Атрибут Sample Profiles подсоединяет

приложения, востребованные такими пользователями, как

инженеры, исследователи, продавцы и пользователи

мультимедиа.

Настройка подсети

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу subnet,

появится окно Edit Attributes, изменить атрибут name на

Engineering и нажать OK.

2. Два раза щелкнуть мышью по узлу Engineering.

Получится пустое рабочее пространство, указывающее на

то, что подсеть не содержит никаких объектов.

3. Открыть базу рисунков и убедиться, что она все

еще установлена на атрибуте internet_toolbox.

4. Добавить следующие пункты к рабочему

пространству подсети: 10BaseT LAN, ethernet16 Switch и

связь 10BaseT link, чтобы соединить ЛВС с коммутатором

и затем закрыть окно.

5. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу 10BaseT

LAN -> Edit Attributes ->, изменить имя атрибута на LAN

и убедиться, что значение атрибута Number of

Workstations равно 10. Нажать на колонку Value для

Application: атрибут Supported Profiles и выбрать Edit.

Должна получиться таблица, в которой необходимо:

- установить число рядов равным 1;

- установить атрибут Profile Name на Engineer.

- дважды нажать кнопку OK.

Только что созданный объект эквивалентен топологии

«звезда» ЛВС из 10 рабочих станций. Трафик, полученный

от пользователей этой ЛВС, напоминает полученный от

52

engineers.

6. Переименовать ethernet16Switch на Switch.

7. Подсеть будет выглядеть так, как показано на

рисунке 3 .2.

8. Сохранить проект.

Рисунок 3 .2 – Подсеть

Настройка всех отделов

1. Вернуться в основное окно проекта, нажав на

кнопку Go to the higher level .

Подсети для других отделов компании должны быть

похожими на эту, за исключением поддерживающих

параметров.

2. Сделать три копии только что созданной подсети

Engineering . Нажать на узел Engineering , из меню Edit

выбрать Copy , а из меню Edit три раза выбрать Paste,

помещая подсеть в рабочее пространство после каждого

раза, чтобы создать новые подсети.

3. Переименовать (щелкнув правой кнопкой мыши по

подсети и выбрав Set Name) и организовать подсети, как

показано ниже на рисунке 3 .3.

4. Нажать дважды на узел Research -> Edit атрибуты

его ЛВС -> Edit значение Application: атрибут Supported

Profiles ->, изменить значение Profile Name с Engineer на

Researcher ->, дважды нажать OK и перейти на более

высокий уровень, нажав на кнопку .

53

Рисунок 3 .3 – Подсети

5. Повторить шаг 4 с узлом Sales и присвоить его

Profile Name параметр Sales person.

6. Повторить шаг 4 с узлом E-Commerce и присвоить

его Profile Name параметр E-commerce Customer.


Настройка серверов

Теперь нужно внедрить подсеть, которая содержит

серверы. Серверы должны поддерживать приложения,

установленные используемыми профилями. Можно

перепроверить эти приложения, редактируя атрибуты узла

Profile. Необходимо проверить каждый ряд под иерархией

Applications , которая, в свою очередь, находится под

иерархией Profile Configuration . Можно увидеть, что

нужны серверы, которые поддерживают следующие

приложения: Web browsing, Email, Telnet, File Transfer,

Database и File Print. Для этого необходимо выполнить

ряд действий.

1. Открыть меню Object Palette и добавить новую

subnet, переименовать новую подсеть как Servers и

дважды щелкнуть по узлу Servers, чтобы войти в его

рабочее пространство.

2. Из меню Object Palette добавить три

ethernet_servers, один ethernet16_switch и три 10BaseT

54

связи, чтобы соединить серверы с коммутатором.

3. Закрыть Object Palette .

4. Переименовать серверы и коммутатор, как показано

ниже на рисунке 3 .4.

Рисунок 3 .4 – Серверы и коммутатор

5. Нажать правой кнопкой мыши на каждый из

серверов, показанных выше и отредактировать значение

приложения (Application): атрибута Supported Services .

Для этого выполнить:

- для Web Server добавить четыре ряда для поддержки

услуг Web Browsing (Light HTTP1.1), Web Browsing

(Heavy HTTP 1,1), Email (Light) и Telnet Session (Light);

- для File Server добавить два ряда для поддержки

услуг File Transfer (Light) и File Print (Light);

- для Database Server добавить один ряд для поддержки

услуги Database Access (Light).

6. Вернуться в окно проекта, нажав на кнопку Go to the

higher level .


Соединение подсетей

1. Открыть меню Object Palette и добавить

четыре связи 100BaseT , чтобы присоединить подсети

55

отделов к подсети Servers .

Когда создается каждая связь, нужно быть уверенным в

том, что она сконфигурирована так, чтобы подсоединить

«коммутаторы» в обеих сетях один к другому. Это можно

сделать, выбирая их из меню, как показано ниже на


Рисунок 3 .5 – Соединение подсетей

2. Закрыть меню Object Palette.

3. Полученная сеть должна быть аналогична показанной

на рисунке 3 .6.


Рисунок 3 .6 – Полученная сеть

Выбор статистики Чтобы протестировать производительность сети, нужно

собрать одну из множества приемлемых статистик.

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши в проектном окне и

выбрать из меню Choose Individual DES Statistics .

56

2. В диалоговом окне Choose Results выбрать

статистику, показанную на рисунке 3 .7.

3. Нажать кнопку OK.

Рисунок 3 .7 - Диалоговое окно Choose Results

Настройка моделирования

1. Нажать на кнопку Configure/Run DES .

2. Установить длительность на 30 минут.

3. Нажать кнопку Run.

Дублирование сценария

В только что созданной сети предполагалось, что в

связях не имелось фоновых трафиков. В реальных сетях

связи они обычно существуют. Нужно создать дубликат

57

сценария SimpleNetwork , но с использованием фона в

10BaseT_LAN.

1. Из меню Scenarios выбрать Duplicate Scenario, дать

ему имя BusyNetwork и нажать OK.

2. Зайти в подсеть Engineering, щелкнуть правой

кнопкой мыши по LAN, появится Edit Attributes и

раскрыть дерево атрибута LAN, затем присвоить "60"

атрибуту background utilization (%), как это показано

ниже на рисунке 3 .8.

3. Аналогично настроить другие подсети.

Рисунок 3 .8 – Фоновая загрузка






58

3. Нажать кнопку Run.


Просмотр результатов моделирования

1. Из меню DES выбрать пункт Results -> Compare

Results.

2. Настроить меню диалогового окна Results Browser,

как показано на рисунке 3 .9.

Рисунок 3 .9 - Диалоговое окно Results Browser

3. Выбрать статистику Page Response Time и нажать

кнопку Show . Результирующий график после завершения

моделирования приведен на рисунке 3 .10.

59

Рисунок 3 .10 - Результирующий график


1. В лабораторной работе даны основы проектирования,

деления на сегменты, выделение серверных сегментов и

сегментов передачи данных. Главное здесь - проведение

тестирования различных конфигураций для оптимального

выбора структуры. Этап проектирования - неотъемлемая

часть создания современной сети, без него речь о

сертификации сети даже не идет. Поэтому на этапе

моделирования сразу производят тестирование всех

характеристик разных проектов с разными условиями.

Особенно подвергается тестированию сегмент серверов,

как самый нагруженный. Все тесты прогоняются в

ненагруженном и перегруженном режимах. Моделирование

показало преимущество одного из проектов по всем

показателям, кроме стоимости.

2. Производится реальное проектирование небольшой

сети с выделенным серверным пулом. Создаются подсети,

объединенные центральным коммутатором серверного

60

пула. Тестирование производится в двух режимах –

ненагруженном и перегруженном (60% загрузки линий

связи). В результате время отклика страницы с сервера

возрастает с 55мс до 85мс. В дополнительных заданиях

предложено оценить процент загрузки серверов при

перегруженной сети, а также замену трех серверов одним.

Если загрузка и времена отклика будут отличаться

незначительно, то на серверах можно значительно

сэкономить.

3.5 Задания на самостоятельную работу

1. Проанализируйте результат, полученный при

рассмотрении времени отклика страницы НТТР. Соберите

четыре другие статистики по своему выбору и

перезапустите сценарии сетей Simple и Busy. Получите

графики, которые сравнивают собранные статистики.

Прокомментируйте эти результаты.

2. В сценарии BusyNetwork изучите коэффициент

использования CPU в серверах (щелкните правой кнопкой

мыши по каждому серверу и выберите <Choose Individual

DES Statistics > <CPU > <Utilization>).

3. Создайте новый сценарий как дубликат сценария

BusyNetwork. Назовите новый сценарий Q3_OneServer.

Замените три сервера одним, который поддерживает все

требуемые услуги. Изучите % использования CPU этого

сервера. Сравните эту загрузку с загрузкой трех серверов,

которая была получена в предыдущем вопросе.

4. Создайте новый сценарий как дубликат сценария

BusyNetwork. Назовите новый сценарий

Q4_FasterNetwork . В сценарии Q4_FasterNetwork

замените все связи 100BaseT в сети на связи 10Gbps

Ethernet и все связи 10BaseT замените на 100BaseT.

Изучите, как увеличение полосы пропускания влияет на

производительность сети, т.е. сравните время отклика

страницы НТТР в новом сценарии с тем, что было в

BusyNetwork.

61

4 ВНЕДРЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

КОММУТИРОВАННЫХ ЛВС


Эта лабораторная работа предназначена для того, чтобы

продемонстрировать внедрение и использование

коммутированных ЛВС. Моделирование в этой

лабораторной работе поможет изучить работу различных

ЛВС, соединенных при помощи коммутаторов и

концентраторов.

Существует ограничение на количество узлов, которые

могут быть соединены в сети и на размер площади,

которую может обслужить сеть. ЛВС используют

коммутаторы, чтобы задействовать связь между двумя

компьютерами даже тогда, когда нет прямого соединения

между этими узлами. Коммутатор – это устройство с

несколькими входами и выходами, к которым

присоединены компьютеры. Основная работа коммутатора

состоит в том, чтобы принимать пакеты, которые

прибывают на вход и переправлять их на правильный

выход таким образом, чтобы они могли достичь своего

получателя.

Ключевая проблема, с которой сталкивается

коммутатор - это ограниченная полоса пропускания его

выходов. Если пакеты, предназначенные для определенного

выхода, прибывают на коммутатор и скорость их прибытия

превышает пропускную способность этого выхода, то мы

получим проблему столкновения пакетов. В этом случае

коммутатор выстроит пакеты в очередь или отправит в

буфер до тех пор, пока проблема не устранится.

В этой лабораторной работе будут создаваться

коммутированные ЛВС, с использованием двух различных

коммутирующих устройств: концентраторов и

коммутаторов. Концентратор передает пакет, прибывший

на один из его входов, на все выходы вне зависимости от

назначения пакета. С другой стороны, коммутатор передает

пакет на один или более выходов в зависимости от

назначения пакета.

62

Целью лабораторной работы является исследование

степени влияния конфигурации сети и типов

коммутирующих устройств на пропускную способность

сети.


Создание нового проекта

1.Запустить Riverbed Modeler Academic Edition и из


2.Выбрать Project, нажать OK, назвать проект

<инициалы>_SwitchedLAN , сценарий OnlyHub и нажать

OK.

3. В диалоговом окне Initial Topology выбрать Create

Empty Scenario, нажать Next, выбрать пункт Office из

списка Network Scale, нажать Next три раза и нажать

Finish.

4. Закрыть диалоговое окно Object Palette.

Создание сети

Для создания коммутированной сети выполнить

последовательность действий.

1. Выбрать меню Topology > Rapid Configuration . Из

меню выбрать Star и нажать кнопку Next.

2. В диалоговом окне Rapid Configuration нажать на

кнопку Select Models. Из меню Model List выбрать

ethernet и нажать OK.

3. В диалоговом окне Rapid Configuration установить

следующие пять параметров: Center Node Model =

ethernet16_hub, Periphery Node Model = ethernet_station,

Link Model = 10BaseT, Number = 16, Y,X = 50, Radius = 42

и нажать OK (Рисунок 4.1).

4. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу node_16 >

Edit Attributes >, изменить имя атрибута на Hub1 и нажать

кнопку OK.

63

Рисунок 4.1 - Диалоговое окно Rapid Configuration

Созданная сеть должна выглядеть, как показано на


Как всегда, нужно убедиться, что проект сохранен.

Рисунок 4 .2 - Коммутированная сеть

Конфигурирование трафика сети Для конфигурирования трафика, сгенерированного

станциями, выполнить последовательность действий.

64

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по любой из 16

станций (от node_0 до node_15) > Select Similar Nodes.

Теперь все станции в сети выбраны.

2. Щелкнуть правой кнопкой мыши по любой из 16

станций и появится Edit Attributes.

3. В проверочном окошке сверить Apply to selected

objects.

4. Расширить иерархии атрибута Traffic Generation

Parameters и атрибута Packet Generation Attribute и

установить величины, указанные на рисунке 4.3.

5. Нажать кнопку OK, чтобы закрыть окно

редактирования атрибутов.

Рисунок 4 .3 – Настройка трафика

Выбор статистик

Чтобы выбрать статистики, которые должны быть

собраны во время моделирования, необходимо выполнить

последовательность действий:

1.Щелкнуть правой кнопкой мыши в любом месте и

выбрать из меню Choose Individual DES Statistics .


следующие четыре статистики, показанные на рисунке 4 .4.

3.Нажать кнопку OK.

65

Для задания длительности моделирования выполнить

последовательность действий :


Simulation.

2. Установить длительность на 2.0 минуты.


Рисунок 4 .4 - Диалоговое окно Choose Results

Сеть, которая только что была создана, использует

только один концентратор для соединения 16 станций.

Спроектируем другую сеть, которая использует

коммутатор, и посмотрим, как это отразится на работе

сети. Чтобы сделать это, создадим копию имеющейся сети.

1. Из меню Scenarios выбрать Duplicate Scenario , дать

ему имя HubAndSwitch и нажать OK.

2. Открыть Object Palette нажатием на и убедиться,

что из меню выбран Ethernet.

Теперь разместим в новом сценарии концентратор и

коммутатор (Рисунок 4 .5). Чтобы добавить Hub, нужно

нажать на его изображение, передвинуть мышь по

рабочему пространству и щелкнуть там, где нужно

разместить узел. Точно так же добавляется Switch.

66

3. Закрыть окно Object Palette.

4. Щелкнуть правой кнопкой мыши по новому узлу,

появится Edit Attributes , изменить имя атрибута на Hub2 и

нажать кнопку OK.

5. Щелкнуть правой кнопкой мыши по коммутатору,

появится Edit Attributes, изменить имя атрибута на Switch

и нажать OK.

Рисунок 4 .5 – Сетевое оборудование

6. Переконфигурировать сеть сценария HubAndSwinch

так, как это показано на рисунке 4.6.


8. Запустить прогон модели, аналогично предыдущему

сценарию.

67

Рисунок 4 .6 – Новая конфигурация сети

4.3 Просмотр и анализ результатов

1. Из меню DES -> Results выбрать Compare Results .

2. Настроить меню диалогового окна Results Browser,

как показано на рисунке 4 .7.

Рисунок 4.7 - Диалоговое окно Compare Results

3. Выбрать статистику Traffic Sent (packets/sec) и

68

нажать кнопку Show . Результирующий график должен быть

похожим на тот, что представлен ниже на рисунке 4 .8.

Полученные трафики в обоих сценариях почти идентичны.

Рисунок 4.8 – Отправленный трафик

4. Выбрать Traffic Received (packets/sec) и нажать

кнопку Show . Результирующий трафик должен быть

похожим на представленный ниже. Как видно из рисунка

4.9, трафик, принятый при помощи второго сценария,

HubAndSwitch выше, чем у сценария OnlyHub.

5. Выбрать статистику Delay (packets/sec) и нажать

кнопку Show . Результирующий график должен иметь вид,

как на рисунке 4 .10.

6. Выбрать статистику Collision Count для Hub1 и

нажать Show .

69

Рисунок 4 .9 – Принятый трафик

Рисунок 4.10 – Задержки

7. На результирующем графике щелкнуть правой

70

кнопкой мыши, выбрать Add Statistics, Collision Count

статистику для Hub2, изменить As is на time_average и

нажать кнопку Add.

Рисунок 4 .11 – Коллизии

8. Результирующий график приведен на рисунке 4 .12.


Рисунок 4 .12 – Результирующий график

71


1. Лабораторная работа необходима для изучения

функционирования сетей с коммутаторами и основ

проектирования больших коммутируемых сетей. Основное,

что необходимо для качественной коммутируемой сети -

это гарантированная полоса пропускания между узлами.

Проектирование качественной сети заключается именно в

расчете структуры сети с уже гарантированным качеством.

Основной результат лабораторной работы заключается в

тестировании нагрузочной способности и предельных

качественных характеристик коммутируемой сети.

2. Исследуемая проблема - переполнения буфера

приема/передачи в коммутаторе. Для этого создается

интенсивный трафик на 2 порта с помощью двух сетей с

концентраторами. Явление переполнения буфера

проявляется в увеличенной задержке при включении сети

(время наполнение таблиц коммутации). При добавлении

коммутатора средняя задержка в сети падает с 0.14 мс до

0.01 мс, количество доставленных пакетов выросло с 720

до 770, т.е. на 7%. Количество коллизий в сегменте с

концентратором сократилось с 2400 до 900, т.е. - в 2.6

раза.


1. Объясните, почему добавление коммутатора

позволяет сети работать лучше в смысле пропускной

способности и задержек.

2. Проанализирован подсчет коллизий на узлах. Можете

вы проанализировать подсчет коллизий на коммутаторе?

Объясните ваш ответ.

3. Создайте два новых сценария. Первый будет таким

же, как и сценарий OnlyHub , но замените в нем узел на

коммутатор. Второй сценарий будет таким же, как и

HubAndSwitch , но замените в нем оба узла на

коммутаторы, удалите старый коммутатор и подсоедините

два коммутатора связью 10BaseT. Сравните исполнение

четырех сценариев в смысле пропускной способности,

72

задержек и подсчета коллизий. Проанализируйте

результаты.

Замечание . Чтобы заменить узел коммутатором,

щелкните правой мышью по узлу и присвойте атрибуту

модели значение ethernet16_switch.

73

5 ТЕХНОЛОГИЯ ETHERNET


Технология Ethernet является образцом Carrier Sense,

Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD)

технологии ЛВС. Ethernet - это сеть множественного

доступа (Multiple Access), то есть узлы посылают и

принимают фреймы через общие каналы связи. Carrier

sense в CSMA/CD означает, что все каналы могут быть

разделены на свободные и занятые связи. Collision Detect

означает, что узел «слушает», как он передает фрейм и

может таким образом, установить, когда передаваемый

фрейм искажается фреймом, передаваемым с другого узла.

В этой лабораторной работе будет установлена сеть

Ethernet с 30 узлами шинной топологии, соединенными

коаксиальным кабелем. Коаксиальная связь действует на

скорости передачи данных в 10 Мб/с.

Цель лабораторной работы заключается в

исследовании зависимости производительности сети от ее

загрузки и размеров пакетов.


Создание нового проекта сети

Для создания нового проекта для сети Ethernet,


1. Запустить программу Riverbed Modeler Academic

Edition > из меню File и выбрать пункт New .

2. Выбрать пункт <Project> и нажать OK.

3. Назвать проект <инициалы>_Ethernet и сценарий

Coax, нажать кнопку OK.

4. При запуске первоначальной топологии в диалоговом

окне необходимо убедиться, что выбрано меню Create

Empty Scenario, нажать Next.

5. Выбрать Office и нажать Next.

6. Затем присвоить значение 200 X Span, а Y Span –

100. После этого дважды нажать Next и Finish, закрыть

диалоговое окно Object Palette.

74

Для создания коаксиального соединения:

1. Выбрать Topology -> Rapid Configuration…, из меню

выбрать пункт Bus и нажать Next.

2. Нажать кнопку Select Models… в диалоговом окне

Rapid Configuration и из меню Model List выбрать пункт

ethcoax , затем нажать OK.

3. В диалоговом окне Rapid Configuration (рисунок

5.1) установить следующие восемь значений и нажать OK.

4. Для конфигурирования коаксиальной шины нужно

щелкнуть правой кнопкой мыши по горизонтальной связи и

из меню выбрать Edit Attributes (Advanced).

5. Нажать на значение атрибута модели, из меню

выбрать Edit… и выбрать модель eth_coax_adv.

6. Присвоить значение 0.05 атрибуту delay, а атрибуту

thickness – 5.


Рисунок 5.1 - Диалоговое окно Rapid Configuration

Замечание . При создании проекта необходимо

убедиться, что он сохранен.

Теперь сеть создана. Она должна выглядеть так, как

изображено ниже на рисунке 5 .3.

75

Рисунок 5.2 - Настройка коаксиальной шины

Рисунок 5 .3 – Проект сети

76

Создание трафика между узлами сети

Воспроизвести трафик, сгенерированный узлами,

можно, выполнив ниже приведенный алгоритм.

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по любому из 30

узлов -> Select Similar Nodes. Теперь все узлы в сети

выбраны.


узлов -> Edit Attributes (Рисунок 5.4).

3. Отметить пункт Apply to selected objects . Важно

избегать перенастройки каждого узла в отдельности.

4. Раскрыть дерево Traffic Generation Parameters .

5. Изменить значение ON State Time на exponential

(100). Изменить значение OFF State Time на exponential

(0.00001). Пакеты генерируются в только в состоянии ON.

6. Раскрыть дерево Packet Generation Arguments .

7. Изменить значение атрибута Packet Size на

constant(1024).

8. Изменить значение атрибута Interarrival Time на

exponential(2).

9. Нажать кнопку OK, чтобы вернуться в Project

Editor.

10.Сохранить проект.

5.3 Выбор статистик и вычисление их средних

значений

Чтобы выбрать статистики, которые нужно собрать во

время моделирования, необходимо выполнить ниже

перечисленные действия.

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши где -либо в рабочем

пространстве проекта (но не на узлах и не на связях) и

выбрать из меню Choose Individual Statistics .

77

Рисунок 5 .4 – Окно конфигурации узлов сети

2. Раскрыть дерево Global Statistics .

3. Раскрыть дерево Traffic Sink и щелкнуть по окошку

метки после Traffic Received (packets/sec).

4. Раскрыть дерево Traffic Source и щелкнуть по

окошку метки после Traffic Sent (packets/sec.).

5. Нажать OK.

Теперь, чтобы собрать средние значения статистик,

перечисленных выше, как скалярные величины, нужно

выполнить последовательность действий.

1. Из меню DES выбрать Choose Statistics (Advanced) ;

Тестовые пакеты Traffic Sink и Traffic Received

должны появиться под Global Statistic Probes .

2. Щелкнуть правой кнопкой мыши по тестовому пакету

Traffic Received -> Edit Attributes. Установить атрибут

scalar data в enabled. Установить атрибут scalar type,

чтобы усреднить по времени (Рисунок 5.5).

78

3. Повторить предыдущий шаг с тестовым пакетом

Traffic Sink.

4. Выбрать сохранение из меню File в окне Probe model

и затем закрыть окно.

Рисунок 5.5 - Окно параметров

Осталось запустить процесс моделирования, для чего

нужно выполнить ниже перечисленные действия.


Чтобы изучить работу сети при различных нагрузках,

нужно создать дубликаты сценария, изменяя нагрузки в

сети и запускать прогон модели.

1. Нажать на клавишу Configure/Run DES .

2. Убедиться, что атрибуту Duration присвоить

значение 30 секунд.

3. Запустить прогон модели, после чего нажать Close.


5. Сделать дубликат сценария с именем Coax_1.


узлов -> Select Similar Nodes. Теперь все узлы в сети

79

выбраны.


узлов -> Edit Attributes .

8. Отметить пункт Apply to selected objects . Важно

избегать перенастройки каждого узла в отдельности.

9. Раскрыть дерево Traffic Generation Parameters ->

Packet Generation Arguments изменить значение атрибута

Interarrival Time на exponential (1).

10. Запустить прогон модели и сохранить проект.

11. Повторить Шаги с 5 по 10 для сценариев Coax_05 ,

Coax_01, Coax_025, Coax_005, Coax_0035, Coax_003,

Coax_0025 и Coax_002 с соответствующим значение

атрибута Interarrival Time. С уменьшением интервала

будет возрастать время моделирования, т.к. увеличивается

количество шагов (нагрузка сети).


Для того, чтобы просмотреть и проанализировать

результаты, выполнить последовательность действий.

1. Нажать на кнопку View Results из панели

инструментов.

2. Перейти на вкладку DES Parametric Studies .

3. Выбрать текущий проект, чтобы появились все

сценарии и отметить все сценарии .

4. Убрать отметку с Include vectors.

5. Раскрыть дерево Scalar Statistics -> Traffic Sink и

Traffic Source.

6. Нажать правую кнопку мыши на Traffic Received и

выбрать Set as Y-Series, а для Traffic Sent выбрать Set as

X-Series.

7. Нажать кнопку Show.

8. Результирующий график должен выглядеть так, как

это показано на рисунке 5 .6.


80

Рисунок 5.6 - Результирующий график


1. Лабораторная работа раскрывает основы

моделирования сетей общего доступа с коллизионной

средой. Также лабораторная работа показала, как можно

задавать параметры законов распределения генерации

трафика узлами и снимать характеристики сетей с

топологией «шина». Моделирование показало

невозможность широкого использования таких сетей и

ограниченность максимального числа узлов сети.

2. Основная часть работы заключается в

дополнительных заданиях, данных в конце. Сеть из 30

компьютеров с общей шиной исследовалась на

нагрузочную способность. В результате получился график

зависимости между количеством отправленных и принятых

пакетов.

При слишком низкой или слишком высокой нагрузке

количество принятых пакетов (то есть производительность)

падает, что вызвано работой протокола CSMA/CD. В

идеале график должен представлять прямо -

81

пропорциональную зависимость, однако в пике

производительности из 500 отправленных пакетов дошло

только 180, а при повышенной нагрузке на 1000

отправленных пакетов приходится 120 дошедших. При

низкой загрузке на 100 отправленных пакетов 60

дошедших. Таким образом, минимальный процент потерь

при наименьшей загрузке – 40%, при нормальной – 64%,

при высокой – 88%. Это очень плохие показатели для сети.

Они были получены при специально заданных параметрах

генерации трафика. В дополнительных заданиях

предлагается выяснить причину такой работы сети,

промоделировать разные варианты решения.


1. Объяснить полученные результаты по графику,

показывающему соотношение между полученными и

посланными пакетами. Почему производительность падает,

когда нагрузка является или слишком низкой, или слишком

высокой?

2. Создать три дубликата сценария имитации,

задействованного в данной лабораторной работе. Назвать

эти сценарии Coax_01Q2, Coax_005Q2 и Coax_0025Q2.

Установить атрибут Interarrival Time из Packet

Generation Arguments для всех узлов следующим образом:

- сценарий Coax_01Q2: экспоненциальный(0,1);

- сценарий Coax_005Q2: экспоненциальный(0,05);

- сценарий Coax_0025Q2: экспоненциальный(0,025).

Выбрать следующую статистику для узла 0: Ethcoax ->

Collision Count. Убедиться, что выбрана следующая

статистика: Global Statistics -> Traffic Received

(packets/sec.).

Запустить имитацию для всех трех сценариев. Получить

два графика: один, чтобы сравнить подсчет коллизий узла 0

в этих трех сценариях и другой график, чтобы сравнить

трафики с трех сценариев. Объяснить графики и

прокомментировать результаты.

3.Чтобы изучить эффект от числа станций,

задействованных в выполнении сегмента Ethernet,

82

использовать дубликат сценария Coax_0025Q2, который

был создан в задании 2. Назвать новый сценарий Coax_Q3.

В этом новом сценарии удалить узлы с нечетными

номерами, общее количество которых – 15. Запустить

имитацию для нового сценария. Создать график, который

сравнивает число сбоев в сценариях Coax_0025Q2 и

Coax_Q3. Пояснить графики и прокомментировать

результаты.

4. В имитации использовался пакет размером в 1024

байт. (Каждый пакет Ethernet может содержать до 1500

байт данных). Чтобы изучить влияние размера пакета на

пропускную способность созданной сети Ethernet , создать

дубликат сценария Coax_0025Q2, созданного в п.2. Назвать

новый сценарий Coax_Q4. В новом сценарии использовать

пакет размером в 512 байт (для всех узлов). Как для

сценария Coax_0025Q2, так и для Coax_Q4, выбрать

следующие глобальные статистики: Global Statistics ->

Traffic Sink -> Traffic Received (bits/sec.). Перезапустить

имитацию сценариев Coax_0025Q2 и Coax_Q4. Создать

график, который сравнивает пропускную способность как

пакеты/с и другой график, который сравнивает пропускную

способность как бит/с.

83

6 ПРИМЕНЕНИЕ МЕЖСЕТЕВОГО ЭКРАНА ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ТРАФИКОМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

СЕТИ


влияния внедрения политики защиты от

несанкционированного доступа на производительность

приложений и загрузку каналов связи.

Межсетевой экран (Брандмауэр, Firewall)– это система

управления доступом к сети, которая может делить сеть на

безопасные и не безопасные участки исходя из

соображений безопасности. Межсетевой экран может

контролировать как входящий, так и исходящий трафик.

Наиболее распространенное использование межсетевых

экранов является управление входящим трафиком. Стоить

отметить, что брандмауэры не обеспечивают необходимый

уровень защиты от внутренних атак.

Межсетевые экраны (фильтрация пакетов) .

Маршрутизаторы могут контролировать IP -пакеты, которые

идут через них, принимая или отклоняя трафик в

соответствии с политикой безопасности, влияющих на

заголовки протоколов (IP, ICMP, UDP, TCP, …). Тем самым

появляется возможность анализировать адреса и порты

отправителя/получателя, типы протоколов, содержимое и

размер пакета и т.д. Есть два основных правила: 1)

принимать все пакеты кроме определенных случаев и 2)

отклонять весь трафик кроме определенных случаев.

Второе правило в реализации сложнее, но как правило

рекомендуется именно оно.

К каждому пакету, поступающему в устройство, будет

сопоставляться правило фильтрации, после чего принято

решение о его отклонении или принимать трафик.

Proxies (Application Gateways) . Ведут себя, как

устройства ретрансляции на уровне приложений.

Пользователь сети устанавливает связь с прокси, после

чего происходит «деление» соединения отправитель -

получатель на два независимых соединения (отправитель-

прокси и прокси-получатель). Прокси-сервер управляет

установившемся соединением.

84

Эта технология имеет меньшую производительность,

чем сеть с Firewall , потому что работает на верхнем уровне

модели OSI. Обычно используются совместно с Firewall.

Кэш Прокси способен повысить производительность

сети за счет хранения данных, передаваемых от шлюза к

Firewall. Тем самым пользователи повторно обращаются за

информацией уже к кэшу, а не к внешним источникам.


Компания имеет два отделения, каждое с собственной

сети (LAN1 и LAN2), имеют доступ к серверу базы данных,

где хранится информация о клиентах, электронной почте и

HTTP-серверу. Некоторые сотрудники компании загружают

мультимедиа контент, замедляя доступ к Интернет другим

сотрудникам.

Компания решает установить брандмауэр, чтобы

решить данную проблему и уменьшить среднее время

доступа к базе данных до 1 с.



1. Запустить Riverbed Modeler Academic Edition и из


2. Выбрать Project, нажать кнопку OK, назвать проект

< инициалы>_Firewall, а сценарий NoFirewall и нажать

OK.

3. В окне Startup Wizard: Initial Topology выбрать


Network Scale выбрать Campus -> нажать Next.


меню Units: выбрать Meters -> дважды нажать Next ->

нажать Finish .

Создание сети

1. В открывшемся окне Object Palette в выпадающем

меню выбрать internet_toolbox .

2. Добавить на рабочую область следующие объекты:

85

ethernet16_switch , 10BaseT_LAN , ethernet2_slip8_firewall ,

ip32_cloud, ppp_server, Application Config и Profile

Config .

3. Расположить и соединить объекты как показано на

рисунке 6.1. В качестве каналов связи выбрать 10BaseT и

ppp_adv.

4. Выбрать правой кнопкой мыши канал связи между

Firewall и Internet, установить data rate: T1. На каналах

связи от Internet до серверов установить data rate: T3.

Рисунок 6.1 – Схема сети

Настройка приложений

1. Нажать правую кнопку мыши на Applications и

выбрать Edit Attributes .

2. Установить значение атрибута Number of Rows из

Application Definitions на 4 и присвоить имена как

показано на рисунке 6 .2.

3. Для приложения HTTP установить Heavy Browsing,

а для Email установить Medium Load.

4. В приложении DataBase дважды щелкнуть справа от

атрибута Database по значению Off и настроить как


86

Рисунок 6.2 – Создание приложений

Рисунок 6 .3 – Настройка приложения DataBase

5. В приложении MusicAndVideo дважды щелкнуть

справа от атрибута Voice по значению Off и настроить как


6. По завершению нажать кнопку OK.

7. Нажать правую кнопку мыши на Profiles и выбрать

Edit Attributes .

87

Рисунок 6 .4 – Настройка приложения MusicAndVideo

8. Создать 4 профиля для приложений, как показано на


Рисунок 6.5 – Создание профилей для приложений

9. В каждый профиль добавить соответствующее

приложение: HTTP, Email, MusicAndVideo и DataBase .

10. Отредактировать профиль DataBaseProfile , как


88

Рисунок 6 .6 – Настройка профиля DataBaseProfile

11. В профилях WebProfile, EmailProfile и

MusicAndVideoProfile отредактировать только значение

атрибута Operation Mode на значение Simultaneous, все

остальные атрибуты оставить без изменения.

12. По завершению нажать ОК.

Настройка узлов сети

1. Зайти в редактор атрибутов узла Music And Video

Server и добавить поддерживаемый сервис, как показано на


2. Аналогичным способом настроить узел DataBase

Server, добавив сервис DataBase и узел Email And Web

Server, добавив HTTP и Email.

3. Выбрать правой кнопкой мыши узел LAN1, затем

Edit Attributes .

4. Установить количество рабочих станций в сети 250.

89

Рисунок 6.7 – Настройка поддерживаемого сервиса на узле

Music And Video Server

5. Настроить профили приложений, как показано на


Рисунок 6 .8 – Настройка профилей в LAN1

6. Выбрать правой кнопкой мыши узел LAN2, затем

Edit Attributes .

7. Настроить аналогично узлу LAN1.

90

Сбор статистик и запуск прогона

1. Отметить статистики на канале связи Firewall –

Internet, как показано на рисунке 6.9.

Рисунок 6 .9 – Сбор статистик на канале связи

2. Щелкнуть правой кнопкой где -либо на рабочей

области -> в появившемся меню выбрать Choose Individual

DES Statistics -> открыть иерархическое меню Global

Statistics.

Рисунок 6.10 – Выбор глобальных статистик

91

3. Выбрать следующие статистики для анализа

(Рисунок 6.10) -> нажать OK.



Для того, чтобы оценить выполнение приложения,

необходимо осуществить прогон модели. Оценку

функционирования сети провести для одного модельного

часа. Для этого нужно выполнить последовательность

действий.

1. Нажать на кнопку Conіgure/Run DES .

2. Установить продолжительность Duration на 1 час.


4. После прогона нажать Close.

Теперь необходимо оценить время отклика приложения

базы данных для всех пользователей, а также

использование WAN связи и время отклика web страницы.

Оценка производительности приложения

1. Нажать правой кнопкой мыши на рабочую область и

выбрать View Results.

2. Выбрать пункт Global Statistics -> DB Query ->

Response Time (sec .) (рисунок 6.11).

3. Выбрать Show . Теперь необходимо добавить к этому

графику усредненную кривую (рисунок 6.12).

92

Рисунок 6.11 - Оценка производительности приложения

Рисунок 6.12 – Усредненная кривая

4. Нажать на окно с предыдущим графиком, чтобы

добавить эту кривую (рисунок 6.13).

93

Рисунок 6.13 – Статистические данные

5. Аналогично отобразить время отклика страницы по

http.

6. Закрыть окне просмотра результатов Results

Browser.

7. Щелкнуть правой кнопкой мыши по WAN связи и

выбрать View Results.

8. Выбрать point-to-point -> utilization (в два

направления) и нажать Show .

Замечание . Для того, чтобы убрать или вернуть

графики, необходимо использовать кнопку <hide or show

all graphs> .

Полученные результаты показывают, что: 1) время

отклика приложения базы данных больше, чем 2 секунды;

2) загрузка WAN связи высока, что может быть причиной

неприемлемого времени отклика приложения; 3) среднее

время отклика web страницы чуть больше 5 с, что тоже

большое.

94

Рисунок 6 .14 – Результирующие графики

Поэтому компания решает установить брандмауэр и

создать на нем правило для пакетов, тем самым увеличить

производительность сети и уменьшить среднее время

доступа к базе данных до 1 с.

Создание копии сценария

1. Создать копию сценария Scenarios -> Duplicate

Scenario… и назвать его как WithFirewall.

2. Зайти в редактор атрибутов Firewall для группы

атрибутов Proxy Server Information запретить все виды

трафика, кроме основного приложения, почты и интернет.

95

Теперь вновь нужно запустить прогон модели, чтобы

оценить эффект от внедрения устройства защиты на

производительность приложения. Для такой оценки

необходимо сравнить время отклика приложения базы

данных, загрузку WAN связи и время отклика web

страницы. Это достигается выполнением

последовательности действий:

1. Нажать на панели инструментов кнопку View

Resutls .

2. В окне Results Browser в поле Results for: выбрать

все сценарии проекта, как на рисунке 6.15.

Рисунок 6 .15 – Выбор сценариев

3. Выбрать пункт Global Statistics -> DB Query ->

Response Time (sec.) и нажать кнопку Show (Рисунок 6.16),

затем построить следующую пару графиков Page Response

Time (seconds).

4. Развернуть Object Statistics -> point-to-point

выбрать utilization <-- .

5. Нажать Show и затем закрыть окно просмотра

результатов.

96

Рисунок 6.16 - Сравнение результатов

Анализ полученных результатов

Как и ожидалось, результаты, приведенные на рисунке

6.17, показывают, что:

1) внедрение устройства защиты от

несанкционированного доступа значительно улучшает

производительность приложения базы данных, время

отклика становится 1 сек.;

2) график загрузки показывает снижение использования

WAN связи на прием примерно на 30 %;

3) среднее время отклика web страницы снизилось с 5

сек до 3 с;

4) внедрением политики безопасности о прекращении

незаконных передач файлов через пиринговые сети,

компания обеспечила требуемую производительность

приложения базы данных.

97



1. В лабораторной работе исследованы результаты

внедрения политики защиты от несанкционированного

доступа и ее влияния на исполнение приложений и

использование линий связи.

2. Результаты исследований показывают, что время

отклика базы данных больше, чем требуемый предел в 1

секунды. Загрузка связи WAN высока, что может быть из -

за времени отклика неприемлемого приложения. Поэтому

было сконфигурировано устройство защиты от

несанкционированного доступа Firewall , чтобы

98

заблокировать передачу файлов, не идущих через главный

сервер, для того чтобы был виден эффект его влияния на

выполнение приложения. Результаты моделирования

показывают, что время отклика приложения составляет

чуть больше 2 секунд, а загрузка линии близка к 70%, что

не удовлетворяет требованиям в 1 секунды.

3. Проблема решена настройкой Firewall таким

образом, чтобы блокировать передачу файлов по каналу

для высвобождения пропускной способности для работы

нужного приложения. В результате настройки имеем время

отклика приложения в среднем 1 секунда, среднее время

отклика web страницы составило около 3 секунд, а загрузку

линии порядка 30%.

Таким образом, показано, что изменением политик

Firewall можно добиться требуемой пропускной

способности для работы обязательного приложения, такого

как база данных.

Дополнительный сценарий

Сценарий . Необходимо продублировать первый

сценарий, назвать его NoFirewall_T3 и затем, вместо

внедрения устройства защиты, улучшить WAN связь на T3

и оценить эффект.

99

7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ WIRELESS LAN И

УПРАВЛЕНИЕ ДОСТУПОМ К СРЕДЕ ПЕРЕДАЧИ


Цель лабораторной работы заключается в применении

технологии CSMA/CA и использования различных опций

стандарта IEEE 802.11 в беспроводной сети Wi-Fi.

В данной лабораторной работе будут получены навыки

моделирования сети Wi-Fi в Riverbed Modeler. Каждая

сетевая технология имеет характерную для нее топологию

соединения узлов сети и метод доступа к среде передачи

(media access method). Эти категории связаны с двумя

нижними уровнями модели OSI. Под топологией

вычислительной сети понимается конфигурация графа,

вершинам которого соответствует сетевое оборудование, а

ребрам – физические связи между ними. Компьютеры,

подключенные к сети, часто называют станциями , или

узлами сети .

Различают физическую топологию , определяющую

правила физических соединений узлов (прокладку

реальных кабелей), и логическую топологию ,

определяющую направления потоков данных между узлами

сети. Логическая и физическая топологии относительно

независимы друг от друга.

Физические топологии – шина (bus), звезда (star),

кольцо (ring), дерево (tree), сетка (mesh).

В логической шине информация (кадр), передаваемая

одним узлом, одновременно доступна для всех узлов,

подключенных к одному сегменту. Логическая шина

реализуется на физической топологии шины, звезды,

дерева, сетки. Метод доступа к среде передачи,

разделяемой между всеми узлами сегмента, –

вероятностный , основанный на прослушивании сигнала в

шине (Ethernet), или детерминированный , основанный на

определенной дисциплине передачи права доступа

(ARCnet).

В логическом кольце информация передается

последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает

100

кадры только от предыдущего и посылает только

последующему узлу по кольцу. Реализуется на физической

топологии кольца или звезды с внутренним кольцом в

концентраторе. Метод доступа – детерминированный . На

логическом кольце строятся сети Token Ring и FDDI.

Современный подход к построению

высокопроизводительных сетей переносит большую часть

функций МАС-уровня (управление доступом к среде) на

центральные сетевые устройства – коммутаторы.

Методы доступа к среде передачи делятся на

вероятностные и детерминированные.

При вероятностном (probabilistic) методе доступа

узел, желающий послать кадр в сеть, прослушивает линию.

Если линия занята или обнаружена коллизия (столкновение

сигналов от двух передатчиков), попытка передачи

откладывается на некоторое время.

Основные разновидности вероятностного метода:

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision

Avoidance) – множественный доступ с прослушиванием

несущей волны и разрешением коллизий. Узел, готовый

послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии

несущей он посылает короткий сигнал запроса на передачу

(RTS) и определенное время ожидает ответа (CTS) от

адресата назначения. При отсутствии ответа

(подразумевается возможность коллизии) попытка

передачи откладывается, при получении ответа в линию

посылается кадр. При запросе на широковещательную

передачу (RTS содержит адрес 255) CTS не ожидается.

Метод не позволяет полностью разрешить коллизии, но они

обрабатываются на вышестоящих уровнях протокола.

Метод применяется в сети Apple LocalTalk,

характеризуется простотой и низкой стоимостью цепей

доступа;

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision

Detect) – множественный доступ с прослушиванием

несущей волны и обнаружением коллизий. Узел, готовый

послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии

несущей он начинает передачу кадра, одновременно

контролируя состояние линии. При обнаружении коллизии

101

передача прекращается, и повторная попытка

откладывается на случайное время. Коллизии –

естественное, хотя и не очень частое явление для

CSMA/CD. Их частота связана с количеством и

активностью подключенных узлов. Нормально коллизии

могут начинаться в определенном временном окне кадра ,

запоздалые коллизии сигнализируют об аппаратных

неполадках в кабеле или узлах. Метод эффективнее, чем

CSMA/CA, но требует более сложных и дорогих схем цепей

доступа. Применяется во многих сетевых архитектурах:

Ethernet, EtherTalk (реализация Ethernet фирмы «Apple»),

G*Net, IBM PC Network, AT&T StarLAN.

Общий недостаток вероятностных методов доступа –

неопределенное время прохождения кадра, резко

возрастающее при увеличении нагрузки на сеть, что

ограничивает его применение в системах реального

времени.

При детерминированном (deterministic) методе узлы

получают доступ к среде в предопределенном порядке.

Последовательность устанавливается контроллером сети,

который может быть централизованным (его функции

может выполнять, например, сервер) или (и)

распределенным (функции выполняются оборудованием

всех узлов).

Основные типы детерминированного метода:

· доступ с передачей маркера (token passing), при -

меняемый в сетях ARCnet, Token Ring,FPDI;

· поллинг (polling) – опрос готовности, применяемый в

больших машинах, (mainframes);

· технологии 100VG-AnyLAN.

Основное преимущество метода – ограниченное время

прохождения кадра, мало зависящее от нагрузки.

Возникновение коллизии. Механизм прослушивания

среды и пауза между кадрами не гарантируют от

возникновения такой ситуации, когда две или более

станции одновременно решают, что среда свободна, и

начинают передавать свои кадры. При этом происходит

коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров

сталкивается на общем кабеле и происходит искажение

102

информации – методы кодирования, используемые в

Ethernet , не позволяют выделять сигналы каждой станции

из общего сигнала. IEEE 802.11 — набор стандартов связи для

коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне

частотных диапазонов 0,9, 2,4, 3,6 и 5 ГГц. В сетях 802.11

уровень MAC обеспечивает два режима доступа к

разделяемой среде:

распределенный режим DCF (Distributed Coordination

Function) - не имеет средств централизованного

управления. Реализующий метод CSMA/CA

(множественный доступ с прослушиванием несущей и

избеганием коллизий). Согласно этому методу

последовательные попытки передачи каждой станции

беспроводной сети разделены интервалом задержки, а

также случайным временем отсрочки (backoff time), отсчет

которого ведется только при свободном канале.

Эффективность схемы DCF высока при низкой

загруженности сети, однако производительность этой

схемы существенно падает при увеличении количества

терминалов и нагрузки, что связано с высокой

вероятностью коллизий и увеличенными временами

отсрочки. Альтернативный механизм централизованного

управления PCF позволяет решить эти проблемы, так как

он работает в условиях отсутствия конкуренции, что

позволяет обеспечивать гораздо более высокий максимум

пропускной способности, чем DCF.

централизованный режим PCF (Point Coordination

Function) - предполагает, что базовая станция берет на себя

функцию управления локальной субсетью. Когда базовая

станция, называемая также точкой доступа, опрашивает

терминалы (оконечные станции) по кругу.

В случае большого количества терминалов и

невысокого или пульсирующего трафика при схеме PCF

происходят значительные потери пропускной способности,

вызванные неудачными попытками опроса, в ответ на

которые не последовала передача полезной информации.

103






< инициалы>_WLAN, а сценарий DCF и нажать OK.

3. В окне Startup Wizard: Initial Topology выберите


Network Scale выберите Office -> нажмите Next.


меню Units: выберите Meters -> дважды нажмите Next ->

нажмите Finish.

Создание сети Wi-Fi

1. В открывшемся окне Object Palette в выпадающем

меню выберите wireless_lan.

2. Добавить на рабочую область проекта 9 узлов

wlan_station_adv (fix) (Рисунок 7.1). Для добавления

перетащить мышкой соответствующий объект из окна

Object Palette на рабочую область. Щелчок левой кнопкой

добавит еще 1 копию объекта, щелчок правой кнопкой

прекратит копирование.

3. Расположить узлы, как показано на рисунке 7 .2.

4. Закрыть окно Object Palette.


6. Щелкнуть правой кнопкой на узле -> в открывшемся

меню выбрать Edit Attributes (Рисунок 7.3) -> установить

значение параметра Wireless LAN MAC Address равным

номеру узла (т.е. узлу node_0 присвойте адрес 0 , node_1 –

1 и т.д.).

104

Рисунок 7 .1 – Добавление нового объекта в проект

Рисунок 7 .2 – Расположение объектов на рабочей области

7. Установить значение параметра Destination Address

как:

∙ Для node_0: Random;

∙ Для node_1: 5;






105


∙ Для node_8: 2.

8. Нажать OK.

Рисунок 7 .3 – Пример настроек для node_0

Генерация трафика

1. Выделить теперь все узлы, включая узел node_0 .

2. Щелкнуть правой кнопкой на любом из выделенных

узлов -> в появившемся меню выбрать Edit Attributes -> в

открывшемся окне поставить галочку в поле Apply to

selected objects , чтобы избежать необходимости

конфигурировать каждый узел в отдельности.

Примечание: при активном Apply to selected objects ,

все настройки с выбранного узла, правой кнопкой мыши,

будут продублированы на выделенные.

3. Открыть иерархическое меню Wireless LAN

Parameters -> установить значение параметра Buffer Size

(bits) равным 4608000 -> нажать OK.

4. Выделить все узлы, кроме узла node_0.

5. Щелкнуть правой кнопкой на любом из выделенных

узлов -> в появившемся меню выбрать Edit Attributes .

6. В открывшемся окне поставить галочку в поле Apply

to selected objects ;

7. Открыть иерархическое меню Traffic Generation

106

Parameters и Packet Generation Arguments -> настроить

как показано на рисунке 7.4 -> нажать OK.

Рисунок 7.4 – Настройка узлов

8. Щелкнуть правой кнопкой на узле node_0 -> в

появившемся меню выбрать Edit Attributes.


Parameters -> установить значение параметра Access Point

Functionality как Enabled -> нажмите OK.


Сбор статистики




Statistics и Node Statistics.

2. Выбрать следующие 5 метрик для анализа (Рисунок

107

7.5) -> нажать OK.

Рисунок 7 .5 – Выбор статистик

Настройка параметров моделирования

1. На панели инструментов нажать кнопку

Conіgure/Run DES.

2. В открывшемся окне Conіgure Simulation DES

установить значение параметра Duration равным 10

minute(s) -> нажать OK -> сохранить проект.

Создание дубликатов основного сценария

1. Создать копию сценария DCF и назвать его как

DCF_FRAG. В этом сценарии будет использоваться

108

Distributed Coordination Function (DCF) и фрагментация .

2. В сценарии DCF_FRAG по каждому узлу щелкнуть

правой кнопкой -> в появившемся меню выбрать Edit

Attributes .


Parameters -> установить значение параметра

Fragmentation Threshold (bytes) равным 256 -> нажать

OK.


появившемся меню выбрать Edit Attributes (Рисунок 7 .6).

Рисунок 7.6 – Настройка узла node_0



Functionality как Enabled -> нажать OK.


DCF_PCF. В этом сценарии будет использоваться DCF с

Point Coordination Function (PCF).

7. В сценарии DCF_PCF по каждому узлу node_0,

node_1, node_3 , node_5 и node_7 щелкнуть правой кнопкой

109

-> в появившемся меню выбрать Edit Attributes.


Parameters -> открыть иерархическое меню PCF

Parameters -> установить значение параметра PCF



появившемся меню выбрать Edit Attributes (Рисунок 7.7).

Рисунок 7 .7 – Настройка узла node_0





DCF_PCF_FRAG. В этом сценарии будет использоваться

DCF с PCF и фрагментация.

12. В сценарии DCF_PCF_FRAG, по каждому узлу

щелкнуть правой кнопкой -> в появившемся меню выбрать

Edit Attributes .


Parameters -> установить значение параметра

110

Fragmentation Threshold (bytes) равным 256 -> нажать

OK.

14. По каждому узлу node_0, node_1, node_3 , node_5 и

node_7 -> щелкнуть правой кнопкой -> в появившемся

меню выбрать Edit Attributes .


Parameters -> открыть иерархическое меню PCF

Parameters -> установить значение параметра PCF



появившемся меню выбрать Edit Attributes (Рисунок 7.8).

Рисунок 7 .8 – Настройка узла node_0




Запуск имитационного моделирования

1. Запустить имитационное моделирование на каждом

из 4 сценариев .

2. По окончании сохранить проект.

111

Просмотр результатов моделирования

Получившиеся в результате графики должны быть

аналогичны нижеприведенным. Результаты могут слегка

отличаться в зависимости от расположения узлов и

расстояния между ними.


2. Настроить меню диалогового окна Results Browser ,

как показано на рисунке 7.9.

3. Открыть Global Statistics -> Wireless LAN ->

выбрать Delay (sec) (Рисунок 7.10) -> нажать Show .

Рисунок 7 .9 - Диалоговое окно Results Browser

4. В иерархическом меню Wireless LAN выбрать Load

(bit/sec) -> нажать Show (Рисунок 7.11).

5. В иерархическом меню Wireless LAN выбрать

Throughput (bit/sec) -> нажать Show .

112

Рисунок 7 .10 – Сравнение задержек сети

Рисунок 7.11 – Сравнение нагрузки сети

6. Открыть иерархическое меню Object Statistics ->

113

Office Network открыть сравнение графиков для узла: без

PCF и с PCF.

7. Для данных узлов выбрать локальные статистики

Delay (sec) (Рисунок 7.12) и Retransmission Attempts

(packets).

8. Сравнить полученные графики.

9. Скрыть все графики и сохранить проект.

Рисунок 7.12 – График задержек


Метрика Delay отражает задержку end-to-end для всех

пакетов в сети. Данная величина включает в себя время,

необходимое для доступа к среде передачи, приема всех

фрагментов и передачу данных через точку доступа (Access

Point, AP), если таковая имеется в сети. Использование

PCF увеличивает задержки в сети. Так же незначительное

увеличение задержек происходит при указании

максимального количества байт данных, передаваемых в

114

одном кадре. Сценарий DCF_PCF_FRAG имеет самое

большое значение задержек.

Метрика Load отражает суммарный поток данных,

поступающий ото всех узлов в сеть (предложенная

нагрузка). Данная величина не учитывает данные верхних

уровней, которые были потеряны внутри узлов из -за

нехватки ресурсов (например, места в буфере передачи).

Метрика Throughput отражает суммарный поток

данных, получаемый всеми узлами из сети (обслуженная

нагрузка).

Предложенная и обслуженная нагрузка с

использованием PCF примерно на 100бит/сек больше, чем

без PCF. Из графиков видно, что порог фрагментации на

эти нагрузки существенно не влияет.

Задания на самостоятельную работу

Сценарий 1. Проанализируйте полученные графики.

Как и почему использование PCF влияет на работу всей

сети? Как и почему использование PCF влияет на работу

отдельных узлов? Как и почему на работу сети влияет

параметр Fragmentation Threshold?

Сценарий 2. Создать 2 копии сценария DCF_PCF,

использовавшегося в данной лабораторной работе, и

озаглавить их как DCF_8PCF и DCF_2PCF. Установить

значение параметра PCF Functionality как Enabled в

сценарии DCF_8PCF: в узлах с node_1 по node_8

включительно, а в сценарии DCF_2PCF: лишь в узлах

node_1 и node_8. Изменения в настройки каждого узла

вносятся отдельно. В обоих сценариях настройки узла

node_0 оставить без изменений. Собрать статистику для

всей сети по метрикам Delay, Load и Throughput и

проанализировать полученные графики.

Сценарий 3. Во всех основных сценариях собрать

статистику для всей сети по времени доступа к среде

передачи. Щелкнуть правой кнопкой где-либо на рабочей



Statistics -> Wireless LAN -> выбрать Media Access Delay

(sec) -> нажмите OK. Если эта метрика не выбрана, то ее

115

необходимо выбрать. Проанализировать полученные

графики.

Сценарий 4. Сделать дубликат сценария DCF и назвать

его DCF_1MBPS. В новом сценарии изменить только

пропускную способность (параметр Data Rate (bps)) во

всех узлах на значение 1Mbps, по отдельности. Сделать

вывод, как пропускная способность влияет на метрики

Delay, Load и Throughput.

116

8 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРА ОКНА

ТСР НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ


Лабораторная работа посвящена использованию такого

важного параметра ТСР, как размер окна ТСР, который

содержится в поле windows size сегмента ТСР.

Предположим, что узел А передает один TCP сегмент узлу

В. Величина поля window size сообщает узлу В

дополнительное количество сегментов данных, которое он

может передать до получения сегмента-подтверждения о

доставке (ACK) ТСР. Узлу А придется ждать после каждого

переданного сегмента ТСР ответа от узла В перед

посылкой следующего сегмента. Необходимость ожидания

значительно ухудшает пропускную способность. С другой

стороны, если величина поля window size слишком

большая, то узел В сможет передать столько сегментов, что

узел А окажется перегруженным. Поле window size

производит текущий контроль и регулирует скорость

обмена между двумя узлами.

Цель данной лабораторной работы заключается в

оценке влияния размера окна TCP на производительность

банковского приложения.

Банк Standard Chartered имеет филиал в Сиднее. Оттуда

ежедневно передаются счета и информация о транзакциях

размером в 25 Мб в центр резервного хранилища данных в

Вашингтоне.

Филиал и центр резервного хранилища данных

соединены сетью Frame Relay с временем задержки 5 мс.

Время для передачи файла в 25 Мб через связь Т1

оценивается приблизительно в 130 с.

Для передачи файла требуется очень большое время,

поэтому IT команда решила усовершенствовать связь с

Frame Relay путем перехода к связи Т3, предполагая, что

задержка вызвана недостаточной шириной полосы

пропускания. Такое расширение полосы пропускания не

дало желаемых результатов. Тогда компания решает

вернуться к связи Т1 и увеличить размер окна ТСР с

117

изначальных 8К до 65К. Поскольку расширение WAN связи

дорого, то оптимизация таких параметров, как размер окна

TCP является предпочтительней.


Для начала работы необходимо:


Edition.

2. Выбрать окно File -> Open… .

3. Из папки TCP Windows -> Lab Files и выбрать

проект TCP_Windows_Size, нажать ОК.

4. Отметить время отклика при загрузке по FTP в

качестве глобальной статистики.

После этого получим исходный проект (рисунок 8 .1).

Рисунок 8 .1 – Исходный проект

В исходном проекте уже имеется один из центров банка

Standard Chartered в Вашингтоне, соединенный с одним из

филиалов в Сиднее через сеть Frame Relay.

Теоретически, передача файла 25Мб через связь Т1 не

должна занять более 130 с. Необходимо запустить прогон

на час модельного времени и узнать реальное время

передачи файла. Для этого необходимо выполнить

последовательность действий.

118

1. Щелкнуть по инструментальной кнопке

Configure/Run DES .

2. Убедиться, что продолжительность имитации

Duration установлена на 1 час.


4. Когда имитация закончится, нажать Close.

Теперь необходимо оценить реальное время отклика

для пересылки файла. Для этого нужно выполнить

следующие действия:

- выбрать окно DES -> Results -> View Results…;

- выбрать пункт Global Statistics -> Ftp -> Upload

Response Time (sec.) и нажать кнопку Show .

Как видно из графика на рисунке 8.2, реальное время

отклика близко к 520 с. Это намного больше, чем его

теоретическая оценка и поэтому IT команда сразу же

предположила, что линии Т1 не хватает для пересылки

такого большого файла.

Рисунок 8.2 – Время отклика при загрузке по FTP

119

Таким образом, планируется изменить связь между

маршрутизаторами и каналом Frame Relay от Т1 к Т3, а

для этого нужно выполнить следующие действия:

- нажать на кнопку Hide/Show Graph Panels, чтобы

спрятать график;

- закрыть окно результатов.

Теперь необходимо изменить связь. Для этого


- выбрать окно Scenarios -> Duplicate Scenario…;

-назвать сценарий Window_Size_8K_WAN_Link_T3 .

Изменение связи от маршрутизаторов к Frame Relay

на Т3

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по связи,

соединяющей Центр данных Вашингтона и Frame Relay и

выбрать Select Similar Links .

2. Щелкнуть правой кнопкой мыши на эту же связь и


3. Нажать в колонке Value у значения model и

выбрать FR_T3_int.

Замечание . Обязательно надо поставить галку возле

опции Apply to selected objects снизу окна (рисунок 8.3).

Рисунок 8 .3 – Выбор типа связи

120


После завершения всех изменений в сети, запустим

прогон на один час модельного времени, чтобы увидеть,

ведет ли изменение полосы пропускания к улучшению

времени отклика.

После этого необходимо сравнить времена отклика Ftp.

Компания считает, что изменение связи уменьшит время

отклика приложения. Для такого изменения необходимо:

- выбрать окно DES -> Results -> Compare Results…;

- выбрать пункт Global Statistics -> Ftp -> Upload

Response Time (sec .);

- нажать кнопку Show и закрыть окно Results Browser .

Рисунок 8 .4 – Результат изменения связи

Как видно из рисунка 8.4, в результате изменения связи

время отклика снизилось приблизительно от 520 с до 445 с.

Однако IT команда подсчитала, что пересылка файла в 25

Мбайт через связь Т3 должна занять примерно 5 с.

Результаты показывают, что полоса пропускания не

121

является причиной большого времени загрузки.

Компания решает вернуться к связям Т1 и увеличить

размер окна TCP от 8К по умолчанию до 65К. Для этого

необходимо выбрать окно Scenarios -> Switch To Scenario

-> Window_Size_8K_WAN_Link_T1, а дальше выбрать

пункт Scenario -> Duplicate Scenario… и в заключение

назвать сценарий Window_Size_65K_WAN_Link_T1.

Конфигурация сервера центра данных на размер

окна ТСР в 65К 1. Щелкнуть дважды по подсети, помеченной

Washington Backup Station.

2. Щелкнуть правой кнопкой мыши на Backup Server и


3. Нажать на колонку Value для TCP Parameters и

выбрать Edit…

Для того, чтобы установить размер окна, необходимо

изменить значение Value для Receive Buffer (bytes) на

65535 и выбрать OK, чтобы закрыть все окна.

Теперь необходимо задать размер окна ТСР для

филиала в Сиднее.

Рисунок 8 .5 – Выбор размера окна

Задание размера окна

1. Нажать правой кнопкой мыши на рабочей области

и выбрать Go To Parent Subnet.

2. Кликнуть дважды по подсети, обозначенной

Sydney Branch .

122

3. Нажать правой кнопкой мыши на рабочей станции

Sydney Branch и выбрать Edit Attributes .

4. Задать размер окна ТСР на 65К тем же самым

способом, что и на сервере.

Затем необходимо убедиться, что WAN связи

установлены на T1, и заново запустить прогон, чтобы

оценить качество функционирования сети.

Сравнение времен отклика для всех трех сценариев

1. Выбрать окно DES -> Results -> Compare

Results…

2. Выбрать пункт Global Statistics -> Ftp -> Upload

Response Time (sec .).

3. Нажать кнопку Show и закрыть окно Results

Browser.

Результаты моделирования всех сценариев приведены

на рисунке 8 .6.


123


1. В лабораторной работе исследован такой важный

параметр TCP как размер окна. Показано, как не изменяя

пропускной способности линии связи добиться повышения

ее производительности, что является немаловажным на

сегодняшний день, так как это не связано с затратами на

оборудование.

2. Повышение пропускной способности линии связи

приводит к некоторому уменьшению времени отклика

приложений, что подтверждается проведенными

исследованиями. А именно, при размере окна TCP 8К и

скорости подключения T1 имеем время отклика

приложения при загрузке по FTP – 520 секунд. При

изменении скорости подключения до T3 и размере окна

TCP 8К имеем время отклика при загрузке по FTP порядка

445 секунд. Далее при изменении скорости подключения

обратно к T1 и размере окна 65К получаем время отклика

приложения порядка 160 секунд.

3. Полученные результаты показывают, что пропускная

способность каналов связи не была причиной высоких

значений времени отклика. Увеличивая размер окна ТСР от

8К до 65К, и оставляя прежней пропускную способность

линии связи, можно добиться снижения времени отклика

приложения в 3 и более раз !


Сценарий 1. Необходимо продублировать последний

сценарий. Имея размер окна в 65К, изменить пропускную

способность связи на Т3 и посмотреть на эффект,

получаемый по времени отклика Ftp.

Сценарий 2. Необходимо продублировать

дополнительный сценарий 1 и увеличить размер окна ТСР

до 200К. Также необходимо включить параметр ТСР

window scale в параметрах ТСР как для сервера, так и для

клиента. После этого оценить влияние этих изменений на

время отклика FTP.

124

9 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОТОКОЛА КОНТРОЛЯ

ПЕРЕДАЧИ TCP


Цель лабораторной работы заключается в

демонстрации алгоритмов контроля перегрузок,

предоставляемые протоколом контроля передачи

Transmission Control Protocol (ТСР) и сравнении их

производительности. Лабораторная работа содержит

большое число сценариев для моделирования этих

алгоритмов и предоставляет возможность сравнения их

производительности.

Протокол ТСР в Интернете гарантирует надежную

доставку потока байтов в нужном порядке. Он включает

механизм текущего контроля для потока байтов, который

позволяет приемнику ввести ограничение, сколько данных

передатчик может передать в данное время. В дополнение,

ТСР предоставляет высокоточный настроенный механизм

контроля перегрузки. Суть этого механизма в том, чтобы

ограничивать скорость пересылки данных с помощью ТСР

для того, чтобы посылающая сторона не перегружала сеть.

Проблема контроля перегрузки ТСР для каждого

источника заключается в том, чтобы определить, какая

пропускная способность доступна в сети, т.е. сколько

пакетов она может безопасно передавать. Протокол задает

параметр, разный для каждого соединения, и который

называется «окном перегрузки». Последнее используется в

качестве источника для ограничения количества данных,

которое разрешается передавать в данное время. Протокол

TCP использует механизм, называемый «аддитивное

увеличение/мультипликативное уменьшение», который

уменьшает окно перегрузки, когда уровень перегрузки

растет, и увеличивает, когда уровень перегрузки падает.

Протокол ТСР интерпретирует «слишком большое» время

доставки как показатель перегрузки. Каждый раз, когда

происходит таймаут, источник устанавливает окно

перегрузки на половину его предыдущего значения. Это

деление пополам относится к части механизма,

125

называемого «мультипликативное уменьшение». Окно

перегрузки не может быть меньше, чем один пакет.

Каждый раз, когда источник успешно посылает окно

перегрузки величиной в несколько пакетов, к окну

перегрузки добавляется один, это - часть механизма под

названием «аддитивное увеличение».

ТСР использует механизм, называемый «медленный

старт», чтобы «быстро» увеличить окно перегрузки с

холодного старта в соединениях протокола. Он

увеличивает окно перегрузки скорее по экспоненте, нежели

линейно. И, наконец, протокол ТСР использует механизм,

называемый «быстрая повторная передача и быстрое

восстановление».

В этой лабораторной работе будет установлена сеть,

которая использует ТСР как протокол передачи от начала

до конца, и будет проведен анализ размера окна

перегрузки при помощи различных механизмов.




Edition -> и из меню File выбрать пункт New .

2. Выбрать Project, нажать OK, назвать проект

<инициалы>_TCP, а сценарий No_Drop и нажать кнопку

OK.

3. В режиме Startup Wizard: диалоговое окно Initial

Topology , убедиться, что выбран пункт Create Empty

Scenario . Нажать Next из списка Network Scale и выбрать

Choose From Maps. После нажать кнопку Next, из списка

Мар выбрать asia, дважды нажать Next и нажать Finish.

Создание, настройка и инициализация сети

1.Диалоговое окно Object Palette должно быть наверху

проектного пространства. Его можно открыть, нажав .

Необходимо убедиться, что из меню на объектной палитре

(базе ресурсов) выбран пункт internet_toolbox.

126

2. Добавить к проектному рабочему пространству

следующие объекты из палитры: Application Config,

Profile Config, ip32_Cloud и две подсети.

Чтобы добавить объект из палитры, нужно нажать на

его изображение на палитре объектов , передвинуть мышь

на рабочее пространство и щелкнуть, чтобы поместить

объект в желаемое место. Затем щелкнуть правой кнопкой

мыши, чтобы завершить создание объектов этого типа.

3. Закрыть палитру.

4. Переименовать добавленные объекты, как показано

на рисунке 9.1, и затем сохранить проект.

Рисунок 9 .1 – Исходная сеть

Настройка приложения 1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу

Applications, появится окно Edit Attributes и расширить

атрибут Application Definition. Установить rows на 1,

расширить новый ряд и назвать ряд FTP_Application.

После этого раскрыть дерево Description, отредактировать

ряд FTP, как это показано на рисунке 9 .2.

2. Дважды нажать кнопку OK и сохранить проект.

127

Рисунок 9 .2 – Настройка приложений

Настройка профилей

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу Profiles,

появится окно Edit Attributes, расширить атрибут Profile

Configuration и установить rows на 1.

2. Назвать и установить атрибуты ряда 0, как показано

на рисунке 9.3, нажать кнопку OK.

Рисунок 9 .3 – Настройка FTP

128

Настройка подсети Samara

1. Щелкнуть дважды по узлу подсети Samara .

Полученное пустое рабочее пространство указывает на то,

что в подсети не имеется никаких объектов.

2. Открыть палитру объектов и убедиться, что из

меню выбран пункт internet_toolbox .

3. К рабочему пространству подсети добавить

следующие объекты: один ethernet_server, один

маршрутизатор ethernet4_slip8_gtwy и подсоединить их к

связи 100BaseT, закрыть палитру и переименовать

объекты, как это показано на рисунке 9 .4.

Рисунок 9 .4 – Сеть Samara

4. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу

Server_Samara -> Edit Attributes:

- отредактировать Applications: Supported Services ,

установить rows на 1, установить Name на FTP_Applicftion

и нажать кнопку Ok;

- отредактировать значение атрибута Server Address и

записать Server_Samara;

- раскрыть дерево TCP Parameters, установить Flavor

на Srandart;

5. Отключить параметры Selective ACK (SACK) и

Duplicate SACK (D-SACK), они используются с

алгоритмами Fast Retransmit и Fast Recovery.

6. Нажать OK и сохранить проект.

Замечание . Для того, чтобы вернуться к более высокому

уровню проекта, нужно нажать на кнопку Go to next higher

129

level .

Настройка подсети Vladivostok

1. Щелкнуть дважды по узлу подсети Vladivostok.

2. Открыть палитру объектов и убедиться, что из

меню выбран пункт internet_toolbox .

3. К рабочему пространству подсети добавить

следующие объекты: один ethernet_wkstn, один

маршрутизатор ethernet4_slip8_gtwy и подсоединить их к

связи 100BaseT . Затем закрыть палитру и переименовать

объекты, как это показано на рисунке 9 .5.

Рисунок 9 .5 – Сеть East


Client_Vladivostok -> Edit Attributes .

5. Раскрыть Application: выбрать иерархию Supported

Profiles, установить rows на 1, раскрыть дерево row 0 и

установить Profile Name на FTP_Profile .

6. Присвоить атрибутам Client Address значение

Client_Vladivostok.

7. Отредактировать Application: атрибут Destination

Preferences следующим образом:

- установить rows на 1;

- установить Symbolic Name для FTP Server;

- отредактировать Actual Name;


- в новом ряду присвоить колонке Name имя

Server_Samara .

8. Нажать кнопку OK и затем сохранить проект.

9. Чтобы вернуться в окно проекта, необходимо нажать

130

на кнопку Go to next higher level.

Соединение подсети с IP облаком

1. Открыть палитру объектов .

2. Используя две связи по двум направлениям типа

PPP_DS3, подсоединить подсети Samara и Vladivostok к

IP облаку.

3. Появится всплывающее диалоговое окно, в котором

нужно указать, что использовать для подсоединения

подсети к IP облаку. Необходимо выбрать

«маршрутизаторы» <routers>.

4. Закрыть палитру, после чего будет получена

результирующая сеть (Рисунок 9 .6).

Рисунок 9 .6 - Результирующая сеть

Выбор статистики

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по Server_Samara

в подсети Samara и из всплывающего меню выбрать Choose

Individual DES Statistics .


статистику TCP Connection > Congestion Window Size

(bytes) и Sent Segment Sequence Number .

3. Щелкнуть правой кнопкой мыши по статистике

Congestion Window Size (bytes), выбрать Change

Collection Mode , в диалоговом окне проверить Advanced , а

131

в ниспадающем меню присвоить все значения режиму

Capture, как это показано на рисунке 9.7 и нажать OK.

4. Щелкнуть правой кнопкой мыши по статистике Sent

Segment Sequence Number, выбрать режим Change

Collection Mode, в диалоговом окне проверить Advanced

и в ниспадающем меню присвоить все значения режиму

Capture.

5. Дважды нажать OK и сохранить проект.

6. Нажать на кнопку Go to next higher level .

Рисунок 9.7 - Выбор статистики


1. Нажать на , после чего появится окно Configure

Simulation.

2. Установить продолжительность моделирования на 10

минут.

3. Нажать Run и сохранить проект.

Дублирование сценария

Только что созданная сеть является «совершенной»

сетью без отброшенных пакетов. Оставлялись в стороне

методики быстрой повторной передачи и быстрого

восстановления в ТСР. Чтобы проанализировать эффекты

от отброшенных пакетов и этих методик контроля

перегрузки, нужно создать два дополнительных сценария.

132


ему имя Drop_NoFast и нажать OK.

2. В новом сценарии щелкнуть правой кнопкой мыши

по пункту IP Cloud > Edit Attributes и присвоить

атрибуту Packet Discard Ratio значение 0.15%.

3. Запустить прогон и сохранить проект.

4. В сценарии Drop_NoFast из меню Scenarios выбрать

Duplicate Scenario и дать ему имя Drop_Fast .

5. В сценарии Drop_Fast щелкнуть правой кнопкой

мыши по Server_Samara , который находится внутри

подсети Samara > Edit Attributes, раскрыть дерево TCP

Parameters, изменить значение атрибут Flavor на значение

Reno.

6. Включить параметры Selective ACK (SACK) и

Duplicate SACK (D-SACK).



1. Перейти к сценарию Drop_NoFast и из меню DES ->

Results выбрать View Results .

2. Полностью раскрыть дерево Object Statistics и

выбрать следующие два результата: Congestion Window

Size (bytes) и Sent Segment Sequence Number (Рисунок

9.8).

3. Нажать кнопку Show . Результирующие графики

приведены ниже на рисунке 9.9.

4. Чтобы изменить масштаб на деталях графиков,

нужно щелкнуть и провести мышью так, чтобы образовать

прямоугольник.

133

Рисунок 9 .8 – Выбор статистики

Рисунок 9 .10 - Результирующие графики

134

5. График должен выглядеть так, как это показано на

рисунке 9.10.

6. Segment Sequence Number является почти плоским

при каждом скачке в окне перегрузки.

7. Из выпадающего списка Results for выбрать для

всего проекта.

8. Полностью раскрыть дерево Object Statistics , как

это показано на рисунке 9.11 и выбрать следующий

результат: Sent Segment Sequence Number.

Рисунок 9 .10 – Масштабированные графики

9. Нажать Show . После изменения масштаба

результирующий график должен выглядеть так, как


135

Рисунок 9 .11 - Выбор статистики

Рисунок 9 .12 - Результирующие графики

136


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 чуть меньше

двух минут, 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 30кбайт, окно сбрасывается,

примерно, каждую секунду. 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.

137


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_Samara . 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

Q4_Drop_Fast_Buffer. В новом сценарии отредактируйте

атрибуты узла Client_Vladivostok и присвойте атрибуту

Receiver Buffer (байт) значение 65535. Создайте график,

который показывает, какому воздействию подвергается

Congestion Window Size (bytes) сервера Server_Samara

при увеличении в приемном буфере (сравните график

размера окна переполнения из сценария Q4_Drop_Fast с

соответствующим графиком из сценария Drop_Fast).

138

10 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ КАНАЛА PVC FRAME

RELAY НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЛОЖЕНИЙ


Лабораторная работа посвящена исследованию

производительности приложений WAN. Исследуется

влияние изменения скорости канала PVC Frame Relay на

производительность приложения.

Frame Relay ориентирована на технологию

ненадежности соединения, основанная на виртуальных

каналах. Виртуальный канал должен быть установлен

между источником и получателем для обмена данными.

Большинство провайдеров услуг Frame Relay,

поддерживают постоянные виртуальные каналы (PVC),

которые являются «долгоживущими» соединениями, в

отличие от коммутируемых виртуальных каналов (SVC),

которые созданы на время вызова. К основным параметрам

PVC можно отнести следующие CIR, Bc и Be.

Цель лабораторной работы - изучение изменения

времени отклика для приложений передачи файлов при

различных соединениях Frame Relay между сервером и

клиентом.


Создание нового проекта 1. Запустить Riverbed Modeler Academic Edition и из



<инициалы>_WAN_Frame_Relay, а сценарий CIR64 и

нажать OK.

3. В окне Startup Wizard: Initial Topology , убедиться,

что выбран пункт Create Empty Scenario . Нажать Next из

списка Network Scale и выбрать Choose From Maps . После

нажать кнопку Next, из списка Мар выбрать asia, нажать

Next.

4. Из списка Select Technologies выбрать

frame_relay_advanced , нажать Next и затем Finish.

139

Создание и настройка сети

1. В открывшемся окне Object Palette из выпадающего

меню frame_relay_advanced добавить на рабочую область

Application Config.

2. С помощью правой кнопки мыши вызвать меню и

выбрать меню Edit Attributes , переименовать объект в

Applications .

3. Раскрыть дерево меню Application Definitions и

добавить приложение Ftp, предварительно настроив его

как показано на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 – Настройка FTP приложения

4. В открывшемся окне Object Palette из выпадающего

меню frame_relay_advanced добавить на рабочую область

Profile Config .

5. С помощью правой кнопки мыши вызвать меню и

выбрать меню Edit Attributes, переименовать объект в

Profile.

6. Раскрыть дерево меню Profile Configuration и

добавить профиль FTP_Profile, предварительно настроив

его как показано на рисунке 10.2.

140

Рисунок 10.2 – Настройка профиля

7. Из меню frame_relay_advanced добавить на рабочую

область fr32_cloud.

8. Для просмотра информации об объекте fr32_cloud,

нажать правой кнопкой мыши и выбрать пункт View Node

Description . Объект представляет собой глобальную сеть

Frame Relay , которая поддерживает соответствующее

оборудование и линии связи.

9. Переименовать объект в Frame_Relay_Cloud.

10. На рабочую область добавить объект fr_wkstn_adv

и переименовать в Client.

11. На рабочей станции добавить профиль с

приложением, Applications -> Application: Supported

Profiles добавить один профиль и в атрибуте Profile Name

выбрать нужный.

12. На рабочую область добавить объект fr_server_adv

и переименовать в Server.

13. Добавить на сервер Application: Supported Service

приложение FTP (рисунок 10.3).

141

Рисунок 10.3 – Настройка сервера

14. На рабочую область добавить два коммутатора типа

fr8_switch_adv и переименовать их Client Switch и Server

Switch.

15. Из меню frame_relay_advanced добавить на

рабочую область FR PVC Config и переименовать в PVC

Config .

16. Все добавленные объекты соединить каналом связи

FR_T1_int и расположить как на рисунке 10.4.


142

17. В окне Object Palette из выпадающего меню

frame_relay_advanced -> Demand Models выбрать fr_pvc и

соединить сервер с клиентом (от источника к получателю).

18. Настроить виртуальный канал PVC как показано на


Эти параметры означают взаимодействие между

оконечными системами (клиент и сервер) и провайдером.

Заявленная скорость передачи информации (CIR) –

объем всего трафика, который предоставляет поставщик

услуги. Заявленный размер пакета (Bc) указывает, сколько

данных может быть отправлено в данном интервале

времени. В этом случае интервал - одна секунда, так как

CIR = Bc. Избыточный размер пакета (Be) является

объемом трафика, который поставщик услуги может

передавать сверх указанного размера, если состояние сети

позволяет. Избыточные данные отбрасываются, когда сеть

поставщика услуги переполнена.

Рисунок 10.5 – Настройка виртуального канала PVC

Сбор статистик и запуск прогона

143




Statistics -> Frame Relay .

2. Отметить пункты Delay (sec) , Delay Variance и

Residual Error Rate .

3. Для Ftp отметить пункты Download Response Time

(sec) и Traffic Received (bytes/sec) .

4. В этом же окне перейти Node Statistics -> Frame

Relay PVC и отметить следующие статистики как на


Рисунок 10.6 – Выбор статистик

5. Нажать на кнопку Conіgure/Run DES .

6. Установить продолжительность Duration на 5 минут.


144

8. После прогона нажать Close.


Создание копии сценария

1. Создать копию сценария Scenarios -> Duplicate

Scenario… и назвать его как CIR128.

2. Настроить виртуальный канал PVC как показано на


Рисунок 10.7 – Настройка канала PVC


Просмотр полученных результатов

1. Открыть окно сравнения результатов через меню DES

-> Results -> Compare Results….

2. В окне Results Browser отметить два сценария и

раскрыть Global Statistics -> Ftp, выбрать Download

Response Time (sec.) и нажать кнопку Show (Рисунок 10.8).

3. Выбрать следующую статистику Traffic Received

(bytes/sec).

Графики статистик FTP должны быть похожими, как на


145

4. Аналогично отобразить графики статистик для Frame

Relay Delay (sec) , Delay Variance, Residual Error Rate .

5. Графики задержек усреднить с помощью

time_average.

Рисунок 10.8 – Вывод времени отклика загрузки по FTP

Рисунок 10.9 – Графики статистик FTP

146

На рисунке 10.10 изображены графики статистик Frame

Relay.

Рисунок 10.10 – Результирующие графики

6. В окне просмотра результатов Results Browser

завернуть Object Statistics -> Network -> Client -> Frame

Relay PVC выбрать DE Status и нажать кнопку Show


147

Рисунок 10.11 – График статистики DE Status

7. Скрыть графики и сохранить проект.


В данной работе исследовалась сеть Frame Relay и

выполнение приложений по глобальным сетям передачи

данных. А именно, как изменение скорости ретрансляции

кадров воздействует на работу приложения.

1. Статистика Download Response Time (sec.)

показывает, как долго файл скачивался, одна точка

соответствует каждому загруженному файлу. Результаты

моделирования показали, что при скорости CIR 64 Kб/с.

время отклика при загрузке по FTP было в диапазоне от 0,5

до 20 секунд. При скорости CIR 128 Кб/с среднее время

было 0,5 секунд.

2. Traffic Received (bytes/sec) показывает общее

количество FTP трафика, полученного сервером и

клиентом. Из графиков видно, что больше трафика

получено в случае CIR128, чем в CIR64.

3. Статистика Delay (sec) показывает, за какое время

каждый кадр был доставлен получателю. Задержка больше

148

в случае CIR64 и растет с течением времени начиная с

0,041 сек. Это связано с большими задержками в пределах

коммутатора за счет переполненного буфера. При скорости

128Кб/с среднее время составляет порядка 0,040 секунд

4. Delay Variance показывает отклонение в задержке

доставки кадра. CIR64 показывает гораздо большее

отклонение.

5. При скорости CIR64 отношение отброшенных кадров

от общего количества постоянно растет и достигает

значения 0,2. Это так же связано с переполнением буфера

коммутатора. При CIR128 оно практически равно 0.

6. DE Status показывает количество кадров, которые

были получены клиентом с заголовком DE. Когда много

кадров, полученных с битом DE, это свидетельствует о

том, что источник чаще отправляет кадры быстрее, чем

позволяет CIR. Гораздо больше кадров DE помечены в

случае CIR64, достигает 80, а CIR128 не превышает 20.

Приложение генерирует тот же объем трафика в обоих

случаях, но сценарий CIR128 обеспечивает больше

возможностей для трафика. Кадры, помеченные DE битом,

будут уничтожены.

Задания на самостоятельную работу

1. Какой объем трафика генерируется сервером? Для

расчета можно использовать атрибуты Inter-Request Time

и File Size в настройке приложения.

2. Скопировать сценарий CIR64 с названием

CIR64_DS0 и заменить пропускную способность канала

связи между клиентом и коммутатором на DS0. Запустить

моделирование, и проанализировать статистики BECN

Status и FECN Status для клиента и сервера. Сравнить

результаты со сценарием CIR64 и сделать вывод.

Объяснить использование битов BECN и FECN в заголовке

Frame Relay . Проверить статистику Residual Error Rate .

Сравнить результаты со сценарием CIR64 и сделать вывод.

3. Сделать дубликат сценария CIR64 с названием

CIR64_Zero. Изменить атрибуты PVC канала Contract

Parameters на нулевые значения. Сравнить результаты со

сценарием CIR64 и сделать вывод.

149

11 ПАКЕТНО – КОММУТИРОВАННАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ АТМ


Целью лабораторной работы является изучение

воздействия уровней адаптации АТМ и классов услуг на

производительность сети.

Режим асинхронной передачи (Asynchronous Transfer

Mode – ATM) – это ориентированная на соединения

пакетно-коммутированная технология. Пакеты, которые

коммутируются в АТМ сети, имеют фиксированную длину

в 53 байта и называются сотами. Размер соты оказывает

влияние на производительность голосового трафика.

Уровень адаптации АТМ (AAL) находится между АТМ и

протоколами пакетов различной длины, такими, как IP и

которые могут использовать АТМ. Заголовок AAL

содержит информацию, нужную для места назначения,

чтобы восстановить исходное сообщение из сот. Так как

технология АТМ была спроектирована для поддержки всех

видов услуг, включая голос, видео и данные, различные

услуги будут иметь различные уровни AAL. Уровни AAL1

и AAL2 были спроектированы для поддержки приложений

типа голоса, а - AAL3/4 и AAL5 осуществляют поддержку

пакетов данных, следующих через АТМ.

АТМ предоставляет QoS возможности с помощью 5

классов услуг: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, ABR и UBR. С

помощью CBR (constant bit rate) источник передает трафик

на фиксированной скорости. Класс CBR хорошо

приспособлен к голосовому трафику, который обычно

требует цепной коммутации. Таким образом CBR является

очень важным для телефонных компаний. Класс UBR

(unspecified bit rate) является наилучшей услугой АТМ.

Существует небольшое отличие между UBR и best-effort

моделью. Так как АТМ всегда требует фазу установления

соединения перед тем, как данные посылаются, то UBR

позволяет источнику устанавливать максимальную

скорость, с которой данные будут передаваться.

Коммутаторы могут воспользоваться этой информацией,

150

чтобы решить, принять или отвергнуть новую виртуальную

сеть.

В этой лабораторной работе нужно установить АТМ

сеть, которая имеет три приложения: Voice, Email, FTP и

изучить, как выбирать уровень адаптации и класс услуг.



меню File выбрать пункт New .

2. Выбрать Project и нажать кнопку OK.

3. В диалоговом окне Startup Wizard: Initial Topology

убедиться, что выбран Create Empty Scenario . Нажать

Next, из списка Network Scale выбрать Choose From Maps

и опять нажать Next. Из карт выбрать USA и нажать Next, а

в списке Select Technologies включить atm_advanced

Model Family , как это показано на рисунке 11.1. Затем

нажать кнопки Next и OK.

Рисунок 11.1 - Диалоговое окно Startup Wizard

4. Диалоговое окно Object Palette должно быть наверху

проектного окна. Если его там нет, то необходимо открыть

его, нажав . Убедиться, что из меню в базе ресурсов

выбран atm_advanced.

5. Добавить к проектному рабочему пространству

следующие объекты из базы: Application Config, Profile

151

Config, 2 atm8_crossconn_adv коммутатора и subnet.

6. Для того, чтобы добавить объект из базы, нужно

нажать на его изображение в базе рисунков , переместить

мышь на рабочее пространство и нажать на нее, чтобы

разместить объект, затем щелкнуть правой кнопкой мыши,

чтобы выйти из режима создания объекта.

7. Закрыть диалоговое окно Object Palette,

переименовать объекты (щелкнув правой кнопкой мыши

по узлу Set Name), которые были добавлены, как это

показано ниже, на рисунке 11.2 и сохранить проект.


Настройка приложения


Applications, появится окно Edit Attributes, расширить

атрибут Application Definitions и установить число рядов

на 3, а затем поименовать ряды: FTP, Email и Voice.

2. Перейти на ряд FTP, раскрыть дерево Description и

присвоить FTP значение High Load.

3. Перейти на ряд Email, раскрыть дерево Description и

присвоить E-mail значение High Load.

4. Перейти на ряд Voice, раскрыть дерево Description и

присвоить Voice значение PCM Quality Speech (рисунок

11.3).

5. Нажать кнопку OK и сохранить проект.

152

Рисунок 11.3 – Настройка трафика

Настройка профилей

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по узлу Profiles,

появится окно Edit Attributes , расширить атрибут Profile

Configuration и установить число рядов 3.

2. Назвать и установить атрибуты ряда 0, как это

показано ниже на рисунке 11.4.



153

Рисунок 11.4 – Настройка профиля FTP

Рисунок 11.5 - Настройка профиля E-mail

154



Замечание . Для того, чтобы установить

продолжительность Duration на Exponential(60), нужно

выбрать Edit….

Рисунок 11.6 - Настройка профиля Voice

Настройка подсети NorthEast 1. Дважды щелкнуть по узлу подсети Northeast.

Получится пустое рабочее пространство, означающее, что

подсеть не содержит никаких объектов.

2. Открыть базу ресурсов и убедиться, что из меню

выбран atm_advanced.

3. Добавить следующие пункты к рабочему

пространству подсети: один atm8_crossconn_adv

коммутатор, один atm_uni_server_adv, 4

atm_uni_client_adv и соединить их при помощи

двухсторонних связей atm_adv. Закрыть базу и

переименовать объекты, как показано на рисунке 11.7.

4. Изменить атрибут data rate на DS1.

155

Рисунок 11.7 - Подсеть Northeast

5. Как для NE_Voice1, так и для NE_Voice2, установить

следующие атрибуты:

- установить ATM Application Parameters только на

CBR Only;

- раскрыть дерево ATM Parameters и установить Queue

Configuration только на CBR;

- раскрыть дерево Application: Supported Profiles,

установить число рядов на 1, раскрыть дерево row 0 и

установить Profile Name на Voice_P;

- установить Application: Supported Services,

отредактировать его значение, установить rows на 1,

установить Name добавленного ряда на Voice и нажать

кнопку OK;

-раскрыть дерево Application: Transport Protocol >

Voice Transport = AAl2. 6. Для NE_Voice1 выбрать Edit Attributes,

отредактировать значение атрибута Client Address и

записать NE_Voice1 .

7. Для NE_Voice2 выбрать Edit Attributes,


записать NE_Voice2 .

8. Настроить NE_Data Server следующим образом:

156

- раскрыть дерево Application: Supported Services,

отредактировать его значение, установить rows на 2,

установить Name добавленных рядов на EMAIL и ftp и

нажать OK;

- раскрыть дерево Application: Transport Protocol

Specification > Voice Transport = AAL2;

- отредактировать значение атрибута Server Address и

записать NE_DataServer .

9. Для NE_Data1 и NE_Data2 установить следующие

атрибуты:

- раскрыть дерево ATM Parameters и установить Queue

Configuration на UBR;

- раскрыть дерево Application: Supported Profiles,

установить rows на 2, установить Profile Name на FTP (для

ряда 0) и на EMAIL (для ряда 1).

10. Для NE_Data1 выбрать Edit Attributes,


записать NE_Data1.

11. Для NE_Data2 выбрать Edit Attributes,


записать NE_Data2.


Добавление подсетей

1. Вернуться в окно проекта, нажав на кнопку Go to

the Parent Subnet.

Подсети других регионов должны быть похожими на

NorthEast, за исключением имен и адресов клиентов.

2. Сделать три копии только что созданной подсети.

3. Переименовать подсети (щелкнув правой кнопкой

мыши по узлу Set Name) и подсоединить их к

коммутаторам при помощи связей atm_adv, как это


4. Изменить data rate для всех связей на DS1.

5. Выбрать и дважды щелкнуть по каждой из новых

подсетей и изменить names, client address и server address

узлов внутри подсетей (например, заменить NE на SW для

подсети SouthWest).

157

Рисунок 11.8 – Соединенная сеть

6. Для всех голосовых станций во всех подсетях (всего

их восемь) отредактировать значение атрибута Application:

Destination Preferences следующим образом:


- установить Symbolic Name для Voice Destination;

- нажать на (…) под колонкой Actual Name;

-установить rows на 6 и для каждого ряда выбрать

голосовую станцию, которая не находится в текущей

подсети.

Рисунок 11.9 показывает действительные имена для

одной из голосовых станций в подсети NorthWest.

7. Для всех станций данных во всех подсетях (всего их

восемь) сконфигурировать атрибут Application:

Destination Preferences .

Рисунок 11.9 – Настройка трафика

Для этого выполнить:


- установить Symbolic Name серверу FTP Server для

одного ряда и Email Server для другого ряда;

158

- для каждого символического имени нажать на (…) под

колонкой Actual Name;

- установить rows на 3 и для каждого ряда выбрать

сервер данных, который не находится в текущей подсети.

Рисунок 11.10 показывает действительные имена для одной

из станций данных подсети NorthEast.

Рисунок 11 .10 – Настройка серверов

8. Все коммутаторы в сети (всего их шесть) настроить

так, чтобы Max_Avail_BW очередь СBR была 100%, как

показано ниже на рисунке 11.11, а Min_Guaran_BW была

20%.

Рисунок 11.11 – Настройка коммутаторов

9. Выбор результатов моделирования показан на


159


Рисунок 11.12 – Выбор статистик





В только что созданной сети использовались услуги

класса CBR для приложения Voice и услуги класса UBR

для приложений FTP и Email. Чтобы проанализировать

эффект таких различных классов услуг, нужно создать

другой сценарий, который похож на только что созданный

CBR_UBR сценарий, но который использует только один

класс услуг UBR для всех приложений. В дополнение,

чтобы протестировать влияние уровня адаптации АТМ, в

новом сценарии будет использоваться AAL5 для

160

приложения Voice вместо AAL2. Для этого нужно

выполнить ниже перечисленные действия.


ему имя UBR_UBR и нажать кнопку OK.

2. Все голосовые станции во всех подсетях

перенастроить следующим образом:

- установить ATM Application Parameters только на

UBR;

- выбрать ATM Parameters ;

- установить Queue Configuration на UBR;

- выбрать Application: Transport Protocol ;

- установить Voice Transport на AAL5.


Замечание . Для выполнения шага 2 можно

воспользоваться браузером сети следующим образом:

- из меню View выбрать Show Network Browser;

- из меню выбрать Nodes и сравнить смотровое

окошко Only Selected, как это показано на рисунке 11.13;

Рисунок 11.13 – Браузер сети

- записать voice в соответствующем поле и нажать

Enter;

- в браузере сети должен быть виден список

выбранных голосовых станций;

161

- щелкнуть правой кнопкой мыши по любой

голосовой станции из списка, выбрать Edit Attributes и

сравнить Apply to Selected Objects;

- выполнить изменения настроек шага 2;

- чтобы спрятать браузер сети, удалить Show Network

Browser из меню View .





1. Из меню DES -> Results выбрать пункт Compare

Results.

2. В правом нижнем углу диалогового окна Compare

Results изменить меню с As is на time_average, как это


Рисунок 11.15 - Диалоговое окно Compare Results

3. Выбрать голосовую статистику Packet Delay

Variation и нажать кнопку Show . Результирующий график

должен напоминать рисунок 11.16.

162

Рисунок 11.16 - Результирующий график


1. Эта лабораторная работа посвящена технологии

ATM, которая широко используется в магистральных

каналах из-за высокой нагрузочной способности. В работе

спроектирована мультисервисная сеть с поддержкой

голосовых и цифровых услуг. Показаны все этапы

проектирования такой сети, основные параметры ATM,

проведено моделирование работы голосовых и цифровых

услуг.

2. Проведено моделирование сети ATM с

мультисервисным обслуживанием. Голосовой трафик, FTP

и e-mail нагружают каналы связи ATM с разными

параметрами (скорость, QoS). Самый критичный к качеству

трафик – голосовой. Основной показатель качества для

этого трафика – задержки и «джиттер» (колебание значения

задержки). Поэтому исследовалась задержка для

голосового трафика при разных параметрах канала ATM.

Разные значения политики QoS в очередях ATM, такие

как услуги CBR и UBR, позволяют по разному

163

распределять приоритеты в очереди для обеспечения

качества, минимальных задержек, соблюдения требуемой

полосы пропускания и резервирования канала. Класс CBR

хорош для голосового трафика, но резервирует часть

пропускной способности канала. Он предоставляет

постоянную полосу пропускания под голос. Класс UBR же

не резервирует постоянно канал, он только расставляет

приоритеты в очереди для голоса.

3. Сравнение двух политик показало, что UBR

показывает джиттер от 20мкс до 200мкс, тогда как CBR

показывал значение 10мкс на всей протяженности

испытания.


1. Проанализируйте полученный результат в отношении

времени Packet Delay Variation . Получите графики,

которые сравнивают задержку пакета Voice и времена

откликов загрузки E-mail и FTP для обоих сценариев.

Прокомментируйте результаты.

2. Создайте другой сценарий как дубликат сценария

CBR_UBR. Назовите новый сценарий CBR_ABR. В новом

сценарии нужно использовать ABR класс услуг для

данных, т.е. для FTP и E-mail приложений в станциях

данных. Сравните производительность сценария CBR_ABR

с производительностью СBR_UBR.

3. Отредактируйте приложение FTP, определенное в

узле Applications так, что его File Size вдвое больше

текущего размера (т.е. 100000 байт вместо 50000 байт).

Отредактируйте приложение E-mail, определенное в узле

Applications так, что его File Size в пять раз больше своего

текущего размера (т.е. 10000 байт вместо 2000 байт).

Изучите, как это отразится на производительности

приложения Voice как для сценария CBR_UBR, так и для

UBR_UBR.

164

12 ОЦЕНКА СОЕДИНЕНИЙ INTERNET ДЛЯ

НЕБОЛЬШОЙ СЕТИ


Лабораторная работа описывает основы использования

Riverbed Modeler. Дружественный интерфейс Guru с

технологией «перетаскивания» дает возможность

эффективно моделировать, управлять, искать и устранять

неполадки в реальных сетевых структурах.

Исследование производительности приложений и

планируемой пропускной способности производится при

помощи изменения скорости соединения между домашней

ЛВС и ее ISP (провайдер услуг Интернет).

Riverbed Modeler представляет собой виртуальную

сетевую среду, которая моделирует поведение сетей,

включая маршрутизаторы, коммутаторы, протоколы и

конкретные приложения. Эта среда позволяет IT

менеджерам, проектировщикам сетей, систем и штату

операторов более эффективно решать трудные проблемы,

моделировать изменения прежде, чем они осуществляются,

и планировать будущие сценарии, такие как рост трафика и

выход из строя сегментов сети.

Можно проводить моделирование сценариев

(отдельных схем и планов действий) при проектировании

сетей. В процессе моделирования можно проследить, как

будут изменяться время запаздывания отклика и другие

сетевые характеристики при различных подходах к

конструированию сети.

Чтобы создать модель сети (называемую в Riverbed

Modeler проектом), необходимо определиться с узлами

сети: с компьютерами, коммутаторами, маршрутизаторами

и т.д., соединениями между узлами и приложениями,

которые будут работать на том или ином узле.

Проект для данной лабораторной работы уже создан. По

сценарию это модель домашней сети, которая имеет три

ПК, подсоединенных к Интернет для игр, Web браузинга,

электронной почты, аудио-воспроизведения и т.д.

Целью лабораторной работы является проведение

165

серии имитационных экспериментов для того, чтобы

увидеть, насколько изменяются характеристики сети, если

используется: 1) медленный модем со скоростью загрузки

20 Кб/с; 2) быстрый модем со скоростью 40 Кб/с; 3)

кабельный модем или DSL линия со скоростью 512 Кб/с ;

4) линия Т1 со скоростью загрузки 1.544 Мб/с.

И хотя модемы, кабельные модемы и DSL соединения

часто рекламируются как более высокоскоростные,

полученные в данной работе цифры более реалистичны и

более похожи на то, что пользователи имеют на практике.

Для каждого сценария необходимо установить скорость

загрузки в имитационной модели, провести прогон модели

и проанализировать результат.


Программа Riverbed Modeler состоит из проектов и

сценариев. Все сценарии представляют собой варианты

модели, созданные пользователями. Сценарии могут

содержать различные версии одной и той же сети или

модели различных сетей. Проект состоит из одного или

более сценариев. В данной лабораторной работе будет

создано 4 различных сценария для сравнения

производительности приложений с различными скоростями

соединения к ISP. Для этого необходимо:

1. Запустить Riverbed Modeler.

2. Выбрать пункт <File> -> <Open…> в окне перейти

директорию с файлами лабораторных работ (Рисунок 12.1).

3. Зайти в папку Home LAN -> Lab Files и открыть

<Home LAN>.

На рисунке 12.2 показана модельная сеть. Каждый ПК

подсоединен к 100Мб/с Ethernet коммутатору через UTP

соединение. Коммутатор подсоединяется к маршрутизатору

также через UTP (витую пару). Кабельный модем не

показан, он подразумевается в звене соединения домашней

сети к Интернету. Три Интернет-сервера предоставляют

различные услуги для клиентских ПК.

166

Рисунок 12.1 – Выбор проекта

Сверху рисунка 12.2 показаны два элемента, которые не

являются физическими компонентами: приложения и

профили. Узел приложений содержит данные о

приложениях, используемых в сети, таких как веб-

браузинг. С каждым приложением будет связан свой

трафик, и разница между «Web приложением» и

«Приложением FTP» будет ощутимой. Внутренний трафик

(файл-сервер и сетевая печать) не показан. В профилях

различные приложения ассоциируются с различными ПК.

Рисунок 12.2 – Исходный проект

167

Полная топология и атрибуты всех объектов заранее

сконфигурированы. Исключением является звено связи

между маршрутизатором и Интернет -провайдером (ISP).

12.3 Установка WAN cвязи на скорость 20 Кб/с

В первом сценарии необходимо настроить WAN связь

на скорость 20 Кб/с. Для этого нужно выполнить

следующие действия (рисунок 12.3):

1. Нажать правой кнопкой мыши на WAN связи, затем


2. Щелкнуть справа от атрибута data rate и выбрать

Edit….

3. Ввести 20000, нажать Enter и затем OK.

Рисунок 12.3– Настройка параметров связи

12.4 Настройка, запуск сценария и анализ


Для моделирования сети используется высокоточный

расчет дискретных событий. Эта модель описывает клиент -

серверные приложения, которые воспроизводят реальный

сетевой трафик. Для запуска имитационного эксперимента


168


Simulation.

2. Установить время моделирования Duration на 8

часов.


4. После завершения прогона нажать Close.

Производительность WAN связи

Для просмотра загрузки линии связи с Интернет


1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по WAN связи и

выбрать пункт View Results .

2. Раскрыть дерево «point-to-point» и выбрать пункт

utilization в обоих направлениях (рисунок 12.4).

3. Выбрать пункт Overlaid Statistics из меню в нижнем

правом углу, чтобы разместить результаты на одном

графике и average, чтобы усреднить (рисунок 12.5).

Рисунок 12.4 – Результаты моделирования

169

4. Нажать кнопку Show и затем закрыть окно View

Results.

5. Кнопка Hide/Show Graph Panels позволяет

спрятать/показать графики.

Производительность компьютера PC2

1. Щелкнуть правой кнопкой мыши по окну PC2

Research и выбрать пункт View Results.

2. Раскрыть Client Http и выбрать пункт <время

загрузки страницы> Page Response Time (seconds) и

нажать кнопку Show .

3. Выбрать пункт <принятый трафик> Traffic

Received (bytes/sec) и нажать кнопку Show .

4. Затем закрыть окно View Results .

5. Графики не должны сильно отличаться от

приведенных ниже (рисунок 12.6).

Рисунок 12.5 – Размещение графиков на одной оси

координат

170

Рисунок 12.6 – Графики полученных результатов

Из полученных результатов следует, что среднее

значение параметра download link Utilization (загрузка

линии на прием) составляет около 90%, а среднее значение

upload link Utilization (загрузка линии на передачу) –

около 10%. При такой загрузке линии, ширины полосы

пропускания не хватит для новых пользователей или

приложений. Значение Response Time (время отклика)

лежит в диапазоне от 40 до 180 секунд, что достаточно

велико. Эта медленная линия связи значительно

перегружена.

12.5 Сценарий соединения на 40 Кб/с

Установим новый быстрый модем для соединения со

скоростью 40 Кб/с. Это реальная пропускная способность

для модема 56Кб/с. Для этого необходимо:

1. Выбрать пункт Scenarios -> Duplicate Scenario… и

назвать сценарий 40K_dialup_connection .

2. Нажать кнопку OK и тогда в проект будет добавлена

копия существующего сценария .

3.Нажать правую кнопку мыши на WAN link и изменить

атрибут data rate на 40000.

После этого нужно запустить прогон модели.

Статистические данные (utilization и Response Time)

можно посмотреть так же, как и в предыдущем сценарии.

171

Рисунок 12.7 - Графики полученных результатов

Параметр связи Utilization (загрузка) уменьшился

примерно на 20%. Параметр Response Time (время ответа)

сократился в среднем со 100 секунд до 80 секунд. Таким

образом, мы получили незначительное повышение

производительности сети.

12.6 Сценарий соединения на скорость 512 Кб/с

В третьем сценарии моделируется загрузка со

скоростью 512 Кб/с. Это вполне реальная пропускная

способность при загрузке для кабельного модема или

линии DSL. Для этого необходимо:

1. Создать копию сценария и назвать его

512K_Cable_Modem_connection.

2. Установить атрибут data rate для WAN link в

512000.

3. Запустить прогон модели .

4. Ознакомиться с результатами моделирования - с

полученными характеристиками link utilization, Response

Time и Traffic Received (рисунок 12.8).

172

Рисунок 12.8 - Графики полученных результатов

Параметр загрузки Utilization снизился до 10%, а –

время отклика Response Time уменьшилось до 6 секунды.

Кабельный модем намного улучшает загрузку и время

отклика данной сети.

12.7 Сценарий связи по выделенному соединению Т1

Интернет – провайдер ISP может предоставлять

выделенное соединение Т1 со скоростью до 1.544 Мб/с в

обоих направлениях. Это и есть реальная пропускная

способность такой линии. Единственной проблемой

является то, что Т1 линия стоит очень дорого. Телефонной

компании нужно протянуть две пары специальных кабелей

для передачи данных и осторожно управлять Т1 линией.

Скорость передачи и доступность линии гарантирована.

Этот сценарий будет содержать преимущества

использования Т1 для связи с ISP. Для моделирования


1. Создать копию сценария и назвать его

T1_connection .

2. Изменить пропускную способность WAN link на Т1

из общего меню.

3. Запустить прогон модели.

Сравнение результатов

Сравнение результатов Utilization и Response Time для

всех четырех сценариев дает более ясное представление о

173

результатах смены пропускной способности. Для того,

чтобы сравнить результаты, необходимо:

1. Выбрать пункт DES -> Results -> Compare Results….

2. Выбрать статистику utilization (Рисунок 12.9).

3. Изменить фильтр в правом нижнем углу с As Is на

average, а затем нажать кнопку Show .

4. Чтобы сравнить характеристику Page Response Time,

необходимо выбрать соответствующую характеристику


Рисунок 12.9 – Сравнение загрузки канала


1. Лабораторная работа посвящена основам

использования Riverbed Modeler. Исследование

производительности приложений и планируемой

пропускной способности производилось при помощи

изменения скорости соединения между домашней ЛВС и ее

ISP (провайдер услуг Интернет).

2. Проведена серия имитационных экспериментов,

позволяющая увидеть, насколько изменяется

производительность сети, если используются каналы от

медленных (модем со скоростью 20 Кб/с; модем со

скоростью 40 Кб/с) до высокоскоростных (кабельный

174

модем или DSL линия со скоростью 512 Кб/с и линия Т1 со

скоростью 1.544 Мб/с).

Рисунок 12.10 – Сравнение времени ответа

3. Для каждого сценария установлена скорость загрузки

в имитационной модели, произведен прогон модели и

проанализирован результат, показывающий, что чем выше

скорость подключения, тем соответственно выше скорость

закачки и меньше время отклика приложений.

4. Однако такие характеристики, как время отклика

Response Time и загрузка Utilization изменяются

незначительно при переходе линии от 512К к Т1. Для

текущего числа пользователей соединение Т1 не дает

значительных преимуществ. Улучшение связи, при

переходе к линии Т1, не является экономически

оправданным для получения тех преимуществ в

пропускной способности, которые оно дает.


Сценарий 1. Собирается множество статистик, таких,

как пропускная способность и задержка в очереди на WAN

175

связи, время отклика Web-страницы на PC1, время отклика

на загрузку почты на PC2, время отклика на загрузку по

FTP на Macintosh GP. Анализ результатов для четырех

сценариев послужит основой для выводов по лабораторной

работе.

Сценарий 2. Создается дубликат сценария. Изменяется

пропускная способность связи между маршрутизатором и

ISP для подбора среднего времени отклика Web-страницы в

1 секунду.

Сценарий 3. Имеется продолжительный по времени

поток данных между интернет сервером и PC1,

определяемый объектом трафика по требованию ( traffic

demand). Можно просмотреть этот объект, выбрав пункты

View -> Demands -> Show All. Изменить объем трафика

для этого объекта. Как это изменение повлияет на время

отклика?

Сценарий 4. Что случится, если в сеть добавить 2 ПК?

Необходимо скопировать Reseacher PC и вставить два раза.

Подсоединить эти два ПК к коммутатору путем

копирования и вставки связей, соединяющих Reseacher PC

и коммутатор. Запустить имитацию сети для оценки

времени отклика Web-страницы в сети и на Reseacher PC.

Сценарий 5. Необходимо добавить приложения на

Reseacher PC для оценки времени отклика приложений в

сети и на отдельных ПК. Чтобы добавить приложения на

клиент, нужно отредактировать в объекте Profile

соответствующий атрибут Profile Configuration .

176

13 ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ WAN

ПРИЛОЖЕНИЯ


В лабораторной работе описывается небольшая ЛВС с

20 пользователями для начинающей компании Deltasoft

Technologies. Исследуется производительность приложений

с линией Т1. Также планируется изменить сеть путем

добавления резервной линии связи между ЛВС и ISP

(провайдером).

ЛВС Deltasoft Technologies состоит из 20

пользовательских ПК, которые совместно используют три

принтера, локальный файловый сервер и E -mail серверы.

Пользователи запускают различные приложения, такие как

E-mail, Web браузер, видео, аудио и FTP. Кроме этого

используются локально обслуживаемые приложения, такие

как внутри сетевая E-mail служба, печать и доступ к базам

данных.

Цель лабораторной работы состоит в расчете и

сравнении времени отклика для двух критичных задач:

загрузки по FTP и загрузки Web страницы. Также будет

анализироваться использование линии связи между ЛВС и

ISP.

После первоначальной установки необходимо разделить

ЛВС на два сегмента, соединенных друг с другом и

добавить дополнительную Т1 линию связи между ЛВС и

ISP, чтобы удвоить пропускную способность. Балансировка

нагрузки будет способствовать тому, что обе Т1 связи

будут использоваться равномерно. Затем одно из устройств

по сценарию выходит из строя и производится анализ,

какие же преимущества обеспечит резервная связь.


Для запуска лабораторной работы необходимо:


Edition.

2. Выбрать пункт File -> Open… .

177

3. Зайти в папку Small Company LAN -> Lab Files и

открыть Small_Company_LAN _over_WAN .

Тем самым мы получили сеть, показанную на рисунке

13.1.

Компания также имеет совместные локальные E-mail и

файл-серверы. Для примера, добавьте сервер из меню

Object Palette и сконфигурируйте его для E-mail и File

Sharing приложений. Это продемонстрирует развертывание

объектов, что важно для модификации моделей сети.

Рисунок 13.1 – Первоначальная сеть

Добавление локального сервера Для добавления сервера необходимо открыть меню

<база ресурсов> (Object Palette). В ней представлены

компоненты сети. Из верхнего меню необходимо выбрать

группу компонентов, разбитых по протоколам и по

производителям (рисунок 13.2).

Далее нужно из группы Ethernet выбрать ethernet-

server и щелкнуть левой кнопкой мыши по рабочей

области, чтобы добавить сервер. Чтобы прекратить

добавление серверов, необходимо нажать правой кнопкой

мыши. После этого добавить связь между сервером и

коммутатором, для чего выбрать из базы ресурсов объект

10BaseT. Затем нажать на 10BT_Switch и на сервер затем

178

закрыть базу ресурсов.

Рисунок 13.2 – База ресурсов

Настройка локального сервера электронной почты и

файл-сервера Эти приложения уже определены в объекте

<приложения> (Application Object). Для настройки

щелкнуть правой кнопкой мыши по серверу и выбрать

<редактор атрибутов> (Edit Attributes).

Установить имя атрибута в <Email & File Server>.

В колонке <значение> (Value) нажать Application:

Supported Services и вместо None выбрать Edit…(рисунок

13.3).

179

Рисунок 13.3 – Настройка приложений

Дальше необходимо настроить приложения. Для этого

установить число строк (Rows) - 2 и в колонке <название>

(Name) нажать на первый ряд и выбрать E-mail (Heavy),

затем нажать на второй ряд и выбрать Database.

Рисунок 13.4 – Выбор приложений

180

После этого дважды нажать OK, а для сохранения

проекта - File -> Save. Так мы получили результирующую

сеть (рисунок 13.5).

Рисунок 13.5 – Результирующая сеть

13.3 Оценка производительности сети

Теперь, когда локальный сервер настроен, необходимо

оценить производительность сети за один рабочий час. Для

этого необходимо:

1. Нажать на кнопку < Conіgure/Run DES >.

2. Установить продолжительность <Duration> на 1 час.


4. Когда прогон закончится, нажать Close.

Далее необходимо оценить такие статистики, как время

отклика веб-приложения, время отклика загрузки файлов

по FTP и загрузки WAN связи. Для такой оценки нужно

выполнить следующую последовательность действий:

1. Нажать правой кнопкой мыши по WAN связи и

выбрать <View Results>.

2. Раскрыть ветвь <point-to-point> и выбрать

<utilization> (рисунок 13.6).

3. Нажать <Show>.

181

4. Закрыть окно <Results Browser>.

5. Нажать на панели инструментов <View Results>.

6. Выбрать пункт <глобальная статистика> (Global

Statistics) -> <HTTP> -> <время загрузки страницы>

(Page Response Time) (sec.).

7. Нажать Show .

Рисунок 13.6 – Загрузка линии

На график с временем отклика HTTP добавить среднюю

той же метрики. Нажимая на график, который только что

был создан, помещаем усредненную кривую . Повторить

процедуру для просмотра времени отклика при загрузке по

FTP (Ftp Download Response Time) (sec.). При этом

необходимо закрыть предыдущие статистики перед

выбором новой статистики.

Замечание . Для того, чтобы убрать или вернуть

графики, необходимо использовать кнопку <hide or show

all graphs> .

182

Рисунок 13.7 – Статистические данные

Анализируя полученные статистические данные по

рисункам 13.7, можно сделать следующие выводы:

- использование связи достигает 90%;

- время отклика веб-приложения близко к 1 сек;

- время отклика загрузки FTP близко к 1.5 сек;

- при таком использовании канала связи остается

совсем небольшой процент доступной полосы пропускания

для приложений пользователей.

Теперь проведем еще два эксперимента. Во -первых,

добавим резервную связь Т1, чтобы удвоить пропускную

способность. Будет использоваться балансировка нагрузки

для равномерного распределения трафика между двумя

183

линиями связи. Затем одно из устройств будет

преднамеренно выведено из строя, чтобы

продемонстрировать преимущество добавления новой

связи.

Для постановки нового сценария необходимо выбрать

пункт меню <Scenarios> -> <Switch To Scenario> ->

<Small_Company_LAN_With_Two_Switches_Over_WAN> .

Сеть компании разделена на два сегмента (рисунок

13.8), каждый из которых подсоединен к коммутатору. ЛВС

подсоединена к Интернету с помощью двух Т1 линий. Для

балансировки нагрузки на двух линиях используется

EIGRP.

Рисунок 13.8 – Новый сценарий

Затем необходимо запустить прогон, чтобы убедиться,

что нагрузка сбалансирована на двух линиях связи.

13.4 Сравнительный анализ результатов

Проведем сравнительный анализ использования связей,

времени отклика Web приложения и загрузки FTP. Мы

ожидаем, что добавление дополнительной связи к ISP

(провайдеру) должно уменьшить время отклика

184

приложения. Для сравнительного анализа необходимо

выполнить следующую последовательность действий:

- щелкнуть правой кнопкой мыши по нижней WAN

связи и выбрать пункт <сравнить результаты> (View

Results);

- в выпадающем списке Results for выбрать Current

Project;

- раскрыть ветвь <point-to-point> в ветви

<Company_LAN.WAN LINK 1[0]> и выбрать (utilization

<--), затем нажать кнопку Show и закрыть окно результатов

(рисунок 13.9);

- щелкнув правой кнопкой мыши на верхней WAN связи

выбрать <просмотр результатов> (View Results);

- раскрыв ветвь <point-to-point> выбрать (utilization <-

-) и затем нажать кнопку Show и закрыть окно результатов.

Рисунок 13 .9 – Загрузка WAN линий

Сравним время отклика двух сценариев. Для этого

щелкнуть по кнопке <View Results>.

185

Выбрать пункт <глобальная статистика> (Global

Statistics) -> Ftp -> <время отклика при загрузке>

(Download Response Time) (sec.).

Далее в правом нижнем углу из меню выбрать

<average> и нажать <Show>.

Повторить эти шаги также для статистики <время

отклика страницы> (Page Response Time) (sec.). Для

этого необходимо удалить предыдущие статистики до того,

как будет выбрана новая.

Рисунок 13 .10 – Сравнение статистики «загрузка»

В результате сравнительного анализа можно сделать

следующие выводы:

1. Как и ожидалось, использование канала связи

снизилось с 90% до 50%, а использование нового канала

связи близко к 40%, т.е. балансировка нагрузки работает

отлично;

2. Время отклика Web приложения снизилось c 1 с. до

0.45 сек;

3. Время отклика загрузки по FTP снизилось до 0.6 с.;

4. Полученные результаты показывают значительное

улучшение условий использования канала связи и времени

отклика.

186

Рисунок 13 .11 – Сравнение времен отклика

Преимущество использования дополнительной Т1

линии можно увидеть при выходе из строя одного из

маршрутизаторов или одной из связей. Для этого

необходимо вывести из строя один маршрутизатор и

сравнить использование канала связи и время отклика

приложения. Для дублирования сценария выбираем

187

Scenarios -> Duplicate Scenario… и введем имя сценария

Small_Company_LAN_Failed_One_Router_Over_WAN, а

затем нажимаем <OK>. Так будет выведен из строя один

из маршрутизаторов, соединяющих ЛВС и ISP.

Для этого необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши

по одному из маршрутизаторов и выбрать <вывести из

строя узел> (Fail This Node). На этом маршрутизаторе

появится красный знак «Х», что и проиллюстрировано на

рисунке 13.12. Затем необходимо запустить прогон.

Рисунок 13 .12 – Вывод из строя маршрутизатора

13.5 Сравнительный анализ производительности

сети для всех сценариев

Теперь сравним производительность каналов связи и

времен отклика для всех трех сценариев. Для этого



2. Для того, чтобы сравнить статистики загрузки канала

связи, необходимо выбрать пункт <статистика объекта>

(Object Statistics) -> Company_LAN -> WAN LINK 1[0] ->

<загрузка> (utilization <-- ).

3. Нажать кнопку Show .

188

Рисунок 13 .13 – Сравнение статистик для первой связи

Для того, чтобы сравнить загрузку канала для верхней

Т1 связи, необходимо удалить предыдущие статистики и

выбрать <статистика объекта> (Object Statistics)

Company_LAN> WAN LINK 2[0] -> <загрузка>

(utilization <--) и нажать кнопку Show (рисунок 13.14).

Для сравнения времен отклика, необходимо выбрать

пункт <глобальная статистика> (Global Statistics) Ftp>

<время отклика при загрузке> (Download Response

Time) (sec.) и значение аverage из меню в нижнем правом

углу. Затем нужно нажать кнопку Show и получить рисунок

13.15.

189

Рисунок 13 .14 – Сравнение статистик для второй связи

Рисунок 13 .15 – Сравнение времени отклика при загрузке

190

Для сравнения характеристики <время загрузки

страницы HTTP> (HTTP Page Response Time) нужно

повторить ту же процедуру. На рисунке 13.16 приведено

сравнение времени отклика при веб -серфинге.

Рисунок 13 .16 - Сравнение времени отклика при веб-

серфинге


1. Время отклика для двух критичных задач (загрузка

по FTP и загрузка Web страницы) в данной лабораторной

работе является основным критерием. В результате

загрузка линии связи достигает, в среднем до 90%. Время

отклика Web приложения близко к 1 с. Время отклика

загрузки FTP близко к 1.5 с. Полученная загрузка линии

связи говорит о том, что остается мало доступной полосы

пропускания для приложений пользователей .

2. Полученные результаты показывают, что

191

дополнительная связь Т1 дает значительное улучшение

условий исполнении связи и времени отклика приложения.

После добавления второй (резервной) линии связи,

загрузка линии связи снизилась с 90% до 50%, а загрузка

новой линии связи близка к 40%. Время отклика Web

приложения снизилось от 1 с до 0.45 с. Время отклика

загрузки FTP снизилось от 1.5 с до 0.6 с. Это говорит о

значительном улучшении использования как самой линии

связи, так и уменьшении времени отклика приложений.

Рисунок 13.17 – Результирующие графики

3. Кроме того, если один из маршрутизаторов выходит

из строя, все пользователи все же могут получить доступ к

192

Интернету за счет более полного исполнения связи и

лучшего времени отклика.


Сценарий 1 . Необходимо создать копию сценария

Small_Company_LAN_With_One_Switch_Over_WAN и

изменить скорость передачи данных WAN связи для

получения среднего времени отклика веб -серфинга 0.5 с.

Затем продублировать сценарий

Small_Company_LAN_With_Two_Switches_Over_WAN и

установить скорость WAN связей в T1. После этого

необходимо оценить время отклика при веб -серфинге.

Сценарий 2. Имеется продолжительный поток данных

между удаленным сервером и несколькими

пользователями, определенный объектом <возникающий

трафик> (Traffic Demand). Можно просмотреть этот

объект, выбрав View > Demand Objects > Show All. Для

редактирования параметров трафика нужно изменить поля

Traffic (packets/sec) и Traffic (bits/sec) объекта

<возникающий трафик> (Traffic Demand).

Сценарий 3. Необходимо скопировать последний

сценарий (не дополнительный). Затем нужно восстановить

работоспособность выведенного из строя маршрутизатора и

вывести из строя одну из WAN связей. Изменятся ли

результаты?

Сценарий 4. Во втором сценарии основного задания

определить проблему с неподдерживаемым приложением и

устранить ее.

193

14 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

СЕТИ КАФЕДРЫ ВУЗа


Цель лабораторной работы состоит в создании

имитационных моделей сети кафедры и проведении

экспериментов на них для получения показателей

производительности и информации об узких местах.

Программная система Riverbed 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 объектов проектирования

194

Рисунок 14.2 – Схема сети кафедры

195


База ресурсов представляет собой набор моделей

устройств различных производителей сетевого

оборудования, таких как 3Com, 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 2-х серверов, 38

рабочих станций, 4 коммутаторов, 1 маршрутизатор и 2

принтеров. 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 10BaseT, 100BaseT , 1000BaseX, Frame

Relay (T1,E1,T3), 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).

196

Рисунок 14.3 – Выбор приложений и параметров

Рисунок 14.4 – Настройка приложений

197

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. На рисунке 14.6

представлен выбор приложений, реализуемых на сервере

кафедры.

198

Рисунок 14.6 – Выбор приложений на сервере


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 .

На рисунке 14.7 представлено первое окно результатов

моделирования, где отображается скорость возникновения

событий.

199

Рисунок 14.7 – 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 14.8 - 14.10).

По показанным графикам предоставляется возможность

рассчитывать загрузку ресурсов, задержки пакетов и

другие характеристики сети.

Рисунок 14.8 – Количество принятых бит коммутатором

200

Рисунок 14.9- Количество байт, принятых рабочей

станцией

Рисунок 14.10 – Количество принятых байт сервером

201

14.4 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 14.11). 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

14.12).

202

Рисунок 14.11 - Локальная вычислительная сеть кафедры

ВТ

Рисунок 14.12 - Структура трафика сети

14.5 Анализ трафика сети

Для адекватного решения задачи анализа

производительности компьютерных сетей в первую очередь

необходима информация о сетевом трафике. Кроме

решения этой задачи, она нужна также и по другим

причинам. Это и аспекты безопасности, поиск узких мест

для оптимизации структуры сети, отладка работы сети,

контроль входящего/исходящего трафика для оптимизации

203

работы разделяемого подключения к сети Интернет др.

Знание и прогнозирование характеристик потоков важно

также для оптимального или близкого к нему управления

ими в сетях.

При помощи бесплатной демоверсии программы NetFlow

Analyzer был собран трафик в пакетах за периоды - день,

неделя, месяц для его анализа. Один из таких трафиков по

типам протоколов сети кафедры ВТ приведен на рисунке

14.13.

Рисунок 14.13 – Трафик сети кафедры по протоколам

Из рисунка 14.13 следует, что почти 90% (88%) от всего

трафика, поступающего на сервер, составляет внешний

трафик, а 97% трафика сети составляют пакеты,

инициированные протоколами HTTP, FTP и NetBIOS.

Ниже на рисунке 14.14 приведен агрегированный

трафик сети кафедры в пакетах в минуту за один рабочий

день, т.е. исходный трафик как случайный процесс задан с

поминутной дискретизацией.

По собранному трафику с поминутной дискретизацией

(рисунок 14.14) определяем максимальную интенсивность

поступления пакетов от маршрутизатора к серверу, равную

203 пакета/с (12153/60), где средняя длина пакета – 763

байта. Наружу, т.е. от сервера к маршрутизатору поступает

204

по максимуму 112 пакетов/с (6744/60).

Рисунок 14.14 – Агрегированный трафик сети

14.6 Моделирование сети кафедры в системе

Riverbed Modeler

Для моделирования данной сети в пакете Riverbed

Modeler, задаем в модели сети кафедры (рисунок 14.11)

полученные выше интенсивности 203 и 112 пак/с трафика в

соответствующих направлениях, от маршрутизатора к

серверу и наоборот (рисунки 14.15 и 14.16). Длительность

моделирования укажем один рабочий день (модельное

время).

205

Рисунок 14.15 – Задание входящего трафика сети кафедры

Рисунок 14.16 – Задание исходящего трафика сети кафедры

Затем весь входящий и исходящий трафики делим

поровну между 3-мя подсетями. Это связано с тем, что

количество рабочих станций в классах одинаково, и

получаем интенсивность на входе каждой подсети 67 пак/с,

а на выходе - 37 пак/с. Зададим эти значения

интенсивностей трафика в соответствующих направлениях

206

для всех трех подсетей, как это показано на рисунке 14.15

и 14.16 для первой подсети.

Очевидно, что здесь мы явно учитываем идентичность

подсетей. Однако в других случаях необходимо учитывать

реальное количество рабочих станций в подсетях и

входящий трафик делить пропорционально их количеству в

каждой подсети.

Рисунок 14.17 – Задание входящего трафика в подсети

В результате прогона модели получаем следующие

данные по загрузкам каналов, как это показано на рис унке

14.19.

207

Рисунок 14.18 – Задание исходящего трафика в подсети

Рисунок 14.29 – Результаты имитационного моделирования

сети кафедры в системе Riverbed Modeler

Эти результаты показывают, что загрузки каналов связи

208

на 100 Мбит/с малы, т.к. максимальная загрузка составляет

всего 1,5%.

По-видимому, такая ситуация имеет место во всех

подобных ЛВС. Это позволяет сделать следующее

утверждение:

- такие ЛВС имеют большой запас производительности,

т.е. входящий трафик может быть увеличен в несколько

десятков раз при условии, что эта сеть работает автономно

вне связи с другими сетями;

- очевидно, что реальные загрузи каналов связи и

узлов, будут еще меньше, т.к. мы рассматриваем поведение

сети при максимальном значении входящего трафика;

- следовательно, существует резерв по пропускной

способности, позволяющий задействовать в сети

дополнительные сетевые приложения.

Примечание:

Если отметить на канале связи статистику загрузки и

подсветить лини (View -> Visualize Link Usage -> Color by

Link Usage…), можно посмотреть загрузку, наведя

указателем мыши на каждую связь:

Рисунок 14.20 – Просмотр данных по загрузке канала

Для наглядности отображаем статистику по всем связям

следующим образом:

Выводим панель Annotation Topology -> Open Annotation

Palette:

209

создаем таблицы следующего вида:

Далее рассмотрим влияние увеличения интенсивностей

входящего и исходящего трафика на загрузки каналов.

Для наглядности на рисунке 14.21 приведены

результаты имитации сети при симметричном трафике:

входящий и исходящий трафики равны и составляют 2190

пакетов/с.

Рисунок 14.21 – Результаты имитационного моделирования

сети кафедры при симметричном трафике

210

Действительно, увеличение трафика в десять с лишним

раз приводит к такому же увеличению нагрузки на все

каналы связи сети.


1. Данная лабораторная работа позволяет на реальном

примере увидеть, как происходит процесс виртуального

тестирования сети и поиск слабых мест, как смоделировать

возможные пути решения по реструктуризации сети, а

также последствия разных организационных и

эксплуатационных решений. С помощью моделирования

можно определить перегруженные каналы связи, причины

перегруза, количественные показатели требуемой

пропускной способности.

2. В работе проанализирована сеть кафедры ВУЗа . Для

адекватного исследования показателей производительности

данной сети использована программа NetFlow Analyzer для

съема реального сетевого трафика.

Полученные показатели производительности: загрузки

каналов связи и задержки пакетов в сети подтверждают,

что эта сеть разумно организована. В сети имеется

большой «запас» производительности, позволяющий

добавить дополнительные приложения, а также наращивать

их ресурсы.

3. При исследовании указанной сети имитационным

моделированием, нами явно использован метод

декомпозиции. Метод декомпозиции сети на подсети

упрощает ее исследование, а учет трафика при этом

повышает достоверность моделирования. Таким образом,

результаты моделирования вполне адекватно могут

отражать процессы функционирования реальных сетей.

211

15 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Будем считать, что на этапе проектирования сети тип

кабеля определен. Более того, предполагается, что тип

локальной сети (Ethernet, Fast Ethernet, FDDI или др.)

также выбран. В этом разделе рассматриваются

рекомендации по организации кабельной системы для сетей

на основе проводных соединений (витых пар и

оптоволокна). При этом учитывается преобладание в

настоящее время на практике сетей данного типа и их

заметное отличие от сетей на основе беспроводных

соединений с точки зрения особенностей организации

кабельной системы. При выборе кабеля в первую очередь

надо учитывать требуемую длину, а также защищенность

от внешних помех и уровень собственных излучений. При

большой длине сети и необходимости обеспечить

секретность передаваемых данных или высоком уровне

помех в помещении незаменим оптоволоконный кабель.

Следует отметить, что применение оптоволоконных вместо

электрических кабелей даже при достаточно комфортных

условиях позволяет существенно (на 10 -50 процентов)

поднять производительность сети за счет снижения доли

искаженных информационных пакетов [5].

При проектировании кабельных систем для локальных

сетей накоплен большой опыт, на основе которого могут

быть сформулированы общие рекомендации по

организации таких систем. Более того, существуют

стандарты под общим названием "структурированные

кабельные системы (СКС)", которые особенно актуальны

для вновь создаваемых или реконструируемых

относительно больших локальных сетей на уровне

предприятия. Для сравнительно небольших локальных

сетей создание сертифицированной СКС излишне. Ниже

перечислены общие рекомендации по созданию кабельных

систем, являющиеся фактически "подмножеством" не

детализированных требований стандартов СКС .

1. Составить план размещения компьютеров и

других сетевых устройств в помещении (или помещениях).

Этот план следует рассматривать как детализацию

212

принятого ранее решения относительно размера и

структуры сети.

2. Провести анализ возможности перемещения всех

или большей части компьютеров в одно или несколько

соседних помещений. Это существенно упростит

организацию кабельной системы и исключит

необходимость использования излишних активных сетевых

устройств. Следует также принять во внимание расширение

сети в будущем, для чего предусмотреть наличие точек

подключения к сети даже в тех помещениях, где сетевые

компьютеры пока отсутствуют. План размещения не

должен быть абстрактным, не учитывающим хотя бы в

эскизном варианте ограничения, накладываемые

конкретным типом выбранной локальной сети. Так,

например, нельзя рассчитывать в сети типа 100BASE -T4

или 100BASE-TX (Fast Ethernet на витой паре) на

расстояние от абонента (сетевого компьютера или другого

сетевого устройства) до концентратора, превышающее 100

м.

3. Оценить соответствие длины кабельной системы и

ее отдельных частей (сегментов, соединений между данным

абонентом и концентратором и т.д.) требованиям

выбранной разновидности локальной сети. Для сетей

семейства Ethernet необходимо учитывать ограничения на

длины сегментов на разных типах кабелей и задержки

сигналов в кабельной системе в соответствии с правилами

модели 1 или 2. Для сетей другого типа (Token Ring, FDDI

и т.д.) действуют абсолютные ограничения на длины

отдельных участков кабельной системы. В случае, е сли

рассчитанная таким образом длина кабельной системы в

целом или на отдельных участках превышает предельно

допустимую или близка к ней, следует выбрать одно или

несколько из следующих решений (в порядке предпочтения

по простоте, стоимости и эффективности реализации):

- перейти к более качественному типу кабеля во всей сети

или только на критичных участках (переход от

неэкранированной витой пары к экранированной или

оптоволокну);

- использовать дополнительные репитеры или репитерные

213

концентраторы, позволяющие восстановить амплитуду и

форму сигналов, тем самым повысить длину кабельной

системы;

- применять модемы для связи данной локальной сети из

относительно близко расположенных абонентов с одним

или несколькими удаленными абонентами, если снижение

скорости передачи на данном участке (или участках)

допустимо;

- перейти к другому типу сети, имеющему меньшие

ограничения на длину кабельной системы (то есть от сетей

на витой паре к сетям на оптоволокне).

Таким образом, выбор конфигурации кабельной

системы на данном и предыдущем этапах – итерационный

процесс, который может затронуть и более ранние этапы

проектирования (вплоть до выбора типов локальной сети и

кабеля), если выбор на этих этапах был некорректным.

4. Кабельная система должна быть устойчива к

внешним электромагнитным помехам и, по возможности,

не генерировать заметные собственные излучения. В

противном случае снижается фактическая скорость работы

сети (из-за необходимости повторной передачи

искаженных помехами пакетов), а также нарушаются

требования защиты информации.

Большой уровень помех может быть вызван наличием в

помещении предприятия мощного электрического

оборудования (например, металлообрабатывающих

станков, физических установок). Он может быть также

связан с близким расположением (до 100-200 метров)

высоковольтных линий электропередачи и мощных

радиопередатчиков (радиостанций, ретрансляционных

антенн сотовой телефонии). Иногда высокий уровень помех

вызван всего лишь неправильным размещением кабеля

сети. Например, при прокладке кабеля вдоль силовых

проводов 220 вольт или вдоль рядов светильников с

лампами дневного света количество ошибок передачи резко

возрастает (кстати, последнее решение кажется многим

очень удобным, так как кабель никому не мешает).

5. Кабельная система должна быть защищена от

механических повреждений.

214

Для прокладки кабелей сети лучше всего использовать

специальные подвесные кабельные короба, настенные

кабелепроводы или фальшполы. В этом случае кабели

надежно защищены от механических воздействий. Самое

дорогое решение – это фальшпол, представляющий собой

металлические панели, установленные на подставках, и

покрывающие весь пол помещения. Зато фальшпол

позволяет легко и безопасно проложить огромное

количество проводов, что особенно ценно в научных

лабораториях, где помимо кабелей локальной сети

существует множество других проводов.

Для прокладки кабеля между комнатами или этажами

обычно пробиваются отверстия в стенах или перекрытиях.

По сравнению с прокладкой кабеля через двери комнат и

стены коридоров это позволяет существенно сократить

общую длину кабелей. Однако надо учитывать, что такое

решение усложняет любые дальнейшие изменения в

кабельной системе (замену кабелей, прокладку

дополнительных кабелей, изменение расположения

компьютеров сети и т.д.).

Кабели ни в коем случае не должны самостоятельно

удерживать свой вес, так как со временем это может

вызвать их обрыв. Их следует подвешивать на стальных

тросах, причем для эксплуатации на открытом воздухе

необходимы специально предназначенные для этого кабели

с оболочкой, устойчивой к атмосферным воздействиям. По

возможности надо использовать для соединения далеко

разнесенных зданий подземные коллекторы. Но при этом

необходимо предпринимать меры по защите кабелей от

воздействия влаги.

Следует также избегать чрезмерно малых радиусов

изгиба кабелей (особенно это важно в случае коаксиальных

и оптоволоконных кабелей), чтобы не вызвать разрушения

изоляции или обрыва центральной жилы. По этой же

причине крепежные элементы не должны чересчур

пережимать кабель. Известны случаи, когда подобные

нарушения вызывали полное прекращение связи через

недели, или даже месяцы после начала эксплуатации сети.

215

Часть из перечисленных в данном пункте мер

способствует также защите от помех и защите информации

(из-за ограничения непосредственного доступа к кабельной

системе).

6. Кабельная система должна иметь "прозрачную" и

документированно оформленную структуру. Это

необходимо как для обеспечения возможности внесения

изменений в эту структуру, так и для поиска

неисправностей.

Для объединения концов кабелей часто используются

специальные распределительные шкафы, доступ к которым

должен быть ограничен. Конечно, их применение

оправдано только в том случае, если кабелей много

(несколько десятков). Располагать распределительные

шкафы целесообразно рядом с концентраторами,

коммутаторами или маршрутизаторами. Отдельные кабели

в жгутах, располагающихся в коробах, под вторым полом и

т.д., должны быть одинаковым образом промаркированы с

помощью специальных цветных наклеек.

7. Необходимо проверить целостность кабельной

системы.

В сети на коаксиальном кабеле для этого можно было

использовать непосредственные измерения омметром

сопротивления при наличии и отсутствии согласующих

нагрузок. В более современных сетях на витой паре и

оптоволокне о целостности кабельной системы можно

судить по показаниям индикаторов, расположенных на

сетевых картах вблизи сетевых разъемов. Возможно также

использование для этой цели специальных приборов –

кабельных сканеров.

Стандарты на "Структурированные кабельные системы

(СКС)" представляют собой объемные документы, детально

описывающие и регламентирующие процесс создания

кабельных соединений локальных сетей. Изучение

стандартов СКС – предмет отдельного курса, касающегося

относительно небольшой по численности категории

специалистов (в сравнении с числом пользователей

локальных сетей). Как и в случае сетевого

администрирования, целесообразно рассмотреть лишь

216

общие принципы создания СКС. Конечно, отдельные

рекомендации стандартов СКС могут быть с успехом

использованы при создании кабельной системы

собственными силами (но без возможности официальной

сертификации такой системы).

Структурированная кабельная система (СКС)

представляет собой иерархическую кабельную систему

здания или группы зданий, разделенную на структурные

подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических

кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров,

кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных

розеток и вспомогательного оборудования. Все

перечисленные элементы интегрируются в единую систему

и эксплуатируются согласно определенным правилам.

Основные преимущества (или принципы) СКС:

Универсальность: передача данных в ЛВС,

видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной

безопасности либо охранных систем по единой кабельной

системе, организация локальной телефонной сети.

Гибкость: простота изменения конфигурации

кабельной системы и управления перемещениями внутри и

между зданиями.

Устойчивость: тщательно спланированная СКС

устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую

надежность и защиту данных в течение многих лет. Так

большинство ведущих производителей дают гарантию на

поставляемые ими СКС (при выполнении требуемых

процедур сертификации) до 25 лет.

Основным препятствием широкого внедрения СКС

является, как уже отмечалось, их высокая стоимость, что

делает приемлемым это решение для относительно

масштабных локальных сетей уровня предприятия.

Действительно, стандарты на СКС предусматривают

проведение, наряду с прочими, комплекса дорогостоящих

строительных работ.

Основными стандартами на СКС являются:

Международный стандарт ISO/IEC 11801 Generic

Cabling for Customer Premises.

217

Европейский стандарт EN 50173 Information

technology– Generic cabling systems.

Американский стандарт ANSI/TIA/EIA 568-В

Commercial Building Telecommunication Cabling Standard.

Стандарты на СКС периодически (примерно раз в пять

лет) пересматриваются в связи с развитием аппаратных

средств локальных сетей (включая совершенствование

медных и оптоволоконных кабелей). Согласно стандартам,

СКС включает следующие три подсистемы:

магистральная подсистема комплекса;

магистральная подсистема здания;

горизонтальная подсистема.

Распределительные пункты (РП) обеспечивают

возможность создания топологии каналов типа "шина",

"звезда" или "кольцо" (Рисунок 15.1) [5].

Рисунок 15.1 - Подсистемы СКС

Магистральная подсистема комплекса включает

магистральные кабели комплекса, механическое окончание

кабелей (разъемы) в РП комплекса и РП здания и

коммутационные соединения в РП комплекса.

Магистральные кабели комплекса также могут соединять

между собой распределительные пункты зданий.

Магистральная подсистема здания включает

магистральные кабели здания, механическое окончание

кабелей (разъемы) в РП здания и РП этажа, а также

коммутационные соединения в РП здания. Магистральные

кабели здания не должны иметь точек перехода,

218

электропроводные кабели не следует соединять сплайсами

(тип непосредственного соединения кабелей без разъемов).

Горизонтальная подсистема включает горизонтальные

кабели, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП

этажа, коммутационные соединения в РП этажа и

телекоммуникационные разъемы. В горизонтальных

кабелях не допускается разрывов. При необходимости

возможна одна точка перехода. Точка перехода – это место

горизонтальной подсистемы, в котором выполняется

соединение двух кабелей разных типов (например,

круглого кабеля с плоским) или разветвление

многопарного кабеля на несколько четырехпарных. Все

пары и волокна телекоммуникационного разъема должны

быть подключены. Телекоммуникационные разъемы не

являются точками администрирования. Не допускается

включения активных элементов и адаптеров в состав СКС.

Абонентские кабели для подключения терминального

оборудования не являются стационарными и находятся за

рамками СКС. Однако стандарты определяют параметры

канала, в состав которого входят абонентские и сетевые

кабели.

В целом соединения в СКС образуют систему

интерфейсов СКС. Интерфейсы СКС – это гнездовые

разъемы каждой из подсистем, обеспечивающие

постоянное или коммутируемое подключение оборудования

и кабелей внешних служб. На рис. 15.2 показаны

интерфейсы в виде линий в пределах распределительных

пунктов, схематически обозначающих блоки гнезд на

панелях.

Для подключения к СКС достаточно одного сетевого

кабеля. В варианте коммутации используют сетевой и

коммутационный кабель и дополнительную панель.

Стандарты на СКС по содержанию можно разделить на

три группы – стандарты проектирования, монтажа и

администрирования. Пожалуй, наиболее полезная в

практическом плане группа стандартов монтажа включает

рекомендуемые типы и длины отдельных сегментов

кабелей в различных подсистемах.

219

Рисунок 15.2 - Система интерфейсов СКС

В настоящее время во вновь создаваемых кабельных

системах рекомендуется использовать только витую пару

(симметричный кабель в соответствии с терминологией

стандартов) и оптоволоконный кабель, причем, чем выше

уровень подсистемы, тем предпочтительнее использование

оптоволокна.

Стандарт определяет пять классов приложений. Этим

гарантируется гибкость в выборе различных систем

передачи информации. Классы приложений:

Класс A – речевые и низкочастотные приложения.

Рабочие характеристики кабельных линий,

поддерживающих приложения Класса A, определены до

100 КГц.

Класс B – приложения цифровой передачи данных со

средней скоростью. Рабочие характеристики кабельных

линий, поддерживающих приложения Класса B,

определены до 1 МГц.

Класс C – приложения высокоскоростной цифровой

передачи данных. Рабочие характеристики кабельных

линий, поддерживающих приложения Класса C,


220

Класс D – приложения сверхвысокой скорости

передачи данных. Рабочие характеристики кабельных

линий, поддерживающих приложения Класса D,


Класс оптики – приложения с высокой и сверхвысокой

скоростью цифровой передачи. Рабочие характеристики

волоконно-оптических кабельных линий определены для

частот 10 МГц и выше. Ширина полосы обычно не является

ограничивающим фактором в системах на территории

конечных пользователей.

Связь между классами линий и категорией кабелей,

показана в таблице 15.1.

Наиболее серьезной проблемой при создании СКС для

работы высокоскоростных приложений (категория 3 и

выше) является качество монтажа. По данным BICSI

(Building Industry Consulting Service International) –

международной ассоциации профессионалов

телекоммуникационной промышленности, 80% всех

структурированных кабельных систем США, построенных

на компонентах категории 5, не могут быть

квалифицированы как системы категории 5 вследствие

нарушения правил монтажа.

Существуют специальные требования и рекомендации

по монтажу СКС, выполнение которых гарантирует

сохранение исходных рабочих характеристик отдельных

компонентов, собранных в линии, каналы и системы.

Стандарты ISO/IEC 11801 и ANSI/TIA/EIA-568A

устанавливают в качестве требований несколько основных

правил монтажа, предусматривающих методы и

аккуратность выполнения соединения компонентов и

организации кабельных потоков, которые в значительной

степени повышают производительность системы и

облегчают администрирование установленных кабельных

систем.

http://www.intuit.ru/department/network/baslocnet/class/free/16/baslocnet_16.html#table.16.1

221

Таблица 15.1 - Связь между классами линий и категорией кабелей

Тип трассы Класс приложений

Класс A Класс B Класс C Класс D Класс оптики

Категория 3 2000 м 200 м 100 м - -

Категория 4 3000 м 260 м 150 м - -

Категория 5 3000 м 260 м 160 м 100 м -

Сбалансированный кабель с волновым сопротивлением 150 Ом 3000 м 400 м 250 м 150 м -

Многомодовое волокно - - - - 2000 м

Одномодовое волокно - - - - 3000 м

Уменьшению искажения передаваемого сигнала

способствуют специальные методы подготовки кабеля и

его терминирования (нагружения на согласующее

сопротивление) в соответствии с инструкциями

производителя, а также хорошая организация кабельных

потоков, расположение и монтаж телекоммуникационного

оборудования, обслуживающего кабельную систему.

Эти правила особенно касаются

высокопроизводительных кабелей, как медных, так и

волоконно-оптических. Медные кабели чувствительны к

внешним аномалиям. Например, развитие пары медных

проводников на величину, превышающую максимально

допустимую стандартами, негативно влияет на

характеристики перекрестных помех пары или пар.

Нарушение требований к минимальному радиусу изгиба

кабеля также влияет на его рабочие характеристики.

С увеличением частоты передачи возрастает риск того,

что неправильно смонтированный кабель окажет влияние

на производительность системы. Если полоса частот

меньше 16 МГц, а скорость передачи равна или ниже 10

Мбит/с (например, 10BASE-T Ethernet), можно и не

заметить, что технология монтажа была нарушена. Однако

этот же кабель, работающий при ширине полосы сети более

50 МГц и скорости передачи 100 Мбит/с или выше, может

функционировать неправильно.

Для оценки передающих рабочих характеристик

компонентов СКС используются следующие параметры:

затухание, NEXT (NearEndXtalk – переходные помехи на

222

ближнем конце), обратные потери и сопротивление

постоянному току. Все они чувствительны к нарушениям

непрерывности волновой среды в точках терминирования и

в местах возникновения дефектов, но на NEXT особенно

влияет развитие пары проводников и другие воздействия,

приводящие к нарушению баланса пары и отклонениям

импеданса.

Кроме искажения сигнала, неправильное

терминирование может привести к возникновению эффекта

рамочной антенны, который проявляется в излучении

сигнала с уровнями, превышающими нормативные

требования к излучению.

В таблице 15.2 приведено несколько примеров того, как

качество монтажа может влиять на самый "тонкий" и

"чувствительный" параметр – NEXT.

Общий закон, устанавливаемый стандартами, гласит:

смонтированная кабельная система UTP классифицируется

в соответствии с наихудшими рабочими характеристиками

компонента линии [5].

Таблица 15.2 - Влияние качества монтажа на параметр NEXT

Тип воздействия Ухудшение

NEXT

Полный канал, правильно установленный Эталон для

сравнения

Кабель, изогнутый 1000 раз в пределах

допустимого радиуса

Без изменений

Замена патч-корда длиной 0,6 м категории 5 на

патч-корд такой же длины категории 3

8,0 дБ

Замена патч-корда длиной 0,6 м категории 5 на

патч-корд длиной 6 м категории 3

13,0 дБ

Сворачивание кабеля в бухту с длиной витка 2 м

и поперечным сечением 5 см


Жгутование кабелей с помощью кабельных

хомутов в соответствии с правилами монтажа


Удаление 2,5 см. оболочки кабеля на

станционном конце

1,2 дБ

Удаление 30 см. оболочки кабеля на

станционном конце

2,0 дБ

http://www.intuit.ru/department/network/baslocnet/class/free/16/baslocnet_16.html#table.16.2

223

Развитие пар кабеля 1,2 см на станционном

конце

1,5 дБ

Развитие пар кабеля 5 см на станционном конце 3,8 дБ

Развитие пар кабеля 15 см на станционном конце 11,6 дБ

Скручивание кабеля радиусом изгиба 3,5 см 1,9 дБ

Скручивание кабеля радиусом изгиба 1,2 см 2,1 дБ

"Изломленный" кабель 2,4 дБ

224

16 КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ

ДЛЯ СТРУКТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕТЕЙ И

СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

16.1 Средства моделирования вычислительных сетей

Существуют специальные, ориентированные на

моделирование вычислительных сетей программные

системы, в которых процесс создания модели упрощен.

Такие программные системы сами генерируют модель сети

на основе исходных данных о ее топологии и используемых

протоколах, об интенсивностях потоков запросов между

компьютерами сети, протяженности линий связи, о типах

используемого оборудования и приложений. Программные

системы моделирования могут быть

узкоспециализированными и достаточно универсальными,

позволяющими имитировать сети самых различных типов.

Качество результатов моделирования в значительной

степени зависит от точности исходных данных о сети,

переданных в систему имитационного моделирования.

Программные системы моделирования сетей –

инструмент, который может пригодиться любому

администратору корпоративной сети, особенно при

проектировании новой сети или внесении кардинальных

изменений в уже существующую. Продукты данной

категории позволяют проверить последствия внедрения тех

или иных решений еще до оплаты приобретаемого

оборудования. Конечно, большинство из этих программных

пакетов стоят достаточно дорого, но и возможная экономия

может быть тоже весьма ощутимой.

Программы имитационного моделирования сети

используют в своей работе информацию о

пространственном расположении сети, числе узлов,

конфигурации связей, скоростях передачи данных,

используемых протоколах и типе оборудования, а также о

выполняемых в сети приложениях. Обычно имитационная

модель строится не с нуля. Существуют готовые

имитационные модели основных элементов сетей: наиболее

распространенных типов маршрутизаторов, каналов связи,

225

методов доступа, протоколов и т.п. Эти модели отдельных

элементов сети создаются на основании различных данных:

результатов тестовых испытаний реальных устройств,

анализа принципов их работы, аналитических

соотношений. В результате создается библиотека типовых

элементов сети, которые можно настраивать с помощью

заранее предусмотренных в моделях параметров. Системы

имитационного моделирования обычно включают также

набор средств для подготовки исходных данных об

исследуемой сети – предварительной обработки данных о

топологии сети и измеренном трафике. Эти средства могут

быть полезны, если моделируемая сеть представляет собой

вариант существующей сети и имеется возможность

провести в ней измерения трафика и других параметров,

нужных для моделирования. Кроме того, система

снабжается средствами для статистической обработки

полученных результатов моделирования.

В табл. 1.1 приведены характеристики нескольких

популярных систем имитационного моделирования

различного класса – от простых программ,

предназначенных для установки на персональном

компьютере, до мощных систем, включающих библиотеки

большинства имеющихся на рынке коммуникационных

устройств и позволяющих в значительной степени

автоматизировать исследование изучаемой сети. [6]

Таблица 16.1

Сравнительные характеристики систем имитационного


Компания и

продукт

Стоимость

(долл.)

Тип

сети

Требуемые ресурсы

American

HYTech,

Prophesy

1495 ЛС* 8МбОП, 6 Мбдиск,

DOS, Windows, OS/2,

32 МбОП, 100 Мб

диск

CACI Product,

COMNET III

34500–

39500

ЛС,

ГС*

Windows, Windows

NT, OS/2, Unix, 32

МбОП, 100 Мб диск

226

Riverbed,

Modeler

20000 ЛС, ГС Windows, 128 МбОП,

2000 Мб диск

Make System,

NetMaker XA

40000–

70000

ЛС, ГС AIX, Sun OS, Sun

Solaris, 2 МбОП, 8

МБ диск

Scientific and

Engineering

Software,

SES/Strategizer

9995 ЛС Windows,8 MбОП, 65

Мбдиск, DOS

Network

Analysis

Center, MIND

9400–

70000

ГС Windows 32 MбОП,

80 Мбдиск, Sun

System&

Networks,

BONES

20000-

40000

ЛС, ГС OS, Sun Solaris

*ЛС – локальная сеть,

ГС – глобальная сеть.

16.2 Программная система NETWizard

Каждый раз, когда организация переезжает в новый

офис, открывает филиал или просто планирует

модернизацию своей технической инфраструктуры, ей

приходится формировать первичный комплект документов

на проектирование локальной вычислительной сети и

оценивать потенциальные затраты на ее построение.

Обычно, в таких случаях требуется привлечение

специалистов по проектированию сетей, но с некоторых

пор существует еще и возможность сделать это с помощью

бесплатного онлайнового сервиса NetWizard

(www.netwizard.ru).

NetWizard создан несколько лет назад сотрудниками

компании “Тауэр Сети”. В настоящее время он представлен

в своей третьей версии и ориентирован на активное

оборудование подразделения ProCurve Networking

компании HP (а также 3Com, но на платной основе). При

этом, как уверяют создатели ресурса, ассортимент

активного сетевого оборудования и цены на него,

постоянно поддерживаются в актуальном виде, что крайне

http://www.netwizard.ru/

227

важно для решения возникающих у пользователей

практических вопросов.

Работа с системой NetWizard всегда происходит в

интерактивном режиме. При этом опытный инженер может

оперировать многочисленными параметрами в

соответствии с международными стандартами RFC, IEEE и

вручную уточнять предлагаемые системой варианты

оборудования. В простейшем же случае Web-

проектировщик попросит вас ответить на несколько не

сложных вопросов, а затем автоматически сформирует

смету с перечнем подходящего активного оборудования.

NetWizard является единственным в своём роде на

рынке системной интеграции онлайн- мастером

проектирования локальных вычислительных сетей.

Он предоставляет пользователям бесплатную

возможность проектирования компьютерных сетей в

первом приближении через Интернет. Расчёт ЛВС в режиме

онлайн происходит посредством пошагового диалога,

понятного любому пользователю персонального

компьютера. Система «не загружает» человека

незнакомыми ему терминами и непонятными вопросами.

Она предлагает уточнить те или иные параметры, чем с

удовольствием воспользуются более опытные

проектировщики.

При выборе Ethernet коммутаторов (свичей) – основных

компонентов мультисервисных сетей, будут

анализироваться требуемые сетевые технологии,

закреплённые в стандартах международных комитетов RFC

и IEEE. Для каждого из коммуникационных узлов

подбирается нужное количество Ethernet коммутаторов, в

зависимости от числа подключённых рабочих станций.

Если последние распределены по зданию неравномерно,

NetWizard оптимизирует количество коммуникационных

узлов и нагрузку на каждый из них.

Ответив на 10-20 несложных вопросов, уже через 30

минут можно получить схему и сметный расчёт

коммутаторов локальной сети. Конечно, эти два документа

не являются исчерпывающими для оценки затрат на ЛВС.

Вместе с тем, производительность и качество

228

обслуживания будущей компьютерной сети, зависят

именно от коммутаторов. К тому же скорость

технологических изменений в пассивном оборудовании и

ассортименте монтажных работ не бывает столь

стремительна, как в активном оборудовании. Поэтому

возможность быстрого и грамотного подбора коммутаторов

может оказаться весьма ценной.

Привлекательной является и возможность оптимизации

сети. После получения проектных документов, можно

вернуться в любое место диалога и изменить ранее

введённые данные, увеличивая функциональность будущей

сети либо уменьшая её стоимость. Благодаря богатым

инструментам оптимизации, можно добиться

существенного снижения затрат. Рассмотрев несколько

вариантов оборудования, можно оценить стоимость сети.

ЛВС на нескольких этажах в рамках одного здания

может быть описана в каждом проекте NetWizard.

Корпоративная сеть в пределах нескольких зданий, может

быть описана с помощью нескольких проектов. Для этого,

в каждом из проектов компьютерной сети здания нужно

указать, что она соединяется с сетями других зданий.

Возможность спроектировать ЛВС через Интернет

может стать первым шагом к планированию и

автоматизации вашего предприятия или бизнеса.

После прохождения регистрации пользователю

предлагается выбор шаблонов проекта: активное

оборудование ЛВС или же пассивное оборудование

(рисунок 16.1).

229

Рисунок 16.1 – Выбор шаблона нового проекта

Пользователю в интерактивном режиме задаются

вопросы, касающиеся непосредственно характеристик

проектируемой сети. Сюда входят: количество рабочих

станций (рисунок 16.2) и параметры здания, в котором

планируется развернуть локальную вычислительную сеть


Рисунок 16.2 – Выбор количества рабочих станций

230

Рисунок 16.3 - Параметры здания

Далее определяются: распределение рабочих станций по

этажам (рисунок 16.4), количество и расположение

коммуникационных узлов (рисунок 16.5), местоположение

узла здания (к нему подключаются все узлы этажей -

рисунок 16.6).

Рисунок 16.4 - Распределение рабочих станций по этажам

231

Рисунок 16.5 – Количество и местоположение

коммуникационных узлов

Рисунок 16.6 - Местоположение узла здания

После этого определяются приложения, которые будут

использовать операторы рабочих станций (рисунок 16.7),

подключение серверов, их количество и расположение по

этажам (рисунки 16.8,16.9).

232

Рисунок 16.7 – Приложения, используемые в сети

Рисунок 16.8 – Подключение серверов

233

Рисунок 16.9 – Количество серверов

Далее можно уточнить особенности проектируемой сети


Рисунок 16.10 – Уточнение особенностей сети

NETWizard произведет расчет сети и предложит

изменить при необходимости начальные данные. Затем

предлагается уточнить технические параметры

оборудования сети (Рисунок 16.11).

234

Рисунок 16.11 – Уточнение технических параметров сети

Выбор производителя оборудования показан на рисунке

16.12.

Рисунок 16.12 – Выбор производителя оборудования

Далее проводится подбор вариантов оборудования, с

235

возможностью внесения изменений в исходные данные. В

результате сформируются следующие документы: схема

вычислительной сети (рисунок 16.13) .

Рисунок 16.13 – Схема вычислительной сети

Рисунок 16.14 – Сметный расчет оборудования

236

На этом шаге можно закончить работу с системой или

же перейти к следующему проекту.

Расчет пассивного оборудования происходит аналогично. В

результате пользователь получает спецификацию (рисунок

16.15) и структурную схему сети (рисунок 16.16).

Рисунок 16.15 – Спецификация

Рисунок 16.16 – Структурная схема компьютерной сети

237

16.3 Система NetCracker

Программный пакет NetCracker разработан компанией

NetCracker Technology. Он позволяет создавать проекты

вычислительных сетей разной сложности/топологий и

проводить их анализ, используя технологию

имитационного моделирования.

Область применения пакета охватывает создание

проекта сетевого решения, тестирование этого решения и

документирование окончательного варианта. База ресурсов

системы допускает, хотя и с некоторыми ограничениями,

добавление нового оборудования с характеристиками,

задаваемыми пользователем. Эта возможность в частности,

в достаточной мере компенсирует отсутствие оборудования

Gigabit Ethernet , которое пользователь может создать

самостоятельно.

Пакет позволяет качественно оценивать возможность

перегрузки оборудования, каналов передачи данных и

находить «узкие места» сетевого проекта. Требования

пакета к производительности процессора растут по мере

увеличения числа заданных потоков данных. Например, на

машинах Celeron-500МГц симуляция проекта с числом

потоков 15 уже может давать сбои, а для нормальной

работы требует, по крайней мере, Celeron-800МГц. Пакет

делает возможным практическое создание самых

разнообразных сетевых решений почти «вживую» без

дорогостоящей тестовой лаборатории. Такая возможность

чрезвычайно полезна на лабораторных занятиях по сетевым

технологиям, администрированию и проектированию сетей.

Система NetCracker использует технологию

имитационного моделирования сети и позволяет получить

результаты в случаях, когда аналитические расчеты

громоздки, крайне сложны, а нередко и невозможны. Тем

не менее в образовательном плане полезна сверка

получаемых в NetCracker результатов с известными

результатами теории массового обслуживания и

прикладного раздела этой теории – теории телетрафика.

Такие проверки можно проводить в рамках лабораторных

занятий для сетей с элементарными топологиями. Тем

238

более что способ задания трафика в NetCracker совместим с

определениями входного потока заявок в ТМО. Одинаково

задаются и размер блока данных, (Transaction size) и время

между приходами данных (Time Between Transactions).

Поскольку потоки данных имеют стохастическую природу,

для размера данных и времени прихода задаются законы

распределений и соответствующие статистические

характеристики. Свойства обслуживающего прибора в

NetCracker, к сожалению, определяются не достаточно

подробно: в виде фиксированной задержки обслуживания и

абсолютного предела скорости поступления заявок. Размер

буфера «прибора» задать нельзя.

После установки и запуска пакета NetCracker , на экране

появляется главное окно программы (Рисунок 16.17).

Рисунок 16.17 - Главное окно NetCracker

Окно NetCracker Professional состоит из трех областей:

браузер баз данных, рабочее пространство проекта Net1, и

область изображения объектов. При запуске NetCracker

Professional , рабочее пространство будет содержать пустой

239

экран Net1. Область окна заполняется изображениями

устройств и приложений в зависимости от объекта,

выбранного из базы данных (здания, университетские

городки и рабочие группы локальной сети).

После выбора команды в меню File > Open: вызывается

диалоговое окно Open для открытия проекта сети из

готовых примеров (рисунок 16.18).

Рисунок 16.18 – Сеть Client_server.net

Окно браузера баз данных содержит список устройств,

отсортированный по производителям (рисунок 16.19).

240

Рисунок 16.19 - Окно браузера баз данных

Для получения информации относительно устройства в

рабочем пространстве, нужно дважды щелкнуть на

устройстве.

Свойства маршрутизатора Cisco 2511 показаны на

рисунке 16.20. Если устройство является модульным, то

можно добавить соответствующие модули в поле

устройства, нажав кнопку Plug-in setup и перетащив

модуль из браузера баз данных, а также указать протоколы,

по которым работает каждый модуль.

241

Рисунок 16.20 – Свойства маршрутизатора 2511

Для отображения видов связей при подключении

устройств, из меню View, нужно выбрать команду Legends


Рисунок 16.21 - Окно-диалог условных обозначений

Устройства соединяются с помощью мастера

242

соединений "Link Assistant". Система NetCracker

проверяет тип интерфейсов устройств и соединяет из них

только совместимые.

Например, в персональных компьютерах

(LanWorkstations\PCs\GenericDevices\PC) в исходном

состоянии есть только последовательные COM-порты,

поэтому для соединения их с сетевым оборудованием

потребуется установить сетевую карту. Теперь создадим

новый проект File\New. Находим компьютер в БД

оборудования (LanWorkstations\PCs\GenericDevices\PC) и

перенесем методом Drag-and-Drop иконку PC в основное

окно проекта TOP.

Затем находим сетевую карту в БД оборудования

(LANadapter\Ethernet\GenericDevices\FastEthernet) и

перенесем иконку "FastEthernetAdapter" методом Drag-and-

Drop на компьютер PC. Для сетей Ethernet можно выбрать и

готовый сетевой компьютер EthernetWorkstation

(LANworkstation\Workstations\Generic

Devices \ EthernetWorkstation). Добавим в основное окно

еще один такой компьютер и коммутатор FastEthernet

(Switches\ Workgroup \Ethernet \GenericDevices \Ethernet

Swich) и приступаем к соединению двух компьютеров

через коммутатор (рисунок 16.22).

Рисунок 16.22 – Соединение устройств

Порядок соединения устройств

1. Выбрать в панели инструментов инструмент "Link

devices" (рисунок 16.23).

Рисунок 16.23 - Инструмент "Link devices"

2. Необходимо убедиться, что модули (компьютеры,

243

коммутаторы, концентраторы), которые вы планируете

соединить, имеют совместимые сетевые порты, например,

FastEthernet . Это можно сделать, выбрав Properties в

контекстном меню устройства, а затем закладку Ports .

3. Далее щелкнуть левой кнопкой мыши сначала по

источнику, затем по приемнику данного соединения.

4. Затем нажать в диалоге Link Assistant на кнопку

Link, а также задать тип, длину и прочие характеристики

среды (длина линии не учитывается при симуляции

передачи данных в сети).

5. Закрываем диалог, нажав на кнопку Close.

При задании трафика нужно учитывать процессорные

возможности компьютера. Так, при 15 потоках трафика и

включенной анимации, для устойчивой работы программы

требуется процессор не ниже Celeron-800. Проверьте

конфигурацию своего компьютера: My Computer\Properties.

Немного облегчить задачу для компьютера можно, отменив

визуализацию передаваемых данных: Global\ Data Flow\

Uncheck All\ Close. При этом сохраняется возможность

наблюдать результаты моделирования, получаемые через

индикаторы статистики. Трафик в моделируемой сети

задается с помощью мастера, вызываемого кнопкой панели

инструментов Set traffic . Порядок задания трафика

следующий.

1. Выбрать в панели инструментов инструмент Set

traffic:

Рисунок 16.24 – Выбор инструмента «Задание трафика»

2. Щелкнуть левой кнопкой мыши сначала по модулю-

источнику трафика, затем по модулю -приемнику трафика.

3. Навести указатель мыши на один из стандартных

профилей трафиков, например, InterLAN traffic. Затем

щелкнуть правой кнопкой мыши и в контекстном меню

выбрать данный профиль трафика (пункт Select).

При выборе профиля можно изменять характеристики

профиля (кнопка Edit), задавая статистику размеров

244

дейтаграмм Transaction size, статистику моментов прихода

дейтаграмм, пауз Time between transactions, а также

протокол уровня приложения Application Layer Protocol.

Нажав на кнопку Add можно создать свой профиль

трафика с заданными характеристиками. Трафик получит

имя Traffic (номер), которое можно изменить, выбрав в

контекстном меню трафика пункт Rename.

4. Посмотреть на заданные потоки данных в сети

Global\Data Flow. Здесь же можно отредактировать (в том

числе и удалить) свойства потоков и профилей трафиков.

Необходимо учитывать максимальные пропускные

способности каналов передачи данных и не перегружать их

чрезмерно. Замечено, что при перегрузке на порядок,

индикаторы статистики среды NetCracker дают неверные

(произвольные) данные.

5. При выборе трафика клиент-сервер, например,

профиля трафика почтового клиента E-mail (POP),

установить серверное приложение (в данном примере –

почтовый сервер). Для этого, в браузере оборудования

(закладка Devices) нажать группу Network and Enterprise

software. Затем перенести иконку E-mail server методом

Drag-and-Drop на компьютер-сервер. После такой

установки программного обеспечения, можно назначать

клиент-серверные трафики.

Назначать такие трафики нужно от клиента к серверу:

сначала выбирать компьютер-клиент, затем – сервер.

Другие виды серверного трафика можно добавить в

свойствах программного обеспечения сервера: Контекстное

меню компьютера-сервера Configuration\Контекстное меню

серверного программного обеспечения Properties\ Закладка

Traffic. При назначении клиент-серверного трафика, можно

изменять характеристики ответов сервера, задавая

статистику размеров дейтаграмм Transaction size,

статистику моментов прихода дейтаграмм/пауз Time

between transactions , а также протокол уровня приложения

Application Layer Protocol.

В процессе разработки текущего варианта проекта сети

в NetCracker можно получить отчеты о составе проекта.

Например, Tools\Reports\Bill of Material можно получить

245

отчет о номенклатуре оборудования, входящего в проект

сети, ценах каждой единицы оборудования, общей цены

проекта: Tools\Reports\Device Summary или

спецификацию всех единиц оборудования. Подобные

спецификации можно сгенерировать и по отдельным

классам оборудования (например, Workstations, Servers,

Hubs, и т. д.). Полученные таким образом отчеты можно

распечатать или сохранить в файл, воспользовавшись

панелью меню по работе с отчетами (рисунок 16.25).

Рисунок16.25 – Панель меню по работе с отчетами

При выборе опции сохранить появляется окно Export

(Рисунок 16.26), в котором можно определить формат

сохраняемого отчета и место его хранения (файл на диске

или отправка по почте).

Рисунок 16.26 – Окно Export

246

Список использованных источников

1. Modeler Academic Edition. Riverbed Technology

[Электронный ресурс] / 2015. - Режим доступа:

www.riverbed.com/products/performance-management-

control/network-performance-management/network-

simulation.html, свободный. - Загл. с экрана.

2. Space: Academic Edition Tutorials [Электронный

ресурс] / 2015. - Режим доступа: www.splash.riverbed.com/

community/product-lines/ steelcentral/university-support-

center/ academic-edition-tutorials, свободный. - Загл. с

экрана.

3. J. Theunis, B. Van den Broeck, P. Leys, J. Potemans1,

E. Van Lil, A. Van de Capelle, “OPNET in Advanced

Networking Education” [Электронный ресурс] / 2015. -

Режим доступа:

www.esat.kuleuven.ac.be/telemic/networking/opnetwork02_joh

an.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

4. Riverbed to Acquire OPNET Technologies, Inc.


www.riverbed.com/about/news-articles/press-releases/

riverbed-to-acquire-opnet-technologies-inc.html, свободный . -

Загл. с экрана.

5. Университет Информационных Технологий


www.lessons-tva.info/edu/e-inf3/m3t1_1.html, свободный. -

Загл. с экрана.

6. ДонНТУ [Электронный ресурс] / 2014. - Режим

доступа: http://www.uran.donetsk.ua/, свободный. - Загл. с

экрана.

247

Приложение

Инструкция по установке Riverbed Modeler 17.5

1. Скачать с сайта www.riverbed.com файл-инсталляции

программы Riverbed Modeler по следующей ссылке:

www.riverbed.com/products/performance-management-

control/network-performance-management/network-

simulation.html.

Рисунок 1 – Сайт Riverbed Modeler 17.5

2. Для регистрации использовать ссылку:

enterprise37.opnet.com/4dcgi/SIGNUP_NewUserOther.

Заполнить необходимые поля (имя, фамилия, страна, адрес

электронной почты и др.) и нажать кнопку «подтвердить»

(рисунок 2). Получить логин и пароль.

248

Рисунок 2 – Заполнение формы регистрации

3. После заполнения формы, появится страница, где

нужно указать почтовый адрес для отправки информации

по аккаунту (рисунок 3).

Рисунок 3 – Форма отправки информации по аккаунту на

почтовый ящик

249

4. Зайти по ссылке

https://enterprise37.opnet.com/4dcgi/COMMUNITY_HOME.

Ввести полученные логин, пароль и выйти на сайт

http://enterprise37.opnet.com/4dcgi/DOWNLOAD_HOME

(рисунок 4).

Рисунок 4 – Страница для скачивания программы

5. Нажать кнопку «скачать», скачать файл

modeler_ae_175A_PL6_13309_win.exe .

6. Для установки Riverbed Modeler 17.5 запустить файл

modeler_ae_175A_PL6_13309_win.exe на выполнение

https://enterprise37.opnet.com/4dcgi/COMMUNITY_HOME

http://enterprise37.opnet.com/4dcgi/DOWNLOAD_HOME

250

(рисунок 5). Файл установки рекомендуется запускать с

правами администратора.

Рисунок 5 – Инсталляция Riverbed Modeler 17.5

7. Выбрать каталог для установки программы.

Рисунок 6 – Выбор каталога для установки

8. Выполнить установку программы с отмеченными

251

Riverbed Model Files и Riverbed Project Files, после которой

на экране появится окно, сообщающее об окончании

установки.

Рисунок 7 – Окончание установки

9. Запустить установленную программу Riverbed

Modeler 17.5, Пуск -> Программы

.

Рисунок 8 – Запуск Riverbed Modeler 17.5

10. Регистрация программы. Для этого согласиться с

условиями регистрации и нажать на соответствующую

кнопку. На экране появится следующее окно:

252

Рисунок 9 – Окно начала регистрации программы

11. Нажать на кнопку «Next». В появившемся окне

нажать кнопку «копировать код регистрации в буфер

обмена», а затем кнопку далее. Автоматически появляется

окно следующего вида (рисунок 11), куда нужно вставить

код:

Рисунок 10 – Копирование кода запроса лицензии

253

Рисунок 11 – Ввод кода запроса лицензии

12. Нажать кнопку «Submit» и получить код

регистрации программы

Рисунок 12 – Окно получения регистрационного кода

программы

254

13. Скопировать полученный регистрационный код в

буфер обмена и поместить его в соответствующее поле

следующей формы:

Рисунок 13 – Ввод регистрационного кода

14. Нажать кнопку Next и на экране появится окно,

подтверждающее успешную регистрацию Riverbed Modeler

17.5.

Рисунок 14 – Окно подтверждения успешной регистрации

программы

15. Перезапустить Riverbed Modeler 17.5 для начала

работы.

255

Глоссарий

AAL (ATM Adaptation

Layer)

Уровень адаптации АТМ, согласовывает

ATM с другими протоколами, у которых

другая длина пакета.

ABR (available bit rate) Доступная скорость передачи в ATM

QoS. Метод передачи, изменяющий

скорость передачи в зависимости от

нагрузки на канал.

ACE (Application

Characterization

Environment)

Среда изучения приложений. Была

создана для Cisco Systems , широко

используется для оценки реальных

приложений по экспериментальным

данным

ACK (Acknowledgment) Бит в пакете TCP , означающий

подтверждение доставки

Application Response

Time

Время отклика приложения

Applications Приложение, программа

Apply Changes Применить изменения

As is Как есть (без изменений)

ATM (Asynchronous

Transfer Mode)

Метод передачи данных ячейками

фиксированной длины

Average Усредненный

Backbone Магистраль

Background Utilization Фоновое использование

Backup Server Резервный сервер

Bottleneck Переполнение (буфера)

Branch Офис

Bridge Мост (2-х портовый коммутатор)

Capture Захватывать (пакеты)

Carrier Несущая (частота, сигнал)

CBR (constant bit rate) Параметр FrameRelay, означает связь с

постоянной скоростью

Chattiness «Болтливость» приложения. Проявляется,

когда части приложения (клиент/сервер)

обмениваются данными в режиме

последовательного диалога, но слишком

много раз происходят циклы

запрос/ответ, в каждом из которых

передается очень мало информации.

CIR (Committed

Information Rate)

Гарантированная скорость передачи

256

CMR (Cell misinsertion

rate)

Допустимая частота возникновения

непередаваемых ячеек (пакетов) в ATM

QoS

Collapse Свернуть

Collection Mode Режим сбора (информации)

Collision Коллизия, сетевая ошибка

Collision detect Определение коллизии (детектирование)

Compare Results Результат сравнения

Configure Discrete Event

Simulation

Настроить имитационное моделирование

Congestion Window Size Вариант TCP окна для предотвращения

перегрузки

CSMA/CA (Carrier

Sense Multiple

Access/Collision

Avoidance)

Множественный доступ с

прослушиванием несущей волны и

разрешением коллизий

CSMA/CD (Carrier

Sense, Multiple Access

with Collision Detect)

Множественный доступ с контролем

несущей и обнаружением коллизий

Data Exchange Chart График обмена данными

Data rate Скорость передачи данных

Database База данных

Database Access Доступ к базе данных

DB Query Запрос к базе данных

DCF (Distributed

Coordination Function)

Распределенный режим, не имеющий

средств централизованного управления

Delay Задержка

Delete Удаление

Demand Object Возникающий (временный) объект

Description Описание

Diagnosis Диагностика

Download link

Utilization

Загрузка линии на прием

Duplicate Scenario Дублировать сценарий

Duration Продолжительность

Effect of Latency Эффект задержки (латентности)

E-mail Электронная почта

E-mail Server Сервер электронной почты

Ethernet Протокол IEEE 802.3, среда передачи

данных CSMA/CD

Exponential Показательное (распределение)

Fast Recovery Быстрое восстановление

Fast Retransmit Быстрая повторная передача

File Server Файл-сервер

257

File Sharing Общий доступ к файлам

Find Поиск

Firewall Брандмауэр, межсетевой экран

Firewall Implemented Установка брандмауэра, внедрение

Frame Relay Метод передачи данных, распространен в

западных странах

FTP (File Transfer

Protocol)

Протокол для передачи файлов по сети

FTP Server Сервер FTP

Heavy Сильно, тяжело

High Load Высокая загрузка

Hub Концентратор

IEEE 802.11 Набор стандартов связи для

коммуникации в беспроводной локальной

сетевой зоне частотных диапазонов 0,9,

2,4, 3,6 и5 ГГц

intermediate Межсетевое взаимодействие

Interarrival Time Временной интервал между посылками

ISP (Internet Service

Provider)

Провайдер услуг Интернет

Latency Задержка , латентность

Light Легко , немного

Link utilization Использование (загрузка) линии связи

Load Загрузка

MAN (Metropolitan

Area Network)

Сеть масштаба города

Messages Сообщения , пакеты

Model Files Файлы модели

Network Browser Браузер (смотритель) сети

Network Effect of

Chattiness

Эффект больших задержек в приложении,

работающем с сетью, когда сама сеть

обеспечивает малый уровень задержек

(см. Chatiness)

Object Palette База компонентов, ресурсов

Object statistics Статистика объекта

Oracle Фирма, выпускающая системы

управления базами данных

OSI Стандарт межсетевых взаимодействий

Outgoing CIR Гарантированная скорость посылки

данных

Overlaid Statistics Статистика нескольких процессов на

одном графике

Packet Delay Variation Разность в задержках передачи пакетов

258

Packet Generation

Arguments

Аргументы генератора пакетов

Page Response Time Время отклика страницы

Parent Subnet Родительская подсеть, подсеть с тем же

адресом, но с меньшей маской

PCM Quality Speech Стандарт кодирования голосовой

информации PCM

PCF (Point Coordination

Function)

Централизованный режим с базовой

станцией, которая берет на себя функцию

управления локальной субсетью

Periphery Периферия

Point-to-point Соединение точка-точка

Preferences Параметры

Print Server Сервер печати

Profiles Профиль (настройки для конкретного

случая)

Project Editor Редактор проекта

Protocol Overhead Перегрузка протокола

Proxy Server «Кеширующий» сервер

Proxy Server Deployed Внедрение кеширующего сервера

PVC (Permanent Virtual

Circuit)

Постоянное виртуальное соединение

(FrameRelay, ATM)

QoS (Quality of Service) Обеспечение качества услуги

Queue Очередь

Radius Радиус

Rapid Configuration Быстрая настройка

Receive Buffer Буфер приемника, входной буфер

Recovery Восстановление

Release 1. Номер версии 2. Освобождение

Repositories Репозиторий, хранилище часто

используемых объектов

Requesting Client

Custom Application

Запрос клиента к другому приложению

Response Time Время отклика

Results Результаты

Retransmit Повторная передача

Run Прогон, начало моделирования

Run Simulation Начать прогон имитационной модели

Sample Profile Пример профиля

Scenarios Сценарий

Segment Sequence

Number

Порядковый номер сегмента

Selected Objects Выделенные объекты

259

Sent Segment Sequence

Number

Посланный порядковый номер сегмента

Server Сервер

Similar Links Похожие линии связи

Simulation Имитационное моделирование

Simulation Speed Скорость моделирования

Special Values Особые значения

Star Звезда (о топологии)

Subnet Подсеть

Switch Коммутатор

Switch To Scenario Переключиться к другому сценарию

SYN (Synchronize) Бит синхронизации соединения (первый

пакет в соединении, запрос на

соединение)

System Information Системная информация

Т1 Линяя связи в 1.5 Mbps

ТСР window scale Автоматический подбор размера окна

TCP

TCP Parameters Параметры TCP

TCP Window Окно TCP (количество переданных TCP

пакетов без подтверждения доставки)

Telnet Популярный протокол удаленного

доступа в систему

Thickness Тонкий (провод)

ThinNet Толстый (провод)

time_average Усредненный по времени

Topology Топология (физическая структура)

Traffic Трафик, поток данных

Traffic Demand Непостоянный, возникающий временами

поток данных

Traffic Received Принятый поток данных

Traffic Sink Уменьшение трафика

Transport Protocol

Specification

Спецификация протокола TCP

UBR (unspecified bit

rate)

Неопределенная скорость передачи в

ATM QoS

Upload link Utilization Загрузка линии на передачу

Upload Response Time Время отклика при выгрузке файлов

Utilization Использование, загрузка

UTP (Unshielded Twisted

Pair)

Неэкранированная витая пара

VBR – nrt (Variable bit

rate - non-real-time)

Изменяющаяся не в реальном времени

скорость передачи в ATM QoS.

Используется для ограничения скорости

260

передачи данных при каких-либо

условиях.

VBR – rt (Variable bit

rate real-time)

Изменяющаяся в реальном времени

скорость передачи в ATM QoS.

Используется в IP телефонии,

обеспечивает минимальные задержки и

колебания задержек.

Voice Голосовые данные (IP телефония)

WAN (Wide Area

Network)

Глобальная сеть

WAN link Линяя связи с глобальной сетью

Web Application

response time

Время отклика Веб-приложения

Web Response Time Время отклика Веб-страницы

WLAN (Wireless Area

Network)

Беспроводные сети

ГВС см. WAN

Коммутатор Устройство, коммутирующее пакеты по

портам на основе физических адресов

получателей.

ЛВС Локальная вычислительная сеть. Сеть с

радиусом не более 1-2 км.

Маршрутизатор Устройство, осуществляющее выбор

оптимального пути следования пакета на

основе сетевого адреса получателя и

собственных таблиц направлений.

Окно TCP см. TCP Window

Пиринговые сети Сети point-to-point , в которых машины

соединяются непосредственно друг с

другом

Сниффер Устройство (программа) перехвата

сетевого трафика, часто используется

хакерами.

Documents

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЕЙ …elib.psuti.ru/Tarasov_Bahareva_Malahov_Ushakov_Proektirovanie_i... · 3 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие