Simulačné modelovanie počítačových sietí .

Koncepcia a ciele modelovania

Efektívnosť budovania a využívania podnikových informačných systémov sa stala mimoriadne naliehavou úlohou najmä v podmienkach nedostatočného financovania informačných technológií v podnikoch.

Kritériá hodnotenia efektívnosti môžu zahŕňať zníženie nákladov na implementáciu informačného systému, súlad so súčasnými požiadavkami a požiadavkami blízkej budúcnosti, možnosť a náklady na ďalší vývoj a prechod na nové technológie.

Základom informačného systému je počítačový systém, ktorý zahŕňa také komponenty ako káblová sieť a aktívne sieťové zariadenia, počítačové a periférne zariadenia, zariadenia na ukladanie dát (knižnice), systémový softvér (operačné systémy, systémy na správu databáz), špeciálny softvér ( monitorovacie systémy a správa siete) av niektorých prípadoch aplikačný softvér.

Najbežnejším prístupom pri navrhovaní informačných systémov je dnes využitie expertného úsudku. V súlade s týmto prístupom špecialisti v oblasti výpočtovej techniky, aktívnych sieťových zariadení a káblových sietí na základe svojich skúseností a odborných posudkov navrhujú výpočtový systém, ktorý poskytuje riešenie konkrétneho problému alebo triedy problémov. Tento prístup umožňuje minimalizovať náklady už v štádiu návrhu a rýchlo odhadnúť náklady na implementáciu informačného systému. Rozhodnutia získané na základe odborných posudkov sú však subjektívne aj požiadavky na vybavenie a softvér, rovnako ako posúdenie záruk prevádzkyschopnosti a vývoja navrhovaného návrhu systému.

Ako alternatívu možno použiť prístup, ktorý zahŕňa vývoj modelu a modelovanie (simuláciu) správania počítačového systému.

Návrh výpočtových systémov s nulovými chybami

Môžeme hovoriť o „bezporuchovom“ dizajne informačných systémov. Dosahuje sa integrovaným využitím vysokoúrovňového modelovania (modelovanie funkcií alebo obchodných procesov) podniku a nízkoúrovňového modelovania počítačového systému. Všeobecný schematický diagram bezporuchového návrhu informačného systému je na obr. 1.

Použitie vysokoúrovňového modelovania nám umožňuje garantovať úplnosť a správnosť informačného systému vykonávajúceho funkcie špecifikované zákazníkom. To znamená, že vytvorený model má bezchybnú funkčnosť (systém musí robiť to, čo je zamýšľané). Modelovanie na vysokej úrovni však nemôže zaručiť, že špecifická implementácia výpočtového systému v podniku bude vykonávať tieto funkcie.

Medzi vysokoúrovňové modelovacie systémy patria systémy ako ARIS a Rational Rose. S ich pomocou sa implementujú princípy štrukturálnej analýzy, keď je podnik reprezentovaný ako komplexný systém pozostávajúci z rôznych komponentov, ktoré majú rôzne druhy vzájomných vzťahov. Tieto nástroje umožňujú identifikovať a reflektovať v modeloch hlavné komponenty podniku, prebiehajúce procesy, používané informácie a tiež prezentovať vzťahy medzi týmito komponentmi.

Vytvorené modely predstavujú zdokumentovaný súbor poznatkov o IP podniku - o jeho organizačnej štruktúre, interakciách medzi podnikom a inými subjektmi trhu, skladbe a štruktúre dokumentov, postupnosti krokov procesu, popise práce oddelení a ich zamestnancov.

Modelovanie funkcií počítačového systému priamo dnes nie je možné. Tento problém nie je možné úplne vyriešiť. Je však možné simulovať fungovanie systému v dynamike (dynamické modelovanie) a jeho výsledky umožňujú posúdiť fungovanie celého systému pomocou nepriamych ukazovateľov.

Nevieme teda overiť správnu funkčnosť databázového servera a softvéru, avšak na základe zistených oneskorení na serveri, neobslúžených požiadaviek a pod. vieme vyvodiť záver o jeho fungovaní.

Uvažované systémy teda nie sú určené na funkčné modelovanie počítačových systémov (to, žiaľ, nie je možné), ale na ich dynamické modelovanie.

Simulácia výpočtového systému umožňuje v porovnaní s expertnými odhadmi presnejší výpočet požadovaného výkonu jednotlivých komponentov a celého systému vrátane systémového a aplikačného softvéru nie maximálne hodnoty charakteristík použitého výpočtového zariadenia, ale charakteristiky , berúc do úvahy špecifiká používania tohto zariadenia v konkrétnej inštitúcii.

Modelovanie je založené na modeloch zariadení a procesov (technológií, softvéru) používaných pri prevádzke predmetu záujmu. Pri modelovaní na počítači sa reprodukujú skutočné procesy v skúmanom objekte, skúmajú sa špeciálne prípady a reprodukujú sa skutočné a hypotetické kritické situácie. Hlavnou výhodou modelovania je schopnosť vykonávať rôzne experimenty so skúmaným objektom bez toho, aby sa museli uchýliť k fyzickej implementácii, čo umožňuje predvídať a predchádzať veľkému množstvu neočakávaných situácií počas prevádzky, ktoré by mohli viesť k neoprávneným nákladom a možno aj poškodeniu. na vybavenie.

V prípade modelovania výpočtových systémov je takýmto objektom informačný systém, ktorý definuje spôsoby získavania, uchovávania, spracovania a využívania rôznych podnikových a externých informácií.

Počas procesu modelovania je možné:

 určenie minimálneho potrebného vybavenia (aj keď nemá reálne analógy), ktoré v súčasnosti zodpovedá potrebám prenosu, spracovania a uchovávania informácií;

 posúdenie požadovanej rezervy produktivity zariadení na zabezpečenie možného zvýšenia výrobných potrieb v blízkej budúcnosti (jeden až dva roky);

 výber viacerých možností vybavenia s prihliadnutím na súčasné potreby, perspektívy vývoja na základe kritéria nákladov na vybavenie;

 kontrola činnosti počítačového systému zostaveného z odporúčaných zariadení.

Použitie simulácie na optimalizáciu výkonu siete

Analyzátory protokolov sú nevyhnutné pre štúdium reálnych sietí, ale neumožňujú vám získať kvantitatívne odhady charakteristík sietí, ktoré ešte neexistujú a sú v štádiu návrhu. V týchto prípadoch môžu dizajnéri použiť modelovacie nástroje, pomocou ktorých vyvíjajú modely, ktoré obnovujú informačné procesy vyskytujúce sa v sieťach.

Metódy analýzy, simulácie a modelovania v plnom rozsahu

Modelovanie je výkonná metóda vedeckého poznania, pri ktorej je skúmaný objekt nahradený jednoduchším objektom nazývaným model. Za hlavné typy procesu modelovania možno považovať dva typy – matematické a fyzikálne modelovanie. Pri fyzikálnom (v plnom rozsahu) modelovanie je skúmaný systém nahradený iným jemu zodpovedajúcim materiálovým systémom, ktorý reprodukuje vlastnosti skúmaného systému pri zachovaní ich fyzikálnej podstaty. Príkladom tohto typu modelovania je pilotná sieť, pomocou ktorej sa študuje zásadná možnosť budovania siete založenej na určitých počítačoch, komunikačných zariadeniach, operačných systémoch a aplikáciách.

Možnosti fyzického modelovania sú dosť obmedzené. Umožňuje riešiť jednotlivé problémy pri zadaní malého počtu kombinácií skúmaných parametrov systému. Pri modelovaní počítačovej siete v plnom rozsahu je skutočne takmer nemožné skontrolovať jej fungovanie z hľadiska možností pomocou rôznych typov komunikačných zariadení - smerovačov, prepínačov atď. Otestovať v praxi asi tucet rôznych typov routerov si vyžaduje nielen veľa úsilia a času, ale aj nemalé náklady na materiál.

Ale aj v prípadoch, keď sa pri optimalizácii siete nemenia typy zariadení a operačných systémov, ale iba ich parametre, je v dohľadnej dobe takmer nemožné vykonávať experimenty v reálnom čase pre veľké množstvo rôznych kombinácií týchto parametrov. čas. Aj jednoduchá zmena maximálnej veľkosti paketu v akomkoľvek protokole si vyžaduje prekonfigurovanie operačného systému na stovkách počítačov v sieti, čo si vyžaduje veľa práce zo strany správcu siete.

Preto je pri optimalizácii sietí v mnohých prípadoch vhodnejšie použiť matematické modelovanie. Matematický model je súbor vzťahov (vzorcov, rovníc, nerovníc, logických podmienok), ktoré určujú proces zmeny stavu systému v závislosti od jeho parametrov, vstupných signálov, počiatočných podmienok a času.

Špeciálnou triedou sú matematické modely simulačné modely. Takéto modely sú počítačové programy, ktoré krok za krokom reprodukujú udalosti vyskytujúce sa v reálnom systéme. Vo vzťahu k počítačovým sieťam ich simulačné modely reprodukujú procesy generovania správ aplikáciami, rozdeľovanie správ na pakety a rámce určitých protokolov, oneskorenia spojené so spracovaním správ, paketov a rámcov v rámci operačného systému, proces získavania prístupu počítača zdieľané sieťové prostredie, proces spracovania prichádzajúcich paketov smerovačom atď. Pri simulácii siete nie je potrebné kupovať drahé zariadenie - jeho činnosť je simulovaná programami, ktoré pomerne presne reprodukujú všetky hlavné vlastnosti a parametre takéhoto zariadenia.

Výhodou simulačných modelov je možnosť nahradiť proces meniacich sa udalostí v skúmanom systéme v reálnom čase zrýchleným procesom meniacich sa udalostí tempom programu. Výsledkom je, že v priebehu niekoľkých minút je možné reprodukovať prevádzku siete na niekoľko dní, čo umožňuje vyhodnocovať prevádzku siete v širokom rozsahu rôznych parametrov.

Výsledkom simulačného modelu sú štatistické údaje zozbierané počas pozorovania prebiehajúcich udalostí o najdôležitejších charakteristikách siete: čas odozvy, miera využitia kanálov a uzlov, pravdepodobnosť straty paketov atď.

Existujú špeciálne simulačné jazyky, ktoré uľahčujú proces vytvárania modelu programu ako používanie všeobecných programovacích jazykov. Príklady simulačných jazykov zahŕňajú jazyky ako SIMULA, GPSS, SIMDIS.

Existujú aj systémy simulačného modelovania, ktoré sa zameriavajú na úzku triedu skúmaných systémov a umožňujú vám vytvárať modely bez programovania. Podobné systémy pre počítačové siete sú popísané nižšie.

Modely teórie radenia

Protokoly spojovej vrstvy v súčasnosti používané v lokálnych sieťach využívajú metódy prístupu k médiu založené na jeho zdieľaní viacerými uzlami z dôvodu časového delenia. V tomto prípade, ako vo všetkých prípadoch zdieľania zdrojov s náhodným tokom požiadaviek, môžu vzniknúť fronty. Na opis tohto procesu sa zvyčajne používajú modely teórie radenia.

Mechanizmus delenia média protokolu Ethernet zjednodušene popisuje najjednoduchší model typu M/M/1 - jednokanálový model s Poissonovým tokom požiadaviek a exponenciálnym distribučným zákonom pre čas služby. Dobre popisuje proces spracovania náhodne prichádzajúcich požiadaviek na službu systémami s jedným obslužným zariadením s náhodným servisným časom a vyrovnávacou pamäťou na ukladanie prichádzajúcich požiadaviek, zatiaľ čo obslužné zariadenie je zaneprázdnené vykonávaním ďalšej požiadavky (obrázok 4.1). Ethernetové prenosové médium je v tomto modeli reprezentované obslužným zariadením a pakety zodpovedajú požiadavkám.

Zavedme označenie: l je intenzita prijatia požiadaviek, v tomto prípade je to priemerný počet paketov žiadajúcich o prenos v prostredí za jednotku času, b je priemerný čas obsluhy požiadavky (bez zohľadnenia čas čakania na obsluhu), to znamená, že priemerný čas prenosu paketu v prostredí s prihliadnutím na pauzu medzi paketmi je 9,6 μs, r je faktor zaťaženia servisného zariadenia, v tomto prípade je to faktor využitia média, r = lb.

V teórii radenia sa pre tento model získali nasledujúce výsledky: priemerný čas čakania na aplikáciu vo fronte (čas, keď paket čaká na prístup k médiu) W sa rovná:

Ryža. 4.1. Aplikácia modelu teórie radenia M/M/1 na analýzu prevádzky v sieti Ethernet

Špecializované systémy pre simuláciu počítačových sietí

Existujú špeciálne softvérové ​​systémy zamerané na modelovanie počítačových sietí, v ktorých je proces tvorby modelu zjednodušený. Takéto softvérové ​​systémy samotné generujú model siete na základe počiatočných údajov o jej topológii a použitých protokoloch, intenzite tokov požiadaviek medzi počítačmi v sieti, dĺžke komunikačných liniek a typoch použitých zariadení a aplikácií. Simulačné softvérové ​​systémy môžu byť vysoko špecializované a celkom univerzálne, čo vám umožňuje simulovať siete rôznych typov. Kvalita výsledkov simulácie do značnej miery závisí od presnosti pôvodných sieťových údajov dodávaných do simulačného systému.

Softvérové ​​systémy na modelovanie siete sú nástrojom, ktorý môže byť užitočný pre každého správcu podnikovej siete, najmä pri navrhovaní novej siete alebo pri zásadných zmenách existujúcej siete. Produkty v tejto kategórii vám umožňujú skontrolovať dôsledky implementácie určitých riešení ešte pred zaplatením zakúpeného zariadenia. Samozrejme, väčšina z týchto softvérových balíkov je dosť drahá, ale možné úspory môžu byť tiež dosť významné.

Programy na simuláciu siete využívajú informácie o priestorovom umiestnení siete, počte uzlov, konfigurácii pripojení, rýchlostiach prenosu dát, protokoloch a type použitých zariadení, ako aj o aplikáciách bežiacich v sieti.

Simulačný model sa zvyčajne nevytvára úplne od začiatku. Existujú hotové simulačné modely hlavných prvkov sietí: najbežnejšie typy smerovačov, komunikačné kanály, metódy prístupu, protokoly atď. Tieto modely jednotlivých prvkov siete sú vytvárané na základe rôznych údajov: výsledky testov reálnych zariadení, analýza princípov ich fungovania, analytické vzťahy. Výsledkom je vytvorenie knižnice typických sieťových prvkov, ktoré je možné konfigurovať pomocou parametrov vopred poskytnutých v modeloch.

Systémy simulačného modelovania zvyčajne obsahujú aj sadu nástrojov na prípravu počiatočných údajov o skúmanej sieti - predspracovanie údajov o topológii siete a meranej prevádzke. Tieto nástroje môžu byť užitočné, ak je modelovaná sieť variantom existujúcej siete a je možné na nej merať prevádzku a ďalšie parametre potrebné pre modelovanie. Okrem toho je systém vybavený nástrojmi na štatistické spracovanie získaných výsledkov modelovania.

Existuje pomerne veľa systémov na dynamické modelovanie počítačového systému, ktoré sa vyvíjajú v rôznych krajinách. Bolo možné objaviť také systémy vyrábané v Rumunsku a iných krajinách, ktoré nie sú lídrami v počítačovom a informačnom priemysle. Okrem toho často vyvinuté systémy na diagnostiku inštalovaného počítačového systému (testery inteligentných káblov, skenery, analyzátory protokolov) sú tiež klasifikované ako modelovacie systémy, čo nie je pravda. Systémy klasifikujeme podľa dvoch súvisiacich kritérií: cena a funkčnosť. Ako sa dalo očakávať, funkčnosť modelovacích systémov úzko súvisí s ich cenou. Analýza systémov ponúkaných na trhu ukazuje, že dynamické modelovanie počítačových systémov je veľmi nákladná záležitosť. Ak chcete získať skutočný obraz v počítačovom systéme, zaplaťte peniaze. Všetky systémy dynamického modelovania možno rozdeliť do dvoch cenových kategórií:

 Lacné (stovky a tisíce dolárov).

 High-end (desiatky tisíc dolárov, v plnej verzii - sto alebo viac tisíc dolárov).

Žiaľ, nepodarilo sa nájsť systémy v strednej cenovej relácii, ale mnohé z nich sú súborom balíkov a cenový rozsah toho istého systému je určený rozsahom dodávky, teda objemom vykonávaných funkcií. Lacné systémy sa líšia od drahých tým, do akej miery dokážu podrobne popísať vlastnosti jednotlivých častí modelovaného systému. Umožňujú vám získať iba „odhadované“ výsledky, neposkytujú štatistické charakteristiky a neposkytujú možnosť vykonať podrobnú analýzu systému. Špičkové systémy umožňujú pri prenose údajov cez komunikačné kanály zhromažďovať komplexné štatistiky o každom zo sieťových komponentov a vykonávať štatistické vyhodnotenie získaných výsledkov. Na základe funkčnosti možno modelovacie systémy používané pri štúdiu výpočtových systémov rozdeliť do dvoch hlavných tried:

 Systémy, ktoré modelujú jednotlivé prvky (komponenty) systému.

 Systémy, ktoré modelujú celý výpočtový systém.

Nasledujúca tabuľka ukazuje charakteristiky niekoľkých populárnych simulačných systémov rôznych tried - od jednoduchých programov určených na inštaláciu na osobný počítač až po výkonné systémy, ktoré zahŕňajú knižnice väčšiny komunikačných zariadení dostupných na trhu a umožňujú do značnej miery automatizovať štúdium siete. študoval.

Spoločnosť a produkt	Cena (USD)		Požadované zdroje	Poznámky
americký HYTech, Prorokovať	1495		8 MBOP, 6 MB disk, DOS, Windows, OS/2	Hodnotenie výkonu pri práci s textovými a grafickými dátami pre jednotlivé segmenty a sieť ako celok
Produkt CACI, KOMNET III	34500-39500	LS, GS	32 MBOP, 100 MB disk , Windows, Windows NT, OS/2, Unix	Modely X.25, ATM, Frame Relay siete, LAN-WAN komunikácia, SNA, DECnet, OSPF, RIP protokoly. CSMA/CD prístup a prístup k tokenu, FDDI atď. Zabudovaná knižnica smerovačov 3COM, Cisco, DEC, HP, Wellfleat, ...
Vytvorte systém, NetMaker XA	6995-14995	LS, GS	128 MBOP, 2000 MB disk, AIX, Sun OS, Sun Solaris	Kontrola údajov o topológii siete; importovať informácie o premávke v reálnom čase
Systém NetMagic StressMagik	2995		2 MBOP, 8 MB disk, Windows	Podpora štandardných testov merania výkonu; simulácia špičkového zaťaženia na súborovom serveri
Centrum sieťovej analýzy, MIND	9400-70000		8 M bop, 65 MB disk, DOS, Windows	Nástroj na návrh optimalizácie siete poskytuje údaje o nákladoch pre typické konfigurácie so schopnosťou presne vyhodnotiť výkon
AutoNet/Designer	25000			Určenie optimálneho umiestnenia koncentrátora v systéme verejných služieb, možnosť vyhodnotiť úsporu nákladov znížením tarifných poplatkov, zmenou poskytovateľov služieb a aktualizáciou zariadení; porovnanie možností komunikácie cez najbližší a optimálny prístupový bod, ako aj cez most a miestnu telefónnu sieť
Skupina pre návrh a analýzu siete, AutoNet/MeshNET	30000		8 M bop, 40 MB disk, Windows, OS/2	Modelovanie šírky pásma a optimalizácia nákladov na organizáciu verejnej siete simuláciou poškodených liniek, podpora tarify spoločností AT&T, Sprint, WiTel, Bell
Skupina pre návrh a analýzu siete, AutoNet/Výkon-1	4000		8 M bop, 1 MB disk, Windows, OS/2	Simulujte výkon hierarchických sietí analýzou citlivosti na latenciu, čas odozvy a úzky profil siete
Skupina pre návrh a analýzu siete, AutoNet/Výkon-3	6000		8 M bop, 3 MB disk, Windows, OS/2	Modelovanie výkonnosti multiprotokolových spojení lokálnych a rozsiahlych sietí; odhadovanie oneskorení v radoch, predpovedanie časov odozvy, ako aj úzkych miest v štruktúre siete; účtovanie skutočných prevádzkových údajov pochádzajúcich zo sieťových analyzátorov
Systém a siete, KOSTI	20000-40000	LS, GS	32 M bOP, 80 MB disk, Sun OS, Sun Solaris, HP-UX	Analýza vplyvu aplikácií klient-server a nových technológií na výkon siete
MIL3, Opnet	16000-40000		16 MBOP, 100 MB disk , DEC AXP, OS Sun, Sun Solaris, HP-UX	Má knižnicu rôznych sieťových zariadení, podporuje animáciu, generuje mapu siete a simuluje šírku pásma.

Najpopulárnejšie modelovacie systémy

KOSTI(Systems and Networks) je všeobecný grafický modelovací systém na analýzu architektúry systémov, sietí a protokolov. Popisuje modely na transportnej vrstve a na aplikačnej vrstve. Umožňuje analyzovať vplyv aplikácií klient-server a nových technológií na prevádzku siete.

Netmaker(spoločnosť OPNET Technologies) - nástroje na návrh, plánovanie a analýzu topológie pre siete širokej triedy. Pozostáva z rôznych modulov pre výpočet, analýzu, návrh, vizualizáciu, plánovanie a analýzu výsledkov.

Optimálny výkon(Compuware; Optimal Networks) – má rýchle vyhodnocovanie a možnosti presného modelovania, pomáha optimalizovať distribuovaný softvér.

Prorokovať(spoločnosť Abstraction Software) - jednoduchý systém na modelovanie lokálnych a globálnych sietí. Umožňuje odhadnúť čas odozvy počítača na požiadavku, počet "zásahov" na WWW server, počet pracovných staníc na obsluhu aktívneho zariadenia a rezervu výkonu siete v prípade poruchy určitého zariadenia.

CANE rodina(spoločnosť ImageNet) - návrh a reengineering počítačového systému, vyhodnocovanie rôznych možností, scenáre „čo ak“. Modelovanie na rôznych úrovniach modelu OSI. Vyvinutá knižnica zariadení, ktorá zahŕňa fyzikálne, elektrické, teplotné a iné charakteristiky objektov. Je možné vytvárať vlastné knižnice.

rodina COMNET(Compuware; CACI Products Company) - objektovo orientovaný systém na modelovanie lokálnych a globálnych sietí. Umožňuje modelovať úrovne: aplikácia, prenos, sieť, kanál. Využíva všetky v súčasnosti známe technológie a protokoly, ako aj systémy klient-server. Ľahko konfigurovateľné pre modely zariadení a technológií. Schopnosť importovať a exportovať údaje o topológii a sieťovej prevádzke. Modelovanie hierarchických sietí, multiprotokolových lokálnych a globálnych sietí; berúc do úvahy smerovacie algoritmy.

rodina OPNET(OPNET Technologies) - nástroj na navrhovanie a modelovanie lokálnych a globálnych sietí, počítačových systémov, aplikácií a distribuovaných systémov. Schopnosť importovať a exportovať údaje o topológii a sieťovej prevádzke. Analýza vplyvu klient-server aplikácií a nových technológií na prevádzku siete. Modelovanie hierarchických sietí, multiprotokolových lokálnych a globálnych sietí; berúc do úvahy smerovacie algoritmy. Objektovo orientovaný prístup. Komplexná knižnica protokolov a objektov. Zahŕňa nasledujúce produkty: Netbiz (návrh a optimalizácia počítačových systémov), Modeler (modelovanie a analýza výkonu sietí, počítačových systémov, aplikácií a distribuovaných systémov), ITGuru (hodnotenie výkonu komunikačných sietí a distribuovaných systémov).

Stresová mágia(NetMagic Systems) - podpora štandardných testov merania výkonu; simulovanie špičkového zaťaženia na súborovom serveri a tlačovom serveri. Je možné simulovať interakciu rôznych používateľov so súborovým serverom. Obsahuje 87 výkonnostných testov.

Tabuľka 1. Simulačné systémy

Spoločnosť	Produkt	Náklady, doláre	Typ siete	Operačný systém
Systémy a siete	Kosti	20000 - 40000		Sun Solaris, Sun OS, HP/UX
ImageNet( http://www.imagenet-cane.com/)	TRSTINA	7900 - 25000	Architektúry LAN, WAN, klient-server	Windows NT
Optimálne siete (Compuware) (http://www.optimal.com/)	Optimálny výkon	5000 - 30000	LAN, WAN	Windows 98/NT
Abstrakce softvér ( http://www.abstraction.com/)	Prorokovať		LAN, WAN	Windows 98/NT, OS/2
Centrum analýzy siete ( http://www.nacmind.com/, http://www.salestar.com/)	WinMIND	9500 - 41000		Windows 98/NT
Produkty CACI (Compuware) ( http://www.caciasl.com/, http://www.compuware.com/)	rodina COMNET	19000 - 60000	Architektúra klient-server LAN, WAN	Windows 98/NT, OS/2, AT&T Unix, IBM AIX, DEC Ultrix, Sun Solaris, Sun OS, HP/UX
OPNET Technologies (MIL3) ( http://www.mil3.com/, http://www.opnet.com/)	rodina OPNET	16000 - 40000	Architektúry LAN, WAN, klient-server	DEC AXP, Sun Solaris, Sun OS, HP/UX, Silicon Graphics IRIX, IBM AIX, Windows
NetMagic Systems ( http://www.netmagicinc.com/)	StressMagic	3000 na 1 súborový server		Windows 98/NT

Podrobnejšie informácie o týchto systémoch a ich charakteristikách sú uvedené v tabuľke. 1. Medzi najvýkonnejšie a najzaujímavejšie patria COMNET III od CACI Products Company (systém bol predaný Compuware v roku 2000) a OPNET od OPNET Technologies (predtým MIL3).

Simulačný systém CACIProducts COMNET

Spoločnosť CACIProducts je jedným z lídrov na trhu v oblasti sieťových simulačných systémov a vyvíja takéto nástroje už 35 rokov.

Simulačný systém COMNET umožňuje analyzovať prevádzku zložitých sietí fungujúcich na báze takmer všetkých moderných sieťových technológií a zahŕňajúcich lokálne aj globálne spojenia.

Systém COMNET sa skladá z niekoľkých hlavných častí, ktoré fungujú samostatne aj v kombinácii:

• COMNETBaseliner je balík určený na zber počiatočných údajov o prevádzke siete potrebných na modelovanie.
• COMNETIII spolu s AdvanceFeaturesPack je detailný systém modelovania siete.
• COMNETPredictor je systém na rýchle hodnotenie výkonu siete.

COMNET Baseliner

Hlavným problémom každého modelovania siete je problém zhromažďovania údajov o existujúcej sieti. Presne tento problém pomáha riešiť balík COMNETBaseliner.

Tento balík dokáže spolupracovať s mnohými systémami na správu a monitorovanie priemyselnej siete, pričom z nich prijíma zozbierané údaje a spracováva ich na použitie pri modelovaní siete pomocou systémov COMNETIII alebo COMNETPredictor.

COMNETBaseline vám umožňuje vytvárať rôzne filtre, ktoré možno použiť na extrahovanie informácií potrebných na modelovanie z importovaných údajov. S COMNETBaseline môžete:

• Importovať informácie o topológii siete, prípadne v hierarchickej forme;
• Skombinujte informácie z niekoľkých súborov záznamov premávky, ktoré je možné importovať z rôznych monitorovacích nástrojov, do jedného modelu premávky;
• Poskytnite výsledný dopravný model na predbežnú rýchlu kontrolu;
• Zobrazte si grafické znázornenie medziuzlovej komunikácie, v ktorej je prevádzka každého páru uzlov reprezentovaná čiarou určitej farby.

Balík COMNETBaseline dokáže importovať údaje z nasledujúcich produktov:

Topologické informácie:	Dopravné informácie:
HP OpenView	Network General Expert Sniffer Network Analyzer
Cabletron SPECTRUM	Network General Distributed Sniffer System
IBM NetView pre AIX	Hraničný softvér NETscout
Digitálne polycentrum	Axon Network LAN sluha
Castlerock SNMPc	HP NetMetrix
CACI SIMPROCESS	Wandel & Goltermann Domino Analyzer Compuware EcoNet
NACMIND	Väčšina produktov RMON

KOMNET III

všeobecné charakteristiky

Systém simulácie siete COMNETIII vám umožňuje presne predpovedať výkon lokálnych, rozsiahlych a podnikových sietí. Systém COMNETIII beží na Windows 95, WindowsNT a Unix.

COMNETIII ponúka jednoduchý a intuitívny spôsob konštrukcie sieťového modelu, založený na použití hotových základných blokov zodpovedajúcich známym sieťovým zariadeniam, ako sú počítače, smerovače, prepínače, multiplexory a linky.

Používateľ používa techniku ​​drag-and-drop na grafické znázornenie simulovanej siete prvkov knižnice:

COMNETIII potom vykoná podrobnú simuláciu výslednej siete, pričom výsledky dynamicky zobrazí ako vizuálnu animáciu výslednej prevádzky.

Ďalšou možnosťou špecifikácie topológie simulovanej siete je import topologických informácií zo systémov riadenia a monitorovania siete.

Po dokončení simulácie dostane používateľ nasledujúce charakteristiky výkonu siete:

• Predpokladané oneskorenia medzi koncovými a medziľahlými uzlami siete, priepustnosť kanálov, miera využitia segmentov, vyrovnávacích pamätí a procesorov.
• Dopravné špičky a údolia ako funkcia času a nie ako priemer.
• Zdroje oneskorení a prekážok siete.

Ryža. 4.1. Modelovanie siete pomocou systému COMNETIII

Typy uzlov

Systém COMNETIII pracuje s tromi typmi uzlov – procesorovými uzlami, uzlami smerovača a prepínačmi. Uzly sa môžu pripojiť cez porty k akémukoľvek typu komunikačného kanála, od miestnych sieťových kanálov až po satelitné komunikačné linky. Uzly a prepojenia možno charakterizovať stredným časom medzi poruchami a stredným časom do obnovy na modelovanie spoľahlivosti siete.

COMNETIII modeluje nielen interakciu počítačov v sieti, ale aj proces zdieľania procesora každého počítača medzi jeho aplikáciami. Činnosť aplikácie je modelovaná pomocou niekoľkých typov príkazov, vrátane príkazov na spracovanie dát, odosielanie a čítanie správ, čítanie a zapisovanie dát do súboru, nadväzovanie relácií a pozastavenie programu až do prijatia správ. Pre každú aplikáciu je určený takzvaný príkazový repertoár.

Uzly smerovačov môžu simulovať činnosť smerovačov, prepínačov, mostov, rozbočovačov a akéhokoľvek zariadenia, ktoré má zdieľanú internú zbernicu, cez ktorú sa prenášajú pakety medzi portami. Zbernica sa vyznačuje priepustnosťou a počtom nezávislých kanálov. Uzol smerovača má tiež všetky vlastnosti uzla procesora, takže môže spúšťať aplikácie, ktoré napríklad aktualizujú smerovacie tabuľky alebo distribuujú smerovacie informácie po sieti. Neblokujúce uzly prepínačov je možné modelovať nastavením počtu nezávislých kanálov, ktorý sa rovná počtu prepínacích modulov. Knižnica COMNETIII obsahuje veľké množstvo popisov konkrétnych modelov smerovačov s parametrami založenými na výsledkoch testovania v Harvard NetworkDeviceTestLab.

Prepínačový uzol simuluje činnosť prepínačov, ako aj smerovačov, rozbočovačov a iných zariadení, ktoré prenášajú pakety zo vstupného portu na výstupný port s miernym oneskorením.

Komunikačné kanály a globálne siete

Komunikačné kanály sú modelované špecifikovaním ich typu, ako aj dvoch parametrov - priepustnosti a zavedeného oneskorenia šírenia. Jednotkou dát prenášaných cez kanál je rámec. Pri prenose cez kanály sú pakety rozdelené do rámcov. Každý kanál je charakterizovaný: minimálnou a maximálnou veľkosťou snímky, réžiou na snímku a chybovosťou v snímkach.

Systém COMNETIII dokáže modelovať všetky bežné metódy prístupu k médiám, vrátane ALOHA. CSMA/CD, TokenRing, FDDI atď. Linky point-to-point možno použiť aj na simuláciu liniek ISDN a SONET/SDH.

COMNETIII obsahuje nástroje na modelovanie rozsiahlych sietí na najvyššej úrovni abstrakcie. Táto reprezentácia globálnych sietí je užitočná pri špecifikovaní presných informácií o topológii fyzických spojení a úplná prevádzka globálnej siete je nemožná alebo nepraktická. Napríklad pri skúmaní prevádzky medzi dvoma lokálnymi sieťami pripojenými na internet nemá zmysel presne modelovať internet.

COMNETIII umožňuje rozsiahle modelovanie sietí FrameRelay, sietí s prepínaním medzi sieťami (napríklad ATM) a sietí s prepínaním paketov (napríklad X.25).

Pri modelovaní globálnych sietí sú pakety rozdelené do rámcov, pričom každý typ globálnej služby je charakterizovaný minimálnymi a maximálnymi veľkosťami rámcov a réžiou.

Komunikácia s rozľahlou sieťou je simulovaná pomocou prístupového kanála, ktorý má určité oneskorenie šírenia a priepustnosť. Samotná globálna sieť sa vyznačuje oneskorením v doručovaní informácií z jedného prístupového kanála do druhého, pravdepodobnosťou straty rámca alebo jeho núteného odstránenia zo siete (ak dôjde k porušeniu dohody o parametroch prevádzky typu CIR). Tieto parametre závisia od stupňa preťaženia globálnej siete, ktorý možno nastaviť ako normálny, stredný a vysoký. V sieti je možné simulovať virtuálne kanály.

Doprava. Každý uzol môže byť pripojený k viacerým zdrojom dopravy rôznych typov.

Zdroje aplikácie generovať aplikácie, ktoré sú vykonávané uzlami, ako sú procesory alebo smerovače. Uzol vykonáva príkaz za príkazom, čím simuluje prevádzku aplikácií v sieti. Zdroje môžu generovať zložité neštandardné aplikácie, ako aj jednoduché, ktoré sa zaoberajú hlavne odosielaním a prijímaním správ cez sieť.

Zdroje hovorov generovať požiadavky na nadviazanie spojení v sieťach s prepájaním okruhov (siete s prepínaným virtuálnym pripojením, ISDN, POTS).

Zdroje plánovanej záťaže generovať údaje pomocou časovo závislého plánu. V tomto prípade zdroj generuje údaje periodicky pomocou určitého rozloženia časových intervalov medzi časťami údajov. Je možné modelovať závislosť intenzity generovania údajov od dennej doby.

Zdroje typu klient-server vám umožňujú špecifikovať nie prevádzku medzi klientmi a serverom, ale aplikácie, ktoré generujú túto prevádzku. Tieto aplikácie pracujú v modeli „klient-server“ a zdroj tohto typu vám umožňuje simulovať výpočtovú záťaž počítača fungujúceho ako server, to znamená brať do úvahy čas vykonávania výpočtových operácií, operácií spojených s prístupom. disk, I/O subsystém atď.

Protokoly

Komunikačné protokoly fyzickej a dátovej spojovej vrstvy sú v systéme COMNETIII zohľadnené v takých sieťových prvkoch, ako sú kanály (linky). Protokoly sieťovej vrstvy sa odrážajú vo fungovaní modelových uzlov, ktoré rozhodujú o výbere trás paketov v sieti.

Chrbtica siete a každá z podsietí môže fungovať na základe rôznych a nezávislých smerovacích algoritmov. Smerovacie algoritmy používané COMNETIII sa rozhodujú na základe výpočtov s najkratšou cestou. Používajú sa variácie tohto princípu, ktoré sa líšia použitou metrikou a spôsobom aktualizácie smerovacích tabuliek. Používajú sa statické algoritmy, pri ktorých sa tabuľka aktualizuje iba raz na začiatku simulácie, a dynamické algoritmy, ktoré tabuľky pravidelne aktualizujú. Je možné simulovať viaccestné smerovanie, pri ktorom sa dosiahne rovnováha dopravy pozdĺž niekoľkých alternatívnych trás.

COMNETIII podporuje nasledujúce smerovacie algoritmy:

• RIP (minimálne chmeľovanie),
• Najnižšie namerané oneskorenie,
• OSPF
• IGRP
• Používateľom definované smerovacie tabuľky.

Protokoly, ktoré vykonávajú transportné funkcie a funkcie doručovania správ medzi koncovými uzlami, sú v systéme COMNETIII zastúpené rozsiahlou sadou protokolov: ATP, NCP, NCPBurstMode, TCP, UDP, NetBIOS, SNA. Pri používaní týchto protokolov si ich používateľ vyberie zo systémovej knižnice a nastaví špecifické parametre, napríklad veľkosť správy, veľkosť okna atď.

Prezentácia výsledkov

Grafy a prehľady

COMNETIII umožňuje pri modelovaní špecifikovať formu výsledkovej správy pre každý jednotlivý prvok modelu. Ak to chcete urobiť, musíte prejsť na položku ponuky správa vyberte požadovanú položku (položka podponuky sieťový prvok) a nastavte preň konkrétny typ prehľadu (položka typ správy).

Správa sa vygeneruje pri každom spustení konkrétneho modelu. Výkaz je prezentovaný v štandardnej textovej forme, 80 znakov široký a možno ho jednoducho vytlačiť na akejkoľvek tlačiarni.

Pre každý prvok siete môžete nastaviť generovanie niekoľkých správ rôznych typov.

Existujú aj iné spôsoby, ako získať štatistické výsledky z modelových sérií, ako je podávanie správ. COMNETIII má tlačidlá Štatistiky, ktoré možno použiť na povolenie zberu štatistík pre každý typ prvku modelu – uzly, linky, zdroje prevádzky, smerovače, prepínače atď. Monitor štatistiky jednotlivých prvkov je možné nastaviť tak, aby zbieral iba základné štatistiky (minimum, maximum, priemer a rozptyl) alebo aby zbieral údaje z časovej mierky na vykreslenie.

Ak sa výsledky pozorovania uložia do súboru na neskoršie vykreslenie a analýzu, potom je možné zostaviť aj histogramy a percentá. Počas simulácie je tiež možné vykresliť grafy.

Sledovanie animácií a udalostí

Pred alebo počas simulácie môžete nastaviť režimy animácie a sledovania udalostí pomocou položiek ponukyAnimácia A Trace.

Možnosti ponuky Animáciaumožňujú meniť rýchlosť simulačných hodín a rýchlosť postupu tokenov - grafických symbolov zodpovedajúcich rámcom a paketom. V animačnom režime systém COMNETIII zobrazuje tok tokenov do a z komunikačných kanálov, aktuálny počet paketov v uzloch, počet relácií vytvorených s daným uzlom, percento využitia a mnohé ďalšie.

V režime sledovania môžete zobraziť proces udalostí vyskytujúcich sa v modeli buď v súbore alebo na obrazovke. Po zobrazení na obrazovke sa môžete prepnúť do režimu modelovania krok za krokom, keď nastane ďalšia udalosť v modeli a zobrazí sa až po ďalšom stlačení príslušného tlačidla na grafickom rozhraní. Môžete zadať úroveň udalostí, ktoré sa majú monitorovať, od udalostí na vysokej úrovni spojených s prevádzkou aplikácie až po udalosti najnižšej úrovne súvisiace so spracovaním rámcov vo vrstve dátového spojenia.

Štatistická analýza

COMNETIII obsahuje integrovanú sadu nástrojov na štatistickú analýzu zdrojových údajov a výsledkov simulácií. S ich pomocou môžete vybrať vhodné rozdelenie pravdepodobnosti pre experimentálne získané údaje. Nástroje na analýzu výsledkov vám umožňujú vypočítať intervaly spoľahlivosti, vykonávať regresné analýzy a vyhodnocovať variácie v odhadoch v rámci viacerých cyklov modelov.

COMNETPredictor

1. mája 1997 sa na trhu objavil nový nástroj od CACIProducts - COMNETPredictor. COMNETPredictor je určený pre tie prípady, kedy je potrebné vyhodnotiť dôsledky zmien v sieti, avšak bez jej detailného modelovania.

COMNETPredictor funguje nasledovne. Údaje o prevádzke existujúcej možnosti siete sa stiahnu zo systému správy siete alebo monitorovania a urobia sa predpoklady o zmenách parametrov siete: počet používateľov alebo aplikácií, kapacita kanála, smerovacie algoritmy, výkon uzla atď. COMNETPredictor potom vyhodnotí vplyv navrhovaných zmien a vytvorí výsledky vo forme grafov a grafov, ktoré zobrazujú latenciu, mieru využitia a odhadované úzke miesta v sieti.

Vďaka originálnej technológii Flow Decomposition je analýza aj veľkých globálnych sietí hotová za pár minút.

COMNETPredictor dopĺňa systém COMNETIII, ktorý potom možno použiť na dôkladnejšiu analýzu najdôležitejších sieťových možností.

COMNET Predictor beží na Windows 95, Windows NT a Unix.

COMNET Predictor od CACI je vynikajúci produkt a stojí menej ako NetMaker XA. Je pravda, že Predictor je o niečo menej vyvinutý a jeho inštalácia nie je taká jednoduchá. Správy, ktoré generuje, sú navyše trochu mätúce a neinformatívne a sieťové diagramy sú preťažené.

Vyskúšali sme niekoľko jednotiek CD-ROM, kým sme boli schopní prečítať informácie z disku, ktorý nám bol zaslaný. Len jeden pohon sa s touto úlohou dokázal správne vyrovnať. Inštalácia produktu tiež nebola úspešná na prvý pokus.

Základná konfigurácia Predictor obsahuje všetko, čo potrebujete na vytvorenie sieťového diagramu pretiahnutím ikon zariadení z knižnice. Bohužiaľ, diagram zobrazuje toľko informácií, že je veľmi ťažké ich pochopiť. Predictor obsahuje aj nástroje na vytváranie vlastných zariadení a úpravu informácií v knižnici.

Možnosť Baseliner vám umožňuje importovať informácie o topológii siete a vzorcoch prevádzky z rôznych populárnych nástrojov na monitorovanie siete. Vďaka Baselineru pochopíte, aké objemy návštevnosti generuje konkrétna aplikácia. Potom môžete zostaviť model, v ktorom sa objem návštevnosti z tejto aplikácie zvýši o 10 % mesačne, čím získate predpoveď na niekoľko mesiacov dopredu. Každý, kto sa naučí porozumieť sieťovým diagramom (a to nie je veľmi jednoduché), zistí, že Predictor je veľmi výkonný nástroj, ktorého používanie nie je náročné. Parametre sieťových prvkov vybraných z knižnice je možné doladiť.

Potom môžete urobiť predpoklady o raste siete - musíte Predictorovi povedať, v ktorom bode by mali byť zahrnuté do modelu. Počas výpočtov bude Predictor informovať používateľa, ak sa vyskytnú problémy. Napríklad sa uvádza, že za šesť mesiacov dosiahne úroveň využitia akéhokoľvek smerovača 80 %, čo je maximálna hodnota. Potom môžete do modelu zaviesť ďalší smerovač a zistiť, či problém vyrieši.

Používateľ má k dispozícii množstvo správ, ale na získanie užitočných informácií z nich budete musieť tvrdo pracovať: veľa tabuliek a grafov sa navzájom duplikuje, čo sťažuje pochopenie.

Nepochybne 29-tisíc dolárov. - nie je to lacné, ale ak si pamätáte, že Predictor môže fungovať nielen pod Unixom, ale aj pod Windows NT a Windows 95, je jasné: jeho používateľ môže ušetriť na hardvéri (v porovnaní s NetMaker XA).

Výstavba pilotných projektov navrhnutých sietí

Ak na špecifikáciu informácií o topológii siete nepotrebujete mať skutočnú sieť, potom zber počiatočných údajov o intenzite zdrojov sieťovej prevádzky môže vyžadovať merania na pilotných sieťach, ktoré predstavujú plnohodnotný model navrhovanej siete. Tieto merania sa môžu vykonávať rôznymi spôsobmi, vrátane protokolových analyzátorov.

Okrem získavania počiatočných údajov pre simulačné modelovanie možno pilotnú sieť použiť na riešenie nezávislých dôležitých problémov. Môže poskytnúť odpovede na otázky týkajúce sa základnej prevádzkyschopnosti konkrétneho technického riešenia alebo kompatibility zariadení. Experimenty v plnom rozsahu môžu vyžadovať značné náklady na materiál, ale sú kompenzované vysokou spoľahlivosťou získaných výsledkov.

Pilotná sieť by mala byť čo najviac podobná sieti, ktorá sa vytvára, aby sa vybrali parametre, z ktorých sa pilotná sieť vytvára. K tomu je potrebné v prvom rade vyzdvihnúť tie vlastnosti vytváranej siete, ktoré môžu mať najväčší vplyv na jej prevádzkyschopnosť a výkon.

Ak existujú pochybnosti o kompatibilite produktov od rôznych výrobcov, napríklad prepínačov, ktoré podporujú virtuálne siete alebo iné ešte neštandardizované funkcie, potom by sa v pilotnej sieti mali tieto zariadenia testovať na kompatibilitu a v tých režimoch, ktoré vyvolávajú najväčšie pochybnosti.

Čo sa týka použitia pilotnej siete na predpovedanie priepustnosti reálnej siete, možnosti tohto typu modelovania sú veľmi obmedzené. Je nepravdepodobné, že by pilotná sieť ako taká poskytla dobrý odhad výkonu siete obsahujúcej oveľa viac uzlov podsiete a používateľov, pretože nie je jasné, ako extrapolovať výsledky získané z malej siete na oveľa väčšiu sieť.

Preto je vhodné v tomto prípade použiť pilotnú sieť v spojení so simulačným modelom, ktorý dokáže využiť vzorky prevádzky, oneskorenia a priepustnosti zariadení získané v pilotnej sieti na nastavenie charakteristík modelov častí reálnej siete. Následne je možné tieto čiastkové modely spojiť do kompletného modelu vytvorenej siete, ktorej činnosť bude simulovaná.

Čo získame pomocou simulácie?

Pomocou modelovania pri návrhu alebo reinžinieringu výpočtového systému dokážeme: vyhodnotiť priepustnosť siete a jej komponentov, identifikovať úzke miesta v štruktúre výpočtového systému; porovnať rôzne možnosti organizácie počítačového systému; vykonávať dlhodobú prognózu vývoja počítačového systému; predpovedať budúce požiadavky na kapacitu siete pomocou prognózovaných údajov; odhadnúť požadovaný počet a výkon serverov v sieti; porovnať rôzne možnosti aktualizácie počítačového systému; posúdiť vplyv aktualizácií softvéru, výkon pracovných staníc alebo serverov a zmeny sieťových protokolov na počítačový systém.

Štúdium parametrov výpočtového systému s rôznymi charakteristikami jednotlivých komponentov umožňuje vybrať sieťové a výpočtové vybavenie s prihliadnutím na výkon, kvalitu služieb, spoľahlivosť a náklady. Keďže náklady na jeden port aktívneho sieťového zariadenia sa môžu v závislosti od výrobcu zariadenia, použitej technológie, spoľahlivosti a ovládateľnosti líšiť od desiatok rubľov až po desiatky tisíc, modelovanie nám umožňuje minimalizovať náklady na zariadenia určené na použitie v výpočtový systém. Simulácia sa stáva efektívnou, keď je počet pracovných staníc 50-100 a keď je ich viac ako 300, celková úspora nákladov môže dosiahnuť 30-40% nákladov na projekt.

Finančná stránka

Prirodzene vyvstáva otázka o nákladoch na uskutočnenie prieskumu počítačového systému pomocou simulácie. Náklady na samotné modelovanie sú nízke, ak je modelovací systém správne používaný. Hlavnú časť nákladov na prieskum tvoria náklady na odmeňovanie vysokokvalifikovaných špecialistov v oblasti sieťových technológií, výpočtovej techniky, modelovacích systémov, vykonanie obhliadky objektu, zostavenie modelov komponentov a samotného počítačového systému, určenie smerov vývoja a úprav počítačového systému a jeho modelov.

Prieskum a modelovanie počítačového systému s 250 uzlami môže trvať jeden až dva týždne a náklady sa môžu pohybovať od 5 000 do 17 500 USD Ak náklady na projekty informatizácie pre veľké organizácie často presahujú 500 000 USD, potom sú náklady na modelovanie v každom prípade nižšie. ako 4 % z nákladov projektu.

Zároveň dostávame: objektívne posúdenie riešenia a štúdiu realizovateľnosti; garantovaná požadovaná produktivita a marža produktivity; informované a zvládnuteľné rozhodnutia pre postupnú modernizáciu.

Modelovacie systémy nie sú zahrnuté v recenzii

CPSIM(spoločnosť BoyanTech) - jednoduchý systém na modelovanie sekvenčných a paralelných procesov. Model je orientovaný graf, v ktorom sú uzly objekty (počítače, servery, sieťové zariadenia) a oblúky sú komunikačné kanály.

NetDA/2(spoločnosť IBM) - určený na návrh, analýzu a optimalizáciu globálnych sietí a reengineering existujúcich sietí SNA. Je možné nastaviť si vlastné smerovacie algoritmy. Umožňuje simulovať scenáre „čo ak“. Podporuje aj protokol TCP/IP. Implementované na OS/2.

NPAT(Nástroje sieťového plánovania a analýzy); Spoločnosť Sun - určená na modelovanie integrovaných dátových/hlasových sietí založených na zväzkoch T1 a T3. Implementované na Solaris 2.6, 7.

SES/Workbench(spoločnosť HyPerfomix) - modelovanie lokálnych a globálnych sietí na aplikačnej, linkovej a fyzickej úrovni. Modelovanie zložitých aplikácií, DBMS. Umožňuje analýzu nákladov možností. Existuje mechanizmus na umiestnenie kontrolných bodov a sledovanie.

WinMIND(spoločnosť Network Analysis Center) - systém pre návrh, konfiguráciu a optimalizáciu siete; obsahuje údaje o nákladoch pre typické konfigurácie s možnosťou presného odhadu výkonu a ceny.

Rodina AUTONET(spoločnosť Network Design and Analysis) - zahŕňa monitorovací a riadiaci systém AMS, umožňuje hodnotenie výkonu siete, ako aj presné modelovanie a spoplatňovanie sieťových riešení.

Projekt ns2/VINT

Rok 1996 sa niesol v znamení začiatku prác na projekte VINT (Virtual InterNetwork Testbed), organizovanom DARPA (Defense Research Projects Agency) a realizovaným pod vedením množstva vedeckých organizácií a centier: USC/ISI (University of Southern California / Inštitút informačných vied), Xerox PARC, LBNL (Lawrence Berkley National Laboratory) a UCB (UC Berkley). Dnes sú hlavnými sponzormi projektu DARPA, NSF a ACIRI (AT&T Center for Internet Research at ICSI). Hlavným cieľom projektu VINT bolo vybudovať softvérový produkt, ktorý umožňuje simuláciu komunikačných sietí a má množstvo charakteristík vrátane vysokého výkonu, dobrej škálovateľnosti, vizualizácie výsledkov a flexibility. Ako základ pre implementáciu softvéru bol vybraný balík sieťového simulátora (do roku 1995 známy ako REAL), ktorý sa od roku 1989 vyvíjal na Kalifornskej univerzite. Je logické, že pre softvérový produkt bol zvolený názov network simulator 2 (ďalej len ns2).
ns2, rovnako ako jeho predchodcovia, bol vyvinutý ako softvér s otvoreným zdrojovým kódom (OSS). Takýto softvér je distribuovaný bezplatne – bez akýchkoľvek obmedzení práva na používanie, úpravu a šírenie tretími stranami. Z hľadiska nákladov je teda ns2 určite lídrom v porovnaní s komerčným softvérom uvedeným vyššie - je zadarmo. Z rovnakého dôvodu sú všetky aktualizácie a doplnky (nové knižnice, protokoly atď.) bezplatné a vždy dostupné online. Ďalšou nemenej pozoruhodnou vlastnosťou OSS softvéru je možnosť modifikovať jadro programu a flexibilná konfigurácia v súlade s požiadavkami konkrétneho užívateľa. Jednou z charakteristických vlastností ns2 z hľadiska flexibility je viacnásobná prevádzka. Plné verzie, vrátane všetkých funkcií, sú momentálne funkčné pod nasledujúcimi operačnými systémami:
- SunOS;
- Solaris;
- Linux;
- FreeBSD;
- Windows 95/98/ME/NT/2000.
Ak chcete nainštalovať plnú verziu ns2, musíte mať 250 MB voľného miesta na disku v počítači a kompilátor C++. Pre niektoré OS, najmä všetky verzie Windowsu, existuje aj zjednodušená verzia (kompilovaná), ktorá nie je taká flexibilná ako plná verzia, najmä nie je možné pridávať komponenty, upravovať jadro atď. Táto verzia je však veľmi jednoduchá na používanie a nevyžaduje hlboké znalosti OS a jazyka C++. Na prevádzku zjednodušenej verzie ns2 stačí mať 3 MB voľného miesta na pevnom disku počítača.
Požiadavky na výkon počítača ns2 nie sú také prísne. V zásade môže počítač s procesorom 486 zabezpečiť prijateľnú funkčnosť aj plnej verzie ns2 Ak skupina používateľov potrebuje používať ns2, stačí mať plnú verziu nainštalovanú na počítači s operačným systémom typu Unix. Používatelia môžu mať v terminálovom režime prístup k ns2 a vykonať potrebné úpravy, vrátane jadra programu, kompiláciou svojej verzie do domovského adresára. Animácia získaných výsledkov je možná aj pomocou X servera.

Netsimulator.

NETSIMULÁTORurčené na modelovanie sietí s prepínaním paketov a rôznych metód smerovania paketov.

NETSIMULÁTORumožní vývojárovi alebo personálu údržby siete simulovať správanie siete zmenou: topológie siete, spôsobu smerovania paketov, priepustnosti ľubovoľného sieťového kanála, zaťaženia siete (intenzita vstupných tokov), dĺžky pakety a rozdelenie počtu paketov v jednej správe, veľkosť pamäte na prepínacích uzloch, obmedzenia maximálneho času zotrvania správ v sieti, priority rôznych správ.
Systém umožňuje simulovať také metódy smerovania paketov, ako je reliéfna metóda, Fordova metóda, Dijkstrova metóda, Baerenova metóda, metóda výmeny oneskorení paketov medzi uzlami siete, Gallagherova metóda, metóda riešenia Bellmanových rovníc (pre špeciálny typ siete ), ako aj náhodné smerovanie, protokoly RIP, EGP, IGRP, BGP, OSPF atď. Väčšina metód je implementovaná v nerandomizovaných a randomizovaných modifikáciách.
Systém využíva princíp delenia správ na typy, ktoré sa líšia dĺžkami a prioritami paketov, rozložením ich počtu, intenzitou vstupných tokov atď.

V dôsledku činnosti modelu sa získajú informácie o:

• priemerné oneskorenia (časy doručenia) správ rôzneho typu;
• histogramy a funkcie distribúcie oneskorenia (času doručenia) správ;
• histogramy hustôt a distribučných funkcií obsadenej pamäte cez prepínacie uzly;
• počet správ rôznych typov, ktoré sa dostali k adresátovi;
• počet zlyhaní doručenia správ z rôznych dôvodov (nedostatok pamäte, prekročenie povoleného času stráveného v sieti atď.);

Počas procesu modelovania je na žiadosť užívateľa možné vyplniť „sieťový protokol udalostí“ pre následnú štatistickú analýzu.

Opnet.

Opnet Modeler ponúka používateľom grafické prostredie na vytváranie, vykonávanie a analýzu simulácií komunikačných sietí založených na udalostiach. Tento užívateľsky prívetivý softvér možno použiť na širokú škálu úloh, ako je vytváranie a testovanie typického komunikačného protokolu, analýza interakcie protokolov, optimalizácia siete a plánovanie. Balík je možné použiť aj na kontrolu správnosti analytických modelov a popis protokolov.

V rámci takzvaného projektového editora možno vytvárať palety sieťových objektov, ku ktorým môže užívateľ priraďovať rôzne formy uzlov spojov a prepojení, dokonca majúcich podobu rébusu. Automatizované generovanie sieťových topológií – kruhová, hviezdicová, náhodná sieť, je tiež podporované a rezervované obslužnými programami pre importované sieťové topológie v rôznych formátoch. Náhodná prevádzka môže byť automaticky generovaná z algoritmov špecifikovaných používateľom a môže byť tiež importovaná z formátov reálnej linky, ktoré sú štandardne súčasťou balíka. Výsledky simulácie je možné analyzovať a dopravné grafy a animácie sa opäť vygenerujú automaticky. Novinkou je automatický prevod do formátu html 4.0x.

Jednou z výhod vytvárania sieťového modelu pomocou softvéru je, že úroveň flexibility, ktorú poskytuje modelovací nástroj, je rovnaká ako pri modeloch napísaných od začiatku, ale objektovo orientovaná konštrukcia prostredia umožňuje používateľovi navrhovať, zlepšovať a vyrábať modely oveľa rýchlejšie...

Existuje niekoľko prostredí editora – jedno pre každý typ objektu. Organizácia objektov je hierarchická, sieťové objekty (modely) sú spojené množinou uzlov a komunikačných objektov, kým uzlové objekty sú prepojené množinou objektov, ako sú moduly radenia, moduly procesorov, vysielače a prijímače. Verzia softvéru na modelovanie rádiových kanálov obsahuje modely antény rádiového vysielača, antény prijímača a objektov pohyblivých uzlov (vrátane satelitov).

Logika správania procesora a modulov frontu je určená modelom procesu, ktorý môže užívateľ vytvárať a meniť v editore procesov. V editore procesov môže používateľ definovať model procesu pomocou kombinácie algoritmu konečného automatu ( konečný automat - FSM ) a operátory programovacieho jazyka C/C++.

Vyvolanie udalosti modelu procesu počas simulácie je riadené vyvolaním prerušenia a každé prerušenie zodpovedá udalosti, ktorú musí model procesu spracovať.

Základom komunikácie medzi procesmi je dátová štruktúra nazývaná balík. Formáty balíkov môžu byť špecifikované, čo znamená, že definujú, ktoré polia môžu obsahovať štandardné dátové typy, ako sú celé čísla, čísla s pohyblivou rádovou čiarkou a ukazovatele balíkov (táto posledná možnosť umožňuje zapuzdrenie modelovania paketov). Informácie o ovládaní rozhrania volajúceho dátovú štruktúru ( informácie o ovládaní rozhrania - mation - ICI ), môžu byť zdieľané medzi dvoma udalosťami procesného modelu - to je ďalší mechanizmus pre medziprocesorovú komunikáciu, je veľmi vhodný pre simulačné príkazy a zodpovedá architektúre viacvrstvového protokolu. Proces môže tiež dynamicky vytvárať podradené procesy, čo zjednoduší funkčný popis systémov, ako sú servery.

Súčasťou balíka je niekoľko základných procesných modelov, ktoré modelujú populárne sieťové protokoly a algoritmy, ako napríklad Border Gateway Protocol ( protokol hraničnej brány - BGP ), protokol kontroly prenosu. Internetový protokol ( TCP/IP ), rámové relé ( rámcové relé), Ethernet , režim asynchrónneho prenosu ( asynchrónny režim prenosu - ATM) a WFQ (vážené spravodlivé zaraďovanie do frontu ). Základné modely sú užitočné pri rýchlom vývoji zložitých simulačných modelov pre bežné sieťové architektúry, ako aj pri výučbe s cieľom poskytnúť študentom presný funkčný popis protokolu. Sieť, uzol alebo modely je možné spracovať komentármi a grafikou (s podporou hypertextu).

V režime priameho dialógu je k dispozícii podrobná dokumentácia vo formáte pdf . Tréningový manuál obsahuje jednoduché príklady, ktoré vám môžu pomôcť pomerne rýchlo sa naučiť všetky zložitosti programu. Zapol som to Opnet v laboratóriu bakalárskeho sieťového kurzu na Kalifornskej univerzite v San Diegu a zistili, že asi do týždňa väčšina študentov získala základné vedomosti o tom, ako syntetizovať simulačné modely pomocou softvéru.

NetMaker XA.

Simulačný engine použitý v NetMaker XA od Make Systems je jedným z najvýkonnejších na trhu, čo zohralo významnú úlohu v osvedčených záznamoch produktu. Bez ohľadu na to, všetko funguje úplne v súlade s popismi. Nemali sme problémy ani pri simulácii nami navrhnutej malej siete, ani pri zlepšovaní systému, ktorý výrobca poskytol ako príklad. Prehľady generované programom navyše obsahovali všetky potrebné informácie.

Hlavnými nevýhodami NetMaker XA sú potreba seriózneho školenia používateľov a vysoké náklady. Ak k cene základnej konfigurácie produktu pripočítate náklady na ďalšie moduly, dostanete pomerne významnú sumu.

Jadrom produktu sú moduly Visualizer, Planner a Designer. Každý z nich vykonáva jednu funkciu; Na modelovanie fungovania siete sú potrebné všetky tri.

Vizualizér sa používa na získanie informácií o sieti a ich zobrazenie. Zahŕňa moduly automatického rozpoznávania SNMP, ktoré skúmajú sieťové zariadenia a vytvárajú im zodpovedajúce objekty. Informácie o týchto objektoch je potom možné upravovať pomocou vizualizéra.

Planner je knižnica zariadení, ktorá vám pomáha analyzovať, čo sa stane, keď nainštalujete nové zariadenie (napríklad ďalší smerovač) do siete. Make Systems dodáva zásuvné moduly obsahujúce objekty s údajmi o produktoch od rôznych výrobcov. Takéto objekty obsahujú úplný popis rôznych modelov zariadení (od počtu sieťových rozhraní až po typ procesora); všetky informácie sú certifikované výrobcom. Pomocou Plannera môže používateľ nezávisle zostavovať svoje vlastné objekty na popis sieťových zariadení a komunikačných kanálov, ktoré nie sú zahrnuté v knižnici.

Na zostavenie sieťových diagramov je potrebný dizajnér. Tento nástroj vám umožňuje rýchlo a jednoducho vytvárať modely a analyzovať alternatívy. Ak ho použijete v spojení s Plannerom, môžete získať informácie o tom, ako bude sieť danej konfigurácie fungovať.

Ak chcete ísť trochu ďalej, budete si musieť zakúpiť ďalšie tri moduly: Účtovník, Tlmočník a Analyzátor. Účet obsahuje databázu taríf; Tento modul vám pomôže analyzovať náklady spojené s používaním určitých verejných sietí. Veľmi užitočný sa nám zdal modul Tlmočník určený na zber údajov z nástrojov analýzy návštevnosti. Údaje sa potom automaticky importovali do nášho modelu, čo umožnilo ich použitie takmer v reálnom čase namiesto vytvárania hypotéz o výkone siete. A nakoniec, Analyzer a jeho vstavaný modul na prežitie vám pomôžu vytvoriť plány obnovy po havárii a zabezpečiť, že žiadna jediná chyba (po izolovaní) nemôže spôsobiť zlyhanie celej siete.

Všetko toto bohatstvo funkcií je veľmi drahé - od 37 tisíc dolárov. za základnú sadu plus príplatky za vstavané moduly. Každý, kto si chce kúpiť moduly Účtovník, Tlmočník a Analyzátor, bude musieť vyčleniť ďalších 30 tisíc dolárov. NetMaker XA je možné nainštalovať iba na SPARCstation od Sun Microsystems.

K tomu si musíme pripočítať náklady na tréning, pretože bez toho sa vám to jednoducho nepodarí. Make Systems si uvedomuje, že používanie ich produktu nie je jednoduché; Počas testovania nám poslali špecialistu, ktorý nás naučil s balíkom pracovať.

Pre šťastného majiteľa veľkej siete s niekoľkými tisíckami uzlov je však NetMaker XA to, čo potrebujete.

SES/Strategizer – alternatívny prístup

Každý, kto nemá v úmysle zahrnúť rast do svojho sieťového modelu, bude spokojný s oveľa lacnejším nástrojom SES/Strategizer od Scientific and Engineering Software (9 995 dolárov).

SES/Strategizer počíta modely veľmi rýchlo. Tento produkt sme nainštalovali na pracovnú stanicu s procesorom Pentium II a za 2 sekundy program vypočítal, ako bude fungovať pomerne zložitá sieť za 24 hodín. Môžete tiež zbierať jemné štatistiky o jednom konkrétnom prvku modelu, napríklad monitore CPU zaťaženie, rozdelené podľa procesu, používateľa a správania.

Jednou z vážnych nevýhod programu je nutnosť reštartovať model pri každej zmene. Iné produkty umožňujú vkladať do modelu rôzne premenné (napríklad s prihliadnutím na rast siete); v dôsledku toho môžete vyskúšať niekoľko možností počas jedného behu programu.

Inštalácia bola jednoduchá, aj keď sme boli veľmi prekvapení, že sme program dostali na disketách. Rovnako ako ostatné balíky, aj SES/Strategizer vám umožňuje jednoducho nastavovať a upravovať hodnoty parametrov, ako je napríklad priepustnosť. Okrem toho vás produkt vyzve na potvrdenie (Použiť alebo Zrušiť), ak sa používateľ pokúsi zatvoriť dialógové okno kliknutím na krížik v pravom hornom rohu. Táto funkcia nie je poskytovaná v iných produktoch, čo je nepohodlné, pretože s nimi si nikdy nemôžete byť istí, aká akcia sa predvolene vykoná.

Napriek tomu je potrebné zlepšiť určité aspekty SES/Strategizer. Ak chcete napríklad zobraziť výsledky simulácie na tom istom počítači, na ktorom je spustený samotný program, musíte spustiť program Microsoft Excel; musí brať údaje zo súborov vytvorených SES/Strategizer, kde sa na oddelenie číselných polí používajú tabulátory. Ak Excel nie je nainštalovaný, používateľ dostane zvláštne chybové hlásenie označujúce úplne iný dôvod zlyhania. Musíte len informovať používateľa, že by si mal nainštalovať Excel, alebo poskytnúť možnosť prezerania pomocou nejakej inej aplikácie.

Rozdiely medzi SES/Strategizer a Predictor nie sú v žiadnom prípade také veľké, ako naznačuje rozdiel v ich cenách (19 000 USD). Prediktor je dobrý, pretože výpočty môžu pokryť dlhé obdobie existencie siete a používateľ môže brať do úvahy rast návštevnosti v priebehu času. Z hľadiska funkčnosti SES/Strategizer až tak nezaostáva – používateľ sa jednoducho bude musieť zmieriť s potrebou neustáleho prepočítavania modelu.

NetMaker XA však zostáva kráľom. Je to pre tých, ktorí dokážu vysoliť pekný cent a chcú najlepší nástroj na simuláciu siete.

Základné požiadavky na počítačové systémy modelujúce systémy

Nevyžaduje sa žiadne programovanie; schopnosť importovať informácie z existujúcich systémov riadenia siete a monitorovacích nástrojov; dostupnosť rozšíriteľnej knižnice objektov; intuitívne rozhranie; jednoduché prispôsobenie objektom skutočného sveta; flexibilný systém na vytváranie simulačných scenárov; pohodlná prezentácia výsledkov simulácie; animácia procesu modelovania; automatická kontrola modelu pre vnútornú konzistenciu.

Tipy na nákup

Ako si vybrať modelovací systém? Každý si volí systém na základe zadaných úloh a pridelených finančných prostriedkov.

Ak sa chcete zoznámiť so základnými možnosťami modelovacích systémov, ak nemáte za úlohu „ladiť“, t. j. nastaviť existujúci systém, ale chcete len zhruba určiť, či bude fungovať pri inštalácii akéhokoľvek prídavného zariadenia bez neustále poruchy , - kúpiť lacný produkt.

Ako však ukazuje reálna skúsenosť, skôr či neskôr budete stáť pred úlohou plnohodnotného modelovania počítačového systému. A tu si musíme zapamätať nasledovné.

Žiaľ, na rozdiel od vysokoúrovňových modelovacích systémov, ktoré predávajú a podporujú známe spoločnosti v Rusku (ARIS - spoločnosť Vest-Metatechnologies, Rational Rose - Argussoft, Interface atď.), dodávatelia dynamických modelovacích systémov nemôže nájsť žiadne výpočtové systémy. V rokoch 1997-1999 sa niektoré domáce spoločnosti podieľali na zavádzaní, predaji a podpore rodín COMNET a OPNET, ale potom bol tento proces pozastavený. Dôvodom sú pravdepodobne špecifiká ruského trhu (otvorená neochota poskytnúť zákazníkovi skutočné špecifikácie a ceny informačných systémov a strach z nezávislého skúmania riešení) a nedostatočné financovanie.

Užitočným adresárom je Network Buyer's Guide (www.networkbuyersguide.com), ktorý poskytuje popis produktu, výrobcu, cenu a kontaktné informácie.

Skúsenosti ukazujú, že pokusy kontaktovať priamo výrobcu vedú k pozitívnym výsledkom. Buď sa ozve sám výrobca a dodá tento systém, alebo určí distribútora v Európe, u ktorého je možné tento produkt zakúpiť. Komunikovali sme s CACI Products a OPNET Technologies (predtým MIL3) a úspešne sme získali potrebný softvér.

V súčasnosti bohužiaľ nepoznáme v Rusku žiadne poradenské spoločnosti, ktoré by sa zaoberali modelovaním sietí.

U nás sú najpoužívanejšie systémy COPMNET III a OPNET. Práve tieto produkty sa vyznačujú vysoko kompletnou knižnicou, pretože spoločnosti, ktoré ich vyrábajú, majú dohody s výrobcami sieťových zariadení. Pred zakúpením drahého systému si však zistite, ktoré balíčky v ňom obsiahnuté skutočne potrebujete.

Výsledky testov sieťových simulačných nástrojov NetwprkWorld World Class
Index	Hmotnostný koeficient, %	NetMaker XA*	COMNET Predictor	SES/Strategizer
Veľká knižnica zariadení		10 = 2,0	6 = 1,2	5 = 1,0
Výkon		10 = 1,5	10 = 1,5	10 = 1,5
Prehľadnosť diagramov		9 = 1,35	5 = 0,75	7 = 1,05
Možnosť importu údajov o premávka v režime blízkom reálny čas		9 = 1,35	8 = 1,2	8 = 1,2
Rozšíriteľnosť		10 = 1,0	7 = 0,7	6 = 0,6
Flexibilita a jednoduchosť použitia		8 = 1,2	8 = 1,2	7 = 1,05
Dokumentácia		7 = 0,7	7 = 0,7	5 = 0,5
konečná známka		9,1	7,25	6,9
Poznámky.*Ocenenie World Class sa udeľuje produktom, ktoré dosahujú skóre 9,0 alebo viac. Hodnotenia sa udeľovali na 10-bodovej škále. Pri výpočte výslednej známky sa zohľadnili váhové koeficienty (relatívna dôležitosť kritérií).

Táto recenzia zahŕňa tri špičkové produkty. NetMaker XA od spoločnosti Make Systems získal ocenenie svetovej triedy. Za lídrom však dosť zaostáva COMNET Predictor od CACI Products, ktorý je možné kombinovať s výkonnejším produktom s názvom COMNET III. Balík SES/Strategizer ponúkaný spoločnosťou Scientific and Engineering Software za 9 995 USD sa odporúča tým, ktorí chcú ušetriť peniaze.

Po preštudovaní množstva balíkov na simuláciu sieťovej prevádzky sme dospeli k záveru, že všetky sú celkom schopné vyriešiť problém, na ktorý boli navrhnuté. Avšak len tí, ktorí sú ochotní minúť veľa peňazí a úsilia, z nich budú môcť dostať rozum. Produkty ponúkané lídrami na trhu Make Systems a CACI Products, ako aj nedávny debut vedeckého a inžinierskeho softvéru (SES), dokázali s rôznym stupňom úspechu analyzovať konfiguračné údaje testovacej siete a poskytnúť informácie o možných dôsledkoch určitých zmeny.

NetMaker XA od Make Systems obsadil prvé miesto ako najkompletnejší a najflexibilnejší produkt. CACI COMNET Predictor, nedávno predstavený bratranec známejšieho COMNET III, tiež urobil dobrý dojem, ale mohol ťažiť zo sofistikovanejšieho nástroja na vytváranie grafov a menej komplexných správ. Balík SES/Strategizer od SES je relatívne lacný, ale na rozdiel od NetMaker XA a COMNET Predictor neumožňuje budúci rast siete.

Musím povedať, že sme od recenzovaných balíčkov čakali trochu viac. Najmä žiadny z programov vám nemôže povedať, že sieť je príliš zložitá, ani navrhnúť, ako by sa mala zlepšiť, aby sa zlepšil výkon. Naznačujú len, či bude navrhovaný projekt realizovateľný a kde môžu nastať problémy. Administrátor musí zvoliť najlepší spôsob riešenia problémov.

Navyše žiadny z produktov nemožno považovať za úplne pripravený nástroj, ktorý dokáže presne simulovať prevádzku existujúcej alebo dokonca novo navrhnutej siete. Pred vytvorením správnych modelov a interpretáciou výsledkov je potrebné vynaložiť značné množstvo tréningu. Potom bude potrebné model priebežne upravovať ďalších šesť až deväť mesiacov a až potom ho aspoň približne uviesť do súladu s realitou.

Aby sme pochopili, prečo sa to deje, musíme si pamätať, ako sa pri práci s týmito produktmi vytvárajú modely. Všetky programy sú vybavené nástrojmi grafického dizajnu, ktoré vám umožňujú vytvárať sieťové diagramy pretiahnutím ikon zodpovedajúcich rôznym zariadeniam z knižnice do pracovného priestoru programu. Ďalej je naznačené, ako sú zariadenia prepojené kanálmi LAN a WAN pracujúcimi pri rôznych rýchlostiach a nakoniec je schéma doplnená o údaje o prevádzke siete získané zo sieťových monitorov.

Po získaní všetkých týchto údajov program zostaví systém matematických rovníc, pomocou ktorých sa modeluje správanie siete. Žiaľ, jedna či dve chyby v prvotných informáciách môžu všetko pokaziť.

Nástroje sieťového modelovania: výhody a nevýhody
	NetMaker XAspoločnostiVytvorte systémy,www.makesystems.com	COMNET PredictorspoločnostiProdukty CACI,www.caci.com	SES/Strategizerspoločnostivedecký a inžiniersky softvér, www.ses.com
Výhody	Najvyšší výkon Obrovské množstvo doplnkových modulov vrátane knižníc zariadení od rôznych výrobcov Dobrý prídavný modul pre analýzu nákladov Vynikajúca funkcia na vývoj plánov obnovy po havárii	Vynikajúca schopnosť zadávať dopravné údaje v reálnom čase Jednoduché zadávanie hypotéz o náraste návštevnosti v čase Schopnosť doladiť parametre siete pomocou jednoduchých dialógových okien	Nízka cena, jednoduchosť použitia Jednoduché použitie modulov na kreslenie schém Schopnosť doladiť parametre siete Prehľadnosť sieťových diagramov
Nedostatky	Veľmi vysoká cena Potreba používať drahú SPARCstation Produkt sa ťažko používa; potrebné ďalšie školenie	Problémy s inštaláciou Ťažkosti s pochopením sieťových diagramov Niektoré správy sú nejasné	Dodanie na disketách Neschopnosť vypočítať vyhliadky rastu siete Niektoré zostavy nie je možné zobraziť, ak nie je na tom istom počítači nainštalovaný Excel
Cena, doláre	40 000 pre typickú konfiguráciu	29 000	9995

Problémy a trendy

Modelovacie nástroje sú také rozmanité ako lokálne siete, ktoré reprezentujú

Systémy správy siete sú zvyčajne propagované ako všeobjímajúce a všemocné. Nástroje sieťovej simulácie takými nemožno nazvať. Cenové rozpätie týchto produktov sa pohybuje od 129 dolárov. (pre program LANModel bežiaci pod Windowsom od Network Performance Insitute) až 40 tisíc dolárov. (pre COMNET III od CACI, ktorý môže bežať pod Windows 95, Windows NT a Unix).

Každý z produktov má skutočne svoje „ekologické“ miesto. Niektoré nástroje sú určené na správu lokálnych sietí, iné sú určené pre správcov geograficky distribuovaných sietí. Niektoré vám jednoducho umožňujú vytvárať sieťové diagramy a majú obmedzené možnosti modelovania, zatiaľ čo iné sú schopné vykonávať komplexnú analýzu globálnych sietí.

Žiadny nástroj však nedokáže pokryť všetky úlohy, takže ak potrebujete modelovať sieť a analyzovať jej fungovanie, budete si musieť kúpiť niekoľko produktov. Existujú tiež značné rozdiely medzi produktmi, ktoré tvrdia, že riešia rovnaké problémy.

Vezmime si napríklad modeling. Hoci mnohé z produktov uvedených v súhrnnej tabuľke obsahujú knižnice sieťových prvkov, zariadení a protokolov, nie všetky produkty sú schopné modelovať rovnaké objekty. Napríklad softvér CANE od ImageNet dokáže simulovať 9 000 rôznych zariadení a koncových bodov, ale produkt SimuNet od Telenixu sa dodáva iba s knižnicou smerovačov Cisco. Z 13 nástrojov uvedených v tabuľke je desať schopných simulovať smerovače Cisco a iné medzisieťové zariadenia, ako sú rozbočovače, brány a prepínače. Menej ako polovica programov umožňuje zohľadniť prevádzku komunikačných kanálov miestnych a geograficky distribuovaných sietí. Jeden nástroj, Datametrics System's NetArchitect, má knižnicu, ktorá obsahuje procesory, radiče diskov a disky.

Pokiaľ ide o protokoly, je potrebné poznamenať nasledujúce. Osem produktov dokáže simulovať protokoly sieťovej vrstvy, ako sú IP a IPX. Sedem programov je schopných simulovať protokoly spojovej vrstvy, napríklad IEEE 802.3, 802.5, ATM, frame relay. Šesť balíkov zohľadňuje protokoly sieťovej aj dátovej vrstvy. Knižnica protokolov obsiahnutá v balíku Virtual Agent od Network Tools vám umožňuje simulovať fungovanie SNMP, ktorý je široko používaný v zariadeniach lokálnej siete. Nie je však také ľahké nájsť nástroj, ktorý dokáže pracovať s proprietárnymi protokolmi pre staršie zariadenia a komunikačné protokoly.

Je nevyhnutné zistiť, s ktorými sieťovými prvkami môže tento alebo ten nástroj počítať. V tejto oblasti môžete naraziť na najzaujímavejšie výsledky. Väčšina produktov počíta, ako budú fungovať sieťové prvky, o ktorých majú údaje. Tri balíky však zlyhajú: CANE od Image Net nedokáže simulovať činnosť diskov, čipov a radičov; Virtual Agent od Network Tools neberie do úvahy prácu s frontami a rýchlosť prenosu dát cez fyzické médiá; SimuNet od Telenixu nie je schopný brať do úvahy napríklad architektúru zariadenia. S výnimkou NetArchitect od Datametrics žiadny nástroj nedokáže modelovať fungovanie systému ako celku. To znamená, že nie je možné brať do úvahy napríklad vplyv parametrov koncovej stanice. Výrobcovia sa tomuto problému podľa všetkého budú venovať o niečo neskôr, keď sa viac rozšíria siete, ktorých konštrukcia zohľadňuje charakter aplikácií, ktoré na nich bežia. Adresárové služby a sieťové protokoly v takýchto sieťach budú podporovať prevádzku citlivú na latenciu.

Okrem toho sú nástroje na modelovanie siete do istej miery obmedzené vo svojej schopnosti zohľadniť vplyv na priepustnosť siete pri riešení priorít a úrovní služieb. Vzhľadom na súčasný dôraz kladený na prostriedky, ktorými sa poskytujú a riadia úrovne služieb, je zrejmé, že tento nedostatok treba napraviť.

Výhodou všetkých uvedených riešení je prítomnosť príkladov modelov a charakteristík prevádzky siete v ich dodávacích súpravách; - pomáhajú používateľom pohodlne sa s produktmi. To možno len privítať, pretože modelovanie a analýza správania siete je zložitá veda; výrobcovia a používatelia to len začínajú chápať.

Od modelovacích nástrojov by sa malo očakávať, že sa prispôsobia meniacemu sa charakteru sietí, ktoré sa stávajú čoraz inteligentnejšími a čoraz viac orientované na systémové parametre (najmä charakter poskytovaných aplikácií a sieťových služieb). V blízkej budúcnosti možno očakávať aj simulačné a prognostické nástroje pre gigabitový Ethernet. Toto je obzvlášť dôležité kvôli zisteným problémom s rozdielnym oneskorením na multimódovom kábli.

Ďalším dôležitým bodom je hlas cez IP. Je jasné, že dodávatelia simulácií budú čoraz viac venovať pozornosť tejto problematike, keďže spoločnosti, ktoré sa snažia presunúť svoju diaľkovú telefónnu prevádzku na internet, sa pokúšajú posúdiť vplyv súvisiaceho zaťaženia na ich siete založené na smerovačoch. Môžete tiež očakávať, že sa objavia nové spoločnosti, ktoré zamerajú svoje úsilie na nové technológie, ako je Gigabit Ethernet a IP telefónia.

Vznik nových výrobcov analytických nástrojov povedie k zvýšenej konkurencii a nižším cenám produktov, ale problém výberu sa skomplikuje.

Cieľ práce:

• 1. Úvod do techník sieťového modelovania pomocou softvéru Cisco Packet Tracer.
• 2. Získavanie zručností pri budovaní a modelovaní sietí pomocou rozbočovačov, prepínačov, smerovačov.
• 3. Získanie zručností v používaní príkazov ping, tracert, arp na sledovanie stavu počítačovej siete.

Teoretická časť.

Popis Cisco Packet Tracer.

Cisco Packet Tracer je softvérový produkt vyvinutý v rámci sieťových akadémií spoločnosťou Cisco a umožňuje navrhovať siete, študovať sieťové zariadenia, prepojenia medzi nimi a konfigurovať ich.

Obrázok 1 - Hlavné komponenty programu Cisco Packet Tracer

• 1- Pracovná oblasť, kde sa nachádza zariadenie na organizáciu siete;
• 2- Dostupné vybavenie (rozbočovače, prepínače, smerovače, koncové zariadenia);
• 3- Tlačidlá na ovládanie objektov;
• 4- Vyberte si medzi fyzickým a logickým pracovným priestorom. Špeciálnou funkciou Packet Tracer je, že pri prechode do fyzického pracovného priestoru si môžete vytvorenú sieť prezerať na úrovni od virtuálneho mesta po rack. Presuňte sa na nižšiu úroveň kliknutím na objekt. tlačidlo Návrat - Späť;
• 5- Okno na monitorovanie a kontrolu prenášaných paketov;
• 6- Prepínanie medzi prevádzkovými režimami - režim reálneho času a režim simulácie. V režime simulácie sú všetky pakety odoslané v rámci siete zobrazené graficky (obrázok 2). Táto funkcia vám umožňuje jasne demonštrovať, na ktorom rozhraní sa paket práve pohybuje, aký protokol sa používa atď. V tomto režime môžete nielen sledovať používané protokoly, ale kliknutím na štvorec v poli Info (obrázok 3) aj vidieť, ktorá zo siedmich vrstiev modelu OSI daný protokol používa.

Obrázok 2 - Prenos paketov v režime simulácie

Obrázok 3 - Vrstvy modelu OSI v Cisco Packet Tracer

Môžete začať pracovať v režime simulácie vygenerovaním požiadavky ping pomocou alebo a kliknutím na tlačidlo Prehrať.

Každé zariadenie je možné konfigurovať v závislosti od jeho účelu. Napríklad kliknutím na ikonu počítača sa dostaneme do oblasti fyzických nastavení, kde je zobrazený vzhľad zariadenia a sú uvedené dosky, ktoré je možné do zariadenia pridať. Karta Config (Obrázok 4) zobrazuje sieťové nastavenia zariadenia (IP, maska, brána, DNS server).

Obrázok 4 - Nastavenia počítačovej siete

Karta Pracovná plocha poskytuje ďalšie funkcie:

• IP Configuration – nastavenie siete
• · Príkazový riadok - príkazový riadok
• · Terminál
• · Prehliadač
• · E-mail a ďalšie.

Príkazový riadok sa používa na testovanie stavu siete, nastavenie nastavení a zobrazenie výsledkov. Základné príkazy na použitie:

· Ping - odoslanie žiadosti o odozvu

Formát: ping adresa cieľového_uzla.

Môže byť s rozšíreniami: Ping -t adresa_cieľového_uzla - odoslanie požiadavky na odozvu, kým ju nepreruší príkaz Ctrl+C;

Ping -n count adresa_cieloveho_uzla - odoslanie tolko poziadaviek na odozvu, ako je zadany v pocet.

· Arp - a - zobrazenie tabuľky arp;

Arp - d - vymaže tabuľku arp.

· Tracert - určenie trasy do cieľového uzla.

Formát: Tracert destination_node_address.

STP protokol.

Spanning Tree Protocol je sieťový protokol, ktorý funguje na druhej vrstve modelu OSI. Hlavným cieľom STP je zredukovať viaclinkovú ethernetovú sieť na stromovú topológiu, ktorá eliminuje paketové slučky. Stáva sa to automatickým blokovaním aktuálne redundantných pripojení, aby sa zabezpečila úplná konektivita portov. Protokol je popísaný v štandarde IEEE 802.1D.

protokol CDP.

Cisco Discovery Protocol je protokol druhej úrovne vyvinutý spoločnosťou Cisco Systems, ktorý umožňuje zistiť pripojené (priamo alebo prostredníctvom zariadení prvej úrovne) sieťové zariadenia Cisco, ich názov, verziu IOS a IP adresy. Podporované mnohými zariadeniami spoločnosti, takmer nepodporované výrobcami tretích strán.

Prijaté informácie zahŕňajú typy pripojených zariadení, rozhrania smerovačov, ku ktorým sú pripojené susedné zariadenia, rozhrania používané na vytváranie pripojení a modely zariadení.

ICMP protokol.

Internet Control Message Protocol - protokol riadiacich správ.

Pomocou ICMP môžu hostitelia a smerovače komunikujúce cez IP hlásiť chyby a vymieňať si obmedzené informácie o riadení a stave.

Každá správa ICMP sa posiela cez sieť v rámci paketu IP (obrázok 5). IP pakety s ICMP správami sú smerované rovnako ako ktorýkoľvek iný paket, bez priority, takže sa môžu aj stratiť. Okrem toho v rušnej sieti môžu spôsobiť dodatočné zaťaženie smerovačov. Aby sa predišlo lavínu chybových správ, stratené IP pakety nesúce chybové správy ICMP nemôžu generovať nové správy ICMP.

Obrázok 5 - Formát paketu ICPM

Statické a dynamické smerovanie.

Smerovanie je proces určovania cesty pre informácie v komunikačných sieťach. Trasy môžu byť špecifikované administratívne (statické trasy) alebo vypočítané pomocou smerovacích algoritmov na základe informácií o topológii a stave siete získaných pomocou smerovacích protokolov (dynamické cesty). Po určení trasy paketu je potrebné zaslať o tom informáciu každému tranzitnému zariadeniu. Každá správa je spracovaná a zapísaná do smerovacej tabuľky, ktorá špecifikuje rozhranie, cez ktoré má zariadenie prenášať dáta súvisiace s konkrétnym tokom.

RIP protokol.

Routing Information Protocol - protokol smerovacích informácií. Používa sa na automatickú zmenu položiek v smerovacej tabuľke. Na meranie vzdialenosti do cieľa sa najčastejšie používa počet skokov – počet medziľahlých smerovačov, ktoré paket potrebuje prekonať, aby dosiahol svoj cieľ (aj keď môžu existovať aj iné možnosti – spoľahlivosť siete, oneskorenia, priepustnosť). Smerovače posielajú svoju smerovaciu tabuľku susedom, prijímajú od nich podobné správy a spracúvajú ich. Ak má nová informácia lepšiu metrickú hodnotu, potom je stará položka nahradená novou a smerovač opäť odošle RIP paket svojim susedom, čaká na odpoveď a spracuje informácie.

protokol ARP.

Každé zariadenie pripojené k lokálnej sieti má jedinečnú fyzickú sieťovú adresu špecifikovanú hardvérom. 6-bajtovú ethernetovú adresu vyberá výrobca zariadenia sieťového rozhrania z adresného priestoru prideleného na základe licencie. Ak sa zmení sieťový adaptér zariadenia, zmení sa aj jeho ethernetová adresa.

4-bajtovú IP adresu nastavuje správca siete s prihliadnutím na pozíciu zariadenia na internete. Ak sa stroj presunie do inej časti internetu, jeho IP adresa sa musí zmeniť. Prevod IP adries na sieťové adresy sa vykonáva pomocou tabuľky arp. Každý počítač v sieti má samostatnú tabuľku ARP pre každý zo svojich sieťových adaptérov.

Preklad adries sa vykonáva prehľadávaním tabuľky. Táto tabuľka, nazývaná ARP tabuľka, je uložená v pamäti a obsahuje riadky pre každého hostiteľa v sieti. Dva stĺpce obsahujú adresy IP a Ethernet. Ak potrebujete previesť IP adresu na ethernetovú adresu, vyhľadá sa záznam s príslušnou IP adresou.

Tabuľka ARP je potrebná, pretože adresy IP a ethernetové adresy sa vyberajú nezávisle a neexistuje žiadny algoritmus na konverziu jednej na druhú.

Existujú nasledujúce typy správ ARP: požiadavka ARP a odpoveď ARP. Odosielajúci systém používa požiadavku ARP na vyžiadanie fyzickej adresy prijímajúceho systému. Odpoveď (fyzická adresa cieľového hostiteľa) prichádza vo forme odpovede ARP.

Pred odoslaním paketu sieťovej vrstvy cez ethernetový segment sieťový zásobník skontroluje vyrovnávaciu pamäť ARP, aby zistil, či sú v nej už zaregistrované požadované informácie o cieľovom hostiteľovi. Ak v vyrovnávacej pamäti ARP nie je žiadna takáto položka, vykoná sa požiadavka na vysielanie ARP. Odosielateľ potom aktualizuje svoju vyrovnávaciu pamäť ARP a bude môcť preposlať informácie príjemcovi.

Uzol, ktorý potrebuje namapovať IP adresu na lokálnu adresu, vygeneruje požiadavku ARP, vloží ju do rámca protokolu linkovej vrstvy, pričom v nej uvedie známu IP adresu a odošle požiadavku.

Všetci hostitelia v lokálnej sieti dostanú požiadavku ARP a porovnajú tam uvedenú IP adresu so svojou vlastnou.

Ak sa zhodujú, uzol vygeneruje odpoveď ARP, v ktorej uvedie svoju IP adresu a svoju lokálnu adresu a odošle ju už nasmerovanú, keďže v požiadavke ARP odosielateľ uvedie svoju lokálnu adresu.

Učiteľ najvyššej kvalifikačnej kategórie. Naozaj milujem svoje veci a...

Hry na hodiny informatiky. Počítačové siete.

Pochopiť znamená zjednodušiť. A. Strogoff

(Epigraf k románu „Vlny uhasia vietor“ od bratov Strugackých.)

Časy sa zmenili, deti s počítačom neprekvapíte, ale na strieľačky jednoducho nie je čas, moderný školský program informatiky je taký objemný a seriózny.

Ale učitelia aj deti milujú hry na hodinách informatiky ako učebnú pomôcku. Hry sú obzvlášť účinné pri zložitých témach, pretože umožňujú pochopiť podstatu, zjednodušujúc na zmyslové vnímanie problémy, ktoré ťažko zaťažujú „čistú“ myseľ. Poznatky získané v prostredí mimo bežnej rutiny navyše zostávajú v pamäti dlhé roky.

V tomto článku ponúkame popis dvoch nepočítačových hier na pomerne zložitú tému „Počítačové siete“:

1. Hra „Spoločný autobus“;
2. Hra "Ring".

Opis hier uvádzame na úvod krátkym teoretickým úvodom, v kontexte, v ktorom sa hrajú.

Popis hier na hodinách informatiky

Hra „Zdieľaný autobus“

Táto aktívna vzdelávacia hra je ponúkaná na posilnenie témy „Princípy fungovania ethernetovej siete so zdieľaným médiom“. Hra umožňuje študentom získať dobrý pocit zo sieťového protokolu, pretože počas hry hrajú úlohy sieťových adaptérov a informačných paketov a simulujú procesy prebiehajúce v Ethernete.

Popis hry

• Hráči sú rozdelení do dvoch tímov (dva sieťové uzly);
• Tímové uzly stoja na oboch stranách „spoločného autobusu“ - voľný priestor široký približne 2 m;
• Zástupca každého tímu hrá úlohu sieťového adaptéra pre svoj uzol. Jeho úloha: poslať správu druhému uzlu (druhý príkaz) cez spoločnú zbernicu (voľné miesto) pomocou protokolu Ethernet;
• Zostávajúci členovia tímu sú pakety, do ktorých je správa rozdelená na prenos;
• Adaptér odošle paket do siete, keď na spoločnej zbernici nie sú žiadne iné pakety;
• Po odoslaní každého paketu sa urobí pevná pauza (napríklad počet drepov adaptéra zadaný pred začiatkom hry);
• Po spoločnej zbernici sa môžete pohybovať iba skákaním, odtláčaním sa oboma nohami, nohami pri sebe (čisto herný moment, ktorý neodráža žiadnu podstatu fungovania siete, ale robí hru aktívnou a zábavnou);
• Ak sa na zdieľanej zbernici objaví viac ako jeden prehrávač paketov, dôjde ku kolízii. Hráči, ktorí spôsobili zrážku, sa vrátia späť;
• Keď je zistená kolízia, adaptéry počítajú náhodné pauzy (napríklad pri vykonávaní skokov podľa počtu jednotiek náhodne otvorenej stránky knihy);
• Vyhráva uzol, ktorý správu odoslal ako prvý.

Chlapcom sa hra páčila. Nie každý hneď pochopil pravidlá, ale potom sa objavili pedantské „adaptéry“ a svižné „balíky“. Začervenaný, bacuľatý Vlad, s dychom, schválil: "Super hra!"

Pravidlá hry „Spoločný autobus“ prezentované študentom

učiteľ. Čo je zvláštne na topológii „spoločnej zbernice“?

Študenti.

učiteľ. Dnes si zahráme na „spoločnú zbernicu“ a v hre budeme môcť „zažiť“ všetky procesy, ktoré sa vyskytujú pri prevádzke tejto siete.

V našej sieti budú dva uzly, takže sa rozdeľme na dva tímy. Tímy sú umiestnené na oboch stranách nástupišťa, čo simuluje spoločný autobus.

Odporúčania pre učiteľov. Šírka plošiny je približne 2 metre. Hráči sú rozdelení do dvoch tímov na základe úplne ľubovoľných kritérií. Napríklad všetci sú zoradení podľa výšky, potom sa jeden tím vytvorí z párnych hráčov, druhý z nepárnych hráčov.

učiteľ. Prečo je správa pred odoslaním do siete rozdelená na pakety?

Študenti. Aby jeden uzol „neprebral“ sieť na dlhú dobu. Povolenie odosielania paketov do iných uzlov po odoslaní krátkeho paketu.

učiteľ. Ale uzol môže prenášať pakety nepretržite jeden po druhom, čím bráni iným uzlom začať prenos. Aké pravidlo bráni uzlu v monopolizácii siete?

Študenti. Pevná pauza po každom prenose paketu. Iné dlhopisy môžu využiť túto pauzu a začať svoj prenos.

učiteľ. Ako sa nazýva súbor pravidiel, podľa ktorých sieť funguje?

Študenti. Sieťový protokol.

učiteľ. Kto v sieti kontroluje súlad so sieťovým protokolom?

Študenti. Zodpovednosť za súlad so sieťovým protokolom nesie každý sieťový uzol. Na fyzickej úrovni to robia sieťové adaptéry, cez ktoré sa do siete posielajú pakety.

učiteľ. V každom tíme tiež vyberieme „sieťový adaptér“, všetci ostatní členovia tímu budú hrať úlohu paketov. Kedy by mal adaptér uvoľniť paket do siete?

Študenti. Keď v sieti nie sú žiadne ďalšie balíky.

učiteľ. Čo by mal adaptér urobiť, keď paket opustí sieť?

Študenti. Počkajte na pevnú pauzu.

učiteľ. Ako sa nazýva situácia, v ktorej sa na spoločnej zbernici objaví niekoľko paketov?

Študenti. Zrážka.

učiteľ. Prečo je kolízia zlá?

Študenti. Pakety sú signály. Navzájom sa prekrývajú a deformujú.

učiteľ. Čo vám dá ethernetový protokol pokyn urobiť, keď sa zistí kolízia?

Študenti. Prenos je potrebné zastaviť a po náhodnej pauze ho obnoviť.

učiteľ. Prečo by mala byť pauza náhodná?

Študenti. Ak je pauza pevná, kolízia nastane znova, pretože uzly súčasne obnovia prerušený prenos.

učiteľ. Naše adaptéry budú monitorovať súlad so sieťovým protokolom Ethernet, ktorý pre hru napíšeme takto:

Pakety sa na základe signálu z adaptéra posielajú do siete na miesto určenia. Pritom konajú podľa nasledujúcich pravidiel:

Tím, v ktorom „sieťový adaptér“ ako prvý odošle správu inému uzlu (odošle všetky svoje „pakety“), vyhráva.

• Pri hraní prvého kola dovoľte študentom, aby sa spojili a prešli cez „sieť“ ako jedna, nerozdelená správa. Je jasné, že druhý uzol bude nečinný. Rozdelenie na pakety umožňuje, aby sa správy (ale nie pakety!) prenášali súčasne do všetkých sieťových uzlov;
• Hrajte ďalšie kolo bez pevnej pauzy. V tomto prípade je opäť možná jasná monopolizácia siete jedným, svižnejším tímom;
• Skúste hrať pomocou pevnej pauzy namiesto náhodnej, aby ste prekonali kolízie. Sieť bude paralyzovaná;
• Po experimentoch hrajte podľa vyššie opísaných pravidiel. Zadajte podmienku pre „pakety“: po „spoločnom autobuse“ sa môžete pohybovať iba skákaním, odtláčaním sa oboma nohami, nohami pri sebe. Je to potrebné na zlepšenie motorickej aktivity detí (ako sú drepy a adaptačné skoky).

Hlavná hra prebieha v niekoľkých kolách (hrali sme až 10). Výsledok každého kola prináša víťaznému tímu jeden bod.

Po fyzickej aktivite sú tímy opäť požiadané, aby odpovedali na otázky. To vám umožní upevniť vedomosti získané počas predbežnej diskusie a samotnej hry.

Za každú správnu odpoveď získava tím extra bod.

Až po takomto bleskovom útoku sa konečne odhalí víťazný tím.

Fotografia 1. Úspešný prenos paketov

Fotografia 2. Pevná pauza

Foto 3. Pakety pred zrážkou

Fotografia 4. Došlo ku kolízii

Foto 5. Náhodná pauza po kolízii

Zoznam otázok

1. Prečo sieťový protokol poskytuje pevnú pauzu po odoslaní paketu?

   Odpoveď. Pevná pauza vám umožňuje začať vysielať iným účastníkom siete. Ak jeden uzol posiela pakety nepretržite (bez prestávok), nikto iný nebude môcť pracovať. Hovorí sa, že sieť bude monopolizovaná jedným uzlom. Pevná pauza zabraňuje monopolizácii.

2. Prečo sa správa neprenáša ako celok, ale je rozdelená na pakety?

   Odpoveď. Aby sa zabránilo tomu, aby jeden uzol monopolizoval sieť pri prenose dlhej správy. Pravda, spolu s rozdelením na pakety je potrebná pevná pauza po odoslaní každého paketu (pozri odpoveď na prvú otázku).

3. Je možné opraviť pauzu po kolízii?

   Odpoveď. Nie Pevná pauza spôsobí novú kolíziu, pretože uzly začnú súčasne opakovať prenos prerušený kolíziou a sieť nebude môcť fungovať.

4. Čo je sieťový protokol?

   Odpoveď. Pravidlá, podľa ktorých je sieť organizovaná.

5. Ktoré zariadenie prenáša pakety do siete podľa sieťového protokolu?

   Odpoveď. Sieťový adaptér.

6. Aký iný účel má sieťový adaptér?

   Odpoveď. Previesť počítačový signál na signál prijatý v prenosovom médiu. A späť.

7. Ako sa volá sieťový adaptér, cez ktorý sa počítač pripája k telefónnej linke?

   Odpoveď. Modem.

8. Kedy začne uzol vysielať paket v sieti zdieľaných médií?

   Odpoveď. Keď v sieti nie je žiadny iný program.

9. Čo je to kolízia?

   Odpoveď. Kolízia je prekrytie dvoch alebo viacerých paketov (signálov) prenášaných do siete rôznymi uzlami.

10. Ako sa líši topológia bežnej zbernice od iných topológií?

    Odpoveď. Všetky uzly siete sú pripojené k spoločnému komunikačnému kanálu.

11. Uveďte základné protokolové pravidlá pre prevádzku siete so zdieľaným prostredím.

    Odpoveď. V sieťach so zdieľaným médiom sa práca vykonáva podľa nasledujúcich pravidiel:

    • Ak je v sieti „ticho“, môžete začať vysielať paket;
    • Po odoslaní paketu adaptér urobí pevnú pauzu;
    • Ak sa zistí kolízia, prenos sa musí zastaviť;
    • Prenos paketu poškodeného kolíziou sa opakuje po náhodnej pauze.
12. Je kolízia výnimočnou situáciou v sieti zdieľaných médií?

    Odpoveď. V sieti zdieľaných médií je kolízia bežná prevádzková situácia.

13. Akou technikou zabezpečuje protokol Ethernet funkčnosť siete napriek kolíziám?

    Odpoveď. Keď je zistená kolízia, uzly musia zastaviť prenos a po náhodnej pauze ho obnoviť. Práve táto náhodná pauza zabezpečuje funkčnosť ethernetových sietí.

14. Aký druh zrážky sa nazýva skorá?

    Odpoveď. Včasná kolízia je kolízia, ktorú vysielajúca stanica rozpozná počas prenosu paketov.

15. Aký druh zrážky sa nazýva neskoro?

    Odpoveď. Kolízia sa považuje za oneskorenú, ak k nej dôjde po dokončení prenosu paketu, ktorý kolíziu spôsobil.

16. Prečo skorá kolízia nespôsobí stratu paketov?

    Odpoveď. Uzol sa o kolízii dozvie počas prenosu paketu, to znamená, keď je paket stále vo vyrovnávacej pamäti adaptéra a môže byť znova prenášaný.

17. Prečo neskorá kolízia spôsobuje stratu paketov?

    Odpoveď. Paket už bol odoslaný do siete, bol odstránený z vyrovnávacej pamäte adaptéra, a preto ho nemožno znova preniesť.

18. Prečo štandardy pre sieť zdieľaných médií obmedzujú počet uzlov, ktoré sú k nej pripojené?

    Odpoveď. Pri veľkom počte uzlov môže byť čakanie na pauzu v sieti na začatie prenosu náročné. Normy označujú počet uzlov, na ktorých sieť zostáva funkčná aj pri maximálnom zaťažení (keď všetky uzly pracujú súčasne).

Ukážková hra „Ring“

Hra demonštruje fungovanie siete s „kruhovou“ topológiou.

Popis hry

Štyria žiaci sú priamo zapojení do hry, ostatní sledujú sieť a učiteľ komentuje dianie. Hráči sedia pri stole, každé miesto je označené číslom uzla, za ktorý účastník hrá (pozri obr. 6).

Ryža. 6. Model herného prostredia

Uzly očíslované 1 a 3, 2 a 4 si musia medzi sebou vymieňať správy, pričom každý z nich je rozdelený na iný počet paketov (na demonštráciu prenosu tokenu, keď sa minú pakety).

Paket je karta, ktorej jedna strana obsahuje adresovú časť, zadná strana obsahuje dáta.

Časť adresy obsahuje trojmiestne číslo, ktorého číslice zľava doprava označujú:

• číslo vysielacieho uzla;
• číslo balíka;
• Číslo prijímacieho uzla.

Takže na kartách balíka uzla 1 je napísané:

Ryža. 7. Adresa časti paketov uzla 1

Na zadnej strane kariet je napísaný fragment istej známej myšlienky. V hre je dĺžka paketových dát obmedzená na 10 znakov (číslo 10 sa berie ľubovoľne). Napríklad obsah balíčkov kariet uzla 1 môže byť taký, ako na obr. 8.

Ryža. 8. Príklady informačných častí paketov uzla 1

Pre ostatné uzly môžu byť prenášané správy nasledovné:

Na začiatku hry uzol 1 vlastní žetón a učiteľ mu dá príslušnú kartu (obr. 9).

Ryža. 10. Karta-token

Hra sa odohráva podľa popisu v učebnici. Uzol môže začať vysielať až vtedy, keď dostane token. Teraz namiesto tokenu nasleduje po kruhu dátový paket. Príjemca skopíruje balík do svojho buffera (v hre si skopíruje obsah zo zadnej strany karty do svojho zápisníka) a odošle ho ďalej po sieti s poznámkou o prevzatí (v hre je úlohou značky hrá sa pomocou kancelárskej sponky pripojenej k balíku). Odosielajúci uzol, ktorý prijal svoj oznamovací paket, ho odstráni zo siete a namiesto toho prenesie token na ďalší uzol v kruhu.

Hra prebieha pomaly, hráči vykonávajú akcie až po súhlase učiteľa (po tom, čo učiteľ vysvetlí, čo sa bude diať).

Pravidlá hry „Ring“ prezentované študentom

učiteľ. Čo je zvláštne na kruhovej topológii?

Študenti. Ring - topológia, v ktorej je každý sieťový uzol spojený s dvoma ďalšími uzlami, tvoriacimi kruh (slučku). Dáta sa prenášajú z jedného uzla do druhého pozdĺž kruhu v jednom smere.

učiteľ. Na ukážku fungovania siete s kruhovou topológiou potrebujem 4 asistentov. Budú hrať úlohu sieťových uzlov. Zvyšok budú správcovia siete, ktorí si musia dôkladne preštudovať, ako sieť funguje. (Učiteľ vyberie hráčov, ktorí budú hrať úlohu uzlov siete. Vyzve ich, aby si sadli k stolom podľa náhodne vyžrebovaného čísla.)

učiteľ. V akom bode môže uzol začať prenášať dáta?

Študenti. Uzol môže začať vysielať len vtedy, keď dostane token. Namiesto tokenu sa cez kruh prenesie dátový paket.

učiteľ. Čo robí medziľahlý uzol (ten, pre ktorého balík nie je určený) s paketom?

Študenti. Každý počítač funguje ako opakovač, ktorý prenáša správu na ďalší počítač.

učiteľ. Ako uzol vie, že paket je určený pre iný uzol?

Študenti. Balík obsahuje adresu príjemcu. Uzol porovnáva túto adresu so svojou sieťovou adresou, ak neexistuje žiadna zhoda, paket je „cudzí“.

učiteľ. Čo urobí príjemca s balíkom?

Študenti. Príjemca skopíruje paket do svojej vyrovnávacej pamäte a odošle ho ďalej po sieti s označením prijatia (v našej „sieti“ spinkou).

učiteľ. Ako uzol vie, že je preň určený paket?

Študenti. Podľa čísla prijímacieho uzla uvedeného v časti adresy paketu.

učiteľ. Čo urobí odosielajúci uzol so svojím paketom, keď ho prijme späť so značkou prečítania?

Študenti. Odosielajúci uzol, ktorý prijal paket označený ako prijatý, nahradí paket tokenom (odovzdá token svojmu susedovi) - sieť je opäť voľná.

učiteľ. Na zadnej strane kartičky je fragment istej známej myšlienky. Naše uzly si musia na konci hry vymieňať správy a čítať ich nahlas. A budeme sledovať správny chod siete a v prípade potreby ju upravíme.

Fotografia 11. Štyri „uzly“ čakajú, kým učiteľ „vhodí“ žetón do krúžku

Foto 12. Prenášanie balíka

Foto 13. Učiteľ sa vyjadruje k pracovnej situácii

Fotografia 14. Správa prijatá

„Ring“ je na rozdiel od „Common Bus“ ukážková hra. Tu je dôležité vybrať taký počet uzlov v sieti a paketov v správe, aby deti mali čas pochopiť princípy siete a nenudili sa pri hre. Možnosť „4 uzly, 3-4 pakety na uzol“ sa nám zdá celkom vhodná.

Adresná časť paketov spôsobuje chlapom určité ťažkosti. Študenti nedokážu okamžite pochopiť, pre koho je paket putujúci po sieti určený, zamieňajú si účel prvej a poslednej číslice v adrese paketu. Niekedy počas hry „uzol“ preposielal preň určený paket ďalej po kruhu, čo je, samozrejme, v rozpore s operačným algoritmom sietí Token Ring.

Práca s adresnou časťou sa zjednoduší, ak oproti prvej číslici pripojíte kancelársku sponku s oznámením a zadáte nasledujúce pravidlo na určenie čísla príjemcu balíka:

1. Ak je balík bez kancelárskej sponky, potom je číslo príjemcu posledné;
2. Ak balík obsahuje sponku, číslo príjemcu je označené sponkou.

Okrem toho môžete na tabuľu znázorniť dva balíky z adresnej strany (bez značky a so značkou prevzatia) a podpísať účel každej číslice v adrese (pozri obr. 15).

Ryža. 15. Adresnú časť balíka bez označenia a s poznámkou o prevzatí

Mali by ste venovať pozornosť chlapcom, že v našej hre, na rozdiel od skutočných sietí Token Ring, môže uzol prenášať iba jeden paket naraz. Týmto spôsobom zaznamenávame čas držania tokenu uzlom.

V tejto hre nie je víťaz. Ukazuje fungovanie sietí vybudovaných pomocou „kruhovej“ topológie.

Trik je v správnom čítaní prenášaných správ po prijatí všetkých paketov. Preto je dôležité, aby deti pred začiatkom hry nepoznali obsah správ. Uzly nemajú povolené otáčať paketové karty, keď je sieť spustená.

Ak sa plánuje uskutočniť niekoľko kôl s rôznymi účastníkmi, potom je potrebné vopred pripraviť príslušný počet správ.

Otázky na konsolidáciu

© Článok bol napísaný špeciálne pre stránku "Distance Tutor"

Simulácia počítačovej siete

Modelovanie počítačovej siete je prostriedkom systémovej analýzy a malo by byť založené na systémovom prístupe.

Základné princípy systémovej analýzy

Moderná metodológia výskumu považuje akýkoľvek objekt za systém. Systémom rozumieme množinu prvkov vymedzených v čase a priestore so známymi vlastnosťami a usporiadanými väzbami medzi prvkami, zameranú na plnenie hlavnej úlohy tejto množiny.

So systémom sa spája množstvo pojmov, ako integrita, zložitosť, štruktúra, cieľ, subsystém, prvok, vlastnosti, spojenie, stav, vonkajšie prostredie.

bezúhonnosť stanovuje, že poznanie systému sa dosahuje jednotným štúdiom všetkých jeho prvkov, a preto by sa systém v žiadnom prípade nemal považovať za ich jednoduchý súčet. Zároveň je pri analýze systémov povolené samostatné štúdium jeho jednotlivých častí (dekompozícia), za predpokladu, že sú funkčne nezávislé.

Zložitosť predpisuje brať do úvahy pri štúdiu systému vplyv vonkajšieho prostredia a vnútorných faktorov naň.

Štruktúra odráža najvýznamnejšie vzťahy medzi prvkami systému, ktoré zabezpečujú existenciu systému a jeho základných vlastností a menia sa len málo od zmien prebiehajúcich v systéme. Štruktúra systému závisí od hĺbky zobrazenia objektu, od účelu vytvorenia systému a ten istý systém môže byť reprezentovaný viacerými štruktúrami.

Cieľ– požadovaný stav systému. Hodnotenie miery, do akej systém dosahuje stanovený cieľ, sa uskutočňuje prostredníctvom cieľových kritérií, ktoré určujú súlad stavu systému so stanoveným cieľom.

Subsystém– ide o relatívne samostatnú časť systému vrátane súboru navzájom prepojených prvkov.

Element predstavuje podmienečne nedeliteľnú časť systému. Miera detailnosti systému cez subsystémy a prvky je určená cieľmi štúdie. Subsystém a prvok môžu plniť svoje vlastné ciele a zámery, ale ich fungovanie vždy smeruje k naplneniu hlavného cieľa (úlohy) systému.

Teoretické základy modelovania LAN

Hlavnou požiadavkou na LAN je poskytnúť všetkým používateľom prístup k zdieľaným sieťovým zdrojom s danou kvalitou služby (QoS - Quality of Service). Jedným z hlavných kritérií kvality služieb je výkon. Používané ukazovatele výkonnosti sú doba odozvy, priepustnosť A oneskorenie prenosu. Reakčný čas je časový interval medzi výskytom požiadavky používateľa na sieťovú službu a prijatím odpovede. Čas odozvy závisí od zaťaženia segmentov prenosového média a aktívnych sieťových zariadení (prepínače, smerovače, servery). Šírka pásma– ide o množstvo dát prenesených za jednotku času (bit/s, pakety/s). Šírka pásma zloženej cesty v sieti je určená najpomalším prvkom (zvyčajne smerovačom). Oneskorenie prenosu– ide o časový interval medzi okamihom, keď paket príde na vstup sieťového zariadenia a okamihom, keď sa objaví na výstupe zariadenia.

Na optimalizáciu výkonu LAN sa používajú metódy a nástroje merania, analýzy a modelovania. Architektúra klient-server a distribuované spracovanie údajov v sieti LAN komplikujú úlohy modelovania.

Analytické modelovanie LAN založené na využívaní modelov čakacích systémov (QS) a spravidla spojené s výraznými zjednodušeniami. Výsledky analytickej štúdie však môžu byť veľmi cenné, aj keď nezohľadňujú všetky detaily skutočnej siete LAN. Takéto modely umožňujú rýchlo získať približné technické hodnotenie vplyvu hardvérových a softvérových charakteristík na ukazovatele výkonu LAN.

Model LAN je zostavený zo samostatných blokov, z ktorých každý predstavuje jeden uzol alebo prenosový kanál LAN. Blok pozostáva z paketového vyrovnávacieho úložného zariadenia a obslužného prvku (obr. 1). Vstup bloku prijíma prúd paketov charakterizovaný distribučnou funkciou časových intervalov medzi okamihmi príchodu paketov A(t). Intenzita vstupný tok paketov je priemerný počet paketov prichádzajúcich na vstup bloku za jednotku času. Recipročná hodnota 1/ je priemerná hodnota intervalu medzi okamihmi príchodu paketu, ktorá je určená integrálom

A
intenzita služby blok je  priemerný počet spracovaných paketov za jednotku času. Recipročná hodnota 1/ je priemerná hodnota trvania paketovej služby, ktorá je určená integrálom

Kde B(t) – funkcia distribúcie trvania služby. Pomer  =  /  sa nazýva faktor zaťaženia bloku. Skutočný blok má vyrovnávaciu pamäť s obmedzenou kapacitou r(pozri obr. 2, b). Idealizovaný modul môže mať vyrovnávaciu pamäť neobmedzenej kapacity (pozri obr. 2a).

BlokovaťM / M /1. Zoberme si najjednoduchší model ako M/M/1 (jeden obslužný prvok, neobmedzená kapacita vyrovnávacej pamäte, exponenciálne zákony rozloženia časových intervalov medzi okamihom príchodu paketu a časom obsluhy, disciplína služby FIFO) pre blok znázornený na obr. 1, a. V tomto prípade A(t)=1– e –  t , B(t)=1–e –  t, priemerný čas oneskorenia paketu v bloku

Priemerná doba čakania v rade W = T– (1/) a priemerný počet paketov vo fronte L W =L – .

B
lokM / G /1. Tento model sa líši od typu M/M/1 len kvôli časovému rozdeleniu služby B(t) môže byť ľubovoľné. Zvážte prípad, keď distribúcia B(t) je pre blok špecifikovaný dvoma parametrami: intenzita obsluhy  a časový rozptyl

Potom je priemerný čas, ktorý paket strávi vo fronte W = (1 + v 2) W P, kde W P = (/2)(1–) –1 – čas, keď je paket vo fronte s konštantným trvaním služby; v 2 =  2 D – kvadratický variačný koeficient servisný čas. Pre stály servisný čas v=0 a pre exponenciálnu distribúciu servisného času v=1. Pre modelku M/G/1 odhad času, počas ktorého paket zostane v bloku T=W + (1/), dĺžka frontu vo vyrovnávacej pamäti L W =W a celkový počet paketov v bloku L = L W + .

BlokyM / M /1/ r A M / G /1/ r. Typ modelu M/G/1/r pre blok zobrazený na obr. 1, b, sa líši od modelu M/G/1, pretože kapacita vyrovnávacej pamäte je obmedzená o r(predpokladá sa, že spracovávaný paket je tiež vo vyrovnávacej pamäti). Tento model je charakterizovaný pravdepodobnosťou straty paketov (odmietnutie služby)

kde ( r, )=2r/(1+ 2) a   variačný koeficient. Absolútna kapacita bloku M/G/1/r

 ABS = (1– P OTK).

o  = 1 vzorec udáva presnú hodnotu P QTC pre exponenciálnu distribúciu B(t), t.j. pre bloky M/M/1/r.

Blokovať sieťM / M /1. Model LAN môže byť reprezentovaný ako sieť blokov (sieť front - SeMO), s mnohými blokmi obsahujúcimi vyrovnávacie pamäte. Pre sieť otvorených blokov možno získať jednoduché analytické vzorce M/M/1, ktorého príklad je na obr.2.

V tejto sieti, pozostávajúcej z troch blokov, sú tri vstupné toky paketov s intenzitami  1,  2 a  3. Je potrebné odhadnúť priemerné oneskorenie paketov pre každý tok. Fronty v tejto sieti môžu byť posudzované individuálne, s počtom paketov v bloku j=1...3 sa odhaduje pomocou vzorca (1), tj

L j =  j / ( j –  j).

Intenzita  j prietok na vstupe každého bloku sa rovná súčtu intenzít elementárnych prietokov vstupujúcich do bloku podľa obr.

 1 =  1 +  2 ,  2 =  1 +  2 +  3 ,  3 =  2 +  3 .

Dá sa ukázať, že priemerné oneskorenie paketov v sieti je

de n– počet blokov v systéme;  – súčet intenzít všetkých tokov vstupujúcich do systému. Pre jedno vlákno i priemerná latencia paketov v sieti

,

Kde J i – podmnožina blokov zapojených do spracovania toku i. V uvažovanom príklade J 1 ={1, 2, 3}, J 2 = (1, 2) a J 3 ={2, 3}.

Vzorec (4) je správny za nasledujúcich predpokladov.

 Zákon rozdelenia časových intervalov medzi okamihmi príchodu paketu A(t) pre jednotlivé toky je exponenciálna a toky sú nezávislé procesy. Tento predpoklad možno v praxi naplniť.

 Zákon o rozdelení času služby B(t) je tiež exponenciálny a servisné procesy v každom fronte sú nezávislé. Tento predpoklad nie je možné splniť, pretože čas obsluhy paketu je úmerný jeho dĺžke, a preto nemôžeme hovoriť o nezávislosti časov obsluhy vo frontoch.

Simulácia však ukazuje, že aplikácia vzorca (4) poskytuje prijateľný odhad priemerného oneskorenia paketov v sieti.

Simulačné modelovanie umožňuje simulovať správanie skutočnej siete LAN. Na simuláciu počítačových sietí existuje množstvo softvérových nástrojov (GPSS, COMNET III od Caci Products Co., BONeS Designer od Cadence Inc., OPNET od Modeler Mil3 Inc., ns2, atď.).

Literatúra

Ankudinov G.I., Strizhachenko A.I. Počítačové siete a telekomunikácie (architektúra a protokoly): Učebnica. – 2. vyd. Petrohrad: SZTU, 2003. 72 s.

Olifer V.G., Olifer N.A. Počítačové siete. Princípy, technológie, protokoly. – Petrohrad: Peter, 2002. – 672 s.

Počítačové siete: Školiaci kurz / Prekl. z angličtiny – M.: Channel Trading Ltd LLP, 1997. – 696 s.

Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Výstavba integrovaných sietí služieb. – L.: Strojárstvo, 1990. – 332 s.

Anglicko-ruský slovník sietí a sieťových technológií / Comp. S.B. – M.: „Solon“, 1997. – 301 s.

Kulgin M. Technológie podnikových sietí: Encyklopédia. – Petrohrad: Vydavateľstvo „Peter“, 2000. – 704 s.

Guk M. Hardvér lokálnej siete: Encyklopédia – Petrohrad: Vydavateľstvo „Peter“, 2000. – 576 s.

Nogl M. TCP/IP: Učebnica - M.: DMK Press, 2001. 480 s.

Novikov Yu.V., Kondratenko S.V. Lokálne siete: architektúra, algoritmy, dizajn. M.: Vydavateľstvo EKOM, 2000. 312 s.

Walrend J. Telekomunikácie a počítačové siete: Úvodný kurz / Prel. z angličtiny - M.: Postmarket, 2001. 480 s.

Tomashevsky V., Zhdanova E. Simulačné modelovanie v prostredí GPSS - M.: Bestseller, 2003. - 416 s.

Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Modelovanie systémov: Učebnica. príspevok. - M.: Vyššie. škola, 1985.- 271 s.

Petukhov O.A. Modely radiacich systémov: Učebnica. manuál.- L.: SZPI, 1989.- 86 s.

Príklady použitia simulácie

modelovanie

Zabezpečenie presnosti a spoľahlivosti

výsledky simulácie

Počet testov N určuje presnosť výsledkov simulácie. Nech je potrebné určiť presnosť odhadu parametrov X náhodná premenná X. Pravdepodobnosť

P( a –X < ) = ,

Kde a– volá sa presná hodnota parametra spoľahlivosť hodnotenia, a hodnotu  – absolútna presnosť hodnotenia.

Hodnota  0 =  / a volal relatívna presnosť hodnotenia. Potom spoľahlivosť odhadu

P( a –X  / a <  0) = .

Počet realizácií pre odhad priemernej hodnoty náhodnej premennej

Na odhad priemernej hodnoty použijeme vzorec


.

V súlade s centrálnou limitnou vetou pre veľké N hodnota X rozdelené podľa normálneho zákona s matematickým očakávaním a a rozptyl  2 /( N – 1). Potom

a požadovaný počet implementácií

.

Rozsah t sa berie pre danú spoľahlivosť  z tabuľky normálneho rozdelenia.

Keďže rozptyl odhadovanej hodnoty nie je známy, je potrebné vykonať 50-100 predbežných testov a odhadnúť hodnotu .

Pre rozptyl  2 presnosť odhadu
, kde  4 je centrálny moment štvrtého rádu náhodnej premennej X. Pre normálne rozdelenie  4 = 3 4.

Príklad 1

Vzhľadom na to:

štrukturálna schéma výpočtový systém (poskytovanie časti miestnych informačných technológií);

dávkový režim prevádzky výpočtový systém;

intenzita vstupného tokuúlohy  = 0,2 (exponenciálne rozdelenie);

rozhodovací časúlohy v počítačovom systéme by nemali prekročiť

T extra= 30 s pre 90 % úloh;

matematický model výpočtový systém vo forme jednovláknového jednoriadkového zaraďovacieho systému typu M/M/1/ (obr. 1).

N IT:

hodnota parametra – priemerná intenzita servisných požiadaviek v zariadení , pri ktorej je čas zotrvania akejkoľvek požiadavky v QS t neprekročí stanovenú hodnotu (30 s) pre 90 % aplikácií:

R( t30) = 0,9

na základe zisteného  vypočítať systémové charakteristiky QS;

Na základe toho, čo sa zistilo, určiť vhodný typ výpočtového systému a jeho výkonnostné ukazovatele, ktoré poskytujú potrebný čas na vyriešenie problému.

Obmedzenia:

Riešenie:

Rovnica (1) určuje hodnotu funkcie rozdelenia pravdepodobnosti (PDF) náhodnej premennej t v bode 28.5 rovnú 0,9. Pre systém M/M/1/ (a len preň) je známy analytický výraz pre PDF t. Potom, aby ste našli neznáme  a , môžete vytvoriť systém nelineárnych rovníc:

Riešenie nelineárnej sústavy rovníc (2):

-( – )30 = ln 0,1,

 = - ln 0,1/30 + 0,2 = 0,276753,

 = / = 0,2 / 0,276753 = 0,722.

Zvolíme  = /0,7 = 0,2/0,7 = 0,285714.

Potom vypočítané hodnoty priemerného času oneskorenia paketu v QS:

T= 1/ ( – ) = 11,67 s.

Priemerný počet transakcií v QS:

L =  / ( – ) = 2,334.

Priemerný počet transakcií vo fronte:

L W = L–  = 2,334 – 0,722 = 1,612.

Pre výber vhodného výpočtového systému (servera) nastavíme parametre softvérového balíka na spracovanie. Nech každý balík obsahuje 100 programov po 10 000 výpisov. Potom bude celkový objem balíka v operátoroch Q=10 6 operácií. V tomto prípade bude požadovaný výkon výpočtového systému (servera) rovný V=Q=10 6 0,285714 300 tisíc op./s. Na určenie vhodného výpočtového systému (servera) použijeme údaje v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Výkon procesorov INTEL

Typ procesora	Hodinová frekvencia, MHz	výkon, miliónov op./s

Zo zoznamu procesorov spĺňa zadané požiadavky najmladší model procesora 8086.

Výsledky získané z matematických modelov nie vždy adekvátne odrážajú skutočnú prevádzku počítačového systému danej štruktúry, pretože vypočítané analytické vzorce sú odvodené a správne len pri zjednodušujúcich predpokladoch (alebo predpokladoch) týkajúcich sa štruktúry, toku a rozdelenia služieb a iní. Alternatívnym prístupom k riešeniu problému je priama imitácia na PC (simulačné modelovanie) procesu vykonávania balíka v počítačovom systéme danej štruktúry pomocou modelovacieho systému GPSS.

FUNKCIA EXPON RN1,C24

TABLA TABUĽKA M1.0.3500000.15

GENEROVAŤ 5000000,FN$EXPON 1/ =1/ 0,2= 5,0

* 1 časová jednotka modemu = 1 µs

ADVANCE 3500000,FN$EXPON 1/ =3,5 s

Výsledky simulácie (pozri zoznam 1) sú zhrnuté v tabuľke 2.

tabuľka 2

(zariadenie)	Parameter	Význam	Výklad
	(vyťaženosť)
	PRIEMERNÝ ČAS/XACT (priemerný čas obsluhy na transakciu)		T S = 1/  =
(poradie)	PRIEMERNÝ OBSAH (stredná dĺžka)		L W = 1.634
	MAXIMÁLNY OBSAH (maximálna dĺžka)		L W max = 29
	PRIEMERNÝ ČAS/JEDNOTKA (priemerná čakacia doba)		W=8,261344 s
(tabuľkové údaje za plný úväzok v SMO)	(priemerný čas v QS na 1 transakciu)		T= 11,759 s
	ŠTANDARDNÁ ODCHÝLKA (rms časová odchýlka v QS pre 1 transakciu)

Výsledky simulácie sú v dobrej zhode s vypočítanými hodnotami.

Príklad 2

Uvažujme o riešení problému pre interaktívny režim prevádzky lokálneho počítačového systému.

Vzhľadom na to:

prevádzkový režim- interaktívne;

reakčný časúčastník dialógu (čas premýšľania) 1/=10s;

rozhodovací časúlohy (doba odozvy na požiadavku z terminálu) by nemala presiahnuť T d dodatočný=1 s pre 90 % úloh;

počet užívateľovn=20;

matematický model výpočtový systém vo forme uzavretej čakacej siete (obr. 2).

R je. 2

V tomto modeli neustále cirkulujú n aplikácie (transakcie).

Nájsť:

hodnota parametrov siete zaraďovania do frontu , pri ktorom

t T d dodatočný1 s pre 90 % interaktívnych požiadaviek, t.j.

P( t lc) = 0,9;

pomocou zistených  a  vypočítajte systémové a sieťové charakteristiky SeMO;

určiť vhodný typ výpočtového systému a jeho výkonové ukazovatele, ktoré poskytujú požadovaný čas odozvy na požiadavku z terminálu.

Obmedzenia:

Riešenie:

Na vyriešenie problému sa používa približná metóda, založená na dekompozícii výpočtového systému na subsystém spracovania a koncový subsystém (a ich „samostatnom“ zohľadnení) s následnou bilanciou tokov v týchto subsystémoch. Potom, aby sme našli neznáme , môžeme vytvoriť systém rovníc:

1 – e - ( – ) Td navyše =P

Z prvej rovnice

Pre P = 0.9, T d dodatočný= 1 s, 1/ = 10 s, n= 20 dostaneme:

 = 20 / (10 – 1 / ln (1 – 0,9)) = 2,09080,

 =  - ln(1– P) / T d dodatočný= 2,09080 – ln (1 – 0,9) / 1 = 4,39339,

 =  /  = 0,475897 – faktor zaťaženia.

Výpočet sa dá trochu zjednodušiť, ak to vezmeme do úvahy T d dodatočný  T d/2 (pre P= 0,9), kde T d=1/( – ) - priemerný čas odozvy. Potom T d  2T d dodatočný A

.  20/(10-2*1) = 2,5.

Simulačný program v jazyku GPSS/H (študentská verzia).

PRIESTOROVÉ ÚLOŽISKO 20

FUNKCIA EXPON RN1,C24

0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915/

7,1.2/.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3/

92,2.52/.94,2.81/.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9/

99,4.6/.995,5.3/.998,6.2/.999,7/.9998,8

QTIME QTABLE QU1,0,200,20

SYS0 VSTÚPIŤ MEDZERNÍK

VOPRED 1 000 000, FN $ EXPON

ADVANCE 250 000, FN $ EXPON

TEST E X6,0,SYS0

Výsledky simulácie pre 4 hodnoty  sú zhrnuté v tabuľke 3 (pozri zoznam 2 pre  = 4).

Tabuľka 3

	Výsledky simulácie					T S +T w [s]
		T S[s]	L W	L W MAX	T w [s]

V tejto tabuľke

T S– priemerný čas spracovania žiadosti;

L W– priemerná dĺžka frontu;

L W MAX – maximálna dĺžka frontu;

T w – priemerná doba čakania na požiadavku vo fronte;

T S + T w – priemerný čas odozvy.

Ak chcete vybrať vhodný výpočtový systém (server), mali by ste vybrať možnosť s

 = 4 alebo 5.

Príklad 3

Uvažujme o riešení problému pre zmiešaný prevádzkový režim lokálneho výpočtového systému, keď pre jednu skupinu účastníkov je model počítačového systému reprezentovaný ako uzavretá interaktívna SeMO (sieť SMO) a pre druhú skupinu - ako otvorená SeMO.

Modelovanie budúcej siete je povinnou súčasťou každého projektu informačnej a telekomunikačnej siete.

Ciele modelovania môžu byť:

Určenie optimálnej topológie;

Výber sieťových zariadení;

Stanovenie výkonnostných charakteristík siete;

Kontrola vlastností nových protokolov.

Pomocou tohto modelu môžete skontrolovať vplyv nárazových impulzov, vplyv veľkého toku žiadostí o vysielanie, ktoré si pravdepodobne nikto z fungujúcej siete nedovolí.

Uvedené úlohy kladú rôzne požiadavky na programy, ktoré simulujú fungovanie siete. Stanovenie charakteristík siete pred jej uvedením do prevádzky je zároveň mimoriadne dôležité, pretože vám umožňuje upraviť vlastnosti lokálnej siete už v štádiu návrhu. Riešenie tohto problému je možné pomocou analytického alebo štatistického modelovania.

Analytické modelovanie siete je súbor matematických vzťahov, ktoré spájajú vstupné a výstupné charakteristiky siete. Pri odvodzovaní takýchto vzťahov je potrebné zanedbať niektoré nedôležité detaily alebo okolnosti.

Simulačné (štatistické) modelovanie sa používa na analýzu systému s cieľom identifikovať kritické prvky siete. Tento typ modelovania sa používa aj na predpovedanie budúceho výkonu systému. Proces modelovania zahŕňa vytvorenie modelu, odladenie modelovacieho programu a kontrolu správnosti zvoleného modelu. Posledná fáza zvyčajne pozostáva z porovnania vypočítaných výsledkov s experimentálnymi údajmi získanými pre reálnu sieť.

Možné sú rôzne prístupy k modelovaniu. Klasickým prístupom je čo najpresnejšia reprodukcia udalostí v sieti a postupné modelovanie dôsledkov týchto udalostí.

Ďalším prístupom by mohla byť metóda, kde sa pre každý logický segment (kolízna zóna) najskôr nasimuluje rad udalostí.

Kompletná sieťová simulácia založená na produkčných aplikáciách predpokladá nasledujúce charakteristiky:

Charakteristiky uzla;

Charakteristiky pripojenia;

Použité protokoly;

Charakteristika odosielaných paketov.

Vlastnosti protokolu:

Dĺžka paketu odoslaného každým uzlom (dĺžka správy + dĺžka časti adresy + dĺžka dodatočných pripojených informácií);

Dĺžka správy;

Dočasná distribúcia momentov odosielania paketov.

Štruktúra popisu každého uzla zahŕňa:

Číslo uzla (identifikátor);

Typový kód uzla;

Mac adresa;

IP adresa;

Stavový bajt (uzol vysiela; paket niekoho iného dosiahol uzol;...);

Kód použitého protokolu (IPv4 alebo IPv6; TCP, UDP, ICMP atď.);

Objem vstupnej/výstupnej vyrovnávacej pamäte. Typ vyrovnávacej pamäte (FIFO, LIFO atď.).

Každá z existujúcich metód modelovania má svoje nevýhody. Pri budovaní siete je potrebné pamätať na to, k akým výsledkom má tento model viesť.

Pre podrobnejšiu analýzu bolo rozhodnuté použiť štatistické znázornenie modelu. Výsledky získané modelovaním všetkých procesov v sieti budú dostatočným podkladom pre posúdenie kvality vybudovanej siete spoločnosti Lux. Tento model zahŕňa modelovanie procesov v sieti pomocou špeciálneho softvéru.

Simulačný program PacketTrecer

PacketTracer je program, ktorý je emulátorom dátovej siete. Umožňuje vytvárať funkčné sieťové modely, konfigurovať (pomocou príkazov Cisco IOS) smerovače a prepínače a komunikovať medzi niekoľkými používateľmi (cez cloud). Zahŕňa smerovače Cisco 1800, 2600, 2800 a prepínače 2950, ​​​​2960, 3650. Okrem toho sú tu DHCP, HTTP, TFTP, FTP servery, pracovné stanice, rôzne moduly pre počítače a smerovače, WiFi zariadenia a rôzne káble. . Program umožňuje úspešne vytvárať aj zložité rozloženia siete a kontrolovať funkčnosť topológie.

Plne zostavený model podnikovej siete LAN v emulátore a nakonfigurovaný na plnú funkčnosť je znázornený na obrázku 6.

Obrázok 6. Všeobecná schéma informačnej a telekomunikačnej siete.

Serverová miestnosť obsahuje databázový server a webový server; smerovač na poskytovanie základnej a distribučnej vrstvy pripojený k poskytovateľovi internetu; prepínače úrovne prístupu, ktoré fyzicky spájajú 50 koncových používateľov do jednej lokálnej siete, ako aj sieťovú tlačiareň a prístupový bod. Schematicky sú znázornené používateľské pracovné stanice. Smerovače sa pripájajú k poskytovateľovi internetu cez vysokorýchlostné komunikačné linky, aby poskytovali vysoké rýchlosti prenosu dát. Každé oddelenie spoločnosti je definované v samostatnej virtuálnej lokálnej sieti pomocou smerovačov, čo uľahčuje správu siete.

Sieť je postavená pomocou hviezdicovej topológie. Sieťová prevádzka sa používa na prenos údajov medzi používateľmi a súborovými servermi, ako aj na prenos údajov na internet. Prístup na internet je poskytovaný pomocou technológie PAT, pomocou jedinej IP adresy poskytnutej poskytovateľom.