ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ

Εργαστήριο 9 ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Σχεδίαση Δικτύου Σχεδίαση ενός Δικτύου με Διαφορετικούς Χρήστες, Σταθμούς και Υπηρεσίες Στόχος Ο στόχος αυτού του εργαστηρίου είναι να παρουσιάσει τα βασικά στοιχεία που απαιτούνται για την σχεδίαση ενός δικτύου, λαμβάνοντας υπόψη τους χρήστες, τις υπηρεσίες και την θέση των σταθμών εργασίας (hosts). Εισαγωγή Σε αυτό το εργαστήριο θα σχεδιάσουμε ένα δίκτυο για μία εταιρεία με τέσσερα τμήματα: το τμήμα Ερευνας (Research), το τμήμα των Μηχανικών (Engineering), το τμήμα Ηλεκτρονικού εμπορίου (Ε-Commerce) και το τμήμα πωλήσεων (Sales). Θα χρησιμοποιηθεί ένα μοντέλο τοπικού δικτύου που επιτρέπει την προσομοίωση πολλαπλών πελατών/χρηστών (clients) και εξυπηρετητών (servers) σε ένα αντικείμενο προσομοίωσης. Το μοντέλο αυτό μειώνει δραστικά τον όγκο των εργασιών παραμετροποίησης του περιβάλλοντος και την απαιτούμενη μνήμη κατά την εκτέλεση της προσομείωσης. Θα χρησιμοποιήσετε ένα προφίλ χρήστη (profile) που θα ορίζει τον τύπο και τον βαθμό χρησιμοποίησης των εφαρμογών κάθε χρήστη ανάλογα με το τμήμα της εταιρείας στο οποίο ανήκει. Στο τέλος του εργαστηρίου θα μπορείτε να μελετήσετε το πως διαφορετικές επιλογές σχεδιασμού επηρρεάζουν την απόδοση του δικτύου. Διαδικασία 1. Δημιουργία νέου project 1. Ανοίξτε το OPNET IT Guru Academic Edition Επιλέξτε New από το μενού File. 2. Επιλέξτε Project και πατήστε ΟΚ Ονομάστε το project <τα αρχικά σας (στα αγγλικά)>_netdesign (π.χ. dp_netdesign αν το ονοματεπωνυμό σας ειναι Δημήτρης Παπαδόπουλος). Ονομάστε το σενάριο SimpleNetwork και πατήστε ΟΚ. 3. Στο πλαίσιο διαλόγου Startup Wizard: Initial Topology, επιλέξτε Create Empty Scenario πατήστε Next επιλέξτε Campus από την λίστα Network Scale πατήστε Next page 1 from 11

επιλέξτε Miles από το drop-down menu Size και κατάχωρήστε 1 τόσο για το X Span όσο και για το Y Span πατήστε Next δύο φορές πατήστε ΟΚ. 2. Δημιουργία και Διαμόρφωση δικτύου Αρχικοποίηση Δικτύου 1. Το πλαίσιο Object Palette πρέπει να βρίσκεται μπροστά από το παράθυρο του project. Εάν πλαίσιο Object Palette δεν είναι ορατό, μπορείτε να το ανοίξετε επιλέγοντας. Αν το πλαίσιο αυτό δεν είναι σε βολική θέση στην οθόνη, μπορείτε να το μετακινήσετε σερνοντάς το από τον τίτλο και να αλλάξετε το μέγεθός του σέρνοντας μία πό τις τέσσερις γωνίες του. Βεβαιωθείτε ότι στο pull-down μενού του πλαισίου Object Palette είναι επιλεγμένο το internet_toolbox. 2. Προσθέστε στον χώρο του project τα ακόλουθα αντικείμενα από την παλέτα : Application Config, Profile Config, και ένα subnet. Για να προσθέσετε ένα αντικείμενο από την παλέτα, κάντε κλικ στο εικονίδιό του στην παλέτα μετακινήστε το ποντίκι σας στον χώρο εργασίας (workspace) πατήστε αριστερό κλικ για να τοποθετήσετε το αντικείμενο. Πατήστε δεξί-κλικ όταν τελιώσετε. Ο χώρος εργασίας σας θα πρέπει να περιέχει τα ακόλουθα τρία αντικείμενα : Διαμόρφωση των υπηρεσιών 1. Πατήστε δεξί-κλικ στο κόμβο Application Config Edit Attributes Αλλάξτε το χαρακτηριστικό (attribute) name σε Applications Αλλάξτε το χαρακτηριστικό Application Definitions σε Default πατήστε OK. Η επιλογή αυτή ορίζει τις εφαρμογές που υλοποιούνται στο υπο μελέτη δίκτυο (π.χ. Εmail, Web browsing, File Transfer κλπ) καθώς και την ένταση/συχνότητα με την οποία οι εφαρμογές αυτές ζητούν μεταφορές πληροφοριών. Για παράδειγμα ορίζονται οι εφαρμογές Web browsing (Heavy) και Web browsing (Light) οι οποίες διαφέρουν μόνο στο ρυθμό και στο μέγεθος των Web pages που ζητούνται. Μπορείτε να δείτε και να τροποποιήσετε τα στοιχεία αυτά κάνοντας δεξί-κλικ στο κόμβο Applications Edit Attributes κλικ στο + δίπλα στην επιλογή Applications Definitions 2. Πατήστε δεξί-κλικ στο κόμβο Profile Config Edit Attributes Αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Profiles Αλλάξτε το χαρακτηριστικό Profile Configuration σε Sample Profiles πατήστε OK. Η επιλογή Sample Profiles περιγράφει τα προφίλ των χρηστών της εταιρείας στα τμήματα Research, Engineering, e-commerce και Sales. Το προφίλ ενός χρήστη περιλαμβάνει το page 2 from 11

είδος των εφαρμογών που χρησιμοποιεί ο χρήστης (π.χ. Εmail, Web browsing, File Transfer κλπ) καθώς και την συχνότητα με την οποία τις καλεί. Μπορείτε να δείτε και να τροποποιήσετε τα στοιχεία αυτά κάνοντας δεξί-κλικ στο κόμβο Profiles Edit Attributes κλικ στο + δίπλα στην επιλογή Profile Configuration κλικ στο + δίπλα στην επιλογή row <x> του χρήστη που μας ενδιαφέρει κλικ στο + στο Applications. Μπορείτε να δείτε ότι ένας Engineer χρησιμοποιεί τις εφαρμογές Web Browsing (light), Email (light), Telnet (light) και File transfer (light), ενώ ένας E-commerce Customer μόνο Web Browsing (heavy). Διαμόρφωση ενός υποδικτύου 1. Πατήστε δεξί-κλικ στο κόμβο subnet Edit Attributes Αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Engineering πατήστε OK. 2. Kάντε διπλό-κλικ στον κόμβο Engineering. Θα εμφανιστεί ένας κενός χώρος εργασίας που δείχνει ότι το υποδίκτυο δεν περιέχει αντικείμενα. 3. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένων. Στο πλαίσιο που εμφανίζεται σιγουρευτείτε ότι είναι επιλεγμένο το internet_toolbox. 4. Προσθέστε τα εξής αντικείμενα στον χώρο του υποδικτύου : 10BaseT LAN, ethernet16 Switch και ένα 10BaseT link για να συνδεθεί το LAN με το Switch Κλείστε την παλέτα. 5. Πατήστε δεξί-κλικ στο κόμβο 10BaseT LAN Edit Attributes Αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε LAN Διατηρήστε την τιμή του χαρακτηστικού Number of Workstations σε 10. Επιλέξτε την στήλη Value στο χαρακτηριστικό Application : Supported Profiles, και επιλέξτε Edit. Στον πίνακα που θα εμφανιστεί πρέπει να κάνετε τα εξής : a. Καθορίστε το πλήθος των γραμμών σε 1. b. Επιλέξτε στο Profile Name το Engineer. Σημ.: Το Engineer είναι ένα από τα δείγματα προφίλ που παρέχει το αντικείμενο Profile Config. c. Κάντε ΟΚ δύο φορές. Το αντικείμενο που μόλις δημιουργήθηκε είναι ισοδύναμο με ένα τοπικό δίκτυο με 10 σταθμούς εργασίας σε τοπολογία αστέρα. Η κίνηση που θα δημιουργηθεί από τους χρήστες αυτού του LAN μοιάζει με την κίνηση που δημιουργείται από μηχανικούς. 6. Μετονομάστε το ethernet16 Switch σε Switch. 7. Το υποδίκτυο που δημιουργήσατε πρέπει να μοιάζει με το ακόλουθο: page 3 from 11

8. Αποθηκεύστε το project. Διαμόρφωση των υπολοίπων τμημάτων 1. Στο σημείο αυτό έχει ολοκληρωθεί η διαμόρφωση του υποδικτύου του Engineering τμήματος. Για να μεταφερθείτε στον χώρο του κυρίως project, πατήστε το κουμπί Go to the higher level. Τα υποδίκτυα των υπολοίπων τμημάτων της εταιρείας είναι παρόμοια με το υποδίκτυο του Engineering τμήματος, με μόνη διαφορά ότι οι χρήστες τους δημιουργούν κίνηση βασισμένη σε διαφορετικά προφίλ χρηστών. 2. Δημιουργήστε τρία αντίγραφα του υποδικτύου Engineering που μόλις διαμορφώσατε: Κάντε κλικ στον κόμβο του υποδικτύου Engineering Από το μενού Edit επιλέξτε Copy Από το μενού Edit επιλέξτε Paste (τρείς φορές) και κλίκ στον χώρο εργασίας (τρεις φορές), τοποθετώντας τα νέα υποδίκτυα στον χώρο εργασίας του project το ένα μετά το άλλο. 3. Μετονομάστε (δεξί-κλικ στο κάθε υποδίκτυο και επιλέξτε Set Name) και τοποθετήστε τα υποδίκτυα σύμφωνα με την ακόλουθη εικόνα. 4. Κάντε διπλό-κλικ στον κόμβο Research Κάντε δεξί-κλίκ Edit Attributes για να τροποποιήσετε τα χαρακτηριστικά του LAN Επιλέξτε Edit στην στήλη Value του χαρακτηριστικού Application: Supported Profiles Αλλάξτε την τιμή του Profile Name από Engineering σε Researcher Επιλέξτε ΟΚ δύο φορές Μεταφερθείτε στο ανώτερο επίπεδο κάνοντας κλίκ στο κουμπι. 5. Επαναλάβετε τις ενέργειες του πρηγούμενου βήματος για τον κόμβο Sales και αλλάξτε την τιμή του Profile Name από Engineering σε Sales Person. 6. Επαναλάβετε τις ενέργειες του βήματος 4 για τον κόμβο E-Commerce και αλλάξτε την τιμή του Profile Name από Engineering σε E-Commerce Customer. page 4 from 11

7. Αποθηκεύστε το project. Διαμόρφωση των εξυπηρετητών Στην συνέχεια πρέπει να υλοποιήσουμε ένα υποδίκτυο που θα περιέχει τους εξυπηρετητές. Οι εξυπηρετητές πρέπει να υποστηρίζουν τις εφαρμογές που καθορίστηκαν στα προφίλ των χρηστών. Όπως έιδαμε παραπάνω, οι εφαρμογές των χρηστών ορίζονται στα χαρακτηριστικά του κόμβου Profiles Edit Attributes κλικ στο + δίπλα στην επιλογή Profile Configuration κλικ στο + δίπλα στην επιλογή row <x> του χρήστη που μας ενδιαφέρει κλικ στο + στο Applications. Για να εξηπηρετηθούν όλες οι εφαρμογές που ορίζονται στα προφίλ των χρηστών, απαιτούνται εξυπηρετητές που να υποστηρίζουν τις εξής υπηρεσίες : Web Browsing, Email, Telnet, File Transfer, Database και File Print. 1. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένων και προσθέστε ένα νέο subnet Μετονομάστε το νέο υποδίκτυο σε Servers Κάντε διπλό-κλικ στον κόμβο Servers για να μεταφερθείτε στον χώρο εργασίας του υποδικτύου. 2. Χρησιμοποιώντας την παλέτα αντικειμένων, τοποθετήστε τα εξής αντικείμενα στον χώρο του υποδικτύου : τρεις ethernet_servers, ένα ethernet16_switch και τρία 10BaseT links για να συνδεσετε τους εξηπυρετητές με το switch. 3. Κλείστε την παλέτα. 4. Μετονομάστε τους εξυπηρετητές και το switch σύμφωνα με την ακόλουθη εικόνα. 5. Κάντε δεξί-κλικ σε κάθε εξυπηρετητή, επιλέξτε Edit στο χαρακτηριστικό Application : Supported Services και: a. Για τον Web Server επιλέξτε Edit στο κελί Rows και πληκτρολογήστε 4 <Enter> ώστε να προσθέστε τέσσερις γραμμές. Στην στήλη Name κάθε γραμμής επιλέξτε τις ακόλουθες υπηρεσίες : Web Browsing (Light HTTP 1.1), Web Browsing (Heavy HTTP 1.1), Email (Light), Telnet Session (Light). b. Για τον File Server προσθέστε δύο γραμμές που να υποστηρίζουν τις ακόλουθες υπηρεσίες : File Transfer (Light), File Print (Light). c. Για τον Database Server προσθέστε μία γραμμή που να υποστηρίζει την ακόλουθη υπηρεσία : Database Access (Light). page 5 from 11

6. Μεταφερθείτε στο ανώτερο επίπεδο από το κουμπι. 7. Αποθηκεύστε το project. Σύνδεση των υποδικτύων Σε αυτό το σημείο θα συνδέσουμε όλα τα υποδίκτυα μεταξύ τους. 1. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένων και προσθέστε τέσσερα 100BaseT links για να συνδέσετε τα τέσσερα υποδίκτυα των τμημάτων της εταιρείας με το υποδίκτυο των εξηπυρετητών. Κατά την σύνδεση κάθε 100BaseT link, βεβαιωθείτε το link συνδέει τα switches των δύο υποδικτύων μεταξύ τους και όχι απευθείας κάποιο LAN ή server. Για να το πετύχετε αυτό, επιλέξτε τα switches στα pull-down menus όπως στην παρακάτω εικόνα: 2. Κλείστε την παλέτα αντικειμένων. 3. Το δίκτυο που δημιουργήσατε πρέπει να μοιάζει με το ακόλουθο: 4. Αποθηκεύστε το project. page 6 from 11

3. Επιλογή στατιστικών μετρήσεων Για να ελέγξουμε την απόδοση του δικτύου μας, θα συλλέξουμε μία από τις διαθέσιμες στατιστικές μετρήσεις με τον ακόλουθο τρόπο : 1. Κάντε δεξί-κλικ οπουδήποτε μέσα στον χώρο εργασίας του project και επιλέξτε Choose Individual Statistics. 2. Στο πλαίσιο διαλόγου Choose Results που εμφανίζεται επιλέξτε (όπως στην παρακάτω εικόνα) την μέτρηση Page Response Time (seconds) που αντιπροσωπεύει τον συνολικό χρόνο ανάκτησης μιάς ιστοσελίδας: 3. Πατήστε ΟΚ. 4. Διαμόρφωση των παραμέτρων προσομοίωσης Στην συνέχεια θέλουμε να εισάγουμε την διάρκεια της προσομοίωσης : 1. Κάντε κλικ στο κουμπί Configure/Run Simulation 2. Θέστε την διάρκεια στα 30 λεπτά. 3. Πατήστε ΟΚ. page 7 from 11

5. Αντιγραφή του σεναρίου Στο δίκτυο που μόλις δημιουργήσαμε υποθέσαμε ότι δεν υπάρχει κάποια άλλη κίνηση δεδομένων στα links. Σε πραγματικές συνθήκες όμως, συνήθως υπάρχει κάποια κίνηση. Στην συνέχεια θα δημιουργήσουμε ένα αντίγραφο του σεναρίου SimpleNetwork το οποίο θα πελιλαμβάνει κάποια πρόσθετη κίνηση στα links του. 1. Δημιουργήστε ένα νέο σεναριο επιλέγοντας Duplicate Scenario από το μενού Scenarios και δώστε του το όνομα BusyNetwork Πατήστε ΟΚ. 2. Επιλέξτε όλα τα 100BaseT links ταυτόχρονα (κάντε κλικ στο κάθε ένα έχοντας πατημένο το πλήκτρο shift) Κάντε δεξί-κλικ σε οποιδήποτε από τα επιλεγμένα links Edit Attributes Επιλέξτε το Apply Changes to Selected Objects. 3. Εμφανίστε την ιεραρχία του χαρακτηριστικού Background Utilization κάνοντας κλίκ στο + δίπλα στο Background Utilization εμφανίστε την ιεραρχία της γραμμής 0 Θέστε 99 στην στήλη Value της επιλογής background utilization (%) όπως φαίνεται παρακάτω. 4. Πατήστε ΟΚ. 5. Αποθηκεύστε το project. 6. Εκτέλεση της προσομοίωσης Για να εκτελεστεί η προσομοίωση και για τα δύο σενάρια: 1. Από το μενού Scenario Επιλέξτε Manage Scenarios. 2. Αλλάξτε την τιμή στην στήλη Results σε <collect> και για τα δύο σενάρια. page 8 from 11

3. Πατήστε ΟΚ για να εκτελεστούν οι δύο προσομοιώσεις. 4. Αφού ολοκληρωθούν οι εκτελέσεις της προσομοίωσης, πατήστε Close. 5. Αποθηκεύστε το project. 7. Επισκόπηση/ανάλυση των αποτελεσμάτων Για να δείτε και να αναλύσετε τα αποτελέσματα: 1. Επιλέξτε Compare Results από το μενού Results. 2. Αλλάξτε την τιμή στο drop-down μενού στο κάτω δεξιά τμήμα του πλαισίου διαλόγου Compare Results από As Is σε time_average όπως φαίνεται παρακάτω 3. Επιλέξτε την μέτρηση Page Response Time (seconds) και πατήστε Show. Το γράφημα που θα προκύψει πρέπει να μοιάζει με το ακόλουθο. page 9 from 11

page 10 from 11

Ερωτήσεις Ερώτηση 1 a. Αναλύστε τα αποτελέσματα που συλλέχθηκαν σχετικά με τον χρόνο απόκρισης των σελίδων HTTP. b. Επιλέξτε στα σενάρια SimpleNetwrok και BusyNetwork τις εξής στατιστικές μετρήσεις : - Εισερχόμενη και εξερχόμενη απόδοση των links (throughput bits/sec) - Εισερχόμενη και εξερχόμενη καθυστέρηση σε ουρά (queuing delay) Στη συνέχεια εκτελέστε ξανά την προσομοίωση των δύο σεναρίων και δείτε τα γραφήματα που δημιουργήθηκαν για τις παραπάνω μετρήσεις. Συγκρίνετε τα αποτελέσματα που συλλέχθηκαν και σχολιάστε τα. Ερώτηση 2 (Χρησιμοποίηση της CPU) Στο σενάριο BusyNetwork μελετήστε το ποσοστό χρησιμοποίησης (utilization%) των CPU στους εξυπηρετητές (κάντε δεξί-κλικ σε κάθε εξυπηρετητή και επιλέξτε Choose Individual Statistics CPU Utilization) Ερώτηση 3 (Χρήση κεντρικού εξυπηρετητή) Δημιουργήστε ένα νέο σενάριο, διπλότυπο του σεναρίου BusyNetwork. Ονομάστε το νέο σενάριο Q3_OneServer. Αντικαταστήστε τους τρεις εξυπηρετητές με έναν μόνο εξυπηρετητή που να υποστηρίζει όλες τις απαιτούμενες υπηρεσίες. Μελετήστε το ποσοστό χρησιμοποίησης (μέτρηση : utilization%) της CPU του εξυπηρετητή και συγκρίνετέ την με αυτή των υπόλοιπων εξυπηρετητών στο προηγούμενο σενάριο. Ερώτηση 4 (Αναβάθμιση του εύρους ζώνης των συνδέσεων) Δημιουργήστε ένα νέο σενάριο, διπλότυπο του σεναρίου BusyNetwork. Ονομάστε το νέο σενάριο Q4_FasterNetwork. Στο νέο αυτό σενάριο αντικαταστήστε τα 100BaseT links με 10Gbps Ethernet links και τα 10BaseT links με 100BaseT links. Μελετήστε το πώς η αύξηση του εύρους (bandwidth) των links επηρεάζει την απόδοση του δικτύου στο νέο σενάριο. (πχ. Συγκρίνετε τον χρόνο απόκρισης των σελίδων HTTP του νέου σεναρίου με αυτήν του σεναρίου BusyNetwork). page 11 from 11