Имитационное моделирование компьютерных сетей

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: контрольные работы 2 класс, готовые дипломные работы
| Добавил(а) на сайт: Sobolevskij.

. IGRP,

. Задаваемые пользователем таблицы маршрутизации.
Протоколы, выполняющие транспортные функции и функции доставки сообщений между конечными узлами представлены в системе COMNETIII обширным набором протоколов: ATP, NCP, NCPBurstMode, TCP, UDP, NetBIOS, SNA. При использовании этих протоколов пользователь выбирает их из библиотеки системы и задает конкретные параметры, например, размер сообщения, размер окна и т.п.

Представление результатов
Графики и отчеты
COMNETIII позволяет при моделировании задавать форму отчета о результатах для каждого отдельного элемента модели. Для этого необходимо в пункте меню
Report выбрать требуемый элемент (пункт подменю networkelement) и задать для него опреленный тип отчета (пункт typeofreport).
Отчет генерируется каждый раз при запуске определенной модели. Отчет представлен в стандартной текстовой форме, имеющей ширину в 80 символов, и его легко можно распечатать на любом принтере.
Можно задать генерацию нескольких отчетов разного типа для каждого элемента сети.
Существуют другие способы получения статистических результатов прогона модели, кроме отчетов. В COMNETIII имеются кнопки Statistics, с помощью которых можно включить сбор статистики для каждого типа элемента модели - узлов, каналов, источников трафика, маршрутизаторов, коммутаторов и т.п.
Монитор статистики каждого элемента можно установить для сбора только базовых статистических параметров (минимум, максимум, среднее значение и дисперсия) или же сбора данных во временном масштабе для построения графиков.
Если результаты наблюдений сохранены в файле для последующего построения графиков и анализа, то возможно также построение гистограмм и процентных показателей. Возможно построение графиков и во время моделирования.
Мультипликация и отслеживание событий
Перед моделированием или во время него можно установить режимы мультипликации и трассировки событий с помощью пунктов меню Animation иTrace.
Параметры меню Animation позволяют изменять скорость тактов моделирования и скорость продвижения токенов - графических символов, соответствующих кадрам и пакетам. В анимационном режиме система COMNETIII показывает поступление токенов в каналы связи и выход их из каналов, текущее количество пакетов в узлах, количество сессий, установленных с данным узлом, процент использования и многое другое.
В режиме трассировки можно отображать процесс наступления событий в модели либо в файл, либо на экран. При отображении на экран можно перейти в режим пошагового моделирования, когда очередное событие в модели наступает и отображается только при очередном нажатии на соответствующую кнопку графического интерфейса. Можно задать уровень отслеживаемых событий - от высокоуровневых событий, связанных с работой приложений до событий самого низкого уровня, связанных с обработкой кадров на канальном уровне.
Статистический анализ
COMNETIII включает интегрированный набор средств для статистического анализа исходных данных и результатов моделирования. С их помощью можно подобрать подходящее распределение вероятностей для экспериментально полученных данных. Средства анализа результатов позволяют вычислить доверительные интервалы, выполнить регрессионный анализ и оценить вариации оценок, полученных по нескольким прогонам модели.

COMNETPredictor
С 1 мая 1997 на рынке появилось новое средство компании CACIProducts -
COMNETPredictor. COMNETPredictor предназначен для тех случаев, когда необходимо оценить последствия изменений в сети, но без детального ее моделирования.
COMNETPredictor работает следующим образом. Из системы управления или мониторинга сети загружаются данные о работе существующего варианта сети и делается предположение об изменении параметров сети: числа пользователей или приложений, пропускной способности каналов, алгоритмов маршрутизации, производительности узлов и т.п. Затем COMNETPredictor производит оценку последствий предлагаемых изменений и выдает результаты в виде графиков и диаграмм, на которых отображаются задержки, коэффициенты использования и предполагаемые узкие места сети.
Благодаря оригинальной технологии Flow Decomposition анализ даже крупных глобальных сетей выполняется за несколько минут.
COMNETPredictor дополняет систему COMNETIII, которая может использоваться затем для более тщательного анализа наиболее важных вариантов сети.
COMNET Predictor работает в среде Windows 95, Windows NT и Unix.

COMNET Predictor от CACI - отличный продукт, да и стоит он дешевле NetMaker
XA. Правда, Predictor несколько менее проработан и не так прост в установке. Кроме того, генерируемые им отчеты немного запутанны и малоинформативны, а схемы сетей чересчур перегруженны.
Мы перепробовали несколько дисководов CD-ROM, прежде чем смогли считать информацию с присланного нам диска. Только один дисковод сумел нормально справиться с этой задачей. Установка продукта тоже удалась отнюдь не с первой попытки.
В базовую конфигурацию Predictor входит все, что требуется для построения схемы сети с помощью буксировки пиктограмм устройств из библиотеки. К сожалению, на схеме отображается так много информации, что разобраться в ней очень трудно. В состав Predictor входят и средства для самостоятельного создания устройств и редактирования библиотечной информации.
Опция Baseliner позволяет импортировать информацию о топологии сети и характере трафика из различных популярных средств мониторинга сети.
Благодаря Baseliner вы разберетесь, какие объемы трафика генерирует то или иное приложение. После этого можно построить модель, в которой объем трафика от этого приложения будет ежемесячно возрастать на 10%, получив, таким образом, прогноз на несколько месяцев вперед. Тому, кто научится разбираться в схемах сетей (а сделать это не очень-то просто), Predictor покажется очень мощным средством, которым нетрудно пользоваться. Параметры элементов сетей, подобранных из библиотеки, поддаются тонкой настройке.
Затем можно пустить в ход предположения о росте сети - надо указать
Predictor, в какой момент их следует включать в модель. По мере продвижения расчетов Predictor будет информировать пользователя о возникновении проблем. Например, сообщается, что через шесть месяцев уровень загрузки какого-либо маршрутизатора достигнет 80%, что является предельной величиной. Тогда можно ввести в модель еще один маршрутизатор и посмотреть, решит ли он это проблему.
Пользователю предоставляется целый ряд отчетов, однако чтобы извлечь из них полезную информацию, придется немало потрудиться: многие таблицы и графики дублируют друг друга, и это затрудняет понимание.
Бесспорно, 29 тыс. дол. - это недешево, однако если вспомнить, что
Predictor может работать не только под Unix, но и под Windows NT и Windows
95, станет понятно: его пользователь способен сэкономить на оборудовании
(сравните с NetMaker XA).

Построение пилотных проектов проектируемых сетей

Если для задания информации о топологии сети не нужно иметь реальную сеть, то для сбора исходных данных о интенсивности источников сетевого трафика могут потребоваться измерения на пилотных сетях, представляющих собой натурную модель проектируемой сети. Эти измерения могут быть выполнены различными средствами, в том числе и с помощью анализаторов протоколов.
Помимо получения исходных данных для имитационного моделирования пилотная сеть может использоваться для решения самостоятельных важных задач. Она может дать ответы на вопросы, касающиеся принципиальной работоспособности того или иного технического решения или совместимости оборудования.
Натурные эксперименты могут потребовать значительных материальных затрат, но они компенсируются высокой достоверностью полученных результатов.
Пилотная сеть должна быть как можно более похожа на ту сеть, которая создается, для выбора параметров которой и создается пилотная сеть. Для этого необходимо в первую очередь выделить те особенности создаваемой сети, которые могут оказать наибольшее влияние на ее работоспособность и производительность.
Если имеются сомнения в совместимости продуктов разных производителей, например, коммутаторов, поддерживающих виртуальные сети или другие пока не стандартизованные возможности, то в пилотной сети должны проверяться на совместимость именно эти устройства и именно в тех режимах, которые вызывают наибольшие сомнения.
Что же касается использования пилотной сети для прогнозирования пропускной способности реальной сети, то здесь возможности этого вида моделирования весьма ограничены. Сама по себе пилотная сеть вряд ли сможет дать хорошую оценку производительности сети, включающей гораздо больше узлов подсетей и пользователей, так как не ясен способ экстраполяции результатов, полученных в небольшой сети, на сеть гораздо больших размеров.
Поэтому пилотную сеть целесообразно использовать в данном случае совместно с имитационной моделью, которая может использовать образцы трафика, задержек и пропускной способности устройств, полученных в пилотной сети, для задания характеристик моделей частей реальной сети. Затем, эти частные модели могут быть объединены в полную модель создаваемой сети, работа которой будет имитироваться.

Что мы получим, используя моделирование
Используя моделирование при проектировании или реинжиниринге вычислительной системы, мы можем сделать следующее: оценить пропускную способность сети и ее компонентов, определить узкие места в структуре вычислительной системы; сравнить различные варианты организации вычислительной системы; осуществить перспективный прогноз развития вычислительной системы; предсказать будущие требования по пропускной способности сети, используя данные прогноза; оценить требуемое количество и производительность серверов в сети; сравнить различные варианты модернизации вычислительной системы; оценить влияние на вычислительную систему модернизации ПО, мощности рабочих станций или серверов, изменения сетевых протоколов.
Исследование параметров вычислительной системы при различных характеристиках отдельных компонентов позволяет выбрать сетевое и вычислительное оборудование с учетом производительности, качества обслуживания, надежности и стоимости. Поскольку стоимость одного порта активного сетевого оборудования в зависимости от производителя оборудования, используемой технологии, надежности, управляемости может меняться от десятков рублей до десятков тысяч, моделирование позволяет минимизировать стоимость оборудования, предназначенного для использования в вычислительной системе. Моделирования становится эффективным при числе рабочих станций 50-100, а когда их более300, общая экономия средств может составить 30--40% от стоимости проекта.
Финансовая сторона
Естественно, возникает вопрос о стоимости проведения обследования вычислительной системы с помощью моделирования. Стоимость самого моделирования при грамотной эксплуатации системы моделирования невысока.
Основную часть стоимости обследования составляют затраты на оплату труда высококвалифицированных специалистов в области сетевых технологий, вычислительного оборудования, систем моделирования, проводящих обследование объекта, составление моделей компонентов и самой вычислительной системы, определяющих направления развития и модификаций вычислительной системы и ее моделей.
Обследование и моделирование вычислительной системы из 250 узлов может длиться одну-две недели, при этом стоимость может колебаться от $5000 до
$17 500. Если стоимость проектов по информатизации крупных организаций зачастую превышает $500 000, то стоимость работ по моделированию составляет в любом случае менее 4% от стоимости проекта.
При этом мы получаем: объективную оценку решения и технико-экономическое обоснование; гарантированные требуемую производительность и запас по производительности; обоснованные и управляемые решения по поэтапной модернизации.
Системы моделирования, не вошедшие в обзор
CPSIM (компания BoyanTech) -- простая система моделирования последовательных и параллельных процессов. Модель -- ориентированный граф, в котором узлы -- объекты (компьютеры, серверы, сетевое оборудование), дуги
-- каналы связи.
NetDA/2 (компания IBM) - предназначена для проектирования, анализа и оптимизации глобальных сетей и реинжиниринга имеющихся SNA-сетей. Возможно задание собственных алгоритмов маршрутизации. Позволяет моделировать сценарии "что, если". Поддерживает и протокол TCP/IP. Реализована на OS/2.
NPAT (Network Planning and Analysis Tools); фирма Sun, - предназначена для моделирования интегрированных сетей данные/голос на базе магистралей Т1 и
Т3. Реализована на Solaris 2.6, 7.
SES/Workbench (фирма HyPerfomix) -- моделирование локальных и глобальных сетей на уровне приложений, канальном и физическом уровнях. Моделирование сложных приложений, СУБД. Позволяет провести стоимостной анализ вариантов.
Имеется механизм расстановки контрольных точек и трассировки.
WinMIND (фирма Network Analysis Center) -- система проектирования, настройки конфигурации и оптимизации сети; содержит данные о стоимости типичных конфигураций с возможностью точной оценки производительности и тарифной платы.
Семейство AUTONET (фирма Network Design and Analysis) -- включает систему мониторинга и управления AMS, позволяет проводить оценку производительности сети, а также точное моделирование и тарификацию сетевых решений.
Проект ns2/VINT

1996 год ознаменован началом работ над проектом VINT (Virtual InterNetwork
Testbed), организованным DARPA (Defense Research Projects Agency) и реализуемым под руководством целого ряда научных организаций и центров:
USC/ISI (University of Southern California / Information Sciences
Institute), Xerox PARC, LBNL (Lawrence Berkley National Laboratory) и UCB
(UC Berkley). На сегодня основными спонсорами проекта являются DARPA, NSF и
ACIRI (AT&T Center for Internet Research at ICSI).Главной целью проекта
VINT являлось построение программного продукта, позволяющего осуществлять имитационное моделирование сетей связи и обладающего целым рядом характеристик, среди которых высокая производительность, хорошая масштабируемость, визуализация результатов и гибкость. В качестве основы программной реализации был выбран разрабатываемый в University of
California с 1989 года пакет network simulator (до 1995 года известный как
REAL). Логично, что для программного продукта было выбрано имя network simulator 2 (далее - ns2).

ns2, как и его предшественники, разрабатывался как программное обеспечение с открытым исходным кодом (open source code software - OSS). Такое ПО распространяется бесплатно - без каких либо ограничений на право использования, модификации и распространения третьими лицами. Таким образом, с точки зрения стоимости ns2 безусловно является лидером по сравнению с коммерческим ПО упоянутым выше - он бесплатен. По этой же причине бесплатны и всегда доступны on-line все обновления и дополнения
(новые библиотеки, протоколы и т.п.). Еще одним не менее замечательным свойством программного обеспечения OSS является возможность модификации ядра программы и гибкая настройка в соответствии с требованиями конкретного пользователя. Одним из отличительных свойств ns2 с точки зрения гибкости является мультиоперационность. Полные версии, включающие все функции, на данный момент работоспособны под управлением следующих операционных систем:

- SunOS;

- Solaris;

- Linux;

- FreeBSD;

- Windows 95/98/ME/NT/2000.

Для инсталляции полной версии ns2 необходимо иметь 250 МБ свободного места на диске компьютера и компилятор С++. Существует также упрощенная версия
(компилированная) для некоторых ОС, в частности всех версий Windows, являющаяся не столь гибкой как полная версия, в частности невозможно добавлять компоненты, модифицировать ядро и т.п. Однако эта версия очень проста в использовании и не требует глубоких знаний ОС и языка C++. Для функционирования упрощенной версии ns2 достаточно иметь 3 МБ свободного места на жестком диске компьютера.

Требования к производительности компьютера у ns2 не столь жестки. В принципе, компьютер с процессором 486 может обеспечить приемлемое функционирование даже полной версии ns2.При необходимости использования ns2 группой пользователей достаточно иметь инсталлированную полную версию на машине под управлением Unix-like ОС. Пользователи могут иметь доступ в режиме терминала к ns2 и производить необходимые модификации в том числе и ядра программы компилируя свою версию в домашнюю директорию. Так же при помощи X-сервера возможна анимация полученных результатов.

Netsimulator.
NETSIMULATOR предназначен для моделирования сетей с пакетной коммутацией и различными методами маршрутизации пакетов.

NETSIMULATOR позволит разработчику или обслуживающему персоналу сети моделировать поведение сети, изменяя: топологию сети, способ маршрутизации пакетов, пропускные способности любого канала сети, нагрузку на сеть
(интенсивности входных потоков), длины пакетов и распределение числа пакетов в одном сообщении, размеры памяти на узлах коммутации, ограничения на максимальное время пребывания сообщений в сети, приоритеты различных сообщений.

Система позволяет моделировать такие методы маршрутизации пакетов, как метод рельефов, метод Форда, метод Дейкстры, метод Бэрена, метод обмена задержками пакетов между узлами сети, метод Галлагера, метод решения уравнений Беллмана (для специального вида сети), а также случайную маршрутизацию, протоколы RIP, EGP, IGRP, BGP, OSPF и т.п. Большинство методов реализовано в нерандомизированной и рандомизированной модификациях.

Система использует принцип разделения сообщений на типы, различающиеся по длинам и приоритетам пакетов, распределением их числа, интенсивностям входных потоков и т.д.
[pic]
В результате работы модели получается информация о :

. средних задержках (временах доставки) сообщений различных типов;

. гистограммах и функциях распределения задержки (времени доставки) сообщений;

. гистограммах плотностей и функций распределения занятой памяти по узлам коммутации;

. количествах сообщений различных типов, дошедших до адресата;