Виды моделирования компьютерных сетей

Обновлено: 02.07.2024

Ни один проект крупной сети со сложной топологией в настоящее время не обходится без исчерпывающего моделирования будущей сети. Программы, выполняющие эту задачу, достаточно сложны и дороги. Целью моделирования является определение оптимальной топологии, адекватный выбор сетевого оборудования, определение рабочих характеристик сети и возможных этапов будущего развития. Необходимо помнить, что есть слишком точно оптимизированная для решений задач текущего момента, может потребовать серьезных переделок в будущем. При этом на модели можно опробовать влияние всплесков широковещательных запросов или реализовать режим коллапса (для Ethernet), что вряд ли можно применить в работающей сети.

В процессе моделирования выясняются следующие параметры:

• предельные пропускные способности различных фрагментов сети и зависимости потерь пакетов от загрузки отдельных станций и внешних каналов;
• время отклика основных серверов в разных режимах, в том числе таких, которые в реальной сети крайне нежелательны;
• влияние установки новых серверов на перераспределение информационных потоков;
• решение оптимизации топологии при возникновении узких мест в сети (размещение серверов, внешних шлюзов, организация опорных каналов и пр.);
• выбор того или иного типа сетевого оборудования (например, lOBaseTX или 100BaseFX) или режима его работы (например, cut- through, store-and-forward для мостов и переключателей и т. д.);
• выбор внутреннего протокола маршрутизации и его параметров (например, метрики);
• определение предельно допустимого числа пользователей того или иного сервера;
• оценка влияния мультимедийного трафика на работу локальной сети, например, при подготовке видеоконференций.

Результаты моделирования должны иметь точность 10. 15% (см. п. 1.1 гл. 1), так как этого достаточно для большинства целей и не требует слишком большого количества машинного времени. Для моделирования поведения реальной сети необходимо знать все ее рабочие параметры. Чем точнее будет воспроизведено поведение сети, тем больше машинного времени это потребует. Кроме того, необходимо сделать некоторые предположения относительно распределения загрузки для конкретных ЭВМ и других сетевых элементов, задержек в переключателях, мостах, времени обработки запросов в серверах. Здесь нужно учитывать и характер решаемых на ЭВМ задач.

В зависимости от целей и задач моделирования сетей выделяют моделирование аналитическое и имитационное.

В исследовании компьютерных сетей моделирование сети - это метод, с помощью которого программа воспроизводит поведение реальной сети. Это достигается путем расчета взаимодействий между различными сетевыми объектами, такими как маршрутизаторы, коммутаторы, узлы, точки доступа, ссылки и т. Д. Большинство симуляторов используют моделирование дискретных событий, при котором моделируются системы, в которых переменные состояния изменяются в дискретные моменты времени. Затем поведение сети и различных приложений и сервисов, которые она поддерживает, можно наблюдать в тестовой лаборатории; различные атрибуты среды также могут быть изменены контролируемым образом, чтобы оценить, как сеть / протоколы будут вести себя в различных условиях.

СОДЕРЖАНИЕ

Сетевой симулятор

Сеть Тренажер является программным обеспечением , которая предсказывает поведение компьютерной сети . Поскольку сети связи стали слишком сложными для традиционных аналитических методов, чтобы обеспечить точное понимание поведения системы, используются сетевые симуляторы. В симуляторах компьютерная сеть моделируется с помощью устройств, каналов связи, приложений и т. Д., И сообщается о производительности сети. Симуляторы поддерживают самые популярные технологии и сети, используемые сегодня, такие как 5G , Интернет вещей (IoT), беспроводные локальные сети , мобильные одноранговые сети , беспроводные сенсорные сети , автомобильные одноранговые сети , сети когнитивного радио , LTE и т. Д.

Симуляторы

Большинство коммерческих симуляторов являются GUI привода, в то время как некоторые сетевые симуляторы CLI привода. Модель / конфигурация сети описывает сеть (узлы, маршрутизаторы, коммутаторы, ссылки) и события (передача данных, ошибка пакета и т. Д.). Выходные результаты будут включать метрики сетевого уровня, метрики каналов, показатели устройств и т. Д. Кроме того, будет доступна детализация с точки зрения файлов трассировки моделирования . Файлы трассировки регистрируют каждый пакет, каждое событие, которое произошло при моделировании, и используются для анализа. Большинство сетевых симуляторов используют моделирование дискретных событий , в котором сохраняется список ожидающих «событий», и эти события обрабатываются по порядку, при этом некоторые события запускают будущие события, например, событие прибытия пакета в один узел, запускающее событие прибытия этого пакета в нисходящий узел.

Сетевая эмуляция

Эмуляция сети позволяет пользователям вводить реальные устройства и приложения в тестовую сеть (смоделированную), которая изменяет поток пакетов таким образом, чтобы имитировать поведение действующей сети. Живой трафик может проходить через симулятор и зависеть от объектов в симуляторе.

Типичная методология заключается в том, что реальные пакеты от живого приложения отправляются на сервер эмуляции (где моделируется виртуальная сеть). Реальный пакет «модулируется» в пакет моделирования. Пакет моделирования демодулируется в реальный пакет после воздействия потерь, ошибок, задержки, дрожания и т. Д., Тем самым передавая эти сетевые эффекты в реальный пакет. Таким образом, как если бы реальный пакет прошел через реальную сеть, но на самом деле он прошел через смоделированную сеть.

Эмуляция широко используется на этапе проектирования для проверки сетей связи перед развертыванием.

Список сетевых симуляторов

Доступны как бесплатные / с открытым исходным кодом, так и проприетарные симуляторы сети. Примеры известных сетевых симуляторов / эмуляторов включают:

NS2 to / NS3 имеет открытый исходный код и бесплатен
OPNET (Русло реки)
NetSim (Tetcos)

коммерческие и редактируемые с открытым исходным кодом.

Использование сетевых симуляторов

Сетевые симуляторы обеспечивают рентабельный метод для

Валидация проекта сети для предприятий / центров обработки данных / сенсорных сетей и т. Д.
Исследования пропускной способности и задержки 5G для поставщиков услуг и регулирующих органов
Сетевые исследования и разработки (более 70% всех документов по сетевым исследованиям ссылаются на сетевой симулятор)
Защитные приложения, такие как радиостанции MANET на базе HF / UHF / VHF Radio , тактические каналы передачи данных и т. Д.
Сетецентрическая война
IOT , VANET моделирование
Моделирование связи сети БПЛА / роя дронов
Образование: онлайн-курсы, лабораторные эксперименты и исследования и разработки. Большинство университетов используют сетевой симулятор для обучения / исследований и разработок, поскольку покупать аппаратное оборудование слишком дорого.

Существует множество сетевых симуляторов, от самых простых до очень сложных. Как минимум, сетевой симулятор должен позволять пользователю

В процессе моделирования выясняются следующие параметры:

• предельные пропускные способности различных фрагментов сети и зависимости потерь пакетов от загрузки отдельных станций и внешних каналов;
• время отклика основных серверов в разных режимах, в том числе таких, которые в реальной сети крайне нежелательны;
• влияние установки новых серверов на перераспределение информационных потоков;
• решение оптимизации топологии при возникновении узких мест в сети (размещение серверов, внешних шлюзов, организация опорных каналов и пр.);
• выбор того или иного типа сетевого оборудования (например, lOBaseTX или 100BaseFX) или режима его работы (например, cut- through, store-and-forward для мостов и переключателей и т. д.);
• выбор внутреннего протокола маршрутизации и его параметров (например, метрики);
• определение предельно допустимого числа пользователей того или иного сервера;
• оценка влияния мультимедийного трафика на работу локальной сети, например, при подготовке видеоконференций.

В зависимости от целей и задач моделирования сетей выделяют моделирование аналитическое и имитационное.

Читайте также: