Criterii de alegere a unui program de simulare a emulării rețelei de calculatoare. Modelarea rețelei. Instrumentele de modelare sunt la fel de variate ca și rețelele locale pe care le reprezintă

Modelarea unei viitoare rețele este o parte obligatorie a oricărui proiect de rețea de informații și telecomunicații.

Obiectivele modelării pot fi:

Determinarea topologiei optime;

Selectarea echipamentelor de retea;

Determinarea caracteristicilor de performanță a rețelei;

Verificarea caracteristicilor noilor protocoale.

Folosind modelul, puteți verifica impactul exploziilor de încărcare și impactul unui flux mare de solicitări de difuzare, ceea ce este puțin probabil să fie ceva ce își poate permite oricine într-o rețea funcțională.

Sarcinile enumerate impun cerințe diferite pentru programele care simulează funcționarea rețelei. În același timp, determinarea caracteristicilor rețelei înainte de a fi pusă în funcțiune este de o importanță capitală, deoarece vă permite să ajustați caracteristicile rețelei locale în etapa de proiectare. Rezolvarea acestei probleme este posibilă prin modelare analitică sau statistică.

Modelarea analitică a rețelei este un set de relații matematice care conectează caracteristicile de intrare și de ieșire ale rețelei. Atunci când derivăm astfel de relații, trebuie să neglijăm unele detalii sau circumstanțe neimportante.

Modelarea prin simulare (statistică) este utilizată pentru a analiza sistemul în vederea identificării elementelor critice ale rețelei. Acest tip de modelare este folosit și pentru a prezice performanța viitoare a sistemului. Procesul de modelare include crearea unui model, depanarea programului de modelare și verificarea corectitudinii modelului selectat. Ultima etapă constă de obicei în compararea rezultatelor calculate cu datele experimentale obținute pentru o rețea reală.

Sunt posibile abordări diferite de modelare. Abordarea clasică este de a reproduce evenimentele din rețea cât mai exact posibil și de a modela consecințele acestor evenimente pas cu pas.

O altă abordare ar putea fi o metodă în care pentru fiecare segment logic (zonă de coliziune) este mai întâi simulată o coadă de evenimente.

O simulare completă a rețelei bazată pe aplicații de producție presupune următoarele caracteristici:

Caracteristicile nodului;

Caracteristicile conexiunii;

Protocoale utilizate;

Caracteristicile pachetelor trimise.

Caracteristicile protocolului:

Lungimea pachetului trimis de fiecare nod (lungimea mesajului + lungimea părții adresei + lungimea informațiilor suplimentare atașate);

Lungimea mesajului;

Distribuția temporală a momentelor de trimitere a pachetelor.

Structura descrierii fiecărui nod include:

Numărul nodului (identificator);

Cod tip nod;

Adresa mac;

Adresa IP;

Octet de stare (nodul transmite; pachetul altcuiva a ajuns la nod;...);

Codul protocolului utilizat (IPv4 sau IPv6; TCP, UDP, ICMP etc.);

Volumul tamponului de intrare/ieșire. Tipul tampon (FIFO, LIFO etc.).

Fiecare dintre metodele de modelare existente are dezavantajele sale. Când construiți o rețea, este necesar să vă amintiți la ce rezultate ar trebui să conducă acest model.

Pentru o analiză mai detaliată, s-a decis să se utilizeze o reprezentare statistică a modelului. Rezultatele obținute prin modelarea tuturor proceselor din rețea vor constitui o bază suficientă pentru evaluarea calității rețelei construite a companiei Lux. Acest model presupune modelarea proceselor într-o rețea folosind un software special.

Program de simulare PacketTrecer

PacketTracer este un program care este un emulator de rețea de date. Vă permite să creați modele de rețea funcționale, să configurați (folosind comenzile Cisco IOS) routere și comutatoare și să interacționați între mai mulți utilizatori (prin cloud). Include seria de routere Cisco 1800, 2600, 2800 și switch-uri 2950, ​​2960, 3650. În plus, există servere DHCP, HTTP, TFTP, FTP, stații de lucru, diverse module pentru calculatoare și routere, dispozitive WiFi și diverse cabluri . Programul vă permite să creați cu succes chiar și structuri complexe de rețea și să verificați funcționalitatea topologiei.

Un model LAN de întreprindere complet asamblat în emulator și configurat la funcționalitate completă este prezentat în Figura 6.

Figura 6. Schema generală a rețelei de informații și telecomunicații.

Camera serverului găzduiește serverul de baze de date și serverul web; un router pentru a furniza coloana vertebrală și stratul de distribuție, conectat la furnizorul de internet; comutatoare de nivel de acces care unesc fizic 50 de utilizatori finali într-o singură rețea locală, precum și o imprimantă de rețea și un punct de acces. Stațiile de lucru ale utilizatorului sunt indicate schematic. Routerele se conectează la furnizorul de internet prin linii de comunicare de mare viteză pentru a oferi viteze mari de transfer de date. Fiecare departament al companiei este definit într-o rețea locală virtuală separată, folosind routere, ceea ce facilitează administrarea rețelei.

Rețeaua este construită folosind o topologie în stea. Traficul de rețea este utilizat pentru a transfera date între utilizatori și servere de fișiere, precum și pentru a transfera date pe Internet. Accesul la internet este asigurat folosind tehnologia PAT, folosind o singură adresă IP furnizată de furnizor.

Profesor de cea mai înaltă categorie de calificare. Îmi plac foarte mult articolele mele și...

Jocuri pentru lecții de informatică. Retele de calculatoare.

A înțelege înseamnă a simplifica. A. Strogoff

(Epigraf la romanul „Valurile stinge vântul” al fraților Strugatsky.)

Vremurile s-au schimbat, nu vei surprinde copiii cu un computer, dar pur și simplu nu există timp pentru jocuri cu împușcături, programa informatică a școlii moderne este atât de voluminoasă și serioasă.

Dar atât profesorii, cât și copiii iubesc jocurile din lecțiile de informatică ca instrument de predare. Jocurile sunt deosebit de eficiente pe subiecte complexe, deoarece vă permit să înțelegeți esența, simplificând la probleme de percepție senzorială care sunt greu de tensionat mintea „pură”. În plus, cunoștințele dobândite într-un mediu în afara rutinei generale rămân în memorie mulți ani.

În acest articol oferim o descriere a două jocuri non-computer pe tema destul de complexă a „Rețelelor de calculatoare”:

1. Jocul „Autobuz comun”;
2. Jocul „Inel”.

Prefațăm descrierea jocurilor cu o scurtă introducere teoretică în contextul căreia sunt jucate.

Descrierea jocurilor din lecțiile de informatică

Jocul „Autobuz comun”

Acest joc educațional activ este oferit pentru a consolida subiectul „Principii de funcționare a unei rețele Ethernet cu un mediu partajat”. Jocul permite elevilor să se simtă bine cu protocolul de rețea, deoarece în timpul jocului joacă rolul de adaptoare de rețea și de pachete de informații și simulează procesele care au loc în Ethernet.

Descrierea jocului

• Jucătorii sunt împărțiți în două echipe (două noduri de rețea);
• Nodurile echipei stau de ambele părți ale „autobuzului comun” - un spațiu liber de aproximativ 2 m lățime;
• Un reprezentant din fiecare echipă joacă rolul unui adaptor de rețea pentru nodul lor. Sarcina sa: trimite un mesaj către cel de-al doilea nod (a doua comandă) printr-o magistrală comună (spațiu liber) folosind protocolul Ethernet;
• Membrii rămași ai echipei sunt pachetele în care mesajul este împărțit pentru transmitere;
• Adaptorul trimite un pachet în rețea atunci când nu există alte pachete pe magistrala comună;
• După trimiterea fiecărui pachet, se face o pauză fixă ​​(de exemplu, numărul de squat-uri de adaptor specificat înainte de începerea jocului);
• Vă puteți deplasa de-a lungul unui autobuz comun doar sărind, împingând cu ambele picioare, picioarele împreună (un moment pur de joc care nu reflectă nicio esență a funcționării rețelei, dar face jocul activ și distractiv);
• Dacă mai mult de un jucător de pachete apar pe magistrala partajată, are loc o coliziune. Jucătorii care au creat coliziunea revin înapoi;
• Atunci când este detectată o coliziune, adaptoarele numără pauzele aleatorii (de exemplu, atunci când efectuează sărituri, în funcție de numărul de unități dintr-un număr de pagină de carte deschis aleatoriu);
• Nodul care a transmis primul mesajul câștigă.

Băieților le-a plăcut jocul. Nu toată lumea a înțeles imediat regulile, dar apoi au apărut „adaptoare” pedante și „pachete” agile. Vlad îmbujorat, plinuț, trăgând aer în piept, a aprobat: „Cool game!”

Regulile jocului „Common Bus” așa cum sunt prezentate elevilor

Profesor. Ce este special la topologia „magistrală comună”?

Elevi.

Profesor. Astăzi vom juca „autobuzul comun” și în joc vom putea „experimenta” toate procesele care au loc în timpul funcționării acestei rețele.

Vor fi două noduri în rețeaua noastră, așa că să ne împărțim în două echipe. Echipele sunt amplasate pe ambele părți ale platformei, simulând un autobuz comun.

Recomandări pentru profesori. Lățimea platformei este de aproximativ 2 metri. Jucătorii sunt împărțiți în două echipe pe baza unor criterii complet arbitrare. De exemplu, toată lumea este aliniată în funcție de înălțime, apoi o echipă este formată din jucători cu număr par, a doua din jucători cu număr impar.

Profesor. De ce un mesaj este împărțit în pachete înainte de a fi trimis în rețea?

Elevi. Astfel încât un nod să nu „preia” rețeaua pentru o lungă perioadă de timp. Pentru a activa trimiterea de pachete către alte noduri după trimiterea unui pachet scurt.

Profesor. Dar un nod poate transmite pachete continuu unul după altul, împiedicând alte noduri să înceapă transmisia. Ce regulă împiedică un nod să monopolizeze rețeaua?

Elevi. Pauză fixă ​​după fiecare transmisie de pachet. Alte obligațiuni pot profita de această pauză și pot începe transmiterea lor.

Profesor. Cum se numește setul de reguli după care funcționează rețeaua?

Elevi. Protocol de rețea.

Profesor. Cine din rețea monitorizează conformitatea cu protocolul de rețea?

Elevi. Responsabilitatea pentru conformitatea cu protocolul de rețea revine fiecărui nod de rețea. La nivel fizic, acest lucru se realizează prin adaptoare de rețea, prin care pachetele sunt trimise în rețea.

Profesor. Vom selecta, de asemenea, un „adaptor de rețea” în fiecare echipă, toți ceilalți membri ai echipei vor juca rolul de pachete. Când ar trebui adaptorul să lanseze un pachet în rețea?

Elevi. Când nu există alte pachete în rețea.

Profesor. Ce ar trebui să facă adaptorul după ce pachetul părăsește rețeaua?

Elevi. Așteptați o pauză fixă.

Profesor. Cum se numește situația în care pe magistrala comună apar mai multe pachete?

Elevi. Coliziune.

Profesor. De ce este rău coliziunea?

Elevi. Pachetele sunt semnale. Se suprapun și se distorsionează reciproc.

Profesor. Ce vă îndrumă protocolul Ethernet să faceți când este detectată o coliziune?

Elevi. Este necesar să opriți transmisia și să o reluați după o pauză aleatorie.

Profesor. De ce ar trebui să fie pauza aleatorie?

Elevi. Dacă pauza este fixată, atunci ciocnirea va apărea din nou, deoarece nodurile vor relua simultan transmisia întreruptă.

Profesor. Adaptoarele noastre vor monitoriza conformitatea cu protocolul de rețea Ethernet, pe care pentru joc îl vom scrie după cum urmează:

Pachetele, bazate pe un semnal de la adaptor, sunt trimise în rețea la destinație. În acest sens, aceștia acționează conform următoarelor reguli:

Câștigă echipa în care „adaptorul de rețea” este primul care transmite un mesaj către alt nod (își trimite toate „pachetele”).

• Când jucați prima rundă, permiteți studenților de la pachet să se unească și să traverseze „rețeaua” ca un singur mesaj nedivizat. Este clar că al doilea nod va fi inactiv. Împărțirea în pachete permite ca mesajele (dar nu și pachetele!) să fie transmise simultan către toate nodurile rețelei;
• Jucați runda următoare fără o pauză fixă. În acest caz, este din nou posibilă o monopolizare clară a rețelei de către o echipă mai agilă;
• Încercați să jucați folosind o pauză fixă ​​în loc de una aleatorie pentru a depăși coliziunile. Rețeaua va fi paralizată;
• După experimente, jucați conform regulilor descrise mai sus. Introduceți o condiție pentru „pachete”: vă puteți deplasa de-a lungul „autobuzului comun” doar sărind, împingând cu ambele picioare, picioarele împreună. Acest lucru este necesar pentru a îmbunătăți activitatea motrică a copiilor (cum ar fi genuflexiuni și sărituri cu adaptor).

Jocul principal se desfășoară în mai multe runde (am jucat până la 10). Rezultatul fiecărei runde aduce echipei câștigătoare un punct.

După activitatea fizică, echipele sunt rugate din nou să răspundă la întrebări. Acest lucru vă va permite să consolidați cunoștințele acumulate în timpul discuției preliminare și a jocului în sine.

Fiecare răspuns corect aduce echipei un punct în plus.

Abia după un astfel de blitz se dezvăluie în sfârșit echipa câștigătoare.

Fotografie 1. Transmiterea de pachete cu succes

Foto 2. Pauză fixă

Foto 3. Pachete înainte de o coliziune

Foto 4. A avut loc o coliziune

Foto 5. Pauză aleatoare după o coliziune

O listă de întrebări

1. De ce protocolul de rețea oferă o pauză fixă ​​după trimiterea unui pachet?

   Răspuns. O pauză fixă ​​vă permite să începeți transmiterea către alți participanți la rețea. Dacă un nod trimite pachete continuu (fără pauze), nimeni altcineva nu va putea lucra. Ei spun că rețeaua va fi monopolizată de un singur nod. Pauza fixă ​​previne monopolizarea.

2. De ce mesajul nu este transmis ca un întreg, ci împărțit în pachete?

   Răspuns. Pentru a împiedica un nod să monopolizeze rețeaua atunci când transmite un mesaj lung. Adevărat, odată cu defalcarea în pachete, este necesară o pauză fixă ​​după transmiterea fiecărui pachet (vezi răspunsul la prima întrebare).

3. Este posibil să faceți pauza după o coliziune remediată?

   Răspuns. Nu. O pauză fixă ​​va provoca o nouă coliziune, deoarece nodurile vor începe simultan să repete transmisia întreruptă de coliziune și rețeaua nu va putea funcționa.

4. Ce este un protocol de rețea?

   Răspuns. Regulile după care este organizată rețeaua.

5. Ce dispozitiv transmite pachete în rețea, urmând protocolul de rețea?

   Răspuns. Adaptor de retea.

6. Ce alt scop are un adaptor de rețea?

   Răspuns. Convertiți un semnal de calculator într-un semnal primit într-un mediu de transmisie. Si inapoi.

7. Care este numele adaptorului de rețea prin care computerul se conectează la linia telefonică?

   Răspuns. Modem.

8. Când începe un nod să transmită un pachet într-o rețea media partajată?

   Răspuns. Când nu există alt program în rețea.

9. Ce este o coliziune?

   Răspuns. O coliziune este suprapunerea a două sau mai multe pachete (semnale) transmise în rețea de noduri diferite.

10. Cum diferă o topologie de magistrală comună de alte topologii?

    Răspuns. Toate nodurile de rețea sunt conectate la un canal de comunicare comun.

11. Oferiți regulile de bază ale protocolului pentru operarea unei rețele cu un mediu partajat.

    Răspuns. În rețelele cu un mediu partajat, munca se desfășoară în conformitate cu următoarele reguli:

    • Dacă există „liniște” în rețea, puteți începe să transmiteți pachetul;
    • După transmiterea pachetului, adaptorul face o pauză fixă;
    • Dacă este detectată o coliziune, transmisia trebuie oprită;
    • Transmiterea unui pachet deteriorat de o coliziune se repetă după o pauză aleatorie.
12. Este o coliziune o situație excepțională într-o rețea media partajată?

    Răspuns. Într-o rețea media partajată, coliziunea este o situație de operare comună.

13. Ce tehnică asigură protocolul Ethernet că rețeaua funcționează în ciuda coliziunilor?

    Răspuns. Când este detectată o coliziune, nodurile trebuie să înceteze transmiterea și să reia după o pauză aleatorie. Această pauză aleatorie este cea care asigură funcționalitatea rețelelor Ethernet.

14. Ce fel de coliziune se numește precoce?

    Răspuns. O coliziune timpurie este una pe care stația de transmisie o recunoaște în timpul transmiterii pachetelor.

15. Ce fel de coliziune se numește târziu?

    Răspuns. Se spune că o coliziune este întârziată dacă are loc după ce pachetul care a cauzat coliziunea a încheiat transmisia.

16. De ce coliziunea timpurie nu cauzează pierderea pachetelor?

    Răspuns. Nodul învață despre coliziune în timp ce transmite pachetul, adică atunci când pachetul este încă în buffer-ul adaptorului și poate fi transmis din nou.

17. De ce coliziunea târzie provoacă pierderea pachetelor?

    Răspuns. Pachetul a fost deja transmis în rețea, a fost scos din buffer-ul adaptorului și, prin urmare, nu poate fi retransmis.

18. De ce standardele pentru o rețea media partajată limitează numărul de noduri conectate la aceasta?

    Răspuns. Cu un număr mare de noduri, așteptarea unei pauze în rețea pentru a începe transmisia poate fi dificilă. Standardele numesc numărul de noduri la care rețeaua rămâne operațională chiar și la sarcină maximă (când toate nodurile funcționează simultan).

Joc demonstrativ „Ring”

Jocul demonstrează funcționarea unei rețele cu o topologie „inel”.

Descrierea jocului

Patru elevi sunt direct implicați în joc, restul urmăresc rețeaua, iar profesorul comentează ce se întâmplă. Jucătorii stau la masă, fiecare loc este marcat cu numărul nodului pentru care joacă participantul (vezi Fig. 6).

Orez. 6. Modelul mediului de joc

Nodurile numerotate 1 și 3, 2 și 4 trebuie să facă schimb de mesaje între ele, fiecare dintre acestea fiind împărțit într-un număr diferit de pachete (pentru a demonstra transferul unui token atunci când pachetele s-au epuizat).

Un pachet este un card, o parte a căruia conține partea de adresă, partea din spate conține datele.

Partea de adresă conține un număr din trei cifre, ale cărui cifre de la stânga la dreapta indică:

• Numărul nodului de transmisie;
• numărul pachetului;
• Numărul nodului de primire.

Deci, pe cardurile de pachet ale nodului 1 este scris:

Orez. 7. Adresați o parte din pachetele nodului 1

Pe reversul cărților este scris un fragment dintr-un anumit gând binecunoscut. În joc, lungimea pachetului de date este limitată la 10 caractere (numărul 10 este luat în mod arbitrar). De exemplu, conținutul pachetelor de carduri ale nodului 1 poate fi ca în Fig. 8.

Orez. 8. Exemple de părți de informații ale pachetelor nodului 1

Pentru alte noduri, mesajele transmise pot fi după cum urmează:

La începutul jocului, nodul 1 deține jetonul, iar profesorul îi dă cardul corespunzător (Fig. 9).

Orez. 10. Card-token

Jocul se desfășoară așa cum este descris în manual. Un nod poate începe să transmită doar atunci când primește un token. Acum, în loc de un token, urmează un pachet de date de-a lungul inelului. Destinatarul copiază pachetul în buffer-ul său (în joc, el copiază conținutul din spatele cardului în caietul său) și îl transmite mai departe prin rețea cu o notă de primire (în joc, rolul mărcii este jucat de o agrafă atașată la pachet). Nodul expeditor, după ce a primit pachetul de notificare, îl scoate din rețea și în schimb transferă jetonul la următorul nod din inel.

Jocul decurge lent, jucătorii efectuează acțiuni numai după permisiunea profesorului (după ce profesorul explică ce urmează să se întâmple).

Regulile jocului „Ring” așa cum sunt prezentate elevilor

Profesor. Ce este special la topologia inelului?

Elevi. Ring - o topologie în care fiecare nod de rețea este conectat la alte două noduri, formând un inel (buclă). Datele sunt transferate de la un nod la altul de-a lungul inelului într-o direcție.

Profesor. Pentru a demonstra funcționarea unei rețele cu topologie inelă, am nevoie de 4 asistenți. Ele vor juca rolul de noduri de rețea. Restul băieților vor fi administratori de rețea care trebuie să studieze cu atenție cum funcționează rețeaua. (Profesorul selectează jucători care să joace rolul de noduri de rețea. Îi invită să ia locuri la mese în conformitate cu numărul extras aleatoriu.)

Profesor. În ce moment poate un nod să înceapă să transmită date?

Elevi. Un nod poate începe să transmită doar atunci când primește un token. În loc de un token, un pachet de date este transmis prin inel.

Profesor. Ce face nodul intermediar (cel căruia nu este destinat pachetul) cu pachetul?

Elevi. Fiecare computer acționează ca un repetor, retransmițând mesajul către următorul computer.

Profesor. De unde știe un nod că un pachet este destinat unui alt nod?

Elevi. Pachetul conține adresa destinatarului. Nodul compară această adresă cu adresa sa de rețea; dacă nu există potriviri, pachetul este „străin”.

Profesor. Ce face destinatarul cu pachetul?

Elevi. Destinatarul copiază pachetul în buffer-ul său și îl transmite mai departe prin rețea cu un semn de primire (în „rețeaua” noastră cu o agrafă).

Profesor. De unde știe un nod că un pachet îi este destinat?

Elevi. După numărul nodului receptor specificat în partea de adresă a pachetului.

Profesor. Ce face nodul expeditor cu pachetul său când îl primește înapoi cu un semn de citire?

Elevi. Nodul expeditor, după ce a primit un pachet marcat ca primit, înlocuiește pachetul cu un token (transmite jetonul vecinului său) - rețeaua este din nou liberă.

Profesor. Pe spatele cardului de pachet este un fragment dintr-un anumit gând binecunoscut. Nodurile noastre trebuie să facă schimb de mesaje și să le citească cu voce tare la sfârșitul jocului. Și vom monitoriza funcționarea corectă a rețelei și, dacă este necesar, o vom ajusta.

Foto 11. Patru „noduri” așteaptă ca profesorul să „aruncă” un jeton în ring

Foto 12. Transferul coletului

Foto 13. Profesorul comentează situația de lucru

Foto 14. Mesaj acceptat

„Ring”, spre deosebire de „Common Bus”, este un joc demonstrativ. Aici este important să selectați un astfel de număr de noduri în rețea și pachete în mesaj, astfel încât copiii să aibă timp să înțeleagă principiile rețelei și să nu se plictisească de joc. Opțiunea „4 noduri, 3-4 pachete per nod” ni se pare destul de potrivită.

Partea cu adresa a pachetelor provoacă unele dificultăți băieților. Elevii nu pot înțelege imediat cui este destinat un pachet care călătorește prin rețea; ei confundă scopul primei și ultimelor cifre din adresa pachetului. Uneori, în timpul jocului, „nodul” a trimis pachetul destinat acestuia mai departe în jurul cercului, ceea ce, desigur, contrazice algoritmul de funcționare al rețelelor Token Ring.

Lucrul cu partea de adresă este simplificat dacă atașați o agrafă de notificare vizavi de prima cifră și introduceți următoarea regulă pentru a determina numărul destinatarului coletului:

1. Dacă pachetul este fără agrafă, atunci numărul destinatarului este ultimul;
2. Dacă pachetul conține o agrafă, atunci numărul destinatarului este indicat de agrafă.

În plus, pe tablă puteți înfățișa două pachete din partea adresei (fără marcaj și cu marca de primire) și puteți semna scopul fiecărei cifre din adresă (vezi Fig. 15).

Orez. 15. Adresați o parte a coletului fără marcaj și cu notă de primire

Ar trebui să acordați atenție băieților că în jocul nostru, spre deosebire de rețelele Token Ring reale, un nod poate transmite doar un pachet la un moment dat. În acest fel înregistrăm timpul în care jetonul este ținut de nod.

Nu există niciun câștigător în acest joc. Acesta demonstrează funcționarea rețelelor construite folosind o topologie „inel”.

Trucul este să citiți corect mesajele transmise după primirea tuturor pachetelor. Prin urmare, este important ca copiii să nu cunoască conținutul mesajelor înainte de începerea jocului. Nodurilor nu li se permite să răstoarne cardurile de pachete în timp ce rețeaua rulează.

Dacă se plănuiește să se desfășoare mai multe runde cu participanți diferiți, atunci este necesar să se pregătească în prealabil numărul corespunzător de mesaje.

Întrebări pentru consolidare

© Articolul a fost scris special pentru site-ul „Distance Tutor”

Simularea rețelei de calculatoare

Modelarea rețelelor de calculatoare este un mijloc de analiză a sistemului și ar trebui să se bazeze pe o abordare de sistem.

Principii de bază ale analizei sistemului

Metodologia modernă de cercetare consideră orice obiect ca un sistem. Prin sistem înțelegem un set de elemente definite în timp și spațiu cu proprietăți cunoscute și conexiuni ordonate între elemente, axate pe îndeplinirea sarcinii principale a acestui set.

Cu sistemul sunt asociate o serie de concepte, cum ar fi integritatea, complexitatea, structura, scopul, subsistemul, elementul, proprietățile, conexiunea, starea, mediul extern.

Integritate stabilește că cunoașterea unui sistem se realizează prin unitatea studierii tuturor elementelor sale și de aceea sistemul nu trebuie în niciun caz considerat ca sumă simplă a acestora. În același timp, atunci când se analizează sisteme, este permis studiul independent al părților sale individuale (descompunerea), cu condiția ca acestea să fie independente funcțional.

Complexitate prescrie luarea în considerare la studierea unui sistem de influența asupra acestuia atât a mediului extern, cât și a factorilor interni.

Structura reflectă cele mai semnificative relații dintre elementele sistemului, care asigură existența sistemului și proprietățile sale de bază și se modifică puțin de la schimbările care au loc în sistem. Structura sistemului depinde de adâncimea de afișare a obiectului, de scopul creării sistemului, iar același sistem poate fi reprezentat de mai multe structuri.

Ţintă– starea dorită a sistemului. Evaluarea gradului în care sistemul atinge scopul stabilit se realizează prin criteriile obiectivului, care determină conformitatea stării sistemului cu scopul stabilit.

Subsistemul– aceasta este o parte relativ independentă a sistemului, inclusiv un set de elemente interconectate.

Element reprezintă o parte indivizibilă condiționat a sistemului. Gradul de detaliere a sistemului prin subsisteme și elemente este determinat de obiectivele studiului. Un subsistem și un element își pot îndeplini propriile scopuri și obiective, dar funcționarea lor este întotdeauna îndreptată spre îndeplinirea scopului (sarcina) principal al sistemului.

Bazele teoretice ale modelării LAN

Principala cerință pentru o rețea LAN este să ofere tuturor utilizatorilor acces la resursele rețelei partajate cu o anumită calitate a serviciului (QoS - Quality of Service). Unul dintre criteriile principale pentru calitatea serviciilor este performanţă. Indicatorii de performanță utilizați sunt timp de răspuns, debitȘi întârziere de transmisie. Timp de reactie este intervalul de timp dintre apariția unei cereri de utilizator către un serviciu de rețea și primirea unui răspuns. Timpul de răspuns depinde de sarcina pe segmentele mediilor de transmisie și de echipamentele active de rețea (switch-uri, routere, servere). Lățimea de bandă– aceasta este cantitatea de date transmisă pe unitatea de timp (bit/s, pachete/s). Lățimea de bandă a unei căi compuse într-o rețea este determinată de cel mai lent element (de obicei un router). Întârziere de transmisie– acesta este intervalul de timp dintre momentul în care un pachet ajunge la intrarea unui dispozitiv de rețea și momentul în care apare la ieșirea dispozitivului.

Pentru a optimiza performanța LAN, sunt utilizate metode și instrumente de măsurare, analiză și modelare. Arhitectura client-server și procesarea distribuită a datelor pe o rețea LAN complică sarcinile de modelare.

Modelarea analitică a LAN bazat pe utilizarea modelelor de sistem de așteptare (QS) și, de regulă, asociat cu simplificări semnificative. Cu toate acestea, rezultatele studiului analitic pot fi foarte valoroase, chiar dacă nu iau în considerare toate detaliile LAN-ului propriu-zis. Astfel de modele fac posibilă obținerea rapidă a unei evaluări inginerești aproximative a impactului caracteristicilor hardware și software asupra indicatorilor de performanță LAN.

Modelul LAN este construit din blocuri separate, fiecare dintre acestea reprezentând un nod sau un canal de transmisie LAN. Blocul constă dintr-un dispozitiv de stocare tampon de pachete și un element de servire (Fig. 1). Intrarea blocului primește un flux de pachete, caracterizat prin funcția de distribuire a intervalelor de timp între momentele de sosire a pachetului A(t). Intensitate flux de pachete de intrare este numărul mediu de pachete care ajung la intrarea unui bloc pe unitatea de timp. Valoarea reciprocă 1/ este valoarea medie a intervalului dintre momentele de sosire a pachetului, care este determinată de integrală

ȘI
intensitatea serviciului bloc este  numărul mediu de pachete procesate pe unitatea de timp. Valoarea reciprocă 1/ este valoarea medie a duratei serviciului de pachete, care este determinată de integrală

Unde B(t) – funcția de distribuție a duratei serviciului. Se numește raportul  =  /  blocarea factorului de sarcină. Un bloc real are un buffer de capacitate limitată r(vezi Fig. 2, b). Un modul idealizat poate avea un tampon de capacitate nelimitată (vezi Fig. 2a).

blocM / M /1. Să luăm în considerare cel mai simplu model ca M/M/1 (un element de servire, capacitate tampon nelimitată, legile exponențiale de distribuție a intervalelor de timp între momentele de sosire a pachetului și timpul de serviciu, disciplina de serviciu FIFO) pentru blocul prezentat în Fig. 1, a. În acest caz A(t)=1– e –  t , B(t)=1–e –  t, timpul mediu de întârziere al unui pachet dintr-un bloc

Timp mediu de așteptare la coadă W = T– (1/) și numărul mediu de pachete din coadă L W =L – .

B
lokM / G /1. Acest model este diferit de tip M/M/1 numai pentru că distribuția timpului de serviciu B(t) poate fi arbitrară. Luați în considerare cazul când distribuția B(t) este specificată pentru bloc prin doi parametri: intensitatea serviciului  și dispersia timpului de serviciu

Apoi, timpul mediu petrecut un pachet în coadă este W = (1 + v 2) W P, unde W P = (/2)(1–) –1 – timpul în care pachetul se află în coadă cu o durată constantă a serviciului; v 2 =  2 D – coeficientul de variație pătrat timpul de serviciu. Pentru timp de service constant v=0 și pentru distribuția exponențială a timpului de serviciu v=1. Pentru model M/G/1 estimare a timpului în care un pachet rămâne într-un bloc T=W + (1/), lungimea cozii din buffer L W =W și numărul total de pachete din bloc L = L W + .

BlocuriM / M /1/ r Și M / G /1/ r. Tipul modelului M/G/1/r pentru blocul prezentat în Fig. 1, b, diferă de model M/G/1 deoarece capacitatea tampon este limitată de r(se presupune că pachetul în curs de procesare este și el în buffer). Acest model este caracterizat de probabilitatea pierderii pachetelor (denial of service)

unde ( r, )=2r/(1+ 2), și   coeficientul de variație. Capacitate absolută a blocului M/G/1/r

 ABS = (1– P OTK).

La  = 1 formulă oferă valoarea exactă P QTC pentru distribuție exponențială B(t), adică pentru blocuri M/M/1/r.

Blocați rețeauaM / M /1. Modelul LAN poate fi reprezentat ca o rețea de blocuri (rețea de coadă - SeMO), cu multe blocuri care conțin buffere. Formule analitice simple pot fi obținute pentru o rețea de bloc deschis M/M/1, al cărui exemplu este prezentat în Fig. 2.

În această rețea, formată din trei blocuri, există trei fluxuri de intrare de pachete cu intensitățile  1,  2 și, respectiv,  3. Este necesar să se estimeze întârzierea medie a pachetelor pentru fiecare flux. Cozile din această rețea pot fi considerate individual, cu numărul de pachete dintr-un bloc j=1...3 se estimează folosind formula (1), și anume

L j =  j / ( j –  j).

Intensitate  j debitul la intrarea fiecărui bloc este egal cu suma intensităților fluxurilor elementare care intră în bloc în conformitate cu Fig. 3:

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

Se poate demonstra că întârzierea medie a pachetelor într-o rețea este

de n– numărul de blocuri din sistem;  – suma intensităţilor tuturor fluxurilor care intră în sistem. Pentru un singur fir i latența medie a pachetelor în rețea

,

Unde J i – un subset de blocuri implicate în procesarea fluxului i. În exemplul luat în considerare J 1 ={1, 2, 3}, J 2 =(1, 2) și J 3 ={2, 3}.

Formula (4) este corectă în următoarele ipoteze.

 Legea distribuţiei intervalelor de timp între momentele de sosire a pachetelor A(t) pentru fluxurile individuale este exponențială, iar fluxurile sunt procese independente. Această presupunere poate fi îndeplinită în practică.

 Legea distribuirii timpului de serviciu B(t) este, de asemenea, exponențială, iar procesele de servicii din fiecare coadă sunt independente. Această ipoteză nu poate fi satisfăcută, deoarece timpul de serviciu al unui pachet este proporțional cu lungimea acestuia și, prin urmare, nu putem vorbi despre independența timpilor de serviciu în cozi.

Totuși, simularea arată că aplicarea formulei (4) oferă o estimare acceptabilă a întârzierii medii a pachetelor în rețea.

Modelare prin simulare vă permite să simulați comportamentul unei rețele LAN reale. Există multe instrumente software pentru simularea rețelelor de calculatoare (GPSS, COMNET III de la Caci Products Co., BONeS Designer de la Cadence Inc., OPNET de la Modeler Mil3 Inc., ns2 etc.).

Literatură

Ankudinov G.I., Strizhachenko A.I. Rețele de calculatoare și telecomunicații (arhitectură și protocoale): Manual. – Ed. a II-a Sankt Petersburg: SZTU, 2003. 72 p.

Olifer V.G., Olifer N.A. Retele de calculatoare. Principii, tehnologii, protocoale. – Sankt Petersburg: Peter, 2002. – 672 p.

Rețele de calculatoare: Curs de formare / Transl. din engleză – M.: Channel Trading Ltd LLP, 1997. – 696 p.

Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Construirea rețelelor de servicii integrate. – L.: Inginerie mecanică, 1990. – 332 p.

Dicționar englez-rus de rețele și tehnologii de rețea / Comp. S.B. Orlov. – M.: „Solon”, 1997. – 301 p.

Kulgin M. Tehnologii ale rețelelor corporative: Enciclopedie. – Sankt Petersburg: Editura „Petru”, 2000. – 704 p.

Guk M. Hardware de rețea locală: Enciclopedia – Sankt Petersburg: Editura „Peter”, 2000. – 576 p.

Nogl M. TCP/IP: Manual. - M.: DMK Press, 2001. 480 p.

Novikov Yu.V., Kondratenko S.V. Rețele locale: arhitectură, algoritmi, design. M.: Editura EKOM, 2000. 312 p.

Walrend J. Telecomunicații și rețele de calculatoare: un curs introductiv / Transl. din engleză - M.: Postmarket, 2001. 480 p.

Tomashevsky V., Zhdanova E. Simulare modelare în mediul GPSS - M.: Bestseller, 2003. - 416 p.

Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Modelarea sistemelor: Manual. indemnizatie. - M.: Mai sus. şcoală, 1985.- 271 p.

Petukhov O.A. Modele de sisteme de așteptare: Manual. manual.- L.: SZPI, 1989.- 86 p.

Exemple de utilizare a simulării

modelare

Asigurarea acurateței și a fiabilității

rezultatele simularii

Numărul de teste N determină acuratețea rezultatelor simulării. Să fie necesar să se determine acuratețea estimării parametrilor X variabilă aleatorie X. Probabilitate

P( A –X < ) = ,

Unde A– se apelează valoarea exactă a parametrului fiabilitatea evaluării, iar valoarea  – acuratețea absolută a evaluării.

Valoarea  0 =  / A numit acuratețea relativă a evaluării. Apoi fiabilitatea estimării

P( A –X  / A <  0) = .

Numărul de realizări pentru estimarea valorii medii a unei variabile aleatorii

Pentru a estima valoarea medie folosim formula


.

În conformitate cu teorema limitei centrale, pentru mare N valoare X distribuite conform legii normale cu așteptări matematice Ași varianța  2 /( N – 1). Apoi

și numărul necesar de implementări

.

Magnitudinea t este luată pentru o încredere dată  din tabelul de distribuție normală.

Deoarece dispersia valorii estimate este necunoscută, este necesar să se efectueze 50-100 de teste preliminare și să se estimeze valoarea lui .

Pentru varianța  2, precizia estimării
, unde  4 este momentul central de ordinul al patrulea al variabilei aleatoare X. Pentru o distribuție normală  4 =3 4.

Exemplul 1.

Dat:

schema structurala sistem de calcul (furnizează o parte a tehnologiei informaționale locale);

modul de operare în lot sistem de calcul;

intensitatea debitului de intrare sarcini  = 0,2 (distribuție exponențială);

timp de decizie sarcinile din sistemul informatic nu trebuie să depășească

T suplimentar= 30 s pentru 90% din sarcini;

model matematic sistem de calcul sub forma unui sistem de așteptare cu un singur fir de tipul L/M/1/ (Fig. 1).

N ACEASTA:

valoarea parametrului - intensitatea medie a cererilor de service în dispozitiv , la care timpul de rezidență al oricărei solicitări în QS t nu va depăși valoarea specificată (30 s) pentru 90% din aplicații:

R( t30) = 0,9

pe baza celor constatate  calcularea caracteristicilor sistemului QS;

Pe baza celor constatate, determinați tipul adecvat de sistem de calcul și indicatorii săi de performanță care oferă timpul necesar pentru rezolvarea problemei.

Restrictii:

Soluţie:

Ecuația (1) determină valoarea funcției de distribuție a probabilității (PDF) a variabilei aleatoare t la punctul 28,5, egală cu 0,9. Pentru sistem L/M/1/ (și numai pentru aceasta) se cunoaște expresia analitică pentru PDF t. Apoi, pentru a găsi necunoscutele  și , puteți crea un sistem de ecuații neliniare:

Rezolvarea sistemului neliniar de ecuații (2):

-( – )30 = ln 0,1,

 = - ln 0,1/30+0,2 = 0,276753,

 = / = 0,2 / 0,276753 = 0,722.

Să alegem  = /0,7 = 0,2/0,7 = 0,285714.

Apoi, valorile calculate ale timpului mediu de întârziere a pachetului în QS:

T= 1/ ( – ) = 11,67 s.

Numărul mediu de tranzacții în QS:

L =  / ( – ) = 2,334.

Numărul mediu de tranzacții în coadă:

L W = L–  = 2,334 – 0,722 = 1,612.

Pentru a selecta un sistem de calcul adecvat (server), vom seta parametrii pachetului software pentru procesare. Lăsați orice pachet să conțină 100 de programe a câte 10.000 de instrucțiuni fiecare. Atunci volumul total al pachetului in operatori va fi Q=10 6 operatii. În acest caz, performanța necesară a sistemului de calcul (server) va fi egală cu V=Q=10 6 0,285714 300 mii op./s. Pentru a determina un sistem de calcul adecvat (server), vom folosi datele din tabelul 1.

Tabelul 1. Performanța procesoarelor INTEL

Tip procesor	Frecvența ceasului, MHz	Performanţă, milioane op./s

Din lista de procesoare, cel mai tânăr model de procesor, 8086, îndeplinește cerințele specificate.

Rezultatele obținute din modelele matematice nu reflectă întotdeauna în mod adecvat funcționarea efectivă a unui sistem informatic al unei structuri date, deoarece formulele analitice calculate sunt derivate și corecte numai în baza unor ipoteze (sau ipoteze) simplificatoare privind structura, distribuțiile fluxului și serviciilor și alții. O abordare alternativă pentru rezolvarea problemei este imitarea directă pe un PC (modelare prin simulare) a procesului de execuție a unui pachet într-un sistem informatic al unei structuri date utilizând sistemul de modelare GPSS.

FUNCȚIA EXPON RN1,C24

TABLA TABEL M1.0.3500000.15

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

* 1 unitate de timp modem = 1 µs

ADVANCE 3500000,FN$EXPON 1/ =3,5 s

Rezultatele simulării (vezi Lista 1) sunt rezumate în Tabelul 2.

masa 2

(dispozitiv)	Parametru	Sens	Interpretare
	(factor de încărcare)
	TIMP MEDIU/XACT (timp mediu de serviciu pe tranzacție)		T S = 1/  =
(coadă)	CONȚINUT MEDIE (lungime medie)		L W = 1.634
	CONȚINUT MAXIM (lungime maxima)		L W max =29
	TIMP MEDIU/UNITATE (timp mediu de asteptare)		W=8,261344 s
(date tabelare pentru normă întreagă în SMO)	(timp mediu în QS per 1 tranzacție)		T= 11,759 s
	DEVIAȚIE STANDARD (rms abatere de timp în QS pentru 1 tranzacție)

Rezultatele simulării sunt în acord cu valorile calculate.

Exemplul 2.

Să luăm în considerare rezolvarea problemei pentru modul interactiv de funcționare al unui sistem informatic local.

Dat:

mod de operare- interactiv;

timp de reactie abonat dialog (timp de gândire) 1/=10s;

timp de decizie sarcinile (timpul de răspuns la o solicitare de la terminal) nu trebuie să depășească T d în plus=1 s pentru 90% din sarcini;

număr de utilizatorin=20;

model matematic sistem de calcul sub forma unei rețele de așteptare închise (fig. 2).

R este. 2

În acest model circulă constant n aplicații (tranzacții).

Găsi:

valoarea parametrilor rețelei de așteptare , la care

t T d în plus1 s pentru 90% din solicitările interactive, adică

P( t 1 c ) = 0,9;

folosind  și  găsit, calculați caracteristicile sistemului și rețelei SeMO;

determina tipul adecvat de sistem de calcul și indicatorii săi de performanță care oferă timpul necesar de răspuns la o solicitare din partea terminalului.

Restrictii:

Soluţie:

Pentru rezolvarea problemei, se folosește o metodă aproximativă, bazată pe descompunerea sistemului de calcul într-un subsistem de procesare și un subsistem terminal (și considerația lor „independentă”) cu echilibrul ulterior al fluxurilor din aceste subsisteme. Apoi, pentru a găsi necunoscutele , putem crea un sistem de ecuații:

1 – e - ( – ) Td extra =P

Din prima ecuație

Pentru P = 0.9, T d în plus= 1 s, 1/ = 10 s, n=20 obținem:

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

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

 =  /  = 0,475897 – factor de sarcină.

Calculul poate fi oarecum simplificat dacă luăm în considerare asta T d în plus  T d/2 (pentru P= 0,9), unde T d=1/( – ) - timpul mediu de răspuns. Apoi T d  2T d în plusȘi

.  20/(10-2*1) = 2,5.

Program de simulare în limbajul GPSS/H (versiunea student).

SPATIUL DE DEPOZITARE 20

FUNCȚIA 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 INTRAȚI SPAȚIU

ADVANCE 10000000,FN$EXPON

ADVANCE 250000,FN$EXPON

TEST E X6,0,SYS0

Rezultatele simulării pentru 4 valori ale lui  sunt rezumate în Tabelul 3 (vezi Lista 2 pentru  = 4).

Tabelul 3

	Rezultatele simularii					T S +T w [s]
		T S[Cu]	L W	L W MAX	T w [Cu]

În acest tabel

T S– timpul mediu de procesare a cererii;

L W– lungimea medie a cozii;

L W MAX – lungimea maximă a cozii;

T w – timpul mediu de așteptare pentru o solicitare în coadă;

T S + T w – timpul mediu de răspuns.

Pentru a selecta un sistem de calcul adecvat (server), ar trebui să selectați opțiunea cu

 = 4 sau 5.

Exemplul 3.

Să luăm în considerare rezolvarea problemei pentru un mod mixt de funcționare a unui sistem de calcul local, când pentru un grup de abonați modelul de sistem informatic este reprezentat ca un SeMO interactiv închis (rețea SMO), iar pentru un alt grup - ca un SeMO deschis.

Tipuri de rețele de calculatoare

Scopul unei rețele de calculatoare

Scopul principal al rețelelor de calculatoare este partajarea resurselor și implementarea comunicării interactive atât într-o singură formă, cât și în afara acesteia. Resursele sunt date, aplicații și dispozitive periferice, cum ar fi o unitate de disc externă, o imprimantă, un mouse, un modem sau un joystick. Conceptul de comunicare interactivă între computere implică schimbul de mesaje în timp real.

Imprimante și alte periferice

Înainte de apariția rețelelor de calculatoare, fiecare utilizator trebuia să aibă propria imprimantă, plotter și alte dispozitive periferice. Pentru a partaja o imprimantă, a existat o singură modalitate - de a trece la un computer conectat la această imprimantă.

Rețelele permit acum unui număr de utilizatori să „dețină” simultan date și periferice. Dacă mai mulți utilizatori trebuie să imprime un document, toți pot accesa o imprimantă de rețea.

Date

Înainte de apariția rețelelor de calculatoare, oamenii făceau schimb de informații cam așa:

informații transmise oral (vorbire orală)

a scris note sau scrisori (discurs scris)

a scris informații pe o dischetă, a dus discheta pe alt computer și a copiat datele pe acesta

Rețelele de calculatoare simplifică acest proces, oferind utilizatorilor acces la aproape orice tip de date.

Aplicații

Rețelele oferă condiții excelente pentru unificarea aplicațiilor (de exemplu, un procesor de text). Aceasta înseamnă că toate computerele din rețea rulează același tip de aplicație și aceeași versiune. Utilizarea unei singure aplicații va facilita sprijinirea întregii rețele. Într-adevăr, este mai ușor să înveți o singură aplicație decât să încerci să stăpânești patru sau cinci deodată. De asemenea, este mai convenabil să vă ocupați de o singură versiune a aplicației și să configurați computerele în același mod.

SCS este baza unei rețele locale de computere (LAN)

SCS este baza unei rețele locale

Pentru ca organizația să funcționeze, este necesară o rețea locală care să conecteze computere, telefoane și echipamente periferice. Te poți descurca fără o rețea de calculatoare. Este pur și simplu incomod să schimbi fișiere folosind dischete, să te aliniezi lângă imprimantă și să accesezi Internetul printr-un singur computer. Soluția acestor probleme este oferită de tehnologie, prescurtată SCS.

Un sistem de cablare structurată este o infrastructură universală de telecomunicații a unei clădiri/complex de clădiri, care asigură transmiterea de semnale de toate tipurile, inclusiv voce, informații, video. SCS poate fi instalat înainte ca cerințele utilizatorului, ratele de transfer de date și tipul de protocoale de rețea să fie cunoscute.

SCS creează baza unei rețele de calculatoare integrate cu rețeaua de telefonie. Colecția de echipamente de telecomunicații ale unui complex de clădiri/cladiri, conectate printr-un sistem de cablare structurată, se numește rețea locală.

SCS sau computer plus rețea telefonică

Sistemele de cablare structurată asigură o durată lungă de viață, combinând ușurința în utilizare, calitatea transmisiei datelor și fiabilitatea. Implementarea SCS creează baza pentru creșterea eficienței organizației, reducerea costurilor de operare, îmbunătățirea interacțiunii în cadrul companiei și asigurarea calității serviciului clienți.

Un sistem de cablare structurat este construit în așa fel încât fiecare interfață (punct de conectare) să ofere acces la toate resursele rețelei. În acest caz, două linii sunt suficiente la locul de muncă. O linie este computer, a doua este telefon. Liniile sunt interschimbabile. Cablurile conectează locurile de muncă TP la porturile punctelor de distribuție. Punctele de distribuție sunt conectate prin linii principale conform topologiei „steaua ierarhică”.

SKS este un sistem integrat. Să comparăm SCS cu modelul învechit de computer plus rețea telefonică. O serie de avantaje sunt evidente.

o rețea locală integrată vă permite să transmiteți diferite tipuri de semnale;

SCS asigură funcționarea mai multor generații de rețele de calculatoare;

Interfețele SCS vă permit să conectați orice echipament de rețele locale și aplicații de voce;

SCS implementează o gamă largă de rate de transfer de date de la 100 Kbit/s pentru aplicațiile de voce până la 10 Gbit/s pentru aplicațiile de informații;

administrarea SCS reduce costurile cu forța de muncă pentru întreținerea rețelei locale datorită ușurinței în exploatare;

o rețea de calculatoare permite utilizarea simultană a diferitelor tipuri de protocoale de rețea;

standardizarea plus concurența pe piața SCS asigură prețuri mai mici la componente;

rețeaua locală permite libertatea de mișcare a utilizatorilor fără modificarea datelor personale (adrese, numere de telefon, parole, drepturi de acces, clase de servicii);

Administrarea SCS asigură transparența rețelei de calculatoare și telefonie - toate interfețele SCS sunt marcate și documentate. Munca organizației nu depinde de angajatul monopolist al conexiunilor la rețeaua telefonică.

Un SCS fiabil și de lungă durată este baza unei rețele locale. Cu toate acestea, fiecare demnitate are un dezavantaj. Standardele SCS recomandă redundanța parametrilor cantitativi ai sistemului, ceea ce implică costuri unice semnificative. Dar poți uita de coșmarul renovării permanente a unui birou existent pentru a extinde o rețea de calculatoare pentru a răspunde nevoilor actuale.

Standardele SCS

Standardele definesc structura SCS, parametrii de funcționare ai elementelor structurale, principiile de proiectare, regulile de instalare, tehnicile de măsurare, regulile de administrare, cerințele de împământare a telecomunicațiilor.

Administrarea SCS include marcarea porturilor, cablurilor, panourilor, dulapurilor și a altor elemente, precum și un sistem de înregistrare completat cu legături. Împreună cu organizarea atentă a cablurilor stabilită în etapa creării SCS, sistemul de administrare vă permite să mențineți o bună organizare a rețelei locale. Standardele SCS din 2007 consideră prezența administrației drept una dintre condițiile pentru conformitatea SCS cu cerințele standardelor.

SCS sunt determinate de standarde internaționale, europene și naționale. Standardele SKS se adresează constructorilor profesioniști. În Rusia, SCS este mai des creat de organizații specializate în rețele de calculatoare și sisteme de securitate.

Rusia este membră a Organizației Internaționale pentru Standardizare (ISO) și, prin urmare, este ghidată de standardele internaționale. Aceste informații reflectă cerințele standardului internațional ISO/IEC 11801.

subsisteme SCS

Standardul ISO/IEC 11801 împarte cablarea structurată în trei subsisteme:

subsistemul principal al complexului de clădiri;

subsistemul principal al clădirii;

subsistem orizontal.

Subsistemul principal SCS și rețeaua telefonică

Subsistemul principal al complexului de clădiri conectează sistemele de cabluri ale clădirilor.

Subsistemul principal al clădirii leagă punctele de distribuție ale etajelor.

Subsistemul trunchi include subsisteme de informații și de vorbire ale SCS. Principalul mediu de transmisie al subsistemului de informații este fibra optică (monomodală sau multimodală), completată de cabluri simetrice cu patru perechi. Dacă lungimea liniei principale nu depășește 90 de metri, se folosesc cabluri simetrice de categoria 5 și mai mare. Pentru lungimi mai mari, aplicațiile de informare, adică rețelele de calculatoare, necesită cabluri de fibră optică.

Crearea aplicațiilor de vorbire de bază funcționează prin cabluri cu mai multe perechi. Aplicațiile de vorbire care creează o rețea telefonică aparțin claselor inferioare ale SCS. Acest lucru vă permite să măriți lungimea liniilor subsistemului principal create de cabluri cu mai multe perechi la doi până la trei kilometri.

Subsistemul orizontal al SCS și al rețelei de calculatoare

Subsistemul orizontal al SCS include panouri de distribuție, cabluri de corelare ale punctelor de distribuție de podea, cabluri orizontale, puncte de consolidare și conectori de telecomunicații. Subsistemul orizontal oferă o rețea locală pentru abonați și oferă acces la resursele backbone. Mediul de transmisie al subsistemului orizontal sunt cabluri simetrice de cel puțin categoria 5. Standardele SCS din 2007 prevăd alegerea SCS pentru centrele de prelucrare a datelor nu mai mici decât categoria 6. Pentru tehnologiile informaționale (calculatoare plus rețeaua telefonică) ale locuințelor private, noile standarde recomanda utilizarea categoriei 6/7. Tehnologii de comunicare broadcast mediu de transmisie (televiziune, radio) ale caselor private/apartamentelor - cabluri protejate simetrice cu banda de frecventa de 1 GHz, plus cabluri coaxiale pana la 3 GHz. Este permisă și utilizarea fibrei optice.

Subsistemul orizontal al SCS este dominat de o rețea de calculatoare. Aceasta are ca rezultat o limitare a lungimii maxime a canalului - 100 de metri, indiferent de tipul de mediu. Pentru a prelungi durata de viață fără modificări, subsistemul orizontal al SCS trebuie să ofere parametrii de redundanță și de rezervă.

Zona de lucru în structura subsistemului orizontal al SCS

Zona de lucru SCS este sediul (parte a incintei) în care utilizatorii lucrează cu echipamente terminale (telecomunicații, informații, vorbire).

Zona de lucru nu aparține subsistemului orizontal al SCS. Elementul funcțional al subsistemului orizontal al SCS este conectorul de telecomunicații - TR.

Stațiile de lucru sunt echipate cu prize care includ doi sau mai mulți conectori de telecomunicații. Echipamentul zonei de lucru este conectat prin cabluri de abonat. Cablurile de abonat/rețea sunt în afara domeniului de aplicare al SCS, dar vă permit să creați canale ai căror parametri sunt determinați de standardele SCS. SCS include cabluri de corecție/jumperi utilizate pentru conexiunile între porturile panoului/contactele de conectare încrucișată.

Peste 90% din cablurile SCS sunt în subsistemul orizontal. Cablurile subsistemului orizontal sunt integrate maxim în infrastructura clădirii. Orice modificare a subsistemului orizontal afectează activitatea organizației. Prin urmare, redundanța subsistemului orizontal este atât de importantă, asigurând funcționarea fără probleme pe termen lung a rețelei locale.

Există două metode de așezare a cablurilor - ascuns și deschis. Pentru instalarea ascunsă, se folosește construcția de pereți, podele și tavane. Cu toate acestea, acest lucru nu este întotdeauna posibil. Cea mai comună opțiune pentru canalele de cablu sunt cutiile de plastic.

Opțiunile pentru pozarea deschisă a cablajelor includ tăvi, cutii, mini-coloane. Traseul ascuns al cablurilor prevede instalarea de prize încorporate și instalarea trapelor de podea.

Puncte de distribuție SCS – noduri de rețea locală

Punctele de distribuție SKS sunt capetele liniilor orizontale și principale, care sunt fixate pe panouri sau conexiuni transversale pentru ușurință în utilizare. Dulapurile de podea/perete și rafturile de telecomunicații sunt folosite pentru a instala panouri, conexiuni încrucișate și echipamente de rețea. Punctul de distribuție poate ocupa o parte dintr-un dulap sau mai multe dulapuri. Localurile punctelor de distribuție se numesc spații de telecomunicații, literal – dulapuri de telecomunicații. Se recomandă instalarea unui panou de control al etajului la fiecare etaj al clădirii. Dacă suprafața biroului depășește 1000 de metri pătrați, este prevăzut un centru de distribuție suplimentar, conectat prin canale principale.

Punctele de distribuție SCS creează noduri de rețea locale în care echipamentele de rețea și servere sunt amplasate compact.

Dulapurile pe podea vă permit să plasați sute de terminale de linie, echipamente și unități PBX. Rackurile de telecomunicații oferă capacitate de cabinet la un cost mai mic. Ele sunt utilizate atunci când nu este necesară o protecție suplimentară a echipamentelor de rețea locală sau condiții speciale de operare. Este recomandat să alegeți dulapuri de perete dacă există un număr mic de linii și nu există încăpere de telecomunicații. Echipamentul cabinetului este răcit de ventilatoare.

Astăzi, ca acum 10 ani, există două tipuri de rețele - peer-to-peer și rețele bazate pe server. Fiecare dintre ele are atât avantaje, cât și dezavantaje.

Este posibil ca o rețea peer-to-peer să atragă utilizatorii care doresc să încerce mai întâi rețeaua sau își permit doar costul scăzut de construire și întreținere a unei rețele. Este folosită o rețea bazată pe server unde este important controlul complet asupra tuturor stațiilor de lucru. Aceasta poate fi o mică rețea de acasă sau un sistem corporativ mare de rețele combinate într-una comună.

Aceste două tipuri diferite de rețele au rădăcini și principii de funcționare comune, ceea ce, în cazul modernizării necesare, vă permite să treceți de la o opțiune mai simplă - o rețea peer-to-peer - la una mai complexă - o rețea bazată pe server. .

Rețea peer-to-peer

Este foarte ușor să construiți o rețea peer-to-peer. Cea mai importantă caracteristică a unei astfel de rețele este că toate computerele incluse în ea funcționează singure, adică nimeni nu le controlează.

De fapt, o rețea peer-to-peer arată ca un număr de computere conectate folosind unul dintre tipurile de comunicații. Absența unui computer de control - un server - este cea care face construcția sa ieftină și destul de eficientă. Cu toate acestea, computerele în sine care fac parte din rețeaua peer-to-peer trebuie să fie suficient de puternice pentru a face față tuturor sarcinilor de bază și suplimentare (administrative, protecție împotriva virușilor etc.).

Orice computer dintr-o astfel de rețea poate fi numit fie un lucrător, fie un server, deoarece nu există un computer dedicat specific care să exercite control administrativ sau de alt tip. Un computer dintr-o astfel de rețea este monitorizat de utilizatorul (sau utilizatorii) care lucrează pe el. Acesta este principalul dezavantaj al unei rețele peer-to-peer - utilizatorul acesteia nu numai că trebuie să poată lucra pe un computer, ci și să aibă o înțelegere a administrării. În plus, el însuși trebuie să facă față situațiilor de urgență care apar în timpul funcționării computerului și să-l protejeze de o varietate de probleme, de la viruși la posibile probleme de software și hardware.

După cum era de așteptat, o rețea peer-to-peer folosește resurse partajate, fișiere, imprimante, modemuri etc. Cu toate acestea, din cauza absenței unui computer de control, fiecare utilizator al resursei partajate trebuie să stabilească în mod independent regulile și metodele de utilizare a acesteia.

Puteți utiliza orice sistem de operare pentru a lucra cu rețele peer-to-peer. Rețeaua peer-to-peer a fost acceptată în Microsoft Windows începând cu Windows 95, așa că nu este necesar niciun software suplimentar.

O rețea peer-to-peer este de obicei utilizată atunci când trebuie să conectați mai multe computere (de obicei până la 10) la o rețea folosind cel mai simplu sistem de conectare prin cablu și nu trebuie să utilizați protecția strictă a datelor. Nu este recomandat să conectați un număr mai mare de computere, deoarece lipsa „autorităților de control” mai devreme sau mai târziu duce la diverse probleme. La urma urmei, din cauza unui utilizator needucat sau leneș, protecția și funcționarea întregii rețele sunt puse în pericol!

Dacă sunteți interesat de o rețea mai sigură și controlată, atunci creați o rețea bazată pe server.

Rețea bazată pe server

O rețea bazată pe server este cel mai obișnuit tip de rețea, care este utilizat atât în ​​rețele de acasă și birouri cu drepturi depline, cât și în întreprinderile mari.

După cum sugerează și numele, această rețea folosește unul sau mai multe servere care monitorizează toate stațiile de lucru. De regulă, un server se caracterizează prin puterea și viteza ridicate necesare pentru a îndeplini sarcinile atribuite, fie că lucrează cu o bază de date sau deservește solicitările altor utilizatori. Serverul este optimizat pentru procesarea rapidă a cererilor de la utilizatori și are mecanisme speciale de protecție și control software. Puterea suficientă a serverului vă permite să reduceți necesarul de energie al mașinii client. Funcționarea unei rețele bazate pe server este de obicei monitorizată de o persoană specială - un administrator de sistem. El este responsabil pentru actualizarea regulată a bazelor de date antivirus, depanarea problemelor, adăugarea și monitorizarea resurselor partajate etc.

Numărul de stații de lucru dintr-o astfel de rețea poate varia - de la câteva la sute sau mii de computere. Pentru a menține performanța rețelei la nivelul necesar pe măsură ce numărul de utilizatori conectați crește, sunt instalate servere suplimentare. Acest lucru permite o distribuție optimă a puterii de calcul.

Nu toate serverele fac aceeași treabă. Există servere specializate care vă permit să automatizați sau pur și simplu să ușurați executarea anumitor sarcini.

Server de fișiere. Proiectat în principal pentru stocarea unei varietăți de date, de la documente de birou la muzică și videoclipuri. De obicei, folderele personale ale utilizatorilor sunt create pe un astfel de server, la care doar ei (sau alți utilizatori care au primit dreptul de a accesa documentele din acest folder) au acces. Pentru a gestiona un astfel de server, se folosește orice sistem de operare de rețea echivalent cu Windows NT 4.0.

Server de imprimare. Sarcina principală a acestui server este de a deservi imprimantele de rețea și de a oferi acces la acestea. Foarte des, pentru a economisi bani, un server de fișiere și un server de imprimare sunt combinate într-un singur server.

Server de baze de date. Sarcina principală a unui astfel de server este să asigure viteza maximă de căutare și scriere a datelor necesare în baza de date sau de a primi date de la aceasta și apoi de a le transmite utilizatorului rețelei. Acestea sunt cele mai puternice dintre toate serverele. Au performanțe maxime, deoarece confortul tuturor utilizatorilor depinde de asta.

Server de aplicații. Acesta este un server intermediar între utilizator și serverul bazei de date. De regulă, rulează acele interogări care necesită performanță maximă și trebuie transferate utilizatorului fără a afecta nici serverul bazei de date, nici computerul utilizatorului. Acestea pot fi fie date solicitate frecvent din baza de date, fie din orice module de program.

Alte servere. Pe lângă cele enumerate mai sus, există și alte servere, cum ar fi servere de e-mail, comunicații, gateway etc.

O rețea bazată pe server oferă o gamă largă de servicii și capabilități care sunt dificil sau imposibil de realizat dintr-o rețea peer-to-peer. În plus, o rețea peer-to-peer este inferioară unei astfel de rețele în ceea ce privește securitatea și administrarea. Având un server sau servere dedicate, este ușor să oferiți backup, care este o prioritate de top dacă există un server de baze de date în rețea.

Rețeaua locală

Conceptul de rețea

Cea mai simplă rețea este formată din cel puțin două computere conectate între ele prin cablu. Acest lucru le permite să partajeze datele. Toate rețelele se bazează pe acest principiu simplu. Deși ideea de a conecta computere folosind un cablu nu ni se pare deosebit de remarcabilă, a fost un progres semnificativ în domeniul comunicațiilor la vremea ei.

O rețea este un grup de computere și alte dispozitive conectate. Conceptul de calculatoare conectate și partajarea resurselor se numește rețea.

Calculatoarele din rețea pot partaja:

date

imprimante

aparate de fax

modemuri

Alte dispozitive

Această listă este actualizată constant, deoarece... apar noi moduri de partajare a resurselor

Rețele locale

Inițial, rețelele de calculatoare erau mici și conectau până la zece computere într-o singură imprimantă. Tehnologia a limitat dimensiunea rețelei, inclusiv numărul de computere din rețea și lungimea sa fizică. De exemplu, la începutul anilor 1980, cel mai popular tip de rețea consta din cel mult 30 de computere, iar lungimea cablului nu depășea 185 m.

Probleme de rețea

Alegerea unei rețele care nu este potrivită pentru companie poate duce la probleme. Cea mai frecventă situație este atunci când este selectată o rețea peer-to-peer când rețeaua ar trebui să fie bazată pe server. Problemele de aspect al rețelei pot apărea și dacă constrângerile de topologie împiedică rețeaua să funcționeze în anumite configurații.

Rețele peer-to-peer

În rețelele peer-to-peer sau grupurile de lucru, pot apărea probleme din cauza interferențelor neplanificate în funcționarea stației de rețea. Semnele că o rețea peer-to-peer nu îndeplinește cerințele companiei sunt:

dificultăți asociate cu lipsa protecției centralizate a datelor

situații care apar în mod constant când utilizatorii își închid computerele, care acționează ca servere.

Rețele cu topologie magistrală

În rețelele cu topologie „magistrală”, sunt posibile situații când - din diverse motive - magistrala nu este conectată la terminator. Și asta, după cum știți, oprește funcționarea întregii rețele.

Cablul se poate rupe

Ruperea cablului va avea ca rezultat ca cele două capete ale sale să fie libere, adică. fără terminatori. Semnalele electrice vor începe să se reflecte și rețeaua va înceta să funcționeze.

Cablul se poate deconecta de la conectorul T

Computerul este deconectat de la rețea, iar cablul are și un capăt liber. Semnalele încep să fie reflectate, prin urmare întreaga rețea încetează să funcționeze

Cablul își poate pierde terminatorul

Dacă terminatorul este pierdut, capătul cablului devine liber. Semnalele încep să fie reflectate, ceea ce duce la defectarea întregii rețele.

Retea fara fir

Mediu wireless

Mediul wireless intră treptat în viețile noastre. De îndată ce tehnologia este în sfârșit formată, producătorii vor oferi o selecție largă de produse la prețuri rezonabile, ceea ce va duce atât la creșterea cererii pentru aceasta, cât și la o creștere a vânzărilor. La rândul său, acest lucru va conduce la îmbunătățirea și dezvoltarea în continuare a mediului wireless. Expresia „mediu fără fir” poate induce în eroare deoarece înseamnă că nu există fire în rețea, dar în realitate nu este cazul. De obicei, componentele fără fir interacționează cu o rețea care utilizează cablul ca mediu de transmisie; o astfel de rețea cu componente mixte se numește hibridă.

Posibilitati

Ideea unui mediu wireless este foarte atractivă deoarece componentele sale sunt:

Asigurați o conexiune temporară la rețeaua de cablu existentă.

Ajută la organizarea backupului într-o rețea de cablu existentă

Garantează un anumit nivel de mobilitate

Vă permite să eliminați restricțiile privind lungimea maximă a rețelei impuse de cablurile de cupru sau chiar fibră optică.

Transmiterea semnalului

Pentru a transmite semnale codificate prin cablu, se folosesc două tehnologii - transmisie în bandă îngustă și transmisie în bandă largă.

Transmisie în bandă îngustă

Sistemele de bandă îngustă transmit date ca semnal digital de o singură frecvență. Semnalele sunt impulsuri electrice sau luminoase discrete. Cu această metodă, întreaga capacitate a canalului de comunicație este utilizată pentru a transmite un impuls sau, cu alte cuvinte, semnalul digital folosește întreaga lățime de bandă a cablului. Lățimea de bandă este diferența dintre frecvența maximă și minimă care poate fi transmisă printr-un cablu.

Transmisie în bandă largă

Sistemele de bandă largă transmit date sub forma unui semnal analogic care utilizează un anumit interval de frecvență. Semnalele sunt unde electromagnetice sau optice continue. Cu această metodă, semnalele sunt transmise prin mediul fizic într-o singură direcție.

Modelarea prin simulare a rețelelor de calculatoare .

Conceptul și obiectivele modelării

Eficiența construirii și utilizării sistemelor informaționale corporative a devenit o sarcină extrem de urgentă, mai ales în condițiile unei finanțări insuficiente pentru tehnologia informației în întreprinderi.

Criteriile de evaluare a eficacității pot include reducerea costului implementării unui sistem informațional, conformitatea cu cerințele actuale și cerințele viitorului apropiat, posibilitatea și costul dezvoltării ulterioare și tranziției la noi tehnologii.

Baza sistemului informatic este un sistem informatic, care include componente precum o rețea de cablu și echipamente de rețea activă, echipamente informatice și periferice, echipamente de stocare a datelor (biblioteci), software de sistem (sisteme de operare, sisteme de gestionare a bazelor de date), software special ( sisteme de monitorizare și management al rețelei) și în unele cazuri software de aplicație.

Cea mai comună abordare pentru proiectarea sistemelor informaționale în prezent este utilizarea judecății experților. În conformitate cu această abordare, specialiștii în domeniul calculului, al echipamentelor de rețea active și al rețelelor prin cablu, pe baza experienței și a evaluărilor experților, proiectează un sistem de calcul care oferă o soluție la o anumită problemă sau clasă de probleme. Această abordare vă permite să minimizați costurile în faza de proiectare și să estimați rapid costul implementării unui sistem informațional. Totuși, deciziile obținute cu ajutorul evaluărilor experților sunt subiective; cerințele pentru echipamente și software sunt, de asemenea, supuse subiectivității, la fel ca și evaluarea garanțiilor de operabilitate și dezvoltarea proiectării sistemului propus.

Ca alternativă, poate fi utilizată o abordare care implică dezvoltarea unui model și modelarea (simularea) comportamentului unui sistem informatic.

Proiectarea fără defecte a sistemelor de calcul

Putem vorbi despre proiectarea „fără defecte” a sistemelor informaționale. Se realizează prin utilizarea integrată a modelării la nivel înalt (modelarea funcțiilor sau a proceselor de afaceri) a unei întreprinderi și a modelării la nivel scăzut a unui sistem informatic. Diagrama schematică generală a proiectării fără defecte a unui sistem informațional este prezentată în Fig. 1.

Utilizarea modelării la nivel înalt ne permite să garantăm integralitatea și corectitudinea sistemului informațional care îndeplinește funcțiile specificate de client. Adică modelul construit este impecabil ca funcționalitate (sistemul trebuie să facă ceea ce se intenționează). Cu toate acestea, modelarea la nivel înalt nu poate garanta că o implementare specifică a unui sistem de calcul într-o întreprindere va îndeplini aceste funcții.

Sistemele de modelare de nivel înalt includ sisteme precum ARIS și Rational Rose. Cu ajutorul lor, sunt implementate principiile analizei structurale, atunci când o întreprindere este reprezentată ca un sistem complex format din diferite componente care au diferite tipuri de relații între ele. Aceste instrumente vă permit să identificați și să reflectați în modele principalele componente ale întreprinderii, procesele în derulare, informațiile utilizate și, de asemenea, să prezentați relațiile dintre aceste componente.

Modelele create reprezintă un corp de cunoștințe documentat despre IP-ul întreprinderii - despre structura organizatorică a acesteia, interacțiunile dintre întreprindere și alte entități de pe piață, compoziția și structura documentelor, secvențele pașilor procesului, fișele posturilor ale departamentelor și ale angajaților acestora.

Modelarea directă a funcțiilor unui sistem informatic nu este posibilă astăzi. Această problemă nu poate fi rezolvată complet. Cu toate acestea, este posibil să se simuleze funcționarea unui sistem în dinamică (modelare dinamică), iar rezultatele acestuia permit să se judece funcționarea întregului sistem folosind indicatori indirecți.

Astfel, nu putem verifica funcționarea corectă a serverului bazei de date și a software-ului, totuși, pe baza întârzierilor detectate pe server, a solicitărilor neservite etc., putem trage o concluzie despre funcționarea acestuia.

Astfel, sistemele luate în considerare nu sunt destinate modelării funcționale a sistemelor informatice (acest lucru, din păcate, este imposibil), ci modelării lor dinamice.

Simularea unui sistem de calcul face posibilă efectuarea unui calcul mai precis, în comparație cu estimările experților, a performanței necesare a componentelor individuale și a întregului sistem în ansamblu, inclusiv a sistemului și a aplicației software.În acest caz, devine posibilă utilizarea nu valorile maxime ale caracteristicilor echipamentului de calcul utilizat, ci caracteristicile, ținând cont de specificul utilizării acestui echipament într-o anumită instituție.

Modelarea se bazează pe modele de echipamente și procese (tehnologii, software) utilizate în funcționarea obiectului de interes. La modelarea pe computer, procesele reale din obiectul examinat sunt reproduse, sunt investigate cazuri speciale și sunt reproduse situații critice reale și ipotetice. Principalul avantaj al modelării este capacitatea de a efectua diverse experimente cu obiectul studiat fără a recurge la implementare fizică, ceea ce face posibilă prezicerea și prevenirea unui număr mare de situații neașteptate în timpul funcționării, care ar putea duce la costuri nejustificate și poate chiar daune. la echipamente.

În cazul modelării sistemelor de calcul, un astfel de obiect este un sistem informațional care definește metode de obținere, stocare, procesare și utilizare a diverselor informații corporative și externe.

În timpul procesului de modelare sunt posibile următoarele:

 determinarea echipamentului minim necesar (chiar dacă nu are analogi reali) care să răspundă nevoilor de transmitere, prelucrare și stocare a informațiilor la momentul actual;

 evaluarea rezervei necesare de productivitate a echipamentelor pentru a asigura o posibilă creștere a nevoilor de producție în viitorul apropiat (unul până la doi ani);

 selectarea mai multor variante de echipamente ținând cont de nevoile curente, perspectivele de dezvoltare pe criteriul costului echipamentului;

 verificarea funcţionării unui sistem informatic alcătuit din echipamente recomandate.

Utilizarea simulării pentru a optimiza performanța rețelei

Analizatoarele de protocol sunt indispensabile pentru studierea rețelelor reale, dar nu vă permit să obțineți estimări cantitative ale caracteristicilor rețelelor care încă nu există și sunt în stadiu de proiectare. În aceste cazuri, designerii pot folosi instrumente de modelare, cu ajutorul cărora dezvoltă modele care recreează procesele informaționale care au loc în rețele.

Metode de analitică, simulare și modelare la scară completă

Modelarea este o metodă puternică de cunoaștere științifică, în care obiectul studiat este înlocuit cu un obiect mai simplu numit model. Principalele tipuri ale procesului de modelare pot fi considerate două tipuri - modelare matematică și modelare fizică. În modelarea fizică (la scară completă), sistemul studiat este înlocuit cu un alt sistem material corespunzător acestuia, care reproduce proprietățile sistemului studiat, păstrând în același timp natura fizică a acestora. Un exemplu de acest tip de modelare este o rețea pilot, cu ajutorul căreia se studiază posibilitatea fundamentală de a construi o rețea bazată pe anumite calculatoare, dispozitive de comunicație, sisteme de operare și aplicații.

Capacitățile de modelare fizică sunt destul de limitate. Vă permite să rezolvați probleme individuale atunci când specificați un număr mic de combinații ale parametrilor sistemului în studiu. Într-adevăr, cu modelarea la scară completă a unei rețele de calculatoare, este aproape imposibil să verificați funcționarea acesteia pentru opțiuni folosind diferite tipuri de dispozitive de comunicație - routere, comutatoare etc. Testarea în practică a aproximativ o duzină de tipuri diferite de routere implică nu numai mult efort și timp, ci și costuri considerabile de materiale.

Dar chiar și în cazurile în care, în timpul optimizării rețelei, nu se modifică tipurile de dispozitive și sisteme de operare, ci doar parametrii acestora, efectuarea de experimente în timp real pentru un număr mare de combinații variate ale acestor parametri este aproape imposibilă în perioada previzibilă. timp. Chiar și simpla schimbare a dimensiunii maxime a pachetului în orice protocol necesită reconfigurarea sistemului de operare pe sute de computere din rețea, ceea ce necesită multă muncă din partea administratorului de rețea.

Prin urmare, la optimizarea rețelelor, în multe cazuri este de preferat să se utilizeze modelarea matematică. Un model matematic este un set de relații (formule, ecuații, inegalități, condiții logice) care determină procesul de modificare a stării unui sistem în funcție de parametrii, semnalele de intrare, condițiile inițiale și timpul.

O clasă specială de modele matematice sunt modele de simulare. Astfel de modele sunt programe de calculator care, pas cu pas, reproduc evenimente care au loc într-un sistem real. În ceea ce privește rețelele de calculatoare, modelele de simulare ale acestora reproduc procesele de generare a mesajelor de către aplicații, ruperea mesajelor în pachete și cadre ale anumitor protocoale, întârzierile asociate procesării mesajelor, pachetelor și cadrelor în cadrul sistemului de operare, procesul prin care un computer obține acces la un mediu de rețea partajat, procesul de procesare a pachetelor primite de către un router etc. La simularea unei rețele, nu este nevoie să achiziționați echipamente scumpe - funcționarea acestuia este simulată de programe care reproduc destul de precis toate caracteristicile și parametrii principali ai unui astfel de echipament.

Avantajul modelelor de simulare este capacitatea de a înlocui procesul de schimbare a evenimentelor din sistemul studiat în timp real cu un proces accelerat de schimbare a evenimentelor în ritmul programului. Drept urmare, în câteva minute este posibilă reproducerea funcționării rețelei timp de câteva zile, ceea ce face posibilă evaluarea funcționării rețelei într-o gamă largă de parametri variabili.

Rezultatul modelului de simulare sunt date statistice colectate în timpul observării evenimentelor în curs privind cele mai importante caracteristici ale rețelei: timpii de răspuns, ratele de utilizare a canalelor și nodurilor, probabilitatea pierderii pachetelor etc.

Există limbaje speciale de simulare care fac procesul de creare a unui model de program mai ușor decât utilizarea limbajelor de programare de uz general. Exemplele de limbaje de simulare includ limbi precum SIMULA, GPSS, SIMDIS.

Există, de asemenea, sisteme de modelare prin simulare care se concentrează pe o clasă restrânsă de sisteme studiate și vă permit să construiți modele fără programare. Sisteme similare pentru rețelele de calculatoare sunt discutate mai jos.

Modele de teorie la coadă

Protocoalele stratului de legătură utilizate în prezent în rețelele locale folosesc metode de accesare a mediului bazate pe partajarea acestuia de către mai multe noduri din cauza diviziunii în timp. În acest caz, ca în toate cazurile de partajare a resurselor cu un flux aleator de cereri, pot apărea cozi. Pentru a descrie acest proces, sunt utilizate de obicei modele de teorie a stării de așteptare.

Mecanismul de împărțire a mediului de protocol Ethernet este descris într-o manieră simplificată de cel mai simplu model de tip M/M/1 - un model cu un singur canal cu un flux Poisson de cereri și o lege de distribuție exponențială a timpului de serviciu. Descrie bine procesul de procesare a cererilor de serviciu care sosesc aleatoriu de către sistemele cu un dispozitiv de serviciu cu un timp de serviciu aleator și un buffer pentru stocarea cererilor primite în timp ce dispozitivul de service este ocupat cu executarea unei alte cereri (Figura 4.1). Mediul de transmisie Ethernet este reprezentat în acest model de dispozitivul de servire, iar pachetele corespund solicitărilor.

Să introducem notația: l este intensitatea de primire a cererilor, în acest caz acesta este numărul mediu de pachete care se aplică pentru transmisie în mediu pe unitatea de timp, b este timpul mediu de deservire a unei cereri (fără a lua în considerare timpul de așteptare pentru service), adică timpul mediu de transmitere a unui pachet în mediu ținând cont de pauza dintre pachete este de 9,6 μs, r este factorul de încărcare al dispozitivului de service, în acest caz este factorul mediu de utilizare, r = lb.

În teoria stării de așteptare, pentru acest model s-au obținut următoarele rezultate: timpul mediu de așteptare pentru o aplicație în coadă (timpul în care un pachet așteaptă accesul la mediu) W este egal cu:

Orez. 4.1. Aplicarea modelului teoriei M/M/1 pentru a analiza traficul pe o rețea Ethernet

Sisteme specializate pentru simularea rețelelor de calculatoare

Există sisteme software speciale care vizează modelarea rețelelor de calculatoare, în care procesul de creare a unui model este simplificat. Astfel de sisteme software generează ele însele un model de rețea bazat pe datele inițiale despre topologia și protocoalele utilizate, intensitatea fluxurilor de cereri între calculatoarele din rețea, lungimea liniilor de comunicație și tipurile de echipamente și aplicații utilizate. Sistemele software de simulare pot fi foarte specializate și destul de universale, permițându-vă să simulați rețele de diferite tipuri. Calitatea rezultatelor simulării depinde în mare măsură de acuratețea datelor rețelei originale introduse în sistemul de simulare.

Sistemele software de modelare a rețelei sunt un instrument care poate fi util oricărui administrator de rețea corporativă, mai ales atunci când proiectează o nouă rețea sau efectuează modificări fundamentale uneia existente. Produsele din această categorie vă permit să verificați consecințele implementării anumitor soluții chiar înainte de a plăti echipamentul achiziționat. Desigur, majoritatea acestor pachete software sunt destul de scumpe, dar posibilele economii pot fi și destul de semnificative.

Programele de simulare a rețelei folosesc informații despre locația spațială a rețelei, numărul de noduri, configurația conexiunilor, ratele de transfer de date, protocoalele și tipul de echipamente utilizate, precum și aplicațiile care rulează în rețea.

De obicei, un model de simulare nu este construit de la zero. Există modele de simulare gata făcute ale principalelor elemente ale rețelelor: cele mai comune tipuri de routere, canale de comunicație, metode de acces, protocoale etc. Aceste modele ale elementelor individuale de rețea sunt create pe baza diferitelor date: rezultate ale testelor dispozitivelor reale, analiza principiilor de funcționare a acestora, relații analitice. Ca rezultat, este creată o bibliotecă de elemente tipice de rețea, care poate fi configurată folosind parametrii pre-furnizați în modele.

Sistemele de modelare prin simulare includ de obicei și un set de instrumente pentru pregătirea datelor inițiale despre rețeaua studiată - preprocesarea datelor privind topologia rețelei și traficul măsurat. Aceste instrumente pot fi utile dacă rețeaua care se modelează este o variantă a unei rețele existente și este posibil să se măsoare traficul și alți parametri necesari modelării pe aceasta. În plus, sistemul este echipat cu instrumente de prelucrare statistică a rezultatelor modelării obținute.

Există destul de multe sisteme pentru modelarea dinamică a unui sistem informatic; acestea sunt dezvoltate în diferite țări. S-au putut descoperi astfel de sisteme produse în România și în alte țări care nu sunt lideri în industria informatică și informațională. În plus, sistemele deseori dezvoltate pentru diagnosticarea unui sistem informatic instalat (testere de cabluri inteligente, scanere, analizoare de protocol) sunt, de asemenea, clasificate ca sisteme de modelare, ceea ce nu este adevărat. Clasificăm sistemele după două criterii legate: preț și funcționalitate. După cum vă puteți aștepta, funcționalitatea sistemelor de modelare este strict legată de prețul acestora. O analiză a sistemelor oferite pe piață arată că modelarea dinamică a sistemelor informatice este o afacere foarte costisitoare. Dacă doriți să obțineți imaginea reală într-un sistem informatic, plătiți bani. Toate sistemele de modelare dinamică pot fi împărțite în două categorii de preț:

 Ieftin (sute si mii de dolari).

 High-end (zeci de mii de dolari, în versiunea completă - o sută sau mai mult de mii de dolari).

Din păcate, nu a fost posibil să se găsească sisteme în intervalul mediu de preț, dar multe dintre ele sunt un set de pachete, iar intervalul de preț al aceluiași sistem este determinat de sfera de livrare, adică de volumul de funcții îndeplinite. Sistemele ieftine diferă de cele scumpe prin cât de detaliat pot descrie caracteristicile părților individuale ale sistemului modelat. Ele vă permit să obțineți doar rezultate „estimate”, nu oferă caracteristici statistice și nu oferă posibilitatea de a efectua o analiză detaliată a sistemului. Sistemele de ultimă generație vă permit să colectați statistici cuprinzătoare privind fiecare dintre componentele rețelei atunci când transmiteți date prin canale de comunicație și să efectuați o evaluare statistică a rezultatelor obținute. Pe baza funcționalității, sistemele de modelare utilizate în studiul sistemelor de calcul pot fi împărțite în două clase principale:

 Sisteme care modelează elemente (componente) individuale ale sistemului.

 Sisteme care modelează întregul sistem de calcul.

Următorul tabel prezintă caracteristicile mai multor sisteme de simulare populare de diferite clase - de la programe simple concepute pentru instalare pe un computer personal până la sisteme puternice care includ biblioteci ale majorității dispozitivelor de comunicație disponibile pe piață și permit automatizarea în mare măsură a studiului rețelei aflate studiat.

Firma si produs	Cost (USD)		Resurse necesare	Note
American HYTech, Profetează	1495		8 MBOP, 6 MB disc, DOS, Windows, OS/2	Evaluarea performanței atunci când lucrați cu text și date grafice pentru segmente individuale și rețea în ansamblu
Produs CACI, COMNET III	34500-39500	LS, GS	32 MBOP, 100 MB disc , Windows, Windows NT, OS/2, Unix	Modele X.25, ATM, rețele Frame Relay, comunicații LAN-WAN, SNA, DECnet, OSPF, protocoale RIP. Acces CSMA/CD și acces token, FDDI etc. Bibliotecă încorporată de routere 3COM, Cisco, DEC, HP, Wellfleat, ...
Faceți sistemul NetMaker XA	6995-14995	LS, GS	128 MBOP, 2000 MBdisk, AIX, Sun OS, Sun Solaris	Verificarea datelor de topologie a rețelei; importați informații despre trafic în timp real
Sistemul NetMagic StressMagik	2995		2 MBOP, 8 MB disc, Windows	Suport pentru teste standard de măsurare a performanței; simulând sarcina maximă pe un server de fișiere
Centrul de analiză a rețelei, MINTE	9400-70000		8 M bop, 65 MB disc, DOS, Windows	Instrumentul de proiectare de optimizare a rețelei oferă date de cost pentru configurațiile tipice cu capacitatea de a evalua cu precizie performanța
AutoNet/Designer	25000			Determinarea locației optime a concentratorului în sistemul de utilități publice, capacitatea de a evalua economiile de costuri prin reducerea tarifelor, schimbarea furnizorilor de servicii și actualizarea echipamentelor; compararea optiunilor de comunicare prin cel mai apropiat si optim punct de acces, precum si printr-un bridge si reteaua de telefonie locala
Grupul de proiectare și analiză a rețelei, AutoNet/ MeshNET	30000		8 M bop, 40 MB disc, Windows, OS/2	Modelarea lățimii de bandă și optimizarea costurilor pentru organizarea unei rețele publice prin simularea liniilor deteriorate, suport pentru graficul tarifar al companiilor AT&T, Sprint, WiTel, Bell
Grupul de proiectare și analiză a rețelei, AutoNet/Performanță-1	4000		8 M bop, 1 MB disc, Windows, OS/2	Simulați performanța rețelelor ierarhice analizând sensibilitatea la latență, timpul de răspuns și blocajele de proiectare a rețelei
Grupul de proiectare și analiză a rețelei, AutoNet/Performanță-3	6000		8 M bop, 3 MB disc, Windows, OS/2	Modelarea performanței conexiunilor multiprotocoale ale rețelelor locale și extinse; estimarea întârzierilor în cozi, estimarea timpilor de răspuns, precum și blocajele în structura rețelei; contabilizarea datelor de trafic real provenite de la analizatorii de rețea
Sistem și rețele, OASE	20000-40000	LS, GS	32 MbOP, 80 MB disc, Sun OS, Sun Solaris, HP-UX	Analiza impactului aplicațiilor client-server și noilor tehnologii asupra performanței rețelei
MIL3, Opnet	16000-40000		16 MBOP, 100 MB disc , DEC AXP, Sun OS, Sun Solaris, HP-UX	Are o bibliotecă de diverse dispozitive de rețea, acceptă animație, generează o hartă a rețelei și simulează lățimea de bandă.

Cele mai populare sisteme de modelare

Oase(Systems and Networks) este un sistem de modelare grafică de uz general pentru analiza arhitecturii sistemelor, rețelelor și protocoalelor. Descrie modele la nivelul de transport și la nivelul de aplicare. Face posibilă analiza impactului aplicațiilor client-server și al noilor tehnologii asupra funcționării rețelei.

Netmaker(compania OPNET Technologies) - instrumente de proiectare, planificare și analiză a topologiei pentru rețele de clasă largă. Constă din diverse module de calcul, analiză, proiectare, vizualizare, planificare și analiza rezultatelor.

Performanța optima(Compuware; Optimal Networks) - are capabilități de evaluare rapidă și modelare precisă, ajută la optimizarea software-ului distribuit.

Profetează(Compania Abstraction Software) - un sistem simplu de modelare a rețelelor locale și globale. Vă permite să estimați timpul de răspuns al computerului la o solicitare, numărul de „accesări” pe serverul WWW, numărul de stații de lucru pentru deservirea echipamentelor active și rezerva de performanță a rețelei în cazul unei defecțiuni a anumitor echipamente.

familia CANE(Compania ImageNet) - proiectare și reinginerire a sistemelor informatice, evaluarea diferitelor opțiuni, scenarii „ce ar fi dacă”. Modelare la diferite niveluri ale modelului OSI. O bibliotecă dezvoltată de dispozitive, care include caracteristici fizice, electrice, de temperatură și alte caracteristici ale obiectelor. Este posibil să vă creați propriile biblioteci.

Familia COMNET(Compuware; CACI Products Company) - un sistem orientat pe obiecte pentru modelarea rețelelor locale și globale. Vă permite să modelați niveluri: aplicație, transport, rețea, canal. Utilizează toate tehnologiile și protocoalele cunoscute în prezent, precum și sisteme client-server. Configurat ușor pentru modele de echipamente și tehnologie. Abilitatea de a importa și exporta topologie și date de trafic de rețea. Modelarea rețelelor ierarhice, rețelelor locale și globale multiprotocoale; luând în considerare algoritmii de rutare.

Familia OPNET(OPNET Technologies) - un instrument pentru proiectarea și modelarea rețelelor locale și globale, sistemelor informatice, aplicațiilor și sistemelor distribuite. Abilitatea de a importa și exporta topologie și date de trafic de rețea. Analiza impactului aplicațiilor client-server și noilor tehnologii asupra funcționării rețelei. Modelarea rețelelor ierarhice, rețelelor locale și globale multiprotocoale; luând în considerare algoritmii de rutare. Abordare orientată pe obiecte. Bibliotecă cuprinzătoare de protocoale și obiecte. Include următoarele produse: Netbiz (proiectarea și optimizarea sistemelor informatice), Modeler (modelarea și analiza performanței rețelelor, sistemelor informatice, aplicațiilor și sistemelor distribuite), ITGuru (evaluarea performanței rețelelor de comunicații și sistemelor distribuite).

Magia stresului(NetMagic Systems) - suport pentru teste standard de măsurare a performanței; simulând sarcina maximă pe serverul de fișiere și pe serverul de imprimare. Este posibilă simularea interacțiunii diferiților utilizatori cu un server de fișiere. Include 87 de teste de performanță.

Tabelul 1. Sisteme de simulare

Companie	Produs	Cost, dolari	Tip de rețea	Sistem de operare
Sisteme și rețele	Oase	20000 - 40000		Sun Solaris, Sun OS, HP/UX
ImageNet( http://www.imagenet-cane.com/)	BASTON	7900 - 25000	Arhitecturi LAN, WAN, client-server	Windows NT
Rețele optime (Compuware) (http://www.optimal.com/)	Performanța optima	5000 - 30000	LAN, WAN	Windows 98/NTs
Software de abstractizare ( http://www.abstraction.com/)	Profetează		LAN, WAN	Windows 98/NT, OS/2
Centrul de analiză a rețelei ( http://www.nacmind.com/, http://www.salestar.com/)	WinMIND	9500 - 41000		Windows 98/NT
Produse CACI (Compuware) ( http://www.caciasl.com/, http://www.compuware.com/)	Familia COMNET	19000 - 60000	Arhitecturi LAN, WAN client-server	Windows 98/NT, OS/2, AT&T Unix, IBM AIX, DEC Ultrix, Sun Solaris, Sun OS, HP/UX
Tehnologii OPNET (MIL3) ( http://www.mil3.com/, http://www.opnet.com/)	Familia OPNET	16000 - 40000	Arhitecturi LAN, WAN, client-server	DEC AXP, Sun Solaris, Sun OS, HP/UX, Silicon Graphics IRIX, IBM AIX, Windows
Sisteme NetMagic ( http://www.netmagicinc.com/)	StressMagic	3000 pe 1 server de fișiere		Windows 98/NT

Informații mai detaliate despre aceste sisteme și caracteristicile lor sunt date în tabel. 1. Printre cele mai puternice și interesante se numără COMNET III de la CACI Products Company (sistemul a fost vândut către Compuware în 2000) și OPNET de la OPNET Technologies (denumit anterior MIL3).

Sistemul de simulare CACIProducts COMNET

CACIProducts este unul dintre liderii de piață în sistemele de simulare a rețelelor, dezvoltând astfel de instrumente de 35 de ani.

Sistemul de simulare COMNET vă permite să analizați funcționarea rețelelor complexe care funcționează pe baza aproape tuturor tehnologiilor de rețea moderne și incluzând atât conexiuni locale, cât și globale.

Sistemul COMNET constă din mai multe părți principale care funcționează atât independent, cât și în combinație:

• COMNETBaseliner este un pachet conceput pentru a colecta date inițiale privind funcționarea rețelei necesare modelării.
• COMNETIII împreună cu AdvanceFeaturesPack este un sistem detaliat de modelare a rețelei.
• COMNETPredictor este un sistem pentru evaluarea rapidă a performanței rețelei.

COMNET Baseliner

Principala problemă cu orice modelare a rețelei este problema culegerii de date despre rețeaua existentă. Aceasta este exact problema pe care pachetul COMNETBaseliner ajută la rezolvarea.

Acest pachet poate funcționa cu multe sisteme de management și monitorizare a rețelelor industriale, primind datele colectate de la acestea și procesându-le pentru a le utiliza în modelarea rețelei folosind sisteme COMNETIII sau COMNETPredictor.

COMNETBaseline vă permite să creați o varietate de filtre care pot fi utilizate pentru a extrage informațiile necesare modelării din datele importate. Cu COMNETBaseline puteți:

• Importați informații despre topologia rețelei, eventual într-o formă ierarhică;
• Combinați informații din mai multe fișiere de înregistrare a traficului care pot fi importate din diferite instrumente de monitorizare într-un singur model de trafic;
• Furnizați modelul de trafic rezultat pentru o revizuire rapidă preliminară;
• Vizualizați o reprezentare grafică a comunicării între noduri, în care traficul fiecărei perechi de noduri este reprezentat de o linie de o anumită culoare.

Pachetul COMNETBaseline poate importa date de la următoarele produse:

Informații topologice:	Informații de trafic:
HP OpenView	Network General Expert Sniffer Network Analyzer
Cabletron SPECTRUM	Sistem general distribuit de sniffer de rețea
IBM NetView pentru AIX	Frontier Software NETscout
Policentru digital	Servitorul Axon Network LAN
Castlerock SNMPc	HP NetMetrix
CACI SIMPROCESS	Analizor Wandel & Goltermann Domino Compuware EcoNet
NACMIND	Majoritatea produselor RMON

COMNET III

caracteristici generale

Sistemul de simulare a rețelei COMNETIII vă permite să preziceți cu precizie performanța rețelelor locale, de zonă extinsă și de întreprindere. Sistemul COMNETIII rulează pe Windows 95, WindowsNT și Unix.

COMNETIII oferă o modalitate simplă și intuitivă de a construi un model de rețea, bazat pe utilizarea blocurilor de bază gata făcute, corespunzătoare dispozitivelor de rețea familiare, cum ar fi computere, routere, comutatoare, multiplexe și legături.

Utilizatorul folosește tehnica drag-and-drop pentru a descrie grafic rețeaua simulată de elemente de bibliotecă:

COMNETIII efectuează apoi o simulare detaliată a rețelei rezultate, afișând rezultatele în mod dinamic ca o animație vizuală a traficului rezultat.

O altă opțiune pentru specificarea topologiei rețelei simulate este importarea informațiilor topologice din sistemele de management și monitorizare a rețelei.

După finalizarea simulării, utilizatorul primește următoarele caracteristici de performanță a rețelei:

• Întârzieri estimate între nodurile terminale și intermediare ale rețelei, debitul canalului, ratele de utilizare a segmentelor, bufferelor și procesoarelor.
• Vârfurile și văile de trafic mai degrabă în funcție de timp decât ca medii.
• Surse de întârzieri ale rețelei și blocaje.

Orez. 4.1. Modelarea rețelei folosind sistemul COMNETIII

Tipuri de noduri

Sistemul COMNETIII operează cu trei tipuri de noduri - noduri de procesor, noduri de router și comutatoare. Nodurile se pot conecta prin porturi la orice tip de canal de comunicație, de la canale de rețea locală la legături de comunicații prin satelit. Nodurile și legăturile pot fi caracterizate prin timpul mediu dintre defecțiuni și timpul mediu până la recuperare pentru a modela fiabilitatea rețelei.

COMNETIII modelează nu doar interacțiunea computerelor într-o rețea, ci și procesul de partajare a procesorului fiecărui computer între aplicațiile sale. Funcționarea aplicației este modelată folosind mai multe tipuri de comenzi, inclusiv comenzi pentru procesarea datelor, trimiterea și citirea mesajelor, citirea și scrierea datelor într-un fișier, stabilirea de sesiuni și întreruperea programului până la primirea mesajelor. Pentru fiecare aplicație este specificat un așa-numit repertoriu de comandă.

Nodurile de router pot simula funcționarea routerelor, comutatoarelor, podurilor, hub-urilor și oricărui dispozitiv care are o magistrală internă partajată prin care pachetele sunt transferate între porturi. Autobuzul se caracterizează prin debit și numărul de canale independente. Nodul router are, de asemenea, toate caracteristicile unui nod de procesor, astfel încât poate rula aplicații care, de exemplu, actualizează tabelele de rutare sau distribuie informații de rutare în rețea. Nodurile comutatoare neblocante pot fi modelate prin setarea numărului de canale independente egal cu numărul de module de comutare. Biblioteca COMNETIII include un număr mare de descrieri ale modelelor specifice de router cu parametri bazați pe rezultatele testării în Harvard NetworkDeviceTestLab.

Nodul comutator simulează funcționarea comutatoarelor, precum și a routerelor, hub-urilor și a altor dispozitive care transmit pachete de la un port de intrare la un port de ieșire cu o ușoară întârziere.

Canale de comunicare și rețele globale

Canalele de comunicație sunt modelate prin specificarea tipului lor, precum și a doi parametri - debitul și întârzierea de propagare introdusă. Unitatea de date transmise pe un canal este un cadru. Atunci când sunt transmise pe canale, pachetele sunt segmentate în cadre. Fiecare canal este caracterizat prin: dimensiunea minimă și maximă a cadrului, supraîncărcarea pe cadru și rata de eroare în cadre.

Sistemul COMNETIII poate modela toate metodele comune de acces media, inclusiv ALOHA. CSMA/CD, TokenRing, FDDI etc. Legăturile punct la punct pot fi, de asemenea, utilizate pentru a simula legături ISDN și SONET/SDH.

COMNETIII include instrumente pentru modelarea rețelelor extinse la cel mai înalt nivel de abstractizare. Această reprezentare a rețelelor globale este utilă atunci când se specifică informații precise despre topologia legăturilor fizice și traficul complet al rețelei globale este imposibil sau impracticabil. De exemplu, nu are sens să modelezi cu acuratețe Internetul atunci când studiezi traficul dintre două rețele locale conectate la Internet.

COMNETIII permite modelarea la scară largă a rețelelor FrameRelay, a rețelelor cu comutare mesh (de exemplu, ATM) și a rețelelor cu comutare de pachete (de exemplu, X.25).

La modelarea rețelelor globale, pachetele sunt împărțite în cadre, fiecare tip de serviciu global caracterizat prin dimensiuni minime și maxime ale cadrelor și supraîncărcare.

Comunicarea cu o rețea extinsă este simulată folosind un canal de acces care are o anumită întârziere de propagare și debit. Rețeaua globală în sine se caracterizează printr-o întârziere în livrarea informațiilor de la un canal de acces la altul, probabilitatea de pierdere a cadrelor sau eliminarea forțată a acesteia din rețea (dacă este încălcat acordul privind parametrii traficului de tip CIR). Acești parametri depind de gradul de congestie al rețelei globale, care poate fi setat ca normal, moderat și ridicat. Este posibilă simularea canalelor virtuale în rețea.

Trafic. Fiecare nod poate fi conectat la mai multe surse de trafic de diferite tipuri.

Surse de aplicare generează aplicații care sunt executate de noduri precum procesoare sau routere. Nodul execută comandă după comandă, simulând funcționarea aplicațiilor din rețea. Sursele pot genera aplicații complexe non-standard, precum și cele simple care se preocupă în principal de trimiterea și primirea de mesaje prin rețea.

Surse de apeluri generarea cererilor de stabilire a conexiunilor în rețele cu comutare de circuite (rețele de conexiune virtuală comutată, ISDN, POTS).

Surse de sarcină planificată generați date utilizând un program dependent de timp. În acest caz, sursa generează date periodic, folosind o anumită distribuție a intervalelor de timp între porțiunile de date. Este posibil să se modeleze dependența intensității generării datelor de ora din zi.

Surse client-server vă permit să specificați nu traficul dintre clienți și server, ci aplicațiile care generează acest trafic. Aceste aplicații funcționează în modelul „client-server”, iar o sursă de acest tip vă permite să simulați sarcina de calcul a unui computer care funcționează ca server, adică să țineți cont de timpul de execuție al operațiilor de calcul, operațiunilor asociate accesării discul, subsistemul I/O etc.

Protocoale

Protocoalele de comunicație ale straturilor fizice și de legătură de date sunt luate în considerare în sistemul COMNETIII în elemente de rețea precum canalele (legăturile). Protocoalele stratului de rețea se reflectă în funcționarea nodurilor model, care iau decizii cu privire la alegerea rutelor de pachete în rețea.

coloana vertebrală a rețelei și fiecare dintre subrețele pot funcționa pe baza unor algoritmi de rutare diferiți și independenți. Algoritmii de rutare utilizați de COMNETIII iau decizii pe baza calculelor pe calea cea mai scurtă. Sunt utilizate variații ale acestui principiu, care diferă în metrica utilizată și în modul în care sunt actualizate tabelele de rutare. Se folosesc algoritmi statici, în care tabelul este actualizat o singură dată la începutul simulării, și algoritmi dinamici, care actualizează periodic tabelele. Este posibil să se simuleze rutarea cu mai multe căi, în care se realizează un echilibru al traficului de-a lungul mai multor rute alternative.

COMNETIII acceptă următorii algoritmi de rutare:

• RIP (hopuri minime),
• Cea mai mică întârziere măsurată,
• OSPF
• IGRP
• Tabele de rutare definite de utilizator.

Protocoalele care îndeplinesc funcții de transport și funcții de livrare a mesajelor între nodurile terminale sunt reprezentate în sistemul COMNETIII printr-un set extins de protocoale: ATP, NCP, NCPBurstMode, TCP, UDP, NetBIOS, SNA. Când utilizează aceste protocoale, utilizatorul le selectează din biblioteca de sistem și setează parametri specifici, de exemplu, dimensiunea mesajului, dimensiunea ferestrei etc.

Prezentarea rezultatelor

Diagrame și rapoarte

COMNETIII vă permite să specificați forma raportului de rezultate pentru fiecare element individual al modelului la modelare. Pentru a face acest lucru, trebuie să mergeți la elementul de meniu Raport selectați elementul dorit (articolul din submeniu element de rețea) și setați un anumit tip de raport pentru acesta (articol tip de raport).

Un raport este generat de fiecare dată când se rulează un anumit model. Raportul este prezentat sub formă de text standard, cu o lățime de 80 de caractere și poate fi tipărit cu ușurință pe orice imprimantă.

Puteți seta generarea mai multor rapoarte de diferite tipuri pentru fiecare element de rețea.

Există și alte modalități de a obține rezultate statistice din rulările modelului, altele decât raportarea. COMNETIII are butoane Statistici care pot fi folosite pentru a activa colectarea de statistici pentru fiecare tip de element de model - noduri, legături, surse de trafic, routere, comutatoare etc. Monitorul de statistici pe element poate fi setat pentru a colecta numai statistici de bază (minim, maxim, medie și varianță) sau pentru a colecta date la scară de timp pentru trasare.

Dacă rezultatele observației sunt salvate într-un fișier pentru trasare și analiză ulterioară, atunci este, de asemenea, posibil să se construiască histograme și procente. De asemenea, este posibil să se traseze grafice în timpul simulării.

Animație și urmărire a evenimentelor

Înainte sau în timpul simulării, puteți seta modurile de animație și de urmărire a evenimentelor folosind elementele de meniuAnimaţieȘi Urmă.

Opțiuni de meniu Animaţievă permit să schimbați viteza ceasurilor de simulare și viteza de avansare a jetoanelor - simboluri grafice corespunzătoare cadrelor și pachetelor. În modul animație, sistemul COMNETIII arată fluxul de jetoane în și din canalele de comunicare, numărul curent de pachete în noduri, numărul de sesiuni stabilite cu un anumit nod, procentul de utilizare și multe altele.

În modul de urmărire, puteți afișa procesul de evenimente care au loc în model fie într-un fișier, fie pe ecran. Când este afișat pe ecran, puteți trece la modul de modelare pas cu pas, când are loc următorul eveniment din model și este afișat doar data viitoare când apăsați butonul corespunzător de pe interfața grafică. Puteți specifica nivelul evenimentelor de monitorizat, de la evenimente de nivel înalt asociate cu funcționarea aplicației până la evenimentele de cel mai scăzut nivel asociate cu procesarea cadrelor la nivelul de legătură de date.

analize statistice

COMNETIII include un set integrat de instrumente pentru analiza statistică a datelor sursă și a rezultatelor simulării. Cu ajutorul lor, puteți selecta o distribuție de probabilitate adecvată pentru datele obținute experimental. Instrumentele de analiză a rezultatelor vă permit să calculați intervale de încredere, să efectuați analize de regresie și să evaluați variațiile estimărilor pe mai multe modele.

COMNETPredictor

La 1 mai 1997 a apărut pe piață un nou instrument de la CACIProducts - COMNETPredictor. COMNETPredictor este destinat acelor cazuri în care este necesară evaluarea consecințelor modificărilor în rețea, dar fără modelarea detaliată a acesteia.

COMNETPredictor funcționează după cum urmează. Datele privind funcționarea opțiunii de rețea existente sunt descărcate din sistemul de gestionare sau monitorizare a rețelei și se face o presupunere despre modificările parametrilor rețelei: numărul de utilizatori sau aplicații, capacitatea canalului, algoritmii de rutare, performanța nodului etc. COMNETPredictor evaluează apoi impactul modificărilor propuse și oferă rezultate sub formă de grafice și diagrame care afișează latența, utilizarea și blocajele estimate ale rețelei.

Datorită tehnologiei originale Flow Decomposition, analiza chiar și a rețelelor globale mari este finalizată în câteva minute.

COMNETPredictor completează sistemul COMNETIII, care poate fi apoi utilizat pentru a analiza mai amănunțit cele mai importante opțiuni de rețea.

COMNET Predictor rulează pe Windows 95, Windows NT și Unix.

COMNET Predictor de la CACI este un produs excelent și costă mai puțin decât NetMaker XA. Adevărat, Predictor este oarecum mai puțin dezvoltat și nu atât de ușor de instalat. În plus, rapoartele pe care le generează sunt puțin confuze și neinformative, iar diagramele de rețea sunt supraîncărcate.

Am încercat mai multe unități CD-ROM înainte de a putea citi informațiile de pe discul care ne-a fost trimis. Doar o singură unitate a reușit să facă față în mod corespunzător acestei sarcini. Nici instalarea produsului nu a avut succes la prima încercare.

Configurația de bază Predictor include tot ce aveți nevoie pentru a construi o diagramă de rețea trăgând pictogramele dispozitivului din bibliotecă. Din păcate, diagrama afișează atât de multe informații încât este foarte greu de înțeles. Predictor include, de asemenea, instrumente pentru a crea singur dispozitive și pentru a edita informațiile din bibliotecă.

Opțiunea Baseliner vă permite să importați informații despre topologia rețelei și modelele de trafic din diverse instrumente populare de monitorizare a rețelei. Datorită Baseliner, veți înțelege ce volume de trafic generează o anumită aplicație. După aceasta, puteți construi un model în care volumul de trafic din această aplicație să crească cu 10% lunar, obținând astfel o prognoză cu câteva luni înainte. Oricine învață să înțeleagă diagramele de rețea (și acest lucru nu este foarte ușor de făcut) va găsi Predictor un instrument foarte puternic, care nu este greu de utilizat. Parametrii elementelor de rețea selectate din bibliotecă pot fi reglați fin.

Apoi puteți face ipoteze despre creșterea rețelei - trebuie să spuneți lui Predictor în ce moment ar trebui să fie incluse în model. Pe măsură ce calculele progresează, Predictor va informa utilizatorul dacă apar probleme. De exemplu, se raportează că în șase luni nivelul de utilizare al oricărui router va ajunge la 80%, care este valoarea maximă. Apoi puteți introduce un alt router în model și vedeți dacă rezolvă problema.

Utilizatorului i se oferă o serie de rapoarte, dar pentru a extrage informații utile din acestea, va trebui să munciți din greu: multe tabele și grafice se dublează unele pe altele, iar acest lucru îl face dificil de înțeles.

Fără îndoială, 29 de mii de dolari. - nu este ieftin, dar dacă vă amintiți că Predictor poate funcționa nu numai sub Unix, ci și sub Windows NT și Windows 95, devine clar: utilizatorul său poate economisi hardware (comparați cu NetMaker XA).

Construirea de proiecte pilot de rețele proiectate

Dacă nu aveți nevoie de o rețea reală pentru a specifica informații despre topologia rețelei, atunci colectarea datelor inițiale privind intensitatea surselor de trafic în rețea poate necesita măsurători pe rețele pilot, care reprezintă un model la scară completă al rețelei proiectate. Aceste măsurători pot fi efectuate prin diferite mijloace, inclusiv analizoare de protocol.

Pe lângă obținerea datelor inițiale pentru modelarea prin simulare, o rețea pilot poate fi utilizată pentru a rezolva probleme independente importante. Poate oferi răspunsuri la întrebări privind operabilitatea fundamentală a unei anumite soluții tehnice sau compatibilitatea echipamentelor. Experimentele la scară largă pot necesita costuri semnificative cu materialele, dar acestea sunt compensate de fiabilitatea ridicată a rezultatelor obținute.

Rețeaua pilot ar trebui să fie cât mai asemănătoare cu rețeaua care este creată, pentru a selecta parametrii pentru care este creată rețeaua pilot. Pentru a face acest lucru, este necesar, în primul rând, să evidențiem acele caracteristici ale rețelei în curs de creare care pot avea cel mai mare impact asupra operabilității și performanței acesteia.

Dacă există îndoieli cu privire la compatibilitatea produselor de la diferiți producători, de exemplu, comutatoare care acceptă rețele virtuale sau alte capacități încă nestandardizate, atunci într-o rețea pilot aceste dispozitive ar trebui testate pentru compatibilitate și în acele moduri care ridică cele mai mari îndoieli.

În ceea ce privește utilizarea unei rețele pilot pentru a prezice debitul unei rețele reale, capacitățile acestui tip de modelare sunt foarte limitate. Este puțin probabil ca o rețea pilot în sine să ofere o estimare bună a performanței unei rețele care conține mai multe noduri de subrețea și utilizatori, deoarece nu este clar cum să extrapolăm rezultatele obținute de la o rețea mică la o rețea mult mai mare.

Prin urmare, este recomandabil să se utilizeze o rețea pilot în acest caz împreună cu un model de simulare, care poate utiliza mostre de trafic, întârzieri și debitul dispozitivului obținute în rețeaua pilot pentru a seta caracteristicile modelelor de părți ale rețelei reale. Apoi, aceste modele parțiale pot fi combinate într-un model complet al rețelei create, a cărui funcționare va fi simulată.

Ce obținem folosind simularea?

Folosind modelarea atunci când proiectăm sau reproiectăm un sistem de calcul, putem face următoarele: evaluarea debitului rețelei și componentelor acesteia, identificarea blocajelor în structura sistemului de calcul; compara diferite opțiuni de organizare a unui sistem informatic; efectuarea unei prognoze pe termen lung a dezvoltării sistemului informatic; prezice cerințele viitoare de capacitate a rețelei folosind datele de prognoză; estimați numărul necesar și performanța serverelor din rețea; compara diferite opțiuni pentru modernizarea unui sistem informatic; să evalueze impactul actualizărilor de software, al puterii stațiilor de lucru sau al serverelor și al modificărilor protocoalelor de rețea asupra sistemului informatic.

Studierea parametrilor unui sistem de calcul cu diferite caracteristici ale componentelor individuale vă permite să selectați echipamentele de rețea și de calcul, ținând cont de performanță, calitatea serviciului, fiabilitate și cost. Deoarece costul unui port al echipamentelor de rețea active, în funcție de producătorul echipamentului, tehnologia utilizată, fiabilitatea și manevrabilitate, poate varia de la zeci de ruble la zeci de mii, modelarea ne permite să minimizăm costul echipamentului destinat utilizării în un sistem de calcul. Simularea devine eficientă atunci când numărul de stații de lucru este de 50-100, iar când sunt mai mult de 300 dintre ele, economiile totale ale costurilor se pot ridica la 30-40% din costul proiectului.

Partea financiară

Desigur, se pune întrebarea cu privire la costul efectuării unui sondaj al unui sistem informatic folosind simulare. Costul modelării în sine este scăzut dacă sistemul de modelare este utilizat corespunzător. Partea principală a costului sondajului este costul remunerării specialiștilor cu înaltă calificare în domeniul tehnologiilor de rețea, echipamentelor de calcul, sistemelor de modelare, efectuarea unei inspecții a obiectului, compilarea modelelor componentelor și a sistemului informatic în sine, determinarea direcțiilor. de dezvoltare şi modificări ale sistemului informatic şi ale modelelor acestuia.

Supravegherea și modelarea unui sistem informatic de 250 de noduri poate dura una până la două săptămâni, iar costul poate varia de la 5 000 USD la 17 500 USD. Dacă costul proiectelor de informatizare pentru organizațiile mari depășește adesea 500 000 USD, atunci costul lucrărilor de modelare este în orice caz mai mic. peste 4% din costul proiectului.

În același timp, primim: o evaluare obiectivă a soluției și un studiu de fezabilitate; productivitatea necesară și marja de productivitate garantată; decizii informate și gestionabile pentru modernizarea treptată.

Sistemele de modelare nu sunt incluse în recenzie

CPSIM(Compania BoyanTech) - un sistem simplu de modelare a proceselor secvențiale și paralele. Modelul este un grafic direcționat în care nodurile sunt obiecte (calculatoare, servere, echipamente de rețea), iar arcele sunt canale de comunicare.

NetDA/2(compania IBM) - conceput pentru proiectarea, analiza și optimizarea rețelelor globale și reinginerirea rețelelor SNA existente. Este posibil să vă setați proprii algoritmi de rutare. Vă permite să simulați scenarii „ce ar fi dacă”. De asemenea, acceptă protocolul TCP/IP. Implementat pe OS/2.

NPAT(Instrumente de planificare și analiză a rețelei); Compania Sun - concepută pentru modelarea rețelelor integrate de date/voce bazate pe trunchiuri T1 și T3. Implementat pe Solaris 2.6, 7.

SES/Workbench(compania HyPerfomix) - modelarea rețelelor locale și globale la nivel de aplicație, link și nivel fizic. Modelarea aplicațiilor complexe, SGBD. Permite analiza costurilor opțiunilor. Există un mecanism pentru plasarea punctelor de control și urmărire.

WinMIND(Compania Network Analysis Center) - un sistem de proiectare, configurare și optimizare a unei rețele; conține date de cost pentru configurații tipice, cu capacitatea de a estima cu precizie performanța și prețul.

Familie AUTONET(Compania de proiectare și analiză a rețelei) - include sistemul de monitorizare și management AMS, permite evaluarea performanței rețelei, precum și modelarea și încărcarea precisă a soluțiilor de rețea.

Proiect ns2/VINT

1996 a fost marcat de începutul lucrărilor la proiectul VINT (Virtual InterNetwork Testbed), organizat de DARPA (Defense Research Projects Agency) și implementat sub conducerea unui număr de organizații și centre științifice: USC/ISI (University of Southern California/ Institutul de Științe Informaționale), Xerox PARC, LBNL (Lawrence Berkley National Laboratory) și UCB (UC Berkley). Astăzi, principalii sponsori ai proiectului sunt DARPA, NSF și ACIRI (Centrul AT&T pentru Cercetare pe Internet la ICSI).Scopul principal al proiectului VINT a fost de a construi un produs software care să permită simularea rețelelor de comunicații și să aibă o serie de caracteristici. , inclusiv performanță ridicată, scalabilitate bună, vizualizare a rezultatelor și flexibilitate. Pachetul de simulare de rețea (cunoscut sub numele de REAL până în 1995), dezvoltat la Universitatea din California din 1989, a fost ales ca bază pentru implementarea software-ului. Este logic că pentru produsul software a fost ales numele simulator de rețea 2 (denumit în continuare ns2).
ns2, ca și predecesorii săi, a fost dezvoltat ca software de cod sursă deschis (OSS). Un astfel de software este distribuit gratuit - fără nicio restricție privind dreptul de utilizare, modificare și distribuire de către terți. Astfel, din punct de vedere al costului, ns2 este cu siguranță un lider în comparație cu software-ul comercial menționat mai sus – este gratuit. Din același motiv, toate actualizările și completările (noi biblioteci, protocoale etc.) sunt gratuite și întotdeauna disponibile on-line. O altă proprietate la fel de remarcabilă a software-ului OSS este capacitatea de a modifica nucleul programului și configurația flexibilă în conformitate cu cerințele unui anumit utilizator. Una dintre proprietățile distinctive ale lui ns2 în ceea ce privește flexibilitatea este operarea multiplă. Versiunile complete, inclusiv toate funcțiile, sunt operaționale în prezent sub următoarele sisteme de operare:
- SunOS;
- Solaris;
- Linux;
- FreeBSD;
- Windows 95/98/ME/NT/2000.
Pentru a instala versiunea completă a ns2, trebuie să aveți 250 MB de spațiu liber pe disc pe computer și un compilator C++. Există, de asemenea, o versiune simplificată (compilată) pentru unele sisteme de operare, în special toate versiunile de Windows, care nu este la fel de flexibilă ca versiunea completă, în special este imposibil să adăugați componente, să modificați nucleul etc. Cu toate acestea, această versiune este foarte ușor de utilizat și nu necesită cunoaștere profundă a sistemului de operare și a limbajului C++. Pentru a opera versiunea simplificată a ns2, este suficient să aveți 3 MB de spațiu liber pe hard diskul computerului.
Cerințele de performanță ale computerului ns2 nu sunt atât de stricte. În principiu, un computer cu procesor 486 poate oferi o funcționare acceptabilă chiar și a versiunii complete a ns2. Dacă un grup de utilizatori trebuie să folosească ns2, este suficient să aibă versiunea completă instalată pe o mașină care rulează un sistem de operare asemănător Unix. Utilizatorii pot avea acces în modul terminal la ns2 și pot face modificările necesare, inclusiv nucleul programului, compilând versiunea lor în directorul de acasă. Animarea rezultatelor obținute este posibilă și folosind serverul X.

Netsimulator.

NETIMULATORconceput pentru modelarea rețelelor cu comutare de pachete și a diferitelor metode de rutare a pachetelor.

NETIMULATORva permite dezvoltatorului sau personalului de întreținere a rețelei să simuleze comportamentul rețelei prin modificarea: topologia rețelei, metoda de rutare a pachetelor, debitul oricărui canal de rețea, sarcina rețelei (intensitatea fluxurilor de intrare), lungimea pachete și distribuția numărului de pachete dintr-un mesaj, dimensiunea memoriei la nodurile de comutare, restricții privind timpul maxim de ședere a mesajelor în rețea, prioritățile diferitelor mesaje.
Sistemul vă permite să simulați astfel de metode de rutare a pachetelor precum metoda reliefului, metoda lui Ford, metoda lui Dijkstra, metoda lui Baeren, metoda schimbului de întârzieri de pachete între nodurile de rețea, metoda lui Gallagher, metoda de rezolvare a ecuațiilor lui Bellman (pentru un tip special de rețea). ), precum și rutare aleatorie, protocoale RIP, EGP, IGRP, BGP, OSPF etc. Majoritatea metodelor sunt implementate în modificări non-randomizate și randomizate.
Sistemul folosește principiul împărțirii mesajelor în tipuri care diferă în ceea ce privește lungimile și prioritățile pachetelor, distribuția numărului lor, intensitatea fluxurilor de intrare etc.

Ca urmare a funcționării modelului, se obțin informații despre:

• întârzierile medii (timpii de livrare) ale mesajelor de diferite tipuri;
• histograme și funcții de distribuție a întârzierii (timpul de livrare) a mesajelor;
• histograme ale densităților și funcțiilor de distribuție ale memoriei ocupate între nodurile de comutare;
• numărul de mesaje de diferite tipuri care au ajuns la destinatar;
• numărul de erori de livrare a mesajelor din diverse motive (lipsa memoriei, depășirea timpului permis petrecut în rețea etc.);

În timpul procesului de modelare, la cererea utilizatorului, este posibilă completarea unui „jurnal de evenimente de rețea” pentru analiza statistică ulterioară.

Opnet.

Opnet Modeler oferă utilizatorilor un mediu grafic pentru crearea, executarea și analizarea simulărilor bazate pe evenimente ale rețelelor de comunicații. Acest software ușor de utilizat poate fi folosit pentru o gamă largă de sarcini, cum ar fi crearea și testarea tipică a protocoalelor de comunicare, analiza interacțiunii protocolului, optimizarea și planificarea rețelei. De asemenea, este posibil să utilizați pachetul pentru a verifica corectitudinea modelelor analitice și pentru a descrie protocoale.

În cadrul așa-numitului editor de proiecte, pot fi create palete de obiecte de rețea, cărora utilizatorul le poate atribui diferite forme de conexiuni de noduri și conexiuni, având chiar aspectul unui puzzle. Generarea automată a topologiilor de rețea - inel, stea, rețea aleatoare, este, de asemenea, suportată și rezervată de utilități pentru topologiile de rețea importate în diverse formate. Traficul aleatoriu poate fi generat automat din algoritmi specificați de utilizator și poate fi importat și din formate de trafic de linie reală incluse standard în pachet. Rezultatele simulării pot fi analizate, iar graficele de trafic și animațiile vor fi din nou generate automat. O nouă caracteristică este conversia automată în format html 4.0x.

Unul dintre avantajele creării unui model de rețea folosind software este că nivelul de flexibilitate oferit de motorul de modelare este același ca și pentru modelele scrise de la zero, dar construcția bazată pe obiecte a mediului permite utilizatorului să proiecteze, să îmbunătățească și produce modele mult mai rapid.reutilizabil...

Există mai multe medii de editor - câte unul pentru fiecare tip de obiect. Organizarea obiectelor este ierarhică, obiectele de rețea (modelele) sunt conectate printr-un set de noduri și obiecte de comunicație, în timp ce obiectele nod sunt conectate printr-un set de obiecte, cum ar fi modulele de așteptare, modulele procesor, transmițătoarele și receptorii. Versiunea software de modelare a canalelor radio conține modele ale antenei emițătorului radio, antenei receptorului și obiectelor nod în mișcare (inclusiv sateliți).

Logica de comportament a procesorului și a modulelor de coadă este determinată de modelul de proces, pe care utilizatorul îl poate crea și modifica în editorul de proces. În editorul de proces, utilizatorul poate defini un model de proces printr-o combinație a algoritmului mașinii cu stări finite ( finit - mașină de stări - FSM ) și operatori de limbaj de programare C/C++.

Apariția unui eveniment model de proces în timpul unei simulări este controlată prin ridicarea unei întreruperi, iar fiecare întrerupere corespunde unui eveniment care trebuie gestionat de modelul de proces.

Baza comunicării între procese este o structură de date numită pachet. Formatele de pachete pot fi specificate, adică definesc ce câmpuri pot conține tipuri de date standard, cum ar fi numere întregi, numere în virgulă mobilă și pointeri de pachet (această din urmă capacitate permite modelarea pachetelor să fie încapsulată). Structura datelor care apelează informațiile de control al interfeței ( informaţii de control al interfeţei - maţie - ICI ), poate fi partajat între două evenimente model de proces - acesta este un alt mecanism pentru comunicarea inter-procesor, este foarte convenabil pentru comenzile de simulare și corespunde unei arhitecturi de protocol multi-strat. Un proces poate genera, de asemenea, dinamic procese copil, ceea ce va simplifica descrierea funcțională a sistemelor, cum ar fi serverele.

În pachet sunt incluse mai multe modele de proces de bază, modelând protocoale și algoritmi populari de rețea, cum ar fi Border Gateway Protocol ( protocol gateway de frontieră - BGP ), Protocol de control al transmisiei. protocol de internet ( TCP/IP ), releu cadru ( frame relay), Ethernet , mod de transmisie asincron ( modul de transfer asincron - ATM) și WFQ (cozi de așteptare ponderate ). Modelele de bază sunt utile pentru dezvoltarea rapidă a modelelor complexe de simulare pentru arhitecturi comune de rețea, precum și pentru predarea pentru a oferi studenților o descriere funcțională precisă a protocolului. Este posibil să însoțiți modele de rețea, nod sau proces cu comentarii și grafice (cu suport pentru hipertext).

În modul de dialog direct, documentația detaliată este disponibilă în format pdf . Manualul de instruire conține exemple simple care vă pot ajuta să învățați relativ rapid toate complexitățile programului. L-am pornit Opnet într-un laborator de cursuri de rețele de licență de la Universitatea din California, San Diego, și a constatat că în aproximativ o săptămână, majoritatea studenților au dobândit cunoștințe de bază despre cum să sintetizeze modele de simulare folosind software-ul.

NetMaker XA.

Motorul de simulare utilizat în NetMaker XA de la Make Systems este unul dintre cele mai puternice de pe piață, iar acesta a jucat un rol semnificativ în istoricul dovedit al produsului. Indiferent de ce, totul funcționează în deplină conformitate cu descrierile. Nu am avut probleme nici la simularea rețelei mici pe care am proiectat-o, nici la îmbunătățirea sistemului oferit de producător ca exemplu. În plus, rapoartele generate de program conţineau toate informaţiile necesare.

Principalele dezavantaje ale NetMaker XA sunt nevoia de instruire serioasă a utilizatorilor și costul ridicat. Dacă adăugați costul modulelor suplimentare la prețul configurației de bază a produsului, obțineți o sumă destul de semnificativă.

Nucleul produsului îl reprezintă modulele Visualizer, Planner și Designer. Fiecare dintre ele îndeplinește o funcție; Pentru a modela funcționarea unei rețele, sunt necesare toate trei.

Vizualizatorul este utilizat pentru a obține informații despre rețea și pentru a o vizualiza. Include module de auto-recunoaștere SNMP care interoghează dispozitivele de rețea și creează obiecte corespunzătoare acestora. Informațiile despre aceste obiecte pot fi apoi editate folosind Visualizer.

Planner este o bibliotecă de dispozitive care vă ajută să analizați ce se va întâmpla atunci când instalați un dispozitiv nou (de exemplu, un router suplimentar) în rețea. Make Systems furnizează plug-in-uri care conțin obiecte cu date despre produse de la diverși producători. Astfel de obiecte conțin o descriere completă a diferitelor modele de dispozitive (de la numărul de interfețe de rețea la tipul de procesor); toate informațiile sunt certificate de producător. Folosind Planner, utilizatorul își poate construi în mod independent propriile obiecte pentru a descrie dispozitivele de rețea și canalele de comunicație care nu sunt incluse în bibliotecă.

Designer este necesar pentru a construi diagrame de rețea. Acest instrument vă permite să creați rapid și ușor modele și să analizați alternative. Dacă îl utilizați împreună cu Planner, puteți obține informații despre cum va funcționa o rețea cu o anumită configurație.

Dacă doriți să mergeți puțin mai departe, va trebui să achiziționați încă trei module: Contabil, Interpret și Analizor. Contul include o bază de date de tarife; Acest modul vă ajută să analizați costurile asociate cu utilizarea anumitor rețele publice. Am găsit modulul Interpreter, conceput pentru colectarea datelor din instrumentele de analiză a traficului, foarte util. Datele au fost apoi importate automat în modelul nostru, permițându-le să fie utilizate aproape în timp real, mai degrabă decât să facă ipoteze despre performanța rețelei. În cele din urmă, Analyzer și modulul său de supraviețuire încorporat vă ajută să dezvoltați planuri de recuperare în caz de dezastru și să vă asigurați că nicio eroare (o dată izolată) nu poate cauza defectarea întregii rețele.

Toată această bogăție de funcții este foarte scumpă - de la 37 de mii de dolari. pentru setul de bază plus plăți suplimentare pentru modulele încorporate. Oricine dorește să achiziționeze modulele Contabil, Interpret și Analizor va trebui să scoată încă 30 de mii de dolari. NetMaker XA poate fi instalat numai pe o stație SPARC de la Sun Microsystems.

La aceasta trebuie să adăugăm costul antrenamentului, deoarece fără el pur și simplu nu vei reuși. Make Systems realizează că produsul lor nu este ușor de utilizat; În timpul testării, ne-au trimis un specialist care ne-a învățat cum să lucrăm cu pachetul.

Cu toate acestea, pentru fericitul proprietar al unei rețele mari cu câteva mii de noduri, NetMaker XA este ceea ce aveți nevoie.

SES/Strategizer - o abordare alternativă

Oricine nu intenționează să includă creșterea în modelul său de rețea va fi mulțumit de SES/Strategizer, mult mai puțin costisitor, de la Scientific and Engineering Software (9.995 USD).

SES/Strategizer calculează modele foarte rapid. Am instalat acest produs pe o stație de lucru bazată pe Pentium II, iar în doar 2 secunde programul a calculat modul în care ar funcționa o rețea destul de complexă în 24 de ore.De asemenea, puteți colecta statistici subtile despre un element specific al modelului, de exemplu, monitorizarea procesorului încărcare, defalcat în funcție de proces, utilizator și comportament.

Unul dintre dezavantajele serioase ale programului este necesitatea de a reporni modelul de fiecare dată când se fac modificări. Alte produse vă permit să inserați diverse variabile în model (de exemplu, ținând cont de creșterea rețelei); ca urmare, puteți încerca mai multe opțiuni în timpul unei rulări a programului.

Instalarea a fost simplă, deși am fost foarte surprinși să primim programul pe dischete. Ca și alte pachete, SES/Strategizer vă permite să setați și să modificați cu ușurință valorile parametrilor, cum ar fi debitul. În plus, produsul vă solicită confirmarea (Aplicați sau Anulați) dacă utilizatorul încearcă să închidă caseta de dialog făcând clic pe cruce din colțul din dreapta sus. Această caracteristică nu este furnizată în alte produse, ceea ce este incomod deoarece cu ele nu poți fi niciodată sigur ce acțiune va fi luată în mod implicit.

Totuși, anumite aspecte ale SES/Strategizer necesită îmbunătățiri. De exemplu, pentru a vizualiza rezultatele simulării pe același computer pe care rulează programul în sine, trebuie să rulați Microsoft Excel; trebuie să preia datele din fișierele create de SES/Strategizer, unde filele sunt folosite pentru a separa câmpurile numerice. Dacă Excel nu este instalat, utilizatorul primește un mesaj de eroare ciudat care indică un motiv complet diferit al eșecului. Trebuie doar să informați utilizatorul că ar trebui să instaleze Excel sau să oferiți posibilitatea de a-l vizualiza folosind o altă aplicație.

Diferențele dintre SES/Strategizer și Predictor nu sunt deloc atât de mari pe cât sugerează diferența de prețuri (19.000 USD). Predictor este bun deoarece calculele pot acoperi o perioadă lungă de existență a rețelei, iar utilizatorul poate lua în considerare creșterea traficului în timp. În ceea ce privește funcționalitatea, SES/Strategizer nu este atât de în urmă - utilizatorul va trebui pur și simplu să se împace cu nevoia de a recalcula constant modelul.

Și totuși NetMaker XA rămâne rege. Este pentru cei care pot plăti un ban și doresc cel mai bun instrument de simulare a rețelei.

Cerințe de bază pentru sistemele de modelare a sistemelor informatice

Nu necesită programare; capacitatea de a importa informații din sistemele de management al rețelei și instrumentele de monitorizare existente; disponibilitatea unei biblioteci extensibile de obiecte; interfață intuitivă; ajustare ușoară la obiecte din lumea reală; sistem flexibil pentru construirea scenariilor de simulare; prezentarea convenabilă a rezultatelor simulării; animarea procesului de modelare; controlul automat al modelului pentru consistența internă.

Sfaturi de cumpărare

Cum să alegi un sistem de modelare? Toată lumea alege un sistem bazat pe sarcinile alocate și fondurile alocate.

Dacă doriți să vă familiarizați cu capacitățile fundamentale ale sistemelor de modelare, dacă nu aveți sarcina de a „tuning”, adică de a configura un sistem existent, dar doriți doar să determinați aproximativ dacă acesta va funcționa atunci când instalați orice dispozitiv suplimentar fără eșecuri constante , - cumpărați un produs ieftin.

Cu toate acestea, după cum arată experiența reală, mai devreme sau mai târziu te vei confrunta cu sarcina de a modela la scară largă a unui sistem informatic. Și aici trebuie să ne amintim următoarele.

Din păcate, spre deosebire de sistemele de modelare de nivel înalt, care sunt vândute și susținute de companii binecunoscute din Rusia (ARIS - compania Vest-Metatechnologies, Rational Rose - Argussoft, Interface etc.), furnizori de sisteme de modelare dinamică. Am fost incapabil să găsească niciun sistem de calcul. În anii 1997-1999, unele companii autohtone au fost implicate în introducerea, vânzarea și susținerea familiilor COMNET și OPNET, dar apoi acest proces a fost suspendat. Motivele sunt probabil specificul pieței ruse (o reticență deschisă de a oferi clientului specificații reale și prețuri pentru sistemele informatice și teama de examinare independentă a soluțiilor) și finanțare insuficientă.

Un director util este Network Buyer's Guide (www.networkbuyersguide.com), care oferă o descriere a produsului, producător, preț și informații de contact.

Experiența arată că încercările de a contacta producătorul conduc direct la rezultate pozitive. Fie producătorul însuși va răspunde și va furniza acest sistem, fie va numi un distribuitor din Europa de la care acest produs poate fi achiziționat. Am comunicat cu CACI Products și OPNET Technologies (fostul MIL3) și am primit cu succes software-ul necesar.

Din păcate, în prezent nu cunoaștem nicio companie de consultanță din Rusia care ar fi implicată în modelarea rețelelor.

La noi, cele mai utilizate sisteme sunt COPMNET III si OPNET. Aceste produse se disting printr-o bibliotecă extrem de completă, deoarece companiile care le produc au acorduri cu producătorii de echipamente de rețea. Dar înainte de a cumpăra un sistem scump, determinați ce pachete incluse în acesta aveți cu adevărat nevoie.

Rezultatele testelor instrumentelor de simulare a rețelei NetwprkWorld World Class
Index	Coeficient de greutate, %	NetMaker XA*	COMNET Predictor	SES/Strategizer
Biblioteca mare de dispozitive		10 = 2,0	6 = 1,2	5 = 1,0
Performanţă		10 = 1,5	10 = 1,5	10 = 1,5
Claritatea diagramelor		9 = 1,35	5 = 0,75	7 = 1,05
Posibilitatea de a importa date despre trafic într-un mod apropiat de în timp real		9 = 1,35	8 = 1,2	8 = 1,2
Extensibilitate		10 = 1,0	7 = 0,7	6 = 0,6
Flexibilitate și ușurință în utilizare		8 = 1,2	8 = 1,2	7 = 1,05
Documentație		7 = 0,7	7 = 0,7	5 = 0,5
nota finala		9,1	7,25	6,9
Note*Premiul World Class este acordat produselor care au un punctaj de 9,0 sau mai mult. Evaluările au fost date pe o scară de 10 puncte. La calcularea notei finale s-au luat în considerare coeficienții de ponderare (importanța relativă a criteriilor).

Această recenzie acoperă trei produse de ultimă generație. NetMaker XA de la Make Systems a primit un premiu de clasă mondială. Cu toate acestea, COMNET Predictor de la CACI Products, care poate fi combinat cu un produs mai puternic numit COMNET III, este destul de puțin în urmă liderului. Pachetul SES/Strategizer, oferit de Scientific and Engineering Software pentru 9.995 USD, este recomandat celor care doresc să economisească bani.

După ce am studiat o serie de pachete pentru simularea funcționării rețelei, am ajuns la concluzia că toate sunt destul de capabile să rezolve problema pe care au fost proiectați să o rezolve. Cu toate acestea, doar cei care sunt dispuși să cheltuiască o mulțime de bani și efort vor putea obține orice sens de la ei. Produsele oferite de liderii de piață Make Systems și CACI Products, precum și recentul debut al software-ului științific și de inginerie (SES), au reușit, cu diferite grade de succes, să analizeze datele de testare a configurației rețelei și să ofere informații despre posibilele consecințe ale anumitor schimbări.

NetMaker XA de la Make Systems a ocupat primul loc ca cel mai complet și mai flexibil produs. COMNET Predictor de la CACI, vărul recent introdus al celui mai cunoscut COMNET III, a făcut de asemenea o impresie bună, dar ar fi putut beneficia de un instrument de graficare mai sofisticat și de raportare mai puțin complexă. Pachetul SES/Strategizer al SES este relativ ieftin, dar spre deosebire de NetMaker XA și COMNET Predictor, nu permite creșterea viitoare a rețelei.

Trebuie să spun că ne așteptam la ceva mai mult de la pachetele pe care le-am revizuit. În special, niciunul dintre programe nu vă poate spune că rețeaua este prea complexă și nici nu vă poate sugera cum ar trebui îmbunătățită pentru a îmbunătăți performanța. Ele indică doar dacă proiectul propus va fi viabil și unde pot apărea probleme. Administratorul trebuie să aleagă cea mai bună modalitate de a rezolva problemele.

Mai mult, niciunul dintre produse nu poate fi considerat un instrument complet gata de utilizare care poate simula cu acuratețe funcționarea unei rețele existente sau chiar nou proiectate. Trebuie cheltuite cantități semnificative de instruire înainte ca modelele corecte să poată fi construite și rezultatele să poată fi interpretate. Apoi va fi necesară ajustarea continuă a modelului pentru încă șase până la nouă luni și numai după aceea va fi cel puțin aproximativ adus în conformitate cu realitatea.

Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, trebuie să ne amintim cum sunt construite modelele atunci când lucrăm cu aceste produse. Toate programele sunt echipate cu instrumente de proiectare grafică care vă permit să construiți diagrame de rețea prin glisarea pictogramelor corespunzătoare diferitelor dispozitive din bibliotecă în spațiul de lucru al programului. În continuare, este indicat modul în care dispozitivele sunt conectate prin canale LAN și WAN care funcționează la viteze diferite și, în final, diagrama este completată cu datele de funcționare a rețelei obținute de la monitoarele de rețea.

După ce a primit toate aceste date, programul construiește un sistem de ecuații matematice cu ajutorul căruia este modelat comportamentul rețelei. Din păcate, una sau două greșeli în informațiile inițiale pot strica totul.

Instrumente de modelare a rețelei: avantaje și dezavantaje
	NetMaker XAcompaniilorFaceți sisteme,www.makesystems.com	COMNET PredictorcompaniilorProduse CACI,www.caci.com	SES/StrategizercompaniilorSoftware științific și de inginerie, www.ses.com
Avantaje	Cea mai înaltă performanță Un număr mare de module suplimentare, inclusiv biblioteci de dispozitive de la diferiți producători Modul adițional bun pentru analiza costurilor Funcție excelentă pentru dezvoltarea planurilor de recuperare în caz de dezastru	Capacitate excelentă de a introduce date de trafic în timp real Ușor de introdus ipoteze despre creșterea traficului în timp Abilitatea de a ajusta parametrii de rețea folosind casete de dialog simple	Preț mic, ușurință în utilizare Ușurința de utilizare a modulelor pentru desenarea diagramelor Abilitatea de a regla fin parametrii rețelei Claritatea diagramelor de rețea
Defecte	Pret foarte mare Necesitatea de a utiliza o stație SPARC costisitoare Produsul este greu de utilizat; pregătire suplimentară necesară	Probleme de instalare Dificultate în înțelegerea diagramelor de rețea Unele rapoarte sunt neclare	Livrare pe dischete Incapacitatea de a calcula perspectivele de creștere a rețelei Unele rapoarte nu pot fi vizualizate decât dacă Excel este instalat pe același computer
Preț, dolari	40.000 pentru configurația tipică	29 000	9995

Probleme și tendințe

Instrumentele de modelare sunt la fel de variate ca și rețelele locale pe care le reprezintă

Sistemele de management al rețelei sunt de obicei promovate ca fiind atotcuprinzătoare și atotputernice. Instrumentele de simulare a rețelei nu pot fi numite astfel. Gama de prețuri pentru aceste produse variază de la 129 USD. (pentru programul LANModel care rulează sub Windows de la Network Performance Institute) până la 40 de mii de dolari. (pentru COMNET III de la CACI, care poate rula sub Windows 95, Windows NT și Unix).

Fiecare dintre produse are cu adevărat propria sa nișă „ecologică”. Unele instrumente sunt concepute pentru gestionarea rețelelor locale, în timp ce altele sunt destinate administratorilor de rețele distribuite geografic. Unele vă permit pur și simplu să construiți diagrame de rețea și au capacități limitate de modelare, în timp ce altele sunt capabile să efectueze analize complexe ale rețelelor globale.

Cu toate acestea, niciun instrument nu poate acoperi toate sarcinile, așa că dacă trebuie să modelați o rețea și să analizați funcționarea acesteia, va trebui să cumpărați mai multe produse. Există, de asemenea, diferențe notabile între produsele care pretind că rezolvă aceleași probleme.

Să luăm modelul de exemplu. Deși multe dintre produsele enumerate în tabelul rezumat includ biblioteci de elemente de rețea, dispozitive și protocoale, nu toate produsele sunt capabile să modeleze aceleași obiecte. De exemplu, software-ul CANE al ImageNet poate simula 9.000 de dispozitive și puncte finale diferite, dar produsul SimuNet de la Telenix vine doar cu o bibliotecă de routere Cisco. Din cele 13 instrumente enumerate în tabel, zece sunt capabile să simuleze routerele Cisco și alte dispozitive de conectare la internet, cum ar fi hub-uri, gateway-uri și switch-uri. Mai puțin de jumătate dintre programe vă permit să luați în considerare funcționarea canalelor de comunicare ale rețelelor locale și distribuite geografic. Un instrument, NetArchitect de la Datametrics System, are o bibliotecă care include procesoare, controlere de disc și discuri.

În ceea ce privește protocoalele, trebuie reținut următoarele. Opt produse pot simula protocoale de nivel de rețea, cum ar fi IP și IPX. Șapte programe sunt capabile să simuleze protocoale de nivel de legătură, de exemplu IEEE 802.3, 802.5, ATM, frame relay. Cele șase pachete iau în considerare atât protocoalele de nivel de rețea, cât și cele de legătură de date. Biblioteca de protocoale inclusă în pachetul Virtual Agent de la Network Tools vă permite să simulați funcționarea SNMP, care este utilizat pe scară largă în dispozitivele de rețea locală. Cu toate acestea, nu este atât de ușor să găsiți un instrument care poate funcționa cu protocoale proprietare pentru echipamentele vechi și protocoalele de comunicație.

Este imperativ să aflați pe ce elemente de rețea se poate conta cu acest sau acel instrument. În acest domeniu poți întâlni cele mai interesante rezultate. Majoritatea produselor calculează modul în care vor funcționa elementele de rețea despre care au date. Cu toate acestea, trei pachete eșuează: CANE de la Image Net nu poate simula funcționarea discurilor, cipurilor și controlerelor; Agentul virtual de la Network Tools nu ia în considerare lucrul cu cozile și viteza transferului de date pe mediile fizice; SimuNet de la Telenix nu este capabil să ia în considerare, de exemplu, arhitectura dispozitivului. Cu excepția NetArchitect de la Datametrics, niciun instrument nu poate modela funcționarea sistemului ca întreg. Aceasta înseamnă că nu este posibil să se ia în considerare, de exemplu, influența parametrilor stației finale. Aparent, producătorii vor aborda această problemă puțin mai târziu, când rețelele vor deveni mai răspândite, a căror construcție ține cont de natura aplicațiilor care rulează pe ele. Serviciile de director și protocoalele de rețea de pe astfel de rețele vor suporta trafic sensibil la latență.

În plus, instrumentele de modelare a rețelei sunt oarecum limitate în capacitatea lor de a lua în considerare impactul asupra debitului rețelei al gestionării priorităților și nivelurilor de servicii. Având în vedere accentul pus în prezent pe mijloacele prin care nivelurile de servicii sunt furnizate și gestionate, devine clar că această deficiență trebuie corectată.

Avantajul tuturor soluțiilor enumerate este prezența în kiturile lor de livrare a exemplelor de modele și caracteristici de funcționare a rețelei; - ajută utilizatorii să se simtă confortabil cu produsele. Acest lucru poate fi doar binevenit, deoarece modelarea și analiza comportamentului rețelei este o știință dificilă; producătorii și utilizatorii abia încep să-l înțeleagă.

Este de așteptat ca instrumentele de modelare să se adapteze la natura în schimbare a rețelelor, care devin din ce în ce mai inteligente și din ce în ce mai orientate către parametrii sistemului (în special, natura aplicațiilor și a serviciilor de rețea furnizate). Instrumentele de simulare și prognoză pentru Gigabit Ethernet pot fi, de asemenea, așteptate în viitorul apropiat. Acest lucru este deosebit de important din cauza problemelor identificate cu întârzierile diferențiale pe cablul multimod.

Un alt punct important este vocea prin IP. Este clar că furnizorii de simulare vor acorda din ce în ce mai multă atenție acestei probleme, deoarece companiile care doresc să-și descarce traficul telefonic pe distanțe lungi pe internet încearcă să evalueze impactul sarcinii asociate asupra rețelelor lor bazate pe routere. De asemenea, vă puteți aștepta să apară noi companii care își vor concentra eforturile pe noile tehnologii, cum ar fi Gigabit Ethernet și telefonia IP.

Apariția de noi producători de instrumente de analiză va duce la creșterea concurenței și la scăderea prețurilor la produse, dar problema alegerii va deveni mai complicată.