Проектирование и моделирование сетей ЭВМ в системе ORNET Modeler

258 Pages·08.475 MB·Russian

by  Тарасов В.Н., Бахарева Н.Ф., Коннов А.Л., Ушаков Ю.А.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»

В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, А.Л. Коннов, Ю.А. Ушаков

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТЕЙ ЭВМ В
СИСТЕМЕ OPNET MODELER.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Рекомендовано ГОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
специальности 230105 Программное обеспечение
ВТ и АС». Рег.№ рецензии 040 от 13.03.2008 г. МГУП

Оренбург
2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Т19
УДК 004.942(075.8)

Рецензенты:
декан факультета информационных систем и
технологий, заведующий кафедрой информационных
систем и технологий ПГУТИ д.т.н., профессор
М.А.Кораблин; заведующий кафедрой передачи
дискретных сообщений д.т.н., профессор
Б.Я.Лихтциндер; доцент кафедры компьютерных
систем и сетей МГТУ им. Н.Э.Баумана Б.И.Ващенко.

Тарасов В.Н., Бахарева Н.Ф.,
Коннов А.Л., Ушаков Ю.А.

Т 19 Проектирование и моделирование сетей
ЭВМ в системе OPNET Modeler.
Лабораторный практикум. – Оренбург:
2012. – 258 с.

ISBN 978-5-904029-01-2

Учебное пособие предназначено для студентов
специальностей по направлению подготовки 230100 –
Информатика и вычислительная техника.

©Тарасов В.Н., Бахарева Н.Ф.,
Коннов А.Л., Ушаков Ю.А.
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие от авторов 6
Введение 7
1 Технология IT Guru 9
1.1 Редактор проекта 9
1.2 Проектирование небольших объединенных сетей 13
1.3 Выполнение задания 14
1.4 Расширение сети 29
1.5 Руководство по устранению ошибок 35
моделирования
2 Оценка соединений INTERNET для небольшой сети 37
2.1 Содержание лабораторной работы 1 37
2.2 Выполнение задания 38
2.3 Установка WAN cвязи на скорость 20 Кб/с 40
2.4 Настройка, запуск сценария и анализ результатов 41
2.5 Сценарий соединения на 40 Кб/с 44
2.6 Сценарий соединения на скорость 512 Кб/с 45
2.7 Сценарий связи по выделенному соединению Т1 46
2.8 Выводы по лабораторной работе 48
2.9 Задания на самостоятельную работу 48
3 Проектирование и моделирование ЛВС 50
многоэтажного здания
3.1 Содержание лабораторной работы 2 50
3.2 Выполнение задания 51
3.3 Моделирование сети 53
3.4 Выводы по лабораторной работе 59
4 Оценка производительности WAN приложения 61
4.1 Содержание лабораторной работы 3 61
4.2 Выполнение задания 61
4.3 Оценка производительности сети 65
4.4 Сравнительный анализ результатов 69
4.5 Сравнительный анализ производительности 72
сети для всех сценариев
4.6 Выводы по лабораторной работе 76
4.7 Задания на самостоятельную работу 77
5 Влияние скорости канала PVC FRAME 78
RELAY на производительность приложений
5.1 Содержание лабораторной работы 4 78
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.2 Выполнение задания 79
5.3 Изменение параметров связей сети 82
5.4 Выводы по лабораторной работе 85
6 Исследование влияния размера окна ТСР на 86
выполнение приложения
6.1 Содержание лабораторной работы 5 86
6.2 Выполнение задания 87
6.3 Моделирование сети 89
6.4 Выводы по лабораторной работе 93
6.5 Задания на самостоятельную работу 93
7 Применение межсетевого экрана для 94
управления трафиком вычислительной сети
7.1 Содержание лабораторной работы 6 94
7.2 Выполнение задания 94
7.3 Моделирование сети 95
7.4 Выводы по лабораторной работе 102
8 Оценка производительности приложений 104
ORACLE
8.1 Содержание лабораторной работы 7 104
8.2 Выполнение задания 106
8.3 Моделирование обмена данными 110
8.4 Выводы по лабораторной работе 115
9 Технология ETHERNET 117
9.1 Содержание лабораторной работы 8 117
9.2 Выполнение задания 117
9.3 Моделирование сети 121
9.4 Выбор статистик и вычисление их средних 124
значений
9.5 Выводы по лабораторной работе 127
9.6 Задания на самостоятельную работу 128
10 Внедрение и использование 130
коммутированных ЛВС
10.1 Содержание лабораторной работы 9 130
10.2 Выполнение задания 131
10.3 Моделирование сети по сценариям 136
10.4 Выводы по лабораторной работе 140
10.5 Задания на самостоятельную работу 141
11 Проектирование и оптимизация сети 142
11.1 Содержание лабораторной работы 10 142
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11.2 Выполнение задания 142
11.3 Моделирование сети 151
11.4 Выводы по лабораторной работе 153
11.5 Задания на самостоятельную работу 153
12 Пакетно– коммутированная технология АТМ 155
12.1 Содержание лабораторной работы 11 155
12.2 Выполнение задания 156
12.3 Одновременное моделирование сценариев 168
12.4 Выводы по лабораторной работе 170
12.5 Задания на самостоятельную работу 170
13 Моделирование протокола контроля 172
передачи TCP
13.1 Содержание лабораторной работы 12 172
13.2 Выполнение задания 173
13.3 Одновременное моделирование сценариев 180
13.4 Выводы по лабораторной работе 183
13.5 Задания на самостоятельную работу 185
14 Проектирование и моделирование сетей 186
кафедры ВУЗа и кампуса
14.1 Содержание лабораторной работы 13 186
14.2 Выполнение задания 188
14.3 Моделирование сети 191
14.4 Модель сети кафедры ВТ 195
14.5 Анализ трафика сети 197
14.6 Моделирование сети кафедры в системе 198
OPNET Modeler
14.7 Моделирование сети кампуса 204
14.8 Выводы по лабораторной работе 211
15 Проектирование кабельной системы 212
16 Краткий обзор программных систем для 225
структурного моделирования сетей и систем
телекоммуникаций
16.1 Программная система NETWisard 225
16.2 Система NetCracker 236
Список использованных источников 245
Приложение 246
Глоссарий 254

5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРЕДИСЛОВИЕ ОТ АВТОРОВ

Предлагаемое пособие является фактическим
продолжением учебного пособия «Компьютерное
моделирование вычислительных систем. Теория, алгоритмы,
программы. Допущено УМО вузов по университетскому
политехническому образованию для студентов, обучающихся
по направлению 230100 «Информатика и вычислительная
техника» (авторы - Тарасов В.Н, Бахарева Н.Ф.). В нем были
изложены теоретические основы моделирования
вычислительных систем, включая аналитическое
вероятностное (первый раздел) и имитационное
моделирование (второй раздел). При этом в первом разделе,
кроме результатов из теории массового обслуживания,
рассматривалось применение программной системы
PROBMOD, разработанной авторами, для моделирования
различных вычислительных систем. Во втором разделе
рассматривались базовые модели вычислительных систем на
основе универсального языка системного моделирования
GPSS World.
В данном пособии предлагается лабораторный практикум
по проектированию и моделированию сетей ЭВМ с помощью
программной системы OPNET Modeler IT Guru. Каждая
лабораторная работа в пособии представляет собой решение
отдельной проблемы из области сетевых технологий.
Работа с этой программной системой предполагает
обязательное знакомство пользователей с курсом «Сети ЭВМ
и телекоммуникации» Государственного образовательного
стандарта ВПО для направления подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника».
Авторы надеются, что данное пособие будет полезным и
интересным не только студентам, но и аспирантам,
обучающимся по данному направлению.
Во втором издании расширен раздел 14 и добавлен новый
раздел о структурированных кабельных системах.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение

В данном пособии изложены основы обучения
информационным технологиям (технологии IT Guru). В
эти технологии входит также программная система OPNET
Modeler, применению которой в проектировании и
моделировании сетей ЭВМ посвящено данное пособие.
Для работы в программной системе OPNET Modeler
сначала необходимо установить стандартные и учебные
модели. Они могут быть установлены автоматически по
умолчанию вместе с программной системой (см. в
ПРИЛОЖЕНИИ инструкцию пользователя). В дальнейшем
под словосочетанием IT Guru будем иметь ввиду именно
эту программную систему.
Стандартные модели содержат широкий набор
протоколов и устройств (ресурсов сети) и они находятся в
специальной поддиректории установленной IT Guru:
<каталог guru>\models\std\<название протокола>,
где <каталог guru> - это директория установленной IT
Guru.
Определить эту директорию поможет пункт меню
помощьо программе (HelpAbout this application),
затем необходимо найти строку <корневой каталог
OPNET> (OPNET root directory) в секции <системная
информация> (System Information) и добавить номер
версии из строки <релиз> (Release).
Например, <каталог guru> для компьютера с ОС
Windows будет
C:\Program Files\OPNET EDU\<версия>.
Будем рассматривать использование особенностей IT
Guru для создания и анализа моделей сетей. В каждом
разделе пособия представлена отдельная проблема
моделирования, которую необходимо решить путем
создания модели сети, сбора статистики о ней и анализа
полученных результатов. Таким образом, каждое задание
поможет больше узнать о программе IT Guru путем
демонстрации проблем, решаемых при помощи этой
программы.
Для полного освоения программной системы
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
необходимо последовательно выполнить все задания.
Большинство заданий имеют ключевые параграфы,
которые содержат новую информацию о программе IT Guru
и описывают важные детали теории проектирования и
моделирования сетей ЭВМ.
Замечания. 1. Для тех пользователей, у кого нет этой
программной системы, в Приложении к пособию
приведены правила получения инсталляции программы, ее
регистрации, установки и запуска.
2. В глоссарии в конце пособия дается толкование ряда
используемых терминов из области сетевых технологий.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 ТЕХНОЛОГИЯ IT GURU

Вкратце рассмотрим технологию IT Guru, а прежде всего
рабочую область программы и редактор проекта.
Под технологией IT Guru подразумевают
совокупность действий для создания модели
сети и проведение на ней имитационных
Начало
экспериментов. Для этого рассмотрим
редактор проекта (Project Editor). С его
помощью можно создавать модель сети, Создание
модели сети
выбирать требуемую статистику, собираемую
с каждого объекта сети или со всей сети,
запускать процесс моделирования и Выбор
осуществлять просмотр результатов. Ниже статистик
будет рассмотрено тренировочное задание,
состоящее из двух частей.
Прогон модели
В первой части показывается, как с
Просмотр и
помощью редактора проекта создается малая
анализ
объединенная сеть, а во второй части - как результатов
выполняется сбор и обработка статистических
данных. Конец

1.1 Редактор проекта

Редактор проекта - это главный инструмент для создания
имитационной модели сети. С его помощью с использованием
стандартных моделей из базы ресурсов можно создавать модели
сети, выбирать сетевую статистику, проводить имитационный
эксперимент и просматривать результаты.

Окно редактора проекта
Разные области окна редактора проекта отвечают за создание
(рисунок 1.1) и прогон модели. Об этом будет сказано ниже.

9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рисунок 1.1 – Модель сети в редакторе проекта

Когда открыт какой-либо проект, то экран редактора
будет выглядеть так, как показано на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Окно редактора проекта
10