Τμήμα Τεχνολογίας Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών. Βαρτζιώτης Φώτης. ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΔΙΚΤΥΩΝ ] Εργαστήριο 2

Transcript

1 2012 Τμήμα Τεχνολογίας Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Βαρτζιώτης Φώτης [ ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΔΙΚΤΥΩΝ ] Εργαστήριο 2

2 Περιεχόμενα Εργαστήριο 2: LAN διασυνδεδεμένα με Διακόπτη (Switch)... 2 Στόχος... 2 Διαδικασία... 2 Δημιουργία έργου (Project)... 2 Δημιουργία Δικτύου... 2 Παραμετροποίηση των κόμβων του δικτύου... 3 Στατιστικά... 4 Προετοιμασία Προσομοίωσης... 5 Αντιγραφή σεναρίου... 5 Εκτέλεση Προσομοίωσης... 7 Επισκόπηση Αποτελεσμάτων... 7 Ερωτήσεις Αναφορά Εργαστηρίου

3 Εργαστήριο 2: LAN διασυνδεδεμένα με Διακόπτη (Switch) Στόχος Αυτό το εργαστήριο παρουσιάζει διαφορετικές υλοποιήσεις τοπικών δικτύων που συνδέονται μεταξύ τους με hubs ή / και διακόπτες. Τα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιούν hubs ή / και διακόπτες για να καταστεί δυνατή η επικοινωνία μεταξύ των χρηστών. Ένας διακόπτης είναι μια συσκευή με εισόδους και εξόδους. Η κύρια εργασία τους είναι να λαμβάνουν πακέτα χρηστών στις εισόδους τους και να τα προωθούν στην κατάλληλη έξοδο έτσι ώστε να φτάσουν στον προορισμό τους. Υπάρχει ένα όριο στον αριθμό των χρηστών που μπορούν να εξυπηρετηθούν από ένα διακόπτη και κατ επέκταση από ένα δίκτυο. Ένα βασικό πρόβλημα που έχει να αντιμετωπίσει ένας διακόπτης είναι το πεπερασμένο εύρος ζώνης των εξόδων του. Αν τα πακέτα που προορίζονται για μια συγκεκριμένη έξοδο ενός διακόπτη φτάνουν στις εισόδους του με μεγαλύτερο ρυθμό από αυτόν που μπορεί να εξυπηρετήσει, τότε έχουμε ένα πρόβλημα διαμοιρασμού κοινών πόρων. Σε αυτή την περίπτωση, ο διακόπτης θα αποθηκεύει σε μια ουρά τα πακέτα που δεν προλαβαίνουν να εξυπηρετηθούν, μέχρις ότου ο φόρτος αρχίσει να υποχωρεί. Εάν ο φόρτος παραμένει, τότε η ουρά θα γεμίσει και ο διακόπτης θα αναγκαστεί να προχωρήσει σε απόρριψη πακέτων. Όταν απορρίπτονται πακέτα πολύ συχνά, λέμε ότι ο διακόπτης έχει συμφόρηση. Σε αυτό το εργαστήριο θα διασυνδέσουμε LANs χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές συσκευές μεταγωγής, hubs και διακόπτες. Ένα hub προωθεί το πακέτο που φτάνει σε οποιαδήποτε από τις εισόδους του σε όλες τις εξόδους του ανεξαρτήτως του προορισμού του πακέτου. Από την άλλη πλευρά, ένας διακόπτης προωθεί τα εισερχόμενα πακέτα σε μία ή περισσότερες εξόδους, ανάλογα με τον προορισμό των πακέτων. Θα μελετήσουμε πώς η μετάδοση και οι «συγκρούσεις» των πακέτων σε ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων επηρεάζονται από τη διαμόρφωση του δικτύου και τους τύπους των συσκευών μεταγωγής που χρησιμοποιούνται. Διαδικασία Δημιουργία έργου (Project) Ξεκινήστε το OPNET και επιλέξτε New από το μενού File. 1. Επιλέξτε Project και κάντε κλικ στο OK. 2. Ονομάστε το έργο <Αριθμός Ομάδας>_SwitchedLAN, και το σενάριο OnlyHub. Κάντε κλικ στο OK. 3. Στο Startup Wizard : Στo παράθυρο Initial Topology dialog box επιλέξτε Create Empty Scenario, και πατήστε Next. Στo παράθυρο Network Scale επιλέξτε Office, και πατήστε Next. Στη συνέχεια πατήστε Next τρεις φορές και κάντε κλικ στο OK ή το Finish. 4. Κλείστε το παράθυρο «παλέτα αντικειμένων». Δημιουργία Δικτύου Για τη δημιουργία του δικτύου ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: 2

4 1. Επιλέξτε από το μενού Topology, την επιλογή Rapid Configuration. Από το dropdown menu που εμφανίζεται επιλέξτε Star και κάντε κλικ στο Next. 2. Στο παράθυρο που εμφανίζεται, αρχικά κάντε κλικ στο κουμπί Select Models και από το drop-down μενού Model List επιλέξτε Ethernet και κάντε κλικ στο OK. 3. Εισάγετε τις παρακάτω τιμές: Center Node Model = ethernet16_hub, Periphery Node Model = ethernet_station, Link Model = 10BaseT, Number = 16, Y = 50, and Radius =42, και κάντε κλικ στο OK. Εικόνα 1 4. Κάντε δεξί κλικ στο αντικείμενο node_16, το οποίο είναι ένα hub, επιλέξτε Edit Attributes, αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Hub1 και κάντε κλικ OK. 5. Σώστε το έργο. Το δίκτυο θα πρέπει να μοιάζει με αυτό της εικόνας 2. Εικόνα 2 Παραμετροποίηση των κόμβων του δικτύου Εδώ θα ρυθμίσετε την «κίνηση» που παράγεται από τους σταθμούς εργασίας. 3

5 1. Κάντε δεξί κλικ σε οποιαδήποτε από τους 16 σταθμούς (node_0 - node_15). 2. Επιλέξτε Select Similar Nodes. Τώρα επιλέγονται όλοι οι σταθμοί στο δίκτυο. 3. Κάντε δεξί κλικ σε οποιονδήποτε από τους 16 σταθμούς. Επιλέξτε Edit Attributes. Επιλέξτε Apply to selected Objects. Αυτό είναι σημαντικό για να αποφευχθεί η παραμετροποίηση κάθε σταθμού ξεχωριστά. 4. Ανοίξτε το «δέντρο» των χαρακτηριστικών Traffic Generation Parameters και Packet Generation Arguments εισάγετε τις ακόλουθες τέσσερις τιμές: (0.02) Εικόνα 3 5. Κάντε κλικ στο OK για να κλείσετε το παράθυρο επεξεργασίας χαρακτηριστικών και αποθηκεύστε το έργο σας. Στατιστικά Για να επιλέξετε τα στατιστικά στοιχεία που πρέπει να συλλέγονται κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης: 1. Κάντε δεξί κλικ οπουδήποτε στο χώρο εργασίας και επιλέξτε Choose Individual DES Statistics από το μενού. 2. Στο παράθυρο Choose results εισάγετε τις ακόλουθες τιμές (Εικόνα 4) και κάντε κλικ στο ΟΚ. 4

6 Εικόνα 4 Προετοιμασία Προσομοίωσης Απλά θα παραμετροποιήσετε τον χρόνο της προσομοίωσης του δικτύου : 1. Κάντε κλικ στο κουμπί Configure/Run Simulation, 2. Θέστε την παράμετρο Duration στα 2.0 minutes, 3. Κάντε κλικ στο Apply και κλείστε το παράθυρο. Αντιγραφή σεναρίου Το δίκτυο που δημιουργήσατε χρησιμοποιεί μόνο ένα Hub για τη σύνδεση των 16 σταθμών. Θα δημιουργήσετε ένα άλλο δίκτυο που χρησιμοποιεί ένα διακόπτη και θα δείτε πώς αυτό θα επηρεάσει τις επιδόσεις του δικτύου. Για να το κάνετε αυτό θα δημιουργήσετε ένα αντίγραφο του τρέχοντος δικτύου: 1. Επιλέξτε Duplicate Scenario από το μενού Scenarios και δώστε το όνομα HubAndSwitch. Κάντε κλικ στο OK. 2. Ανοίξτε την Object Palette με κλικ στο αντίστοιχο κουμπί και επιβεβαιώστε ότι το μοντέλο Ethernet είναι επιλεγμένο. 3. Τοποθετήστε ένα hub και ένα switch για το νέο σενάριο. (Επιλέξτε από την παλέτα αυτά που είναι σε κύκλο στην επόμενη εικόνα). 5

7 Εικόνα 5 4. Για να τοποθετήστε το Hub απλά σύρετε το αντικείμενο από την παλέτα και βάλτε το σε χώρο της επιλογής σας στον χώρο εργασίας. 5. Με τον ίδιο τρόπο τοποθετήστε το Switch. 6. Κλείστε την παλέτα αντικειμένων. 7. Κάντε δεξί κλικ στο αντικείμενο του hub, επιλέξτε Edit Attributes, αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Hub2 και κάντε κλικ OK. 8. Κάντε δεξί κλικ στο αντικείμενο του Switch, επιλέξτε Edit Attributes, αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Switch και κάντε κλικ OK. Ρυθμίστε ξανά το δίκτυο του σεναρίου HubAndSwitch, έτσι ώστε να φαίνεται όπως στην εικόνα 6 που ακολουθεί και αποθηκεύστε το έργο (Συμβουλές: Για να αφαιρέσετε μια σύνδεση, επιλέξτε τη και πατήστε Cut από το μενού Edit, ή απλά πατήστε το πλήκτρο Delete. Μπορείτε να επιλέξετε πολλαπλές συνδέσεις και διαγραφή όλων τους ταυτόχρονα. Για να προσθέσετε μια σύνδεση, χρησιμοποιήστε το αντικείμενο 10BaseT που διατίθεται στην Παλέτα αντικειμένων). Εικόνα 6 6

8 Εκτέλεση Προσομοίωσης Για να εκτελέσετε την προσομοίωση και για τα δύο σενάρια ταυτόχρονα: 1. Επιλέξτε Manage Scenarios από το μενού Scenarios, ώστε να ανοίξει το αντίστοιχο παράθυρο. 2. Στη στήλη Results, κάντε αριστερό κλικ στην υπάρχουσα τιμή του κάθε σεναρίου και στο μενού που εμφανίζεται επιλέξτε <collect> (ή <recollect> ), όπως στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 7 3. Κάντε κλικ στο OK για να εκτελέσετε τις δύο προσομοιώσεις. Ανάλογα με την ταχύτητα του επεξεργαστή, η προσομοίωση μπορεί να διαρκέσει αρκετά λεπτά για να ολοκληρωθεί. 4. Όταν ολοκληρωθεί, μια προσομοίωση για κάθε σενάριο, κάντε κλικ στο κουμπί Close. 5. Αποθηκεύστε το έργο σας (Project). Επισκόπηση Αποτελεσμάτων 1. Κάντε δεξί κλικ στην επιφάνεια εργασίας για να εμφανιστεί το μενού και επιλέξτε View Results. 2. Επιλέξτε Current Project από το μενού Results For, 3. Τσεκάρετε και τα δύο σενάρια που εμφανίζονται στο πλαίσιο κάτω από το μενού Results For, 4. Επιλέξτε Overlaid Statistics από την πρώτη λίστα στο μενού Presentation, 5. Επιλέξτε time average από την δεύτερη λίστα στο μενού Presentation, 6. Βρείτε την ιεραρχία Global Statistics, «ανοίξτε» την ιεραρχία Global Statistics Ethernet, 7. Tσεκάρετε το Traffic Sent (packets / sec) για να δείξετε ότι θέλετε να προβάλετε αυτό το αποτέλεσμα, 8. Πατήστε το κουμπί Show για να προβάλλετε τα αποτελέσματα. Παρατηρήστε ότι η «κίνηση» που αποστέλλεται στα δύο σενάρια είναι η ίδια. 7

9 Εικόνα 8 9. Ξε τεσεκάρετε την παραπάνω επιλογή και τσεκάρετε τώρα το Traffic Received (packets / sec). Πατήστε το κουμπί Show για να προβάλλετε τα αποτελέσματα. Παρατηρήστε ότι στο σενάριο HubAndSwitch, η κίνηση που λαμβάνεται είναι μεγαλύτερη. Εικόνα Ξε τεσεκάρετε πάλι την παραπάνω επιλογή και τσεκάρετε τώρα το Delay (sec). Πατήστε το κουμπί Show για να προβάλλετε τα αποτελέσματα. 8

10 Εικόνα Ξε τεσεκάρετε πάλι την παραπάνω επιλογή. Βρείτε την ιεραρχία Object Statistics, «ανοίξτε» την ιεραρχία, Object Statistics Office Network Hub 1 Ethernet, 12. Επιλέξτε Collision Count και πατήστε το κουμπί Show για να προβάλλετε τα αποτελέσματα. 13. Κάντε δεξί κλίκ σε οποιοδήποτε σημείο της εικόνας που προκύπτει, και στο μενού που ανοίγει επιλέξτε Add Statistic, 14. Βρείτε την ιεραρχία Object Statistics, «ανοίξτε» την ιεραρχία, Object Statistics Office Network Hub 2 Ethernet, 15. Επιλέξτε time average από την δεύτερη λίστα στο μενού Presentation, 16. Επιλέξτε Collision Count και πατήστε το κουμπί Add, 17. Πηγαίνετε στην αρχική εικόνα να δείτε το αποτέλεσμα, 18. Αποθηκεύστε το έργο (project). Εικόνα 11 9

11 Ερωτήσεις 1) Εξηγήστε γιατί προσθήκη ενός διακόπτη προσφέρει στο δίκτυο καλύτερες επιδόσεις σε απόδοση και καθυστέρηση. 2) Αναλύσατε τα Collision Count των Hubs. Μπορείτε να κάνετε την αντίστοιχη ανάλυση για τον διακόπτη; Εξηγείστε την απάντησή σας. 3) Δημιουργήστε δύο νέα σενάρια: Το πρώτο να είναι το ίδιο με το σενάριο OnlyHub, αλλά να αντικαταστήστε το Hub με ένα διακόπτη. Το δεύτερο σενάριο να είναι το ίδιο με το σενάριο HubAndSwitch αλλά να αντικαταστήστε τα Hubs με διακόπτες. Στη συνέχεια να αφαιρέστε το παλιό διακόπτη και να συνδέστε τους δύο διακόπτες που μόλις προσθέσατε με μια σύνδεση 10BaseT. Συγκρίνετε την απόδοση των τεσσάρων σεναρίων όσον αφορά στη καθυστέρηση, στη κίνηση (packets/sec) και Collision Count. Αναλύστε τα αποτελέσματα. Σημείωση: Για να αντικαταστήσετε ένα Hub με ένα διακόπτη, επιλέξτε με αριστερό κλίκ το Hub, κάντε δεξί κλικ στο Hub και επιλέξτε Edit Attributes (Advanced). Στη συνέχεια εντοπίστε το χαρακτηριστικό model και αλλάξτε το σε ethernet16_switch Αναφορά Εργαστηρίου Ετοιμάστε μια έκθεση που ακολουθεί τις κατευθυντήριες γραμμές που έχουν δοθεί στο εισαγωγικό (πρώτο) εργαστήριο. Η έκθεση θα πρέπει να περιλαμβάνει τις απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα καθώς και τα γραφήματα που δημιουργούνται από τα σενάρια προσομοίωσης. Συζητήστε τα αποτελέσματα που λαμβάνονται και να συγκρίνετε αυτά τα αποτελέσματα με τις προσδοκίες σας. Αναφέρετε τυχόν ανωμαλίες ή ανεξήγητες συμπεριφορές. 10