Створення нового проекту

Завдання на курсову роботу

Дослідити методи та механізми усунення перевантажень, реалізованих в Transmission Control Protocol (TCP). Проаналізувати ряд сценаріїв для моделювання цих алгоритмів. Змоделювати ситуацію перевантаження мережі, що складається з двох підмереж, та зробити аналіз отриманих графіків.

Зміст

1. Завдання на курсову роботу 2

2. Зміст 3

3. Вступ 4

4. Технологія інсталяції програми моделювання 4

5. Мета 5

6. Теоретичні відомості 5

7. Хід виконання: 6

7.1.1. Створення нового проекту 6

7.1.2. Створення та налаштування мережі: 7

7.1.2.1.Ініціалізація мережі 7

7.1.2.2.Налаштування додатків 8

7.1.2.3.Налаштування профілів 8

7.1.2.4.Налаштування Західної підмережі 9

7.1.2.5.Налаштування Східної підмережі 10

7.1.2.6.Підключення під мереж до ІР-хмари 11

7.1.3. Вибір статистики 12

7.1.4. Налаштування моделювання 13

7.1.5. Сценарій створення копій 13

7.1.6. Виконання моделювання 14

7.1.7. Перегляд результатів 14

8. Додаткові джерела 19

9. Питання 19

10. Звітність 20

11. Виконання даної роботи 21

12. Відповіді на питання 30

13. Контрольні питання 32

14. Висновки 33

15. Диск з додатками 34

Список використаних джерел 34
3. Вступ

В даній курсовій роботі було встановлено програму для моделювання комп’ютерних мереж OPNET IT Guru Academic Edition 9.1, складено мережу згідно з завданням та змодельовано процес перевантаження мережі та механізми запобігання цьому, що реалізується протоколом ТСР. В роботі було побудовано мережу, налаштовано дві підмережі, створено чотири сценарії моделювання даної мережі, отримано графіки, що відображають роботу протоколу ТСР та зроблено аналіз. На основі виконаної роботи було зроблено висновок.

4. Технологія інсталяції програми моделювання

Програма OPNET IT Guru Academic Edition 9.1, що використовується в ході виконання роботи, призначена для моделювання різних процесів мережі Інтернет та її підмереж, локальних мереж. Встановлення програми не потребує спеціальних навичок роботи з програмами моделювання. Достатньо просто слідувати наступним рекомендаціям програми інсталятора та встановлювати в директорії по замовчуванню. Після інсталяції необхідно зареєструватися на сайті www.opnet.com та отримати ліцензію на використання даної програми. Використання версії для навчання абсолютно безкоштовне, слід лише заповнити анкету.

TCP: Протокол управління передачею

Надійна, орієнтована на з'єднання, служба байтового потоку

Мета

Ця лабораторна робота призначена для демонстрації усунення перевантажень, реалізованих в Transmission Control Protocol (TCP). Лабораторна робота надає ряд сценаріїв для моделювання цих алгоритмів. Ви порівняєте ефективність алгоритмів на основі аналізу результатів моделювання.

6. Теоретичні відомості

Протокол TCP гарантує надійну доставку потоку байтів від відправника до одержувача. Але при збільшенні трафіку, що проходить через маршрутизатори, відбувається втрата пакетів, що відповідає перевантаженню мережі. Саме для регулювання перевантаження використовуються спеціальні механізми [1].

Основною ідеєю механізму контролю перевантаження протоколу TCP є зниження швидкості передачі відправником, шляхом зменшення розміру його вікна перевантаження при втраті пакету. Цілком ймовірно, що у всіх TCP-з'єднаннях, що обслуговуються перевантаженим маршрутизатором, спостерігаються втрати пакетів, що призводить до одночасного зменшення вікон перевантажень усіма з’єднаннями. Кінцевий ефект полягає в зменшенні трафіку, що проходить через перевантажений маршрутизатор і, як наслідок, в ослабленні перевантаження [2]. У протоколі TCP використовується так зване «мультиплікативне зменшення», що означає подвійне зменшення розміру вікна перевантаження при втраті пакету. Якщо втрата пакету сталася при значенні CongWin (розмір вікна перевантаження), рівному 20 Кбайт, то останнє буде зменшено до 10 Кбайт. У разі втрати ще одного пакета, значення CongWin стане рівним 5 Кбайт. Зменшення розміру вікна перевантаження може відбуватися багато разів, однак значення CongWin ніколи не знижується менше максимального розміру сегменту (MSS) [5]. Відсутність перевантажень, або втрат пакетів, вказує на ймовірність присутності на лінії зв'язку не використовуваних ресурсів і є спонукальним мотивом для збільшення швидкості передачі джерела. Наростання швидкості відбувається повільно і плавно.Кожного разу при отриманні квитанції TCP збільшує значення CongWin на величину MSS, якщо не спостерігалося втрат пакетів. Таким чином, TCP здійснює адитивне збільшення швидкості передачі при відсутності перевантажень у мережі та мультиплікативне зменшення швидкості передачі при наявності перевантажень. Алгоритм контролю перевантажень протоколу TCP часто називають алгоритмом AIMD (Additive-Increase, Multiplicative-Decrease - адитивне збільшення і мультиплікативне зменшення).

Оскільки початкова швидкість передачі дуже мала, то для досягнення швидкості пропускної спроможності каналу використовують не лінійне збільшення, а експоненціальне збільшення значення CongWin (зростає вдвічі після кожної ітерації циклу). Експонентний ріст триває до першої втрати пакету, після чого значення CongWin зменшується вдвічі і надалі збільшується за лінійним законом [4].

Для вирішення проблеми на початковому етапі замість лінійного збільшення використовується експоненціальне збільшення, тобто значення CongWin зростає вдвічі після кожного закінчення часу обороти. Експонентний ріст триває до першої втрати пакету, після чого значення CongWin зменшується вдвічі і надалі збільшується за лінійним законом. Отже, в першій фазі, званої повільним стартом, джерело починає передачу з низькою швидкістю, яка росте за експоненціальним законом [3].

У цій лабораторній роботі ви створите мережу, яка використовує TCP протокол наскрізної передачі і проаналізуєте розмір вікна перевантаження з різними механізмами управління перевантажень.

7. Хід виконання роботи.

Створення нового проекту

1. Запустіть OPNET IT Guru Academic Edition ð вибрати New(Створити) з меню File(Файл).

2. Виберіть Project(Проект) і натисніть кнопку ОК ð Назва проекту <Name>_TCP і cценарій No_Drop ð натисніть кнопку ОК.

3. У майстрі запуску: першому діалоговому вікні топології, переконайтеся, що обраний Create Empty Scenario (Створений порожній сценарій) ð натисніть кнопку Next (Далі) ð виберіть зі списку Choose From Maps (Вибрати з карти) ð натисніть Next (Далі)

ð виберіть USA (США) зі списку ð натисніть кнопку Next(Далі) двічі ð натисніть кнопку ОК.

7.2. Створення та налаштування мережі

7.2.1. Ініціалізація мережі:

1. Діалогове вікно Object Palette (палітри об'єктів) повинні тепер знаходиться в верхній частині вашого проектного простору. Якщо це не так, відкрийте його, натиснувши . Переконайтеся, що internet_toolbox-елемент вибраний з меню, що випадає з Object Palette (палітри об'єктів).

2. Додати в робочій області проекту наступні об'єкти з палітри: Application Config, Profile Config, ip32_Cloud, і дві підмережі.

I. Щоб додати об'єкт з палітри, клацніть по його іконці в палітрі об'єктів ð Наведіть мишею на робочу область ð Натисніть, щоб

розмістити об'єкт в потрібному місці ð клацніть правою кнопкою миші, щоб завершити створення об'єктів цього типу.

3. Закрити палітру.

4. Перейменувати додані об'єкти, як показано на (Рис. 1), а потім збережіть ваш проект:

Рис. 1. Розташування та назви об’єктів на робочому полі.

Примітка: Ip32_cloudвузлова модель являє собою IP-хмару з підтримкою до 32 послідовних інтерфейсних ліній, через які можуть передаватися дані, які можуть бути змодельовані для IP-передачі. IP пакети, що надходять на будь-який інтерфейс хмари, направляються до відповідних вихідний інтерфейсів,в залежності від їх IP адреси призначення. RIP або OSPF протокол може бути використаний для автоматичного і динамічного створення таблиці маршрутизації хмари і вибрати маршрути у відповідності з адаптивним підходом. Ця хмара вимагає фіксованого проміжку часу, щоб визначити маршрут кожного пакету, що визначається атрибутом затримки пакетів вузла.

7.2.2. Налаштування додатків:

1. Клацніть правою кнопкою миші на вузлі Applications(Додатки) ð Edit Attributes (Змінити Атрибути) ð відкрити атрибути Application Definitions і змінити кількість рядків до 1 ð розгорнути новий рядок ð Назва рядка FTP_Application.

I. Розгорнути Description (Опис) ієрархії ð Змінити рядок FTP, як показано (вам необхідно замінити Special ValueнаNot Used при редагуванні атрибутів, як показано на (Рис. 2)):

Рис. 2. Редагування атрибутів додатку.

2. Двічі натисніть кнопку ОК, а потім збережіть ваш проект.

7.2.3. Налаштування профілів:

1. Клацніть правою кнопкою миші на вузлі Profiles (Профілі) ð Edit Attributes (Змінити Атрибути) ð Розгорнути профіль Profile Configuration (Конфігурація атрибута) і задати кількість рядків - 1.

I) Назву та набір атрибутів для row 0 (рядку 0) задати як показано на (Рис. 3) ð Натисніть кнопку ОК.

Рис. 3. Редагування атрибутів профілю.

7.2.4. Налаштування West Subnet(Західної підмережі):

1. Двічі клацніть на вузлі West subnet (Західної підмережі).Ви отримуєте порожній робочий простір, що свідчить про відсутність об'єктів.

2. Відкрити об'єкт палітри і переконайтеся, що internet_toolbox елемент вибраний з випадаючого меню.

3. Додати наступні пункти підмережі робочої області: один ethernet_server, один ethernet4_slip8_gtwy маршрутизатор, і з'єднати їх з двонаправленим 100_BaseT з’єднанням ð Close (Закрити) палітру ð Перейменувати об'єкти, як показано на (Рис. 4).

Рис. 4. Елементи робочої області підмережі West

Примітка: Вузол моделі Ethernet4_slip8_gtwy представляє IP-засновані шлюзи з підтримкою чотирьох Ethernet інтерфейсів і вісім інтерфейсів послідовних ліній.

4. Клацніть правою кнопкою миші на вузлі Server_West ð Edit Attributes(Змінити атрибути):

I. Змінити Application: Supported Services (Застосування: Підтримувані послуги) ð Встановити кількість рядків 1 ð Перейменувати на FTP_Application ð Натисніть кнопку ОК.

II. Змінити значення атрибуту Server Address (Адреса сервера) і запишіть Server_West.

III. Розгорнути TCP Parameters (Параметри TCP) ієрархії ð Встановити Fast RetransmitіFast Recovery в положення Disabled.

5. Натисніть кнопку ОК, а потім збережіть ваш проект.

Тепер у вас є налаштована West subnet (Західну підмережу). Щоб повернутися до початкового рівня проекту, натисніть кнопку Go to next higher level (Перехід до наступного більш високого рівня) .

7.2.5. Налаштування East Subnet(Східної підмережі):

1. Двічі клацніть на вузлі East subnet (Східної підмережі).Ви отримуєте порожній робочий простір, що свідчить про відсутність об'єктів.

2. Відкрити об'єкт палітри і переконайтеся, що internet_toolbox елемент вибраний з випадаючого меню.

3. Додати наступні пункти підмережі робочої області: один ethernet_wkstn, один ethernet4_slip8_gtwy маршрутизатор, і з'єднати їх з двонаправленим 100_BaseT з’єднянням ð Close (Закрити) палітру ð Перейменувати об'єкти, як показано на (Рис. 5).

Рис. 5. Елементи робочої області під мережі East

4. Клацніть правою кнопкою миші на вузлі Client_East ð Edit Attributes (Змінити атрибути):

I. Розгорнути Application: Supported Profilesієрархії ð Встановити кількість рядків 1 ð Розгорнути рядок 0 ієрархії ð Встановити Profile Name (ім'я профілю) на FTP_Profile.

II. Призначити Client_ EastдоClient Address атрибуту.

III. Змінити атрибути Application: Destination Preferences наступним чином:

Кількість рядків 1 ð Встановити Symbolic NameвFTP Server ð Змінити Actual Name ð Кількість рядків 1 ð У новому рядку, призначити Server_West у стовпці Name(Назва).

5. Натисніть кнопку ОК тричі, а потім збережіть проект.

6. Тепер у вас є налаштована East subnet (Східну підмережу). Щоб повернутися до початкового рівня проекту, натисніть кнопку Go to next higher level (Перехід до наступного більш високого рівня) .

7.2.6. Підключення підмереж до IP хмари:

1. Відкрити палітру об'єктів .

2. Використайте два PPP_DS3 двосторонніх з’єднання для об’єднання East subnet з IP хмарою, і West subnet з IP-хмарою.

3. Спливаюче діалогове вікно повинно запитати, що використати для підключення підмереж до IP хмари. Переконайтеся в тому, щоб вибране routers (маршрутизатори).

4. Закрити палітру.

Рис. 6. Налагоджена мережа.

7.3. Вибір статистики

1. Клацніть правою кнопкою миші на Server_Westв West subnet (Захдній підмережі) і виберіть Choose Individual Statistics з спливаючого меню.

2. У діалоговому вікні Choose Results виберіть наступні статистики:

TCP ConnectionðCongestion Window Size(bytes) іSent Segment Sequence Number.

3. Клацніть правою кнопкою миші на статистику Congestion Window Size(bytes) ð Виберіть Change Collection Mode ð У діалоговому вікні встановити прапорець Advanced ð З випадного меню, привласнити all valuesнаCapture mode, як показано (Рис. 7)ð Натисніть кнопку ОК.

Примітка:OPNET забезпечує наступні режими:

All values - кожний вузол збирає всі дані з статистики;

Sample - збирає дані відповідно до заданого користувачем проміжоку часу або вибірковий облік. Наприклад, якщо часовий інтервал складає 10, дані збираються і записуються кожні 10 секунд. Якщо вибірковий облік 10, кожний десятий вузол записує даны. Всі інші дані вузла відкидаються.

Bucket - збирає всі вузли впродовж всього проміжку часу або вибірковий облік у "базу даних" і генерує результат з кожного сегмента. Це режим за замовчуванням.

Рис. 7. Налаштування атрибутів статистики.

4. Клацніть правою кнопкою миші на статистиці Sent Segment Sequence Number ð Вибрати Change Collection Mode ð У діалоговому вікні втановити прапорець Advanced ð З випадного меню, привласнити all valuesнаCapture mode.

5. Двічі натисніть кнопку ОК, а потім збережіть ваш проект.

6. Натисніть кнопку Go to next higher level (Перехід до наступного більш високого рівня) .