Αρχιτεκτονικές Δικτύων & Πρωτόκολλα Ι

Αρχιτεκτονικές Δικτύων & Πρωτόκολλα Ι Ενότητα : Τοπικά δίκτυα και μεταγωγείς - Προσομοίωση με χρήση εργαλείου Riverbed Modeler. Όνομα Καθηγητή : Δημήτριος Λυμπερόπουλος, Σπύρος Δενάζης Τμήμα : Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

1. Σκοποί ενότητας... 2 2. Περιεχόμενα ενότητας... 2 3. Εισαγωγή... 2 4. Δημιουργία νέου έργου.... 2 5. Δημιουργία τοπολογίας δικτύου.... 3 6. Επεξεργασία κόμβων σεναρίου.... 4 7. Ρυθμίσεις προσομοίωσης.... 4 8. Αντιγραφή σεναρίου... 5 9. Εκτέλεση προσομοίωσης.... 7 10. Αποτελέσματα προσομοίωσης.... 7 1. Σκοποί ενότητας Η συγκεκριμένη ενότητα εξετάζει την απόδοση διάφορων υλοποίησεων τοπικών δικτύων που είναι συνδεδένα με μεταγωγείς (switches) και διακλαδωτήρες (hubs). Θα δημιουργηθούν κάποιες απλές τοπολογίες δικτύου όπου ένας συγκεκριμένος αριθμός υπολογιστών θα συνδεθεί αρχικά με την χρήση διακλαδωτήρα και έπειτα με την χρήση μεταγωγέα. Σε αυτές τις τοπολογίες θα γίνουν προσομοιώσεις για να εξεταστεί η απόδοσή τους όταν εναλλάσσονται οι μεταγωγείς με διακλαδωτήρες σε κομβικά σημεία σύνδεσης. 2. Περιεχόμενα ενότητας Εισαγωγή. Δημιουργία νέου έργου Δημιουργία τοπολογίας δικτύου. Επεξεργασία κόμβων δικτύου. Ρυθμίσεις προσομοίωσης Εκτέλεση προσομοίωσης Αποτελέσματα προσομοίωσης 3. Εισαγωγή. Σκοπός της άσκησης είναι η προσομοίωση τοπικών δικτύων μεταγωγής (switched LAN). Πιο συγκεκριμένα στα πλαίσια αυτής της άσκησης θα προσομοιωθούν τοπολογίες δικτύων που είναι συνδεδεμένα με μεταγωγείς και διακλαδωτήρες και θα εξεταστεί η αποδοσή τους σε συγκεκριμένες συνθήκες κίνησης. Πρέπει να σημειώθεί πως η άσκηση έχει βασιστεί στο βιβλίο Ασκήσεις προσομοίωσης δικτύων. Για το βιβλίο "Δίκτυα υπολογιστών: Μια προσέγγιση από τη σκοπιά των συστημάτων", Emad Aboelela, επιμέλεια: Περικλής Χατζημίσιος, Κλειδάριθμος, 2011. ISBN 978-960-461-387-8. 4. Δημιουργία νέου έργου. Δημιουργούμε ένα νέο έργο (project) πατώντας στο μενού του κεντρικού παραθύρου της εφαρμογής, File > New... Σελίδα 2

Στη συνέχεια στο νέο μικρό παράθυρο που εμφανίζεται επιλέγουμε Project, πατάμε OK, και τέλος στo πεδίo Project Name γράφουμε το όνομα <αριθμός μητρώου>_switchedlan και στο πεδίο Scenario Name το όνομα Hub. Πατάμε OK για να ξεκινήσουμε. (Το πεδίο "Use Startup Wizard when creating new scenarios" το αφήνουμε επιλεγμένο) Στο νέο παράθυρο με τίτλο Startup Wizard Topology. Επιλέγουμε το Create Empty Scenario και πατάμε Next. Στην επιλογή Network Scale επιλέγουμε Office. Πατάμε Next 3 ακόμα φορές και τέλος Finish. Το παράθυρο που θα εμφανιστεί στην συνέχεια με τίτλο Object Palette δεν το χρειαζόμαστε αυτή τη στιγμή. Απλά κλείστε το πατώντας Close. 5. Δημιουργία τοπολογίας δικτύου. Για να δημιουργήσουμε την τοπολογία του δικτύου προς προσομοίωση ακολουθούμε τα παρακάτω βήματα. Επιλέγουμε από το μενού, Topology > Rapid Configuration... και μετά την επιλογή Star. Πατώντας Next θα εμφανιστεί ένα νέο παράθυρο με τίτλο Rapid Configuration:Star. Εκεί επιλέγουμε το κουμπί Select Models όπως δείχνει η εικόνα 1. Στο νέο παράθυρο, στο πεδίο Model List επιλέγουμε ethernet και πατάμε OK. Επιστρέφοντας στο αρχικό παράθυρο με τίτλο Rapid Configuration:Star συμπληρώνουμε όλα τα πεδία του με τις τιμές που φαίνονται στην εικόνα 1 και πατάμε OK. Εικόνα 1: Επεξεργασία χαρακτηριστικών δικτύου (Rapid Configuration). Αν όλα έχουν εκτελεστεί σωστά θα δούμε στο κεντρικό παράθυρο του project την παρακάτω τοπολογία (εικόνα 2). Σελίδα 3

Εικόνα 2: Τοπολογία δικτύου με διακλαδωτήρα. 6. Επεξεργασία κόμβων σεναρίου. Το επόμενο βήμα είναι η επεξεργασία των χαρακτηριστικών των κόμβων που είναι σε διάταξη Star. Μέσω αυτής της επεξεργασίας θα ορίσουμε το είδος και τα χαρακτηριστικά της δικτυακής κίνησης για το σενάριο που θέλουμε να προσομοιώσουμε. Αρχικά πατάμε στο κεντρικό παράθυρο πάνω σε έναν κόμβο, δεξί κλικ > Select Similar nodes.. Αφού είναι όλοι οι κόμβοι επιλεγμένοι (οπτικά αυτό φαίνεται με ένα κύκλο γύρο από τον κόμβο) πατάμε δεξί κλίκ > Edit Attributes για να ανοίξει το παράθυρο με τις επιλογές χαρακτηριστικών των κόμβων και της κίνησης που παράγουν στο δίκτυο. Πριν προβούμε σε οποιαδήποτε αλλαγή είναι σημαντικό να επιλέξουμε το πεδίο Apply to selected objects, για να εφαρμοστούν οι αλλαγές σε όλους τους επιλεγμένους κόμβους (κάτω αριστερά στο παράθυρο node Attributes). Στο παράθυρο με τις επιλογές χαρακτηριστικών κόμβου κάνουμε τις παρακάτω αλλαγές. Στο πεδίο Traffic Generation Parameters πατάμε το σύμβολο + για να εμφανιστεί το μενού με τις έξτρα παραμέτρους. Εκεί στο πεδίο ON State Time δινουμε την τιμή exponential(100) και στην τιμή OFF State Time δίνουμε την τιμή exponential(10). Επίσης στα πεδία Interarrival Time και Packet Size (στο Packet Generation Arguments) δίνουμε τις τιμές exponential 0.02 και constant 1500 αντίστοιχα. Πατώντας OK επιστρέφουμε στο κεντρικό παράθυρο. 7. Ρυθμίσεις προσομοίωσης. Για την συγκεκριμένη άσκηση θέλουμε να εξετάσουμε την κίνηση που έστειλαν οι κόμβοι της παραπάνω τοπολογίας. και την κίνηση που έλαβαν collisions (συγκρούσεις) delay (καθυστέρηση) Στο μενού του κεντρικού παραθύρου, θα βρείτε την επιλογή DES > Choose Individual Statistics. Στο παράθυρο που θα ανοίξει (εικόνα 3) πατώντας αυτή την επιλογή, στο δεξί μενού ανοίγουμε το μενού Global Statistics (πατώντας το +) και στους κλάδους Ethernet, Traffic Sink, Traffic Source, Σελίδα 4

Node Statistics και επιλέγουμε αντίστοιχα τα Delay, Traffic Received (packets/sec), Traffic Sent (packets/sec) και Collision Count αντίστοιχα. Πατώντας OK κλείνουμε το παράθυρο. Εικόνα 3: Ρύθμιση στατιστικών για αποτελέσματα. 8. Αντιγραφή σεναρίου. Το σενάριο που έχουμε δημιουργήσει ως τώρα περιλαμβάνει 16 κόμβους οι οποίοι είναι δικτυακά συνδεδεμένοι μέσω ενός διακλαδωτήρα. Αυτό που θα κάνουμε στη συνέχεια είναι να δημιουργήσουμε ένα νέο σενάριο στο οποίο στην σύνδεση των κόμβων θα παρεμβάλλεται και ένας μεταγωγέας. Τέλος θα προσομοιώσουμε και τα δύο σενάρια και θα εξετάσουμε πως επηρεάζεται η δικτυακή κίνηση με την χρήση μεταγωγών και διακλαδωτήρων. Στο μενού της κεντρικής σελίδας, επιλέξτε Scenarios > Dublicate Scenario... Στο παράθυρο που ανοίγει δώστε το όνομα HubAndSwitch. Στη συνέχεια πατάμε στο μενού την επιλογή στο Topology > Open Object Pallete (εικόνα 4) και επιλέγοντας τα στοιχεία ethernet 16_switch, ethernet 16_hub και 10BaseT εισάγουμε ένα μεταγωγέα, ένα διακλαδωτήρα και τα συνδέουμε για να δημιουργήσουμε την τοπολογία της εικόνας 5. Σημείωση. Μπορείτε να αλλάξετε το όνομα ενός στοιχείου της τοπολογίας κάνοντας δεξί κλίκ > Set Name. Στην παρακάτω τοπολογία έχουμε αλλάξει τα ονόματα των διακλαδωτήρων και του μεταγωγέα σε Hub 1, Hub 2 και Switch Σελίδα 5

Εικόνα 4: Object Pallete. Εικόνα 5: Τοπολογία δικτύου με δικλαδωτήρες και μεταγωγέα. Σελίδα 6

9. Εκτέλεση προσομοίωσης. Το επόμενο βήμα είναι να εκτελέσουμε την προσομοίωση. Στο μενού του κεντρικού παραθύρου πατάμε την επιλογή Scenarios > Previous Scenario για να επιστρέψουμε στο πρώτο σενάριο με την τοπολογία που έχει μόνο τον διακλαδωτήρα. Στη συνέχεια επιλέγουμε πάλι από το μενού DES > Configure/Run Discrete Event Simulation (ή εναλλακτικά πατάμε το εικονίδιο με τον δρομέα). Θα εμφανιστεί ένα παράθυρο στο οποίο θα πρέπει να δηλώσουμε τον χρόνο προσομοίωσης σε ένα πεδίο με όνομα Duration. Εισάγετε τις τιμές 2 minute(s). Στη συνέχεια επαναλαμβάνουμε τα βήματα (Scenarios > Next Scenario) και ολοκληρώνουμε την προσομοίωση και για το σενάριο με τους διακλαδωτήρες και τον μεταγωγέα. Επιλέγοντας Scenarios > Manage Scenarios... θα πρέπει να δούμε πως οι προσομοιώσεις και στα δύο σενάρια είναι up to date (εικόνα 6) Εικόνα 6: Αποτελέσματα προσομοίωσης σεναρίου. 10. Αποτελέσματα προσομοίωσης. Αφού τελειώσει η προσομοίωση του σεναρίου από το μενού του κεντρικού παραθύρου επιλέγουμε DES > Results > View Results... Στο παράθυρο που ανοίγει επιλεγουμε από το δεξί μενού Results for: Current Project. Με αυτόν τον τρόπο συμπεριλαμβάνουμε τα αποτελέσματα από όλα τα σενάρια. Στη συνέχεια από το μενού Global Statistics μπορούμε να επιλέξουμε τα αποτελέσματα τις τιμής που θέλουμε να δούμε. Στην εικόνα 7 φαίνεται η γραφική αναπαράσταση της καθυστέρησης που εμφανίζεται στο δίκτυο σε συνάρτηση με τον χρόνο, και για τα δύο σενάρια του project μας. Σελίδα 7

Εικόνα 7: Αποτελέσματα προσομοίωσης σεναρίου. Σελίδα 8

Αναφορές https://splash.riverbed.com/community/product-lines/steelcentral/university-supportcenter/blog/2014/06/11/riverbed-modeler-academic-edition-release Ασκήσεις προσομοίωσης δικτύων. Για το βιβλίο "Δίκτυα υπολογιστών: Μια προσέγγιση από τη σκοπιά των συστημάτων", Emad Aboelela, επιμέλεια: Περικλής Χατζημίσιος, Κλειδάριθμος, 2011. ISBN 978-960-461-387-8 Σημειώματα Σημείωμα Ιστορικού ΕκδόσεωνΈργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0.0 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιον Πατρών, Δημήτριος Λυμπερόπουλος, Σπύρος Δενάζης, 2015 «Αρχιτεκτονικές Δικτύων & Πρωτόκολλα Ι - Τοπικά δίκτυα και μεταγωγείς - Προσομοίωση με χρήση εργαλείου Riverbed Modeler». Έκδοση: 1.0.0 Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/ee799/. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση CC BY-NC [1] Αυτή η άδεια σας επιτρέπει να διανείμετε, να αναμείξετε, και να δημιουργήσετε πάνω σε αυτό το έργο, κατά μη-εμπορικό τρόπο, και παρόλο που τα νέα σας έργα θα πρέπει επίσης να αποδίδουν αναγνώριση και να είναι μη-εμπορικά, δεν οφείλουν να υπαγάγουν τα παράγωγα έργα τους στους ίδιους όρους. [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ Σελίδα 9

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Σελίδα 10