Современные информационные технологии/2.Вычислительная техника и программирование

 

ст. Репрынцев А.А.,  Телятников А.О.

Донецкий национальный технический университет, г.Донецк, Украина

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ АНАЛИЗА РАБОТЫ ИНТЕРНЕТ-УЗЛОВ.

 

Введение

Использование высокоуровневого моделирования позволяет гарантировать полноту и правильность выполнения информационной системой функций, определенных заказчиком. Моделирование как метод исследования используется на всех этапах работы с вычислительной системой – от этапа проектирования до этапа эксплуатации. Поэтому проблема моделирования вычислительных систем, в частности вычислительных сетей, имеет в настоящее время большую актуальность[1].

Цель работы – создание системы для моделирования и анализа работы Интернет-узлов, позволяющей обеспечить легкость моделирования и достаточный уровень достоверности полученных данных, а также способности к принятию решений по модернизации модели. В качестве Интернет-узла могут рассматриваться любые информационные системы: Интернет-провайдеры, ЦОД, участки глобальной компьютерной сети, сети предприятий.

В настоящее время над вопросом моделирования Интернет-узлов работают крупнейшие корпорации, которые стремятся создать полнофункциональную  и достоверную систему[2]. Среди самых заметных разработок, можно выделить:

·        American HYTech, Prophesy;

·        CACI Product, COMNET III;

·        Make System, NetMaker XA;

·        NetMagic System, StressMagik;

·        Network Analysis Center, MIND.

Разрабатываемая система для моделирования Интернет-узлов должна позволять:

·        Определять наиболее важные параметры системы, такие как: источники задержек и узких мест сети; пики и спады трафика как функцию времени; задержки  между конечными и промежуточными узлами сети; пропускные способности каналов; коэффициенты использования сегментов;

·        Собирать и анализировать показатели производительности и надёжности моделируемой системы с учётом приоритета трафика сети и особенности клиентских станций;

·        Иметь способность представлять проанализированные результаты в виде числовых (текстовых) и графических данных по отдельным частям сети и по системе в целом;

·        Предлагать способы модернизации сети.

 

Общие характеристики и принципы работы Интернет-узлов

Интернет-узел – комплекс аппаратных и программных средств созданных для предоставления телекоммуникационных услуг. В роли таких узлов могут рассматриваться: ISP, сети предприятий и организаций, ЦОД  и т.д.

В качестве основного метода исследований было решено использовать объектно-ориентированное моделирование. Объектное моделирование – моделирование, при котором все моделируемые компоненты системы представляются в виде объектов с особенной структурой, набором параметров и методов, описанных при помощи компьютерных языков моделирования [3]. Такой подход позволит достаточно легко описывать компоненты системы, их взаимодействие и процесс обработки этими компонентами поступающих данных, что сделает модель максимально похожей на реальную систему. Поскольку события, происходящие в локальных вычислительных сетях, носят случайный характер, то для моделирования трафика сети необходимо использовать вероятностные математические модели теории массового обслуживания на основе одноканальных СМО с потерями.

Рисунок 1 – Схема модели одноканальной СМО с потерями

Механизм разделения среды протокола Ethernet упрощенно описывается простейшей моделью типа M/M/1 - одноканальной моделью с пуассоновским потоком заявок и показательным законом распределения времени обслуживания. Она хорошо описывает процесс обработки случайно поступающих заявок на обслуживание системами с одним обслуживающим прибором со случайным временем обслуживания и буфером для хранения поступающих заявок на время, пока обслуживающий прибор занят выполнением другой заявки. Передающая среда Ethernet представлена в этой модели обслуживающим прибором, а пакеты соответствуют заявкам[4].

Рисунок 2 – Применение модели теории массового обслуживания M/M/1 для анализа трафика в сети Ethernet

У условиях современного прорыва в области информационных технологий в состав Интернет-узла может входить огромное количество различного оборудования. Каждое такое устройство имеет достаточно сложную структуру с большим количеством варьируемых параметров. Для создания модели такой системы необходимо заранее выделить наиболее используемые устройства, разработать их классы и описать свойства.

Целью выделения основных классов моделируемой системы является конкретизация схемы взаимодействия модулей программного обеспечения. На рисунке 3 представлена схема взаимодействия основных типов классов разрабатываемой системы. На схеме показано, каким образом классы будут взаимодействовать между собой.

Рисунок 3 – Диаграмма взаимодействия основных типов классов модели Интернет-узла

Для хранения всех параметров моделируемой системы и свойств её компонентов необходимо наличие БД. В качестве такой БД будем использовать систему MySQL Server.

MySQL — свободная система управления базами данных (СУБД). MySQL является собственностью компании Sun Microsystems, осуществляющей разработку и поддержку приложения. Распространяется под GNU General Public License и под собственной коммерческой лицензией, на выбор. Разработанная БД состоит из 23 таблиц, которые содержат информацию о свойствах моделируемых объектов и их пространственном расположении.

 

Рисунок 4 – Схема БД

Прикладное ПО разработано с использованием языка программирования Borland Builder 6.0. Это программный продукт, инструмент быстрой разработки приложений (RAD), интегрированная среда программирования (IDE), система, используемая программистами для разработки программного обеспечения на языке C++.

Визуальное оформление программного обеспечения состоит из нескольких форм, главные из которых:

1.     Главное окно программы – основная форма программы, предназначенная для взаимодействия всех остальных форм программы.

2.     Карта сети – форма, на которой визуально отображается созданный Интернет-узел.

3.     Результаты программы – форма, на которой отображаются результаты моделирования.

 

 

Выводы

В процессе выполнения данной магистерской работы будут выполнены задачи по анализу и усовершенствованию методов и средств разработки Интернет-узлов. Результаты данной работы смогут использоваться для создания или усовершенствования систем крупными фирмами по производству программного обеспечения, проектными, научно-исследовательскими и эксплуатационными организациями при проектировании, разработке, внедрении и модернизации Интернет-узлов. Полученная модель сети позволит произвести оценку её производительности с учетом изменчивости характеристик входных неоднородных потоков. Разработанные рекомендации позволят повысить производительность сетей с неоднородными потоками на этапе их проектирования, а также оценить резерв и допустимую нагрузку существующих. Объектно-ориентированного моделирование – не новое, но очень перспективное научное направление, являющееся средством, которое позволяет существенно повысить точность моделирования путём более подробного описания системы.

Литература:

[1] Динамическое моделирование и анализ корпоративных вычислительных систем. №6.2001 [Электронный ресурс]

      Режим доступа: http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/6/40

[2] Сетевые технологии. [Электронный ресурс]/ CITFORUM.RU. Режим доступа: http://www.citforum.ru/netshttp://book.itep.ru/4/45/modl4517.htm

[3] А.М. Андреев, Ю.А. Кантонистов. Объектная СУБД Jasmine: широкие возможности построения приложений // PC WEEK, 37, 1998. - с. 10 - 11.

[4] Динамическое моделирование и анализ корпоративных вычислительных систем. №6.2001 Режим доступа: http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/6/40