Моделирование сети для компьютерных сетей

Моделирование локальных вычислительных сетей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Данилюк Юрий Сергеевич, Попов Федор Алексеевич, Максимов Александр Васильевич

В статье кратко изложена методика имитационного моделирования локальных вычислительных сетей. Описаны объекты модели, их назначение и работа модели. Полученные в процессе моделирования данные предлагается использовать для анализа работы сети при решении задач оптимизации и рационального проектирования локальных вычислительных сетей.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Данилюк Юрий Сергеевич, Попов Федор Алексеевич, Максимов Александр Васильевич

Повышение эффективности функционирования локальных вычислительных сетей при использовании логических свойств их структур

Modeling of local area networks

The article briefly describes method of simulation modeling of local area networks. Objects of model, their purpose and functioning of model are described. The data obtained from process of modeling is proposed for use in analysis of network activity while solving tasks of optimization and rational design of local area networks.

Текст научной работы на тему «Моделирование локальных вычислительных сетей»

Ю.С. Данилюк, Ф.А. Попов, А.В. Максимов Моделирование локальных вычислительных сетей

В настоящее время, существуют два основных подхода к моделированию вычислительных сетей: аналитическое моделирование с использованием элементов теории массового обслуживания и имитационное моделирование. Выбор имитационной модели обусловлен необходимостью детального моделирования протекающих в вычислительной сети процессов, не имеющих эффективного выражения в аналитической форме [1]. Основой для предлагаемой методики построения моделей локальных вычислительных сетей (ЛВС) было выбрано имитационное моделирование. К основным достоинствам этого способа, положенного в основу разработанной методики, можно отнести возможность детального исследования процессов, протекающих в вычислительных сетях, и представляющих наибольший интерес с точки зрения оптимизации действующих и проектируемых вычислительных сетей [2]. К таким процессам можно отнести: взаимодействие сетевых прикладных программ, работу сетевых протоколов и коммуникационного оборудования. Полученная в результате моделирования информация о функционировании элементов вычислительной сети используется при проведении анализа и решении задачи оптимизации.

Суть разработанной методики моделирования работы ЛВС заключается в построении модели компьютерной сети из набора объектов, представляющих те или иные ее элементы и проведения имитационного моделирования процессов обмена информацией между в объектами, моделирующих работу сетевого программного обеспечения (ПО). Построение модели осуществляется путем установления связей между объектами и определением начальных состояний объектов. В процессе разработки системы моделирования, создано семь классов объектов модели:

1. Имитатор сетевого ПО — имитирует работу прикладного ПО на двух условных узлах сети. Объекты данного класса являются инициаторами ими-

тируемых процессов в сети. Данные объекты связываются с двумя и более (в зависимости от конфигурации) связанными парами объектов класса «протокол IP» и «ЭВМ», отражающими в модели работу реальных ЭВМ и сетевых операционных систем. При работе данный объект имитирует установление связи и передачу информации через сеть, взаимодействуя с объектом «протокол IP». Объект «ЭВМ» используется для имитации задержек в работе реального ПО, связанных с выполнением программы и сопутствующих операций (обслуживание операционной системой) в ЭВМ.

2. ЭВМ — имитирует работу ЭВМ и некоторых элементов операционной системы. Задачей объектов этого класса является внесение задержек в работу обслуживаемых объектов, таких как «имитатор сетевого ПО», «протокол IP» и «сетевой интерфейс».

3. Протокол IP — отражает работу некоторых элементов реализации стека протоколов TCP/IP в операционной системе. Объект связывается с объектами классов «имитатор сетевого ПО» и «сетевой интерфейс». Данный объект реализует в модели работу упрощенной реализации протоколов IP, UDP и TCP.

4. Сетевой интерфейс — имитирует работу сетевых интерфейсов ЭВМ и системного ПО, обслуживающего интерфейс (драйвер). При построении модели связывается с двумя объектами -«интерфейс среды» и «протокол IP».

5. Интерфейс среды — имитирует работу приемо-передающей части сетевого оборудования. Объект связывается с объектом класса «среда передачи данных» и объектом класса «сетевой интерфейс» или «коммутатор пакетов Ethernet». Реализует в модели работу протоколов физического уровня моде-

Моделирование локальных вычислительных сетей

6. Среда передачи данных — связывается с двумя или более объектами класса «интерфейс среды» и имитирует работу реальной физической среды передачи данных.

7. Коммутатор пакетов Ethernet — имитирует работу коммутатора пакетов Ethernet. Данный объект связывается с некоторым числом объектов класса «интерфейс среды» и в процессе моделирования осуществляет коммутацию пакетов между интерфейсами.

Группы связанных объектов в рамках построенной модели отражают те или иные элементы реальных сетей. Например, группа связанных объектов «имитатор сетевого ПО», «ЭВМ», «протокол IP», «сетевой интерфейс», «интерфейс среды» может отражать в модели некоторую ПЭВМ оснащенную платой сетевого интерфейса с выполняющимся на ней прикладным программным обеспечением.

Имитация процессов обмена информацией между объектами моделируемой сети осуществляется путем последовательной обработки событий объектами модели. Каждое событие отражает течение тех или иных процессов в элементах моделируемой сети. Обработка события объектом может приводить к порождению новых событий или из-

менению свойств объектов. Рисунок иллюстрирует работу модели, состоящей из двух ЭВМ объединенных в сеть, по доставке сообщения.

Объекты модели описаны набором классов языка программирования С++. Построение модели заключается в написании процедуры, производящей следующие действия: создание объектов на основе описанных классов; установку связей между объектами; и задание начальных условий моделирования.

При выполнении программы моделирования производится вызов процедуры, создающей модель и передача управления основному программному модулю. Задачей основного программного модуля является циклическое выполнение следующих операций:

— выбор события с минимальным временем обработки;

— корректировка глобальной переменной времени;

— обработка события с помощью методов объекта, которому адресовано выбранное на первом шаге событие.

Расчет значений показателей, характеризующих работу объектов, производится при обработке объектами соответствующих сообщений.

Источник

Топ 5 инструментов моделирования сетей в 2020 году

С момента появления вычислительной техники и интернета компьютерная сеть играет жизненно важную роль для обмена ресурсами и информацией как внутри организации, так и на глобальном уровне. Люди, которым поручено контролировать эти сети, называются сетевыми инженерами или сетевыми администраторами.

Сетевые инженеры и администраторы используют различные инструменты для проектирования, мониторинга или анализа компьютерных систем. Что бы не экспериментировать на реальных сетях (что чревато сбоем или выходом из строя сетевой инфраструктуры) системные администраторы для этого используют инструменты сетевого моделирования.

Сегодня мы рассмотрим 5 лучших инструментов сетевого моделирования, которые могут помочь вам в проектировании и улучшении производительности системы.

После изучения нашего списка инструментов сетевого моделирования, вы сможете выбрать себе наиболее оптимальное программное обеспечение для эмуляции сетей. Данное ПО позволит решить проблемы и провести тесты, которые невозможно применить на реально-существующих сетях из-за риска нарушить нормальное функционирование.

GNS3

GNS3: это одна из самых популярных программ эмуляции сети, которая позволяет наблюдать взаимодействие сетевых устройств в различных топологиях сетей. Это программное обеспечение, которое является интегрированным сегментом в международной сети обучения сертификации. Одного такого факта достаточно, чтобы показать, насколько современным и всеобъемлющим является этот программный инструмент, когда речь заходит об успешном моделировании сети. Он прост в установке и реализации, что делает его популярным выбором как на любительском, так и на профессиональном уровне.

Cisco Packet Tracer

Cisco Packet Tracer: одна из основных причин, по которой этот инструмент моделирования сети, разработанный CISCO systems, занял второе место в ТОП-5, заключается в том, что он кросс-платформенный. Этот уникальный инструмент моделирования поможет вам не только построить топологию сети, но и воспроизвести ее в современных компьютерных сетях. Cisco PT позволяет имитировать соответствующую конфигурацию через CLI. А еще Packet Tracer отлично подходит для VoIP

EVE-NG

EVE-NG: Emulated Virtual Environment Next Generation or EVEN-NG- это единственный в своем роде многопользовательский сетевой симулятор, предназначенный для небольших предприятий и частных лиц. Реализация этого инструмента моделирования виртуальной сети является как платным, так и бесплатным. Бесплатная версия имеет ограничение в 63 узла на лабораторию. Для виртуализации, связывания и настройки сетевых устройств нет необходимости загружать и устанавливать дополнительное приложение помимо сервера. Все проектирование, подключение и управление сетевыми топологиями можно легко выполнить с помощью интегрированного HTML5- клиента.

Важным фактором, который делает EVE-NG одним из лучших инструментов моделирования сети, является то, что приложение экономит время, позволяя вам вносить изменения в топологию сетей во время их одновременного запуска. Кроме того, она подходит как для Ethernet, так и для последовательных интерфейсов.

Boson NetSim

Boson NetSim: это приложение, имитирующее сетевые коммутаторы и маршрутизаторы Cisco. Одна из ключевых особенностей этого инструмента моделирования заключается в том, что он поставляется вместе со всеми лабораторными работами от Boson, и нет необходимости загружать отдельные файлы и импортировать их позже в NetSim. Весь процесс загрузки, отделки и сортировки лабораторных работ осуществляется в самом приложении. Построение и загрузка топологий сетей могут быть легко выполнены с помощью приложения. И наоборот, вы также можете просматривать топологии, загруженные другими участниками сообщества, и загружать их в приложение. Функции терминала чрезвычайно реалистичны.

Также стоит отметить, что Boson NetSim заимствует интуитивно понятную систему настройки от GNS3. Дополнительные модули (называемые надстройками) могут быть включены для настройки сетевого устройства. Когда устройство подключено к топологии сети, программное обеспечение спрашивает, какие именно модули вы хотите добавить.

VIRL

VIRL: Virtual Internet Routing Lab или VIRL- это эмулятор виртуальной сети от Cisco, который был специально разработан для удовлетворения потребностей образовательных учреждений и частных лиц. Будучи одним из топ-5 инструментов моделирования сетей в 2020 году, он поставляется в высоко масштабируемых вариантах, специально разработанных для средних и крупных предприятий. VIRL, поддерживающий клиент-серверную модель и сервер, могут быть легко установлены на виртуальной машине под управлением ESXi от VMware или даже на «голом железе» сервера.

Использование инструмента моделирования VIRL позволяет вам получить доступ к целому ряду лицензированных образов программного обеспечения Cisco, таких, как NX-Osv, IOS-Xrv, ASAv и IOSv (как второго уровня, так и третьего уровня). Хорошо то, что эти образы можно легко извлечь из сервера VIRL и установить поверх других эмуляторов, таких как EVE-NG и GNS3. Кроме того, VIRL ввела функцию, известную как AutoNetKit, которая облегчает базовые функции конфигурации на узлах для автоматического заполнения всей топологии сети. Эта функция очень эффективна в том случае, если вам необходимо быстро оценить модель поведения конкретной технологии или, практически воссоздать всю существующую сеть.

Подведем итоги

Приведенный выше список, безусловно, является кратким, но он определенно является всеобъемлющим для личных целей. Цель этого списка состоит не только в том, чтобы познакомить вас со списком инструментов моделирования сети входящих топ- 5, но и познакомить вас с возможностями специализированных функций этих инструментов.

Источник