Лєпа Є. В. Щоковенко Д. С.

Херсонський національний технічний університет

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ В СЕРЕДОВИЩІ RIVERBED MODELER

Сучасні інформаційні мережі характеризуються дуже складною топологією, тому в даний час повсюдно використовується попереднє моделювання майбутньої системи. В процесі моделювання визначаються оптимальна топологія, характеристики мережі, необхідне мережеве обладнання, можливість майбутнього розвитку. Крім того, моделювання мережі дозволяє уникнути витрат, що виникають в результаті додаткової реструктуризації мережі в майбутньому.

Для моделювання комп'ютерних мереж застосовуються кілька методів, серед яких: натурний, аналітичний і імітаційний.

Натурний метод передбачає вимір характеристик фізичної моделі досліджуваної системи в реальному часі, що дозволяє отримати високу адекватність і точність отриманої моделі, але вимагає великих фінансових і часових витрат. При натурному моделюванні комп'ютерної мережі практично неможливо перевірити її роботу для варіанту з використанням великої кількості комунікаційних пристроїв [1].

Аналітичний метод базується на математичних апаратах теорій масового обслуговування, ймовірностей і марковських процесів, а також методу дифузійної апроксимації [2]. Перевагами даного підходу є відносна простота і низька вартість рішення. З основних недоліків варто відзначити значну кількість припущень і обмежень, а також громіздкість обчислень.

Імітаційне моделювання передбачає заміну системи, що вивчається, моделлю з достатньою точністю для отримання інформації про об'єкт, що будується. До переваг імітаційного моделювання варто віднести досить високу точність у порівнянні з аналітичним методом, а також максимальну ефективність витрачених коштів.

Для дослідження інформаційних мереж широко використовуються спеціалізовані програми, що поєднують в собі засоби аналітичного моделювання і методи створення імітаційних моделей. Одним з таких рішень є система моделювання Riverbed Modeler. Дане середовище дозволяє за допомогою графічного інтерфейсу моделювати всі типи і технології мережі (включаючи VoIP, TCP, OSPFv3, MPLS, IPv6 і т. п.) [3]. Riverbed Modeler дозволяє аналізувати мережу, що будується, на основі порівняння впливу різних технічних рішень на загальну функціональність системи, тестувати і демонструвати технологічні проекти перед виробництвом, розробляти власні бездротові протоколи і технології.

Riverbed Modeler Academic Edition 17.5 PL6 – безкоштовна академічна версія програмного забезпечення, що має інструменти для всіх етапів дослідження: проектування моделі, моделювання, збір і аналіз даних [3]. Нижче представлені можливості застосування Riverbed Modeler на прикладі: зпроектовано модель локальної мережі підприємства, проаналізовано та надано оцінку необхідної пропускної смуги інтернет з’єднання у випадку віддаленого серверу.

Локальна мережа побудована таким чином, що комутатори на кожному поверсі будівлі підприємства послідовно приєднані до центрального комутатора, який в свою чергу з’єднаний з маршрутизатором. Зв’язок з віддаленими серверами встановлюється по PPP протоколу через мережу Internet.

Модель включає 5 офісів, об’єднаних за їх розташуванням в 2 групи. На Imaging_server надходить інформація з першої групи. Інформація описується профілем Designer, який включає додатки: File Transfer (Heavy), Email (Heavy), Web Browsing (Heavy HTTP1.1) та Designer_Images. Інформація другої групи надходить до серверу Email_FTP_HTTP_Server. Побудована модель зображена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Модель мережі підприємства

Проект включає сценарії 1 і 2 для ширини каналу доступу до мережі Internet 100Мбіт та 150Мбіт відповідно.

Результати моделювання сценарію 1 при модельному часі роботи мережі 1 година зображено на рисунках 2 і 3.

Рисунок 2 – Навантаження на канал виходу в Internet для сценарія 1

Рисунок 3 – Час затримки черги для сценарія 1

З отриманих результатів видно, що пропускної спроможності каналу виявилось недостатньо. На протязі 16 хвилин спостерігається повна завантаженість смуги, в результаті чого утворилась черга з піковою затримкою передачі даних в 5 сек.

Результати моделювання сценарію 2 при модельному часі роботи мережі 1 година зображено на рисунках 4 і 5.

Рисунок 4 – Навантаження на канал виходу в Internet для сценарія 2

Рисунок 5 – Час затримки черги для сценарія 2

При ширині пропускної смуги в 150 Мбіт максимальна затримка становить 4 мсек. В момент пікового навантаження ширини пропускної смуги виявилось достатньо для нормального функціонування мережі.

Таким чином на основі отриманих результатів можна зробити висновок, що для заданої системи мінімально необхідний канал доступу до мережі Internet становить 150 Мбіт.

Висновки

Імітаційне моделювання комп'ютерних мереж за допомогою програмного забезпечення Riverbed Modeler має ряд переваг в порівнянні з іншими методами моделювання мереж:

1) можливість дослідження впливу вибору протоколів, обладнання, топологій на продуктивність мереж;

2) точність моделювання та використання не максимальних значень характеристик використовуваного обчислювального обладнання, а характеристик, що враховують специфіку використання цього обладнання в конкретному закладі;

3) можливість моделювання реакції мережі в цілому на нестандартну і складно передбачувану ситуацію.

Перелік посилань

1. Олифер Н.А., Олифер В.Г. Средства анализа и оптимизации локальных сетей. Центр информационных технологий, 1998.

2. Klaus Wehrle, James Gross. Modeling and Tools for Network Simulation. Hardcover: 2010, 256 p.

3. Веб-сайт Riverbed Modeler. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.riverbed.com/gb/products/steelcentral/steelcentral-riverbed-modeler.html