ΑΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ

Εργαστήριο 5 ΑΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Σχεδίαση Δικτύου Στόχος Ο στόχος του σημερινού εργαστηρίου είναι να επιδειχθούν τα βασικά της σχεδίασης ενός δικτύου λαμβάνοντας υπ όψιν τους χρήστες, τις υπηρεσίες, και την τοποθεσία των κόμβων. Περίληψη Η βελτίωση της σχεδίασης ενός δικτύου είναι ένα σημαντικό ζήτημα. Οι προσομοιώσεις συχνά χρησιμοποιούνται για να αναλύσουν την εννοιολογική σχεδίαση του δικτύου. Η αρχική εννοιολογική σχεδίαση συχνά βελτιώνεται αρκετές φορές μέχρι να βγει η τελική απόφαση για να υλοποιηθεί. Ο σκοπός είναι να υπάρχει μια σχεδίαση που μεγιστοποιεί την απόδοση του δικτύου, λαμβάνοντας υπ όψιν τους περιορισμούς κόστους και το γεγονός ότι οι απαιτούμενες υπηρεσίες θα προσφέρονται σε διαφορετικούς τύπους χρηστών. Μετά την υλοποίηση του δικτύου, η βελτίωσή του πρέπει να γίνεται περιοδικά, καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του δικτύου έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η μέγιστη απόδοση του δικτύου και να παρακολουθείται η χρησιμοποίηση των δικτυακών πόρων. Σε αυτό το εργαστήριο θα σχεδιάσετε ένα δίκτυο για μια εταιρεία που έχει τέσσερα τμήματα: Έρευνα, Μηχανική, Ηλεκτρονικό εμπόριο και Πωλήσεις. Θα χρησιμοποιήσετε ένα μοντέλο τοπικού δικτύου που σας επιτρέπει να προσομοιώσετε πολλαπλούς πελάτες και εξυπηρετητές σε ένα αντικείμενο προσομοίωσης. Το μοντέλο μειώνει δραματικά και την ποσότητα της εργασίας για την παραμετροποίηση και την ποσότητα της μνήμης που χρειάζεται για να εκτελεστεί η προσομοίωση. Έτσι θα είστε ικανοί να ορίσετε ένα προφίλ που δείχνει λεπτομερώς το μοτίβο των εφαρμογών που χρησιμοποιούνται από τους χρήστες κάθε τμήματος της εταιρείας. Στο τέλος του εργαστηρίου θα είστε ικανοί να μελετήσετε πως οι διαφορετικές αποφάσης σχεδίασης μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση του δικτύου. Διαδικασία 1. Δημιουργία νέου project 1. Ανοίξτε το Riverbed Modeler Academic Edition Επιλέξτε New από το μενού File. 2. Επιλέξτε Project και πατήστε ΟΚ Ονομάστε το project <τα αρχικά σας (στα αγγλικά)>_netdesign. 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 επιλέξτε Miles από τη λίστα Units και θέστε 1 και στο X Span και το Y Span πατήστε Next 2 φορές πατήστε Finish. Σελίδα 1 από 11

2. Δημιουργία και παραμετροποίηση του δικτύου Αρχικοποίηση του δικτύου: 1. Η παλέτα αντικειμένου πρέπει να είναι ανοικτή στο χώρο του project. Αν δεν είναι ή την κλείσατε, ανοίξτε την παλέτα αντικειμένου κάνοντας κλικ στο κουμπί. Βεβαιωθείτε ότι είναι επιλεγμένο το internet_toolbox αλλιώς επιλέξτε το από το pulldown μενού της στην παλέτας αντικειμένου. 2. Προσθέστε στο χώρο εργασίας του project τα ακόλουθα αντικείμενα από την παλέτα: Application Config, Profile Config και ένα απλό subnet. Ο χώρος εργασίας πρέπει να είναι όπως στην εικόνα που ακολουθεί. 3. Κλείστε την παλέτα αντικειμένου. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αποθηκεύσει το project. Παραμετροποίηση των Υπηρεσιών: 1. Κάντε δεξί κλικ στο κόμβο Application Config Edit Attributes αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Applications αλλάξτε τα χαρακτηριστικό Application Definitions σε Default πατήστε OK. 2. Κάντε δεξί κλικ στο κόμβο Profile Config Edit Attributes αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Profiles αλλάξτε τα χαρακτηριστικό Profile Configuration σε Sample Profiles πατήστε OK. To Sample Profiles παρέχει μοτίβα εφαρμογών που χρησιμοποιούνται από χρήστες όπως μηχανικοί, ερευνητές, πωλητές και χρήστες πολυμέσων. Παραμετροποίηση του υποδικτύου: 1. Κάντε δεξί κλικ στο κόμβο subnet Set Name αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε Engineering πατήστε OK. 2. Κάντε διπλό κλικ στο κόμβο Engineering. Θα ανοίξει ένα νέος κενός χώρος εργασίας που δηλώνει ότι το υποδίκτυο δεν έχει αντικείμενα. 3. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένου και βεβαιωθείτε ότι είναι επιλεγμένο το internet_toolbox Σελίδα 2 από 11

4. Προσθέστε τα ακόλουθα αντικείμενα στο χώρο του υποδικτύου: 10BaseT_LAN, ethernet16_switch, και 10BaseT_link που να συνδέσει το LAN με το Switch κλείστε την παλέτα. 5. Κάντε δεξί κλικ στο κόμβο 10BaseT_LAN Edit Attributes αλλάξτε το χαρακτηριστικό name σε LAN Επεκτείνετε την ιεραρχία LAN Παρατηρείστε ότι το χαρακτηριστικό Number of Workstations έχει την τιμή 10 Επεκτείνετε την ιεραρχία Applications Επεκτείνετε την ιεραρχία Application:Supported Profiles θέστε τον αριθμό 1 στο Number of rows Επεκτείνετε την ιεραρχία None θέστε το Profile Name σε Engineer. Σημείωση: Engineer είναι ένα από τα «Sample» Profiles που παρέχονται μέσα στο αντικείμενο Profile Config. 6. Πατήστε OK. Το αντικείμενο που μόλις φτιάξατε είναι ίσο με 10 σταθμούς εργασίας τοπολογίας αστέρα. Η κίνηση που δημιουργείται από τους χρήστες του συγκεκριμένου LAN μοιάζει να δημιουργείται από «μηχανικούς». 7. Μετονομάστε το ethernet16_switch σε Switch. 8. Το υποδίκτυο πρέπει να μοιάζει με το παρακάτω. 9. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αποθηκεύσει το project. Παραμετροποίηση όλων των Τμημάτων: 1. Τώρα ολοκληρώσατε την παραμετροποίηση του υποδικτύου του τμήματος Μηχανικών. Πηγαίνετε πίσω στο χώρο εργασία του κυρίως project κάνοντας κλικ στο εικονίδιο Go to Parent Subnet Τα υποδίκτυα και των άλλων τμημάτων της εταιρείας πρέπει να είναι παρόμοια με αυτό των μηχανικών εκτός από τα υποστηριζόμενα προφίλ. 2. Κάντε αντίγραφα του υποδικτύου Engineering που μόλις δημιουργήσατε: Επιλέξτε με κλικ το υποδίκτυο Engineering από το μενού Edit, επιλέξτε Copy από το μενού Edit, επιλέξτε Paste τρεις φορές, τοποθετώντας το υποδίκτυο στο χώρο εργασίας έτσι ώστε να δημιουργήσετε νέα υποδίκτυα. Σελίδα 3 από 11

3. Μετονομάστε (με δεξί κλικ πάνω στο υποδίκτυο επιλέξτε Set Name) και τακτοποιήστε τα υποδίκτυα όπως το παρακάτω σχήμα. 4. Κάντε διπλό κλικ στον κόμβο Research κάντε Edit Attributes του δικτύου LAN Επεκτείνετε την ιεραρχία Applications Επεκτείνετε την ιεραρχία Application:Supported Profiles Επεκτείνετε την ιεραρχία Engineer και αλλάξτε την τιμή του Profile Name από Engineer σε Researcher κλικ OK, πηγαίνετε στο γονικό υποδίκτυο. 5. Επαναλάβετε το βήμα 4 για τον κόμβο Sales και θέστε στο χαρακτηριστικό Profile Name την τιμή Sales Person. 6. Επαναλάβετε το βήμα 4 για τον κόμβο E-Commerce και θέστε στο χαρακτηριστικό Profile Name την τιμή E-Commerce Customer. 7. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αποθηκεύσει το project. Παραμετροποίηση των εξυπηρετητών: Τώρα χρειαζόμαστε να υλοποιήσουμε ένα δίκτυο που περιέχει τους εξυπηρετητές. Οι εξυπηρετητές πρέπει να υποστηρίζουν τις εφαρμογές που δηλώθηκαν στα προφίλ. Μπορείτε να ελέγξετε τις εφαρμογές κάνοντας edit attribute στον κόμβο Profiles. Παρατηρείστε κάθε γραμμή κάτω από την ιεραρχία Applications, (αφού επεκτείνετε την ιεραρχία είδους χρηστών) που είναι με τη σειρά της κάτω από την ιεραρχία Profile Configuration. Θα δείτε ότι χρειαζόμαστε εξυπηρετητές που να υποστηρίζουν τις ακόλουθες εφαρμογές: Web browsing, Email, Telnet, File Transfer, Databases και File Print. 1. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένου και προσθέστε ένα νέο subnet μετονομάστε το νέο υποδίκτυο σε Servers διπλό κλικ στον κόμβο Servers για να εμφανιστεί ο δικός του χώρος εργασίας. Σελίδα 4 από 11

2. Από την παλέτα αντικειμένου, προσθέστε 3 ethernet_servers, ένα ethernet16_switch, και τρεις συνδέσεις 10BaseT για να συνδέσετε τους εξυπηρετητές με το μεταγωγό. 3. Κλείστε την παλέτα αντικειμένου. 4. Μετονομάστε τους εξυπηρετητές και το μεταγωγό όπως παρακάτω: 5. Κάντε δεξί κλικ (Edit Attributes) σε κάθε ένα από τους εξυπηρετητές επεκτείνετε την ιεραρχία Applications και κάντε Edit στην τιμή του χαρακτηριστικού Application: Supported Services. i. Για τον Web Server προσθέστε 4 γραμμές για να υποστηρίζει τις υπηρεσίες: Web Browsing (Light HTTP1.1), Web Browsing (Heavy HTTP1.1), Email (Light) και Telnet Session (Light). ii. Για τον File Server προσθέστε 2 γραμμές για να υποστηρίζει τις υπηρεσίες: File Transfer (Light) και File Print (Light). iii. Για τον Database Server προσθέστε μία γραμμή για να υποστηρίζει τις υπηρεσίες: Database Access (Light). 6. Επιστρέψτε στο γονικό project. 7. Αποθηκεύστε το project. Συνδέστε τα υποδίκτυα: Τώρα όλα τα υποδίκτυα είναι έτοιμα για να συνδεθούν μεταξύ τους. 1. Ανοίξτε την παλέτα αντικειμένου και προσθέστε τέσσερις (4) συνδέσεις 100BaseT για να ενώσετε τα υποδίκτυα των τμημάτων με το υποδίκτυο Servers. Καθώς κάνετε τις συνδέσεις, βεβαιωθείτε ότι συνδέονται τα "switches" σε κάθε υποδίκτυο μεταξύ τους. Αυτό γίνεται επιλέγοντας τους μεταγωγούς από το drop-down μενού όπως στην εικόνα. Σελίδα 5 από 11

2. Κλείστε την παλέτα αντικειμένου. Ο χώρος εργασίας πρέπει να είναι όπως παρακάτω: 3. Αποθηκεύστε το project. 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 (αλλά όχι πάνω σε κάποιο αντικείμενο) και επιλέξτε Choose Individual DES Statistics από το pop-up μενού. 2. Στο πλαίσιο διαλόγου Choose Results, επεκτείνετε την ιεραρχία Global Statistics επεκτείνετε την ιεραρχία HTTP επιλέξτε Page Response Time (seconds). Σελίδα 6 από 11

3. Τσεκάρετε το Generate scalar data επιλέξτε στο Using time average από το combo box Πατήστε ΟΚ. 4. Αποθηκεύστε το project και προχωρήστε το επόμενο βήμα που είναι η εκτέλεση της προσομοίωσης. 4. Διαμόρφωση των παραμέτρων και εκτέλεση της προσομοίωσης 1. Κάντε κλικ στο κουμπί Configure/Run Simulation 2. Θέστε την διάρκεια στα 30 λεπτά. 3. Πατήστε Run. 5. Αντιγραφή του σεναρίου Στο δίκτυο που δημιουργήθηκε έγινε η υπόθεση ότι δεν υπάρχει κυκλοφορία στις συνδέσεις. Στα πραγματικά δίκτυα, οι συνδέσεις συχνά έχουν κάποια υπάρχουσα κυκλοφορία. Θα δημιουργήσετε ένα αντίγραφο του σεναρίου SimpleNetwork αλλά με κάποια χρησιμοποίηση των συνδέσεων 100BaseT. 1. Επιλέξτε Duplicate Scenario από το μενού Scenario και δώστε το όνομα BusyNetwork OK. 2. Επιλέξτε και τις τέσσερις συνδέσεις 100BaseT ταυτόχρονα (κάντε κλικ πάνω στη σύνδεση κρατώντας πατημένο το Shift) δεξί κλικ σε οποιαδήποτε από αυτές Edit Attributes επιλέξτε το Apply Changes to Selected Objects check box. 3. Επεκτείνετε την ιεραρχία του χαρακτηριστικού Traffic Information κάντε κλικ στην τιμή του Number of Rows και θέστε 1 κλικ enter Σελίδα 7 από 11

4. Επεκτείνετε την ιεραρχία του χαρακτηριστικού Row 0 που εμφανίστηκε επεκτείνετε την ιεραχία και των δύο συνδέσεων κλικ στην τιμή Traffic Load της πρώτης σύνδεσης και επιλέξτε Edit εκεί που έχει NONE εμφανίζεται το παράθυρο του προφίλ 1 όπως ακολουθεί. Πρέπει να κάνετε κλικ στα seconds και να γράψετε τις τιμές χωρίς κόμμα ή τελεία (μπαίνουν αυτόματα). Αντίστοιχα για τα bits/second. Η εικόνα δείχνει ότι έχουμε χρησιμοποίηση της σύνδεσης 99%. Αυτό γίνεται θέτοντας το Link Load (bps) να είναι 99000000 bps και την προσομοίωση να διαρκέσει 30 λεπτά(1800 seconds). 5. Κάντε κλικ ΟΚ 6. Κάντε κλικ στην τιμή Traffic Load της δεύτερης σύνδεσης και επιλέξτε Select εκεί που έχει NONE στο παράθυρο επιλέξτε προφίλ 1. Σελίδα 8 από 11

7. Κάντε κλικ στο ΟΚ 8. Επιλέξτε τις στατιστικές μετρήσεις όπως εμφανίζονται στην ενότητα 3. 9. εκτελέστε την προσομοίωση όπως στην ενότητα 4. 10. Αποθηκεύστε το project. 6. Επισκόπηση και ανάλυση των αποτελεσμάτων 1. Επιλέξτε Compare Results από το μενού DES/Results, για να ανοίξει o Results Browser. 2. Αλλάξτε την τιμή στο αναδιπλούμενο μενού στο κάτω δεξιά τμήμα του πλαισίου διαλόγου από As Is σε time_average. 3. Στο drop down μενού του Results for, επιλέξτε Current Project. 4. Επιλέξτε SimpleNetwork και BusyNetwork. 5. Επεκτείνετε την ιεραρχία Global Statistics, επεκτείνετε την ιεραρχία HTTP. 6. Επιλέξτε Page Response Time (seconds) και μετά κλικ στο Show. Σελίδα 9 από 11

Ερωτήσεις Ερώτηση 1 Αναλύστε το αποτέλεσμα από το γράφημα που εξάγατε σχετικά με το HTTP Page Response Time. Συλλέξτε και άλλα στατιστικά στοιχεία για το Ethernet Delay, DB query Resonse Time, FTP Download Response Time, ενώ από τα Link Statistics point-to-point throughput(bits/sec)<-- και Utilization <--. Ξανατρέξτε την προσομοίωση και των δύο σεναρίων. Συγκρίνετε τα γραφήματα που θα πάρετε για τις συγκεκριμένες στατιστικές μετρήσεις. Σχολιάστε τα αποτελέσματα. Ερώτηση 2 Στο σενάριο BusyNetwork μελετήστε τη χρησιμοποίηση utilization% των επεξεργαστών των εξυπηρετητών. (Κάντε δεξί κλικ σε κάθε εξυπηρετητή και επιλέξτε Choose Individual DES Statistics CPU Utilization(%)). Σελίδα 10 από 11

Ερώτηση 3 Δημιουργείστε ένα νέο σενάριο σαν αντίγραφο του σεναρίου BusyNetwork. Ονομάστε το νέο σενάριο Q3_OneServer. Αντικαταστήστε τους τρεις εξυπηρετητές με μόνο ένα εξυπηρετητή που υποστηρίζει όλες τις απαιτούμενες υπηρεσίες. Μελετήστε τη χρησιμοποίηση utilization% του επεξεργαστή του εξυπηρετητή. Συγκρίνετε τη χρησιμοποίηση μαζί με τις τρεις που λάβατε στην προηγούμενη ερώτηση. Ερώτηση 4 Δημιουργήστε ένα νέο σενάριο σαν αντίγραφο του σεναρίου BusyNetwork. Ονομάστε το νέο σενάριο Q4_FasterNetwork. σε αυτό το σενάριο αντικαταστήστε όλες τις συνδέσεις 100BaseT του δικτύου με 10Gbps Ethernet και αντικαταστήστε όλες τις συνδέσεις 10BaseT με συνδέσεις 100BaseT. Μελετήστε πως η αύξηση της χωρητικότητας μετάδοσης των συνδέσεων επηρεάζει την απόδοση του δικτύου στο νέο σενάριο (π.χ. συγκρίνετε το HTTP page response time στο νέο σενάριο με αυτό του BusyNetwork). Σελίδα 11 από 11