Статья по ИКТ на тему: «Использование программынх эмуляторов при проектировании компьютерных сетей»
Эмулятор — это специальная программа, позволяющая при помощи компьютера проектировать, виртуально монтировать и испытывать работоспособность компьютерных сетей. Гораздо проще обнаружить ошибки проектирования при эмуляции сети. Возможности эмуляторов:
1. Создание различных сетевых топологий
2. Подключение разнообразных сетевых устройств
3. Создание каналов связи с различными характеристиками
4. Эмуляция трафика в виртуальной сети с использованием различных протоколов.
5. Возможность вывода в реальную сеть.
Различают два типа эмуляторов: скриптовые, которые эмалируют основные сетевые функции устройств, но не имеют аналогов среди реального оборудования. Второй тип — использующие образы программного обеспечения настоящего оборудования.
Наиболее популярными являются эмуляторы:
NetEmul — простой скриптовый эмулятор, позволяющий создавать и тестировать простейшие топологии. Поддерживает следующие сетевые службы: DHCP, ARP, статическую и динамическую маршрутизацию(протокол Rip). Не имеет возможности выхода в интернет.
ENSP — разработан компанией Huawei, позволяет эмулировать коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы и меж сетевые экраны. Имеет возможность использования оригинальной командной строки. Аналогичные эмуляторы выпускает компания HP.
Cisco Packet Tracer — эмулирует большое количество реальных устройств Cisco. Имеет возможность самостоятельной конфигурации оборудования. Поддерживает полный функционал командной строки. Минусы — отсутствия выхода в реальную сеть и эмуляция тол ко базовых функций устройств. Отсутствие шифрования, Нет поддержки IP телефонии. Нет поддержки vpn.
GNS 3 — универсальный эмулятор. Позволяет использовать реальные программные прошивки от большого перечня сетевого оборудования (Cisco, juniper, hp, huawei). Имеет встроеные образы windows XP и Windows 7. Умеет эмулировать различные среды передачи данных.
UnetLab — в основном аналогичен предыдущему. Основной его плюс — возможность эмуляции аппаратных особенностей различного сетевого оборудования. Создан на базе unix, работает с использованием веб интерфейса,
Позволяет использовать практически все версии реального ПО большого количества сетевого оборудования. Имеет выход во внешнюю сеть. Минус — большое количество проблем при конфигурации.
Этот симулятор доступен как под Windows, так и для Linux, бесплатно для учащихся Сетевой Академии Cisco.
В 6й версии появились такие вещи как:
— 3 новых устройства (Cisco 1941, Cisco 2901, Cisco 2911)
— IPv6 в настройках конечных устройств (десктопы)
Его плюсы — дружественность и логичность интерфейса. Кроме этого в нем удобно проверять работу разных сетевых сервисов, вроде DHCP/DNS/HTTP/SMTP/POP3 и NTP.
И одна из самых интересных фич — это возможность перейти в режим simulation и увидеть перемещения пакетов с замедлением времени.
Мне это напомнило ту самую Матрицу.
— Практически всё, что выходит за рамки CCNA, на нем собрать не получится. К примеру, EEM отсутствует напрочь.
— Так же иногда могут проявляться разнообразные глюки, которые лечатся только перезапуском программы. Особенно этим славится протокол STP.
В итоге мы имеем — неплохой инструмент для тех кто только начал свое знакомство с оборудованием компании Cisco.
Это свободный проект, доступен под Linux, Windows и Mac OS X.
Но большинство его функций, призванных улучшить производительность, работают только под Linux (ghost IOS, который срабатывает в случае использования множества одинаковых прошивок), 64 битная версия так же только для Linux.
Текущая версия GNS на данный момент — 0.8.5
Это эмулятор, который работает с настоящими прошивками IOS. Для того чтобы им пользоваться, у вас должны быть прошивки. Скажем, вы купили маршрутизатор Cisco, с него можно их и вытащить.
К нему можно подключать виртуальные машины VirtualBox или VMware Workstation и создавать достаточно сложные схемы, при желании можно пойти дальше и выпустить его в реальную сеть.
Кроме того, Dynamips умеет эмулировать как старые Cisco PIX, так и небезызвестную Cisco ASA, причем даже версии 8.4.
Но при всем этом есть масса недостатков.
— Количество платформ строго ограничено: запустить можно только те шасси, которые предусмотрены разработчиками dynamips.
— Запустить ios 15 версии возможно только на платформе 7200.
— Невозможно полноценно использовать коммутаторы Catalyst, это связано с тем что на них используется большое количество специфических интегральных схем, которые соответственно крайне сложно эмулировать. Остается использовать сетевые модули (NM) для маршутизаторов.
— При использовании большого количества устройств гарантированно будет наблюдаться проседание производительности.
Что имеем в сухом остатке?
— Инструмент, в котором можно создавать достаточно сложные топологии, готовиться к экзаменам уровня CCNP, с некоторыми оговорками.
Для создания лабораторного практикума была выбрана программа NetEmul. Программа NetEmul была создана для визуализации работы компьютерных сетей, для облегчения понимания происходящих в ней процессов. Кроме обучения, программа открывает широкие возможности для экспериментов и их наглядного отображения. Программа предназначена для студентов, изучающих компьютерные сети, в качестве наглядного пособия для получения навыков работы в данной области. Также программу могут использовать преподаватели для проверки знаний студентов. Использование NetEmul предполагает наличие начальных знаний компьютерных сетей и принципов их работы. Программа отвечает основному требованию для создания практикума, а именно – позволяет моделировать компьютерные сети. Помимо этого, программа обладает рядом преимуществ, основные из которых это: визуализизация работы компьютерных сетей; точная и детальная настройка каждого компонента сети; программа свободно распространяется и является бесплатной.
UNe t Lab
UNenLab (Unified Networking Lab, UNL) – это мульти-вендорная и многопользовательская платформа для создания и моделирования самых различных лабораторий и дизайнов, которая позволяет смоделировать виртуальную сеть из маршрутизаторов, коммутаторов, устройств безопасности и др.
UnetLab – полностью бесплатен. Вы можете запускать столько экземпляров оборудования (роутеров, коммутаторов, устройств безопасности и т.д) сколько вы хотите и какого хотите. Например, в том же Cisco VIRL Personal Edition вы ограничены 15-ю узлами и набор устройств довольно скромный. Например полноценную ASA получить не представляется возможным, равно как и маршрутизатор с Serial-интерфейсом.
Данная платформа подойдет как новичкам для подготовки к CCNA/CCNP, так и для профессионалов для подготовки CCIE Routing and Switching, CCIE Security, CCIE Service Provides, CCIE Data Centers и т.д, а также для других разнообразных инженерных задач.
VirtualBox позволяет пользователям создавать, импортировать и запускать на своих компьютерах несколько виртуальных машин одновременно, будь то старые и с неодинаковыми версиями Windows или с другими операционными системами, такими как Linux или Mac OS X. В программе предусмотрены установки по умолчанию для новеньких пользователей и при этом имеются богатые возможности настройки для более опытных, например, тонкая настройка выделенной памяти и размера жесткого диска.
— Одновременный запуск нескольких виртуальных машин
— Удобная для пользователя рабочая область
— Управление виртуальными машинами
— Настройка параметров для каждой VM (таких как размер ОЗУ и жесткого диска)
— Клонирование виртуальных машин или их сброс до значений по умолчанию (т. е. переустановка ОС)
— Сохранение текущего состояния VM (т. е. получение моментального «слепка»)
На основе проведённого сравнительно анализа, можно сделать вывод о том, что программные эмуляторы являются удобным и фунциональным средством при проектировании и внедрении сетевых решений, за счёт существенного сокращения расходов на физические ресурсы. Проведённый анализ показывает, что в зависимости от поставленных при проектировании задач можно выбрать наиболее оптимальный вариант программного обеспечения, наиболее полно удовлетворяющий всем требованиям к проекту.
Также хочется отметить, что использование программным эмуляторов находит большой отклик в сфере образовательных технологий, за счёт своей низкой стоимости и широкого функционала.
1.2 Обзор специализированных систем имитационного моделирования вычислительных сетей
Существуют специальные, ориентированные на моделирование вычислительных сетей программные системы, в которых процесс создания модели упрощен. Такие программные системы сами генерируют модель сети на основе исходных данных о ее топологии и используемых протоколах, об интенсивностях потоков запросов между компьютерами сети, протяженности линий связи, о типах используемого оборудования и приложений.
Программные системы моделирования могут быть узко специализированными и достаточно универсальными, позволяющими имитировать сети самых различных типов. Качество результатов моделирования в значительной степени зависит от точности исходных данных о сети, переданных в систему имитационного моделирования.
Программные системы моделирования сетей — инструмент, который может пригодиться любому администратору корпоративной сети, особенно при проектировании новой сети или внесении кардинальных изменений в уже существующую. Продукты данной категории позволяют проверить последствия внедрения тех или иных решений еще до оплаты приобретаемого оборудования. Конечно, большинство из этих программных пакетов стоят достаточно дорого, но и возможная экономия может быть тоже весьма ощутимой.
Программы имитационного моделирования сети используют в своей работе информацию о пространственном расположении сети, числе узлов, конфигурации связей, скоростях передачи данных, используемых протоколах и типе оборудования, а также о выполняемых в сети приложениях.
Обычно имитационная модель строится не с нуля. Существуют готовые имитационные модели основных элементов сетей: наиболее распространенных типов маршрутизаторов, каналов связи, методов доступа, протоколов и т.п. Эти модели отдельных элементов сети создаются на основании различных данных: результатов тестовых испытаний реальных устройств, анализа принципов их работы, аналитических соотношений. В результате создается библиотека типовых элементов сети, которые можно настраивать с помощью заранее предусмотренных в моделях параметров.
Системы имитационного моделирования обычно включают также набор средств для подготовки исходных данных об исследуемой сети — предварительной обработки данных о топологии сети и измеренном трафике. Эти средства могут быть полезны, если моделируемая сеть представляет собой вариант существующей сети и имеется возможность провести в ней измерения трафика и других параметров, нужных для моделирования. Кроме того, система снабжается средствами для статистической обработки полученных результатов моделирования.
Систем динамического моделирования компьютерных вычислительных сетей достаточно много, они разрабатываются в разных странах. Кроме того, зачастую развитые системы диагностирования установленной вычислительной сети (интеллектуальные кабельные тестеры, сканеры, анализаторы протоколов) также причисляют к системам моделирования, что не соответствует действительности.
Можно провести классификацию систем по двум связанным критериям: цена и функциональные возможности. Нужно отметить, что функциональные возможности систем моделирования жестко связаны с их ценой. Анализ предлагаемых на рынке систем показывает, что динамическое моделирование вычислительных систем — дело весьма дорогостоящее. Все системы динамического моделирования могут быть разбиты на две ценовые категории:
- Дешевые (сотни и тысячи долларов).
- High-end (десятки тысяч долларов, в полном варианте — сто и более тысяч долларов).
Дешевые системы отличаются от дорогих тем, насколько подробно удается в них описать характеристики отдельных частей моделируемой системы. Они позволяют получить лишь «прикидочные» результаты, не дают статистических характеристик и не предоставляют возможности проведения подробного анализа системы.
Системы класса high-end позволяют собирать исчерпывающую статистику по каждому из компонентов сети при передаче данных по каналам связи и проводить статистическую оценку полученных результатов. По функциональности системы моделирования, используемые при исследовании вычислительных систем, могут быть разбиты на два основных класса:
- Системы, моделирующие отдельные элементы (компоненты) системы.
- Системы, моделирующие вычислительную систему целиком.
В следующей таблице приведены характеристики нескольких популярных систем имитационного моделирования различного класса — от простых программ, предназначенных для установки на персональном компьютере, до мощных систем, включающих библиотеки большинства имеющихся на рынке коммуникационных устройств и позволяющих в значительной степени автоматизировать исследование сети.
Характеристики систем имитационного моделирования различного класса