Оценивание вариантов Интернет-соединений для создания домашней компьютерной сети

Лабораторная работа № 1

 

Оценивание  вариантов Интернет-соединений для создания 
домашней компьютерной сети

 

Цель  работы.

 

Лабораторная работа знакомит основам работы с системой моделирования сетей OPNET IT Guru. Пользовательский интерфейс OPNET IT Guru позволяет эффективно моделировать, управлять и налаживать реальные сетевые инфраструктуры.

В работе исследуется производительность проектируемой сети путем изменения скорости связи между домашней LAN и ISP.

 

Введение

 

OPNET IT Guru предоставляет виртуальную сетевую среду (Virtual Network Environment), которая моделирует поведение сетей, включающих маршрутизаторы, коммутаторы, протоколы, серверы и сетевые приложения. Виртуальная сетевая среда позволяет эффективно диагностировать сложные проблемы, тестировать модификации сетей перед их практической реализацией, планировать будущие сценарии, такие как рост трафика и сбои сети.

Можно проводить анализ «что-если» (называемый сценарием в IT Guru) сетевых  проектов, наблюдая при этом, как  время ответа, задержки и другие показатели сетевой производительности будут меняться при различных подходах к проектированию сети.

Для создания модели сети (называемой проектом в IT Guru) следует задать узлы (компьютеры, коммутаторы, маршрутизаторы и т. д.) в сети, связи между узлами, приложения, которые будут выполняться на этих узлах.

В работе модель сети уже создана. Она имитирует работу домашней компьютерной сети, которая состоит из трех компьютеров, подключенных к Internet и предназначенных  для игр, web-навигации, E-mail, воспроизведения аудиопотока и передачи файлов по FTP.

Цель работы заключается в построении ряда сценариев «что-если» для модели сети и анализа ее производительности в зависимости от того, какое Интернет подключение используется:

1) Медленное через модем с пропускной способностью 20 Кб/сек,

2) Более быстрое через модем с пропускной способностью 40 Кб/сек,

3) Кабельный модем или линия DSL с пропускной способностью 512 Кб/сек,

4) Линия T1 с пропускной способностью 1.544 Мб/сек.

Для каждого сценария нужно задать скорость соединения в модели сети, выполнить моделирование, проанализировать результаты, сделать выводы.

 

Порядок выполнения работы

 

Шаг 1: Загрузка проекта

Система IT Guru состоит из проектов и сценариев. Каждый сценарий представляет специфичный анализ что-если, выполняемый пользователями. Сценарии могут содержать различные версии одной сети или модели различных сетей. Проект состоит из одного или более сценариев сети. В этой работе вы должны создать 4 сценария для сравнения производительности системы с разными скоростями подключения к Нитернет провайдеру.

1. Запустите IT Guru.

2. Выберите File => Open… и удостоверьтесь, что в раскрывающемся меню сверху выбран пункт Project.

3. Выберите проект Home_LAN, нажмите OK.

 

Обратите внимание: Если Вы не видите файл проекта, то добавьте каталог файлов лабораторных работ с помощью команды File => Model File => Add Model Directory.

Рисунок выше показывает моделируемую сеть. Есть три компьютера, выполняющие различные задачи в сети. Каждый компьютер соединяется с коммутатором семейства 100 Mб/сек технологии Ethernet через UTP подключение. Коммутатор соединяется с маршрутизатором, также через UTP. Кабельный модем не показан; но он неявно присутствует в подключении удаленного доступа к сети Интернет. Три сервера Интернет обеспечивают различные услуги клиентским узлам.

Сверху рисунка имеются два блока, которые не представляют физические компоненты: Приложения и Профили. Узел Приложений содержит данные о приложениях, используемых в сети, таких как web-браузеры. Более конкретно, с каждым приложением связан трафик, так что есть различие между «легкой» web-навигацией (“light Web browsing”) и «тяжелой» (“heavy Web browsing”). Внутренний трафик службы файлов и службы печати не показан, т.к. оказывает незначительное влияние на производительность. В блоке профилей различные приложения связаны с различными узлами сети.

В рассматриваемой модели сети все объекты уже сконфигурированы, кроме скорости передачи данных связи между маршрутизатором и облаком сети Интернет.

 

Шаг 2: Конфигурация соединения 20 Кб/сек

В первом сценарии, Вы будете настраивать связь с глобальной сетью через коммутируемый модем на скорости 20Кб/сек.

1. Правой кнопкой мыши кликните на связи WAN и выберите Edit Attributes.

Здесь показаны различные атрибуты связи. Вы должны изменить атрибут скорости передачи данных этой связи.

2. Кликните в поле Value атрибута data rate и выберите Edit…

3. Введите 20000; нажмите Enter и затем OK.

Шаг 3: Настройка и запуск модели

Для моделирования сети мы будем использовать дискретное моделирование высокой точности. Система моделирует клиент-серверные пакеты приложений, которые представляют реальный сетевой трафик.

1. Нажмите кнопку configure/run simulation .

2. Удостоверьтесь, что значение Simulation Duration равно 8 часов рабочего дня.

3. Нажмите Run, процесс моделирования будет отображаться на строке состояния.

4. Когда моделирование завершится, нажмите Close.

Шаг 4: Просмотр результатов

Теперь можно исследовать различную статистику, включая время отклика web-приложения и загрузку WAN-соединения с глобальной сетью.

Производительность WAN-соединения.

1. Щелкните правой кнопкой мыши  на соединение WAN и выберите View Results для просмотра результатов использования данного соединения.

2. Разверните элемент point-to-point и выберите utilization в обоих направлениях.

3. Выберите Overlaid Statistics в раскрывающемся меню, чтобы разместить результаты в одном окне.

4. Выберите Show и затем щелкните Close в окне View Results.

Производительность компьютера PC2

5. Щелкните правой кнопкой мыши на компьютере PC2 Researcher, и выберите View Results, чтобы просмотреть время отклика сети и переданный трафик.

6. Разверните Client Http, и выберите Page Response Time. Также удостоверьтесь, что раскрывающееся меню в правом нижнем углу установлено в As Is.

7. Щелкните Close в окне View Results.

8. Вы можете использовать  кнопку hide or show all graphs , чтобы скрыть/показать графики.

 

Результаты должны быть примерно такими же, как на рисунках. Загрузка канала связи для входящих данных – приблизительно 80 %, для исходящих – приблизительно 2 %. Время отклика для компьютера Researcher PC находится в диапазоне от 5 до 7.5 с.

 

Шаг 5: Сценарий с использованием модема 40 Кб/сек

1. Выбрать меню Scenarios подменю Duplicate Scenario… и переименовать сценарий как 40K_dialup_connection.

2. Щелкните OK. Это создаст копию существующего сценария.

Шаг 6: Настройка скорости соединения в 40 Кб/сек

Щелкните правой кнопкой мыши на глобальной сети и измените скорость передачи данных на 40000.

Шаг 7: Выполните моделирование для 40 Кб/сек

Повторно запустите моделирование (см. предыдущие шаги).

Шаг 8: Просмотр результатов сценария

     

Обратите внимание, что загрузка соединения уменьшилась наполовину. Время отклика web-приложений также понизилось с ~6 секунд до ~2.25 секунд.

Шаг 9: Настройка скорости соединения 512 Кб/сек

Продублируйте сценарий и назовите его 512K_Cable_Modem_connection.

Установите скорость передачи данных равной 512000.

Повторно запустите моделирование.

    

Использование соединения снизилось до 4 %, а время отклика для Researcher PC снизилось до 0.15 с.

Шаг 10: Настройте соединение T1 и выполните моделирование

Продублируйте сценарий и назовите его T1_connection.

Установите скорость передачи данных WAN-соединения (T1).

Запустите моделирование.

 

Шаг 11: Сравнение результатов

1. Выбрать меню Results, затем Compare Results…

2. Чтобы сравнивать статистику  загрузки, выберите:

3. Удостоверьтесь, что выбран элемент All Scenarios.

4. Нажмите кнопку Show.

Чтобы сравнивать время откликов, отмените выбор предыдущей статистики, измените фильтр в правом нижнем углу с As Is на average и затем выберите:

 

Результаты:

   

 

Задания для самостоятельной работы:

 

1. Соберите статистику для двух показателей для пропускной способности (throughput) и задержки очереди (queuing delay) канала для данных четырех сценариев.
2. Определите экспериментально, какова должна быть скорость соединения, чтобы среднее время ответа было 1 с.
3. Имеется непрерывный поток данных между Music Server и компьютером PC1 (см. View, Demand Objects, Show All). Исследуйте, как трафика потока влияет на время отклика на компьютере PC2.
4. С помощью операций копирования и вставки добавьте еще два компьютера в домашнюю сеть. Исследуйте и проанализируйте, как меняется время web-отклика для этих компьютеров при разной пропускной способности Интернет-канала.
5. Добавьте приложения, выполняющиеся на компьютере Researcher PC (см. Profile Configuration), и посмотрите, как изменилось время отклика.

Сделайте отчет по лабораторной работе с распечатками графиков для  всех сценариев и соответствующими выводами.