Разработка и исследование имитационной модели локальных вычислительных сетей (стр. 2 из 17)
2. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ
Продукты для моделирования работы сети значительно отличаются друг от друга по цене, сложности и функциональным возможностям. Например, в этом секторе рынка можно встретить цены от 129 до 40 000 дол. и больше (если принять во внимание стоимость дополнительных модулей). Однако, ни один из продуктов нельзя рассматривать как полностью готовое к употреблению средство, способное в точности смоделировать работу существующей или даже вновь спроектированной сети. Необходимо потратить значительные средства на обучение, прежде чем станут возможными построение корректных моделей и интерпретация полученных результатов. Затем понадобится еще в течение шести-девяти месяцев непрерывно подстраивать модель, и только после этого она будет хотя бы приблизительно приведена в соответствие с действительностью.
Чтобы понять, почему так получается, надо вспомнить, как строятся модели при работе с этими продуктами. Все программы оснащены средствами графического проектирования, позволяющими строить схемы сети с помощью буксировки значков, соответствующих различным устройствам, из библиотеки на рабочее поле программы. Далее указывается, каким образом устройства соединены LAN- и WAN-каналами, работающими на разных скоростях, и, наконец, схема дополняется данными о работе сети, полученными от сетевых мониторов.
Получив все эти данные, программа строит систему математических уравнений, с помощью которых моделируется поведение сети. К сожалению, одна-две ошибки в начальной информации могут испортить все.
Каждый из рассмотренных продуктов имеет свою собственную "экологическую" нишу. Одни средства рассчитаны на управление локальными сетями, а другие предназначены для администраторов территориально-распределенных сетей. Одни просто позволяют строить схемы сетей и обладают ограниченными возможностями моделирования, другие же способны производить сложный анализ глобальных сетей.
Однако ни одно из средств не способно охватить все задачи, поэтому если необходимо смоделировать сеть и проанализировать ее работу, придется покупать несколько продуктов. Имеются также заметные различия между продуктами, которые, как утверждается, решают одни и те же задачи.
Следует обязательно выяснить, работу каких сетевых элементов способно рассчитывать то или иное средство. В этой области можно найти интересные результаты. Большинство продуктов рассчитывают, как будут работать те элементы сети, о которых у них имеются данные. Однако три пакета сплоховали: CANE от Image Net не может моделировать работу дисков, микросхем и контроллеров; Virtual Agent от Network Tools не принимает во внимание работу с очередями и скорость передачи данных по физическому носителю; SimuNet от Telenix не в состоянии учитывать, например, архитектуру устройств. За исключением NetArchitect от Datametrics, ни одно средство не умеет смоделировать работу системы в целом. Это означает, что невозможно принять во внимание, например, влияние параметров конечных станций. По-видимому, к этой проблеме производители обратятся несколько позже, когда станут более распространенными сети, при построении которых учитывается характер работающих в них приложений. Службы каталогов и сетевые протоколы в таких сетях будут поддерживать передачу трафика, чувствительного к задержкам.
Кроме того, средства моделирования сетей имеют несколько ограниченные возможности учета воздействия на пропускную способность сети работы с приоритетами и уровнями обслуживания. Если вспомнить, какое значение сейчас придается средствам предоставления уровней обслуживания и управления ими, станет ясно, что этот недостаток должен быть исправлен. Еще один важный момент - передача голоса через IP. Ясно, что производители средств моделирования будут обращать все больше внимания на эту проблему, по мере того как компании, стремящиеся переложить свой междугородний телефонный трафик на Internet, будут пытаться оценить воздействие соответствующей нагрузки на свои сети, базирующиеся на маршрутизаторах. Можно также ожидать появления новых компаний, которые сосредоточат свои усилия на новых технологиях, таких как Gigabit Ethernet и IP-телефония.
2.1 Продукты первой группы
2.1.1 Пакет NetCracker Professional
Фирма-производитель данного продукта – NetCracker Technology, платформа – Windows 95/98/NT.
NetCracker позволяет создавать модель сети практически любого масштаба – от локальной на несколько пользователей до уровня региона. Программа легко настраивается и относительна проста в использовании благодаря дружественному пользовательскому интерфейсу и использованиею технологии “drag and drop”.
NetCracker имеет большую базу данных, хранящую информацию об около 5000 разнотипных устройствах: повторителях, концетраторах, коммутаторах, сетевых адаптерах, серверах различных производителей. Также имеются сведения о нагрузке, создаваемой различным программным обеспечением. Базу данных легко обновляема, через интернет с сервера производителя.
Каждое устройство описывается набором свойств, которые подробно описывают такие данные как задержка, скорость передачи, фильтрации и перенаправления пакетов, используемые протоколы, тип портов, их доступность, описание интерфейсной карты и т.д. Аппаратное и программное обеспечение в совокупности позволяет описывать разнообразные сетевые архитектуры: клиент-сервер, VLAN (виртуальная локальная сеть), intranet, беспроводные сети и др.
Сетевая нагрузка может быть описана обычным потоком данных, либо потоком голосовой и видеоинформации. Для задания этой нагрузки требуется указать станцию-отправитель, станцию-получатель и вид траффика: размер пакетов, время ожидания между их передачами, закон изменения этих величин, возможно также определить используемый протокол высокого уровня: SMTP, POP3, FTP, HTTP, CAD/CAM client-server, Database client-server, File client-server, Voice over IP peer to peer и др. Во время имитирования нагрузки каждый класс заявок наглядно показывается как серия движущихся прямоугольников определенного цвета. Направление, скорость движение и промежутки между ними приблизительно показывают основные характеристки траффика.
NetCracker обладает развитыми средствами генерации отчетов. Как правило, быстрый отчет, включающий данные по загрузке всех узлов сети, спомощью специального мастера можно сделать за 1-2 минуты, с возможностью экспорта в HTML-файл.
NetCracker обладает такой полезной возможностью, как разрыв и восстановление связей между сетевыми устройствами. Это позволяет промоделировать различные сценарии разрыва соединений, перегрузки сервера, перегрузки канала и др. Данная возможность чрезвычайно важна для администратора сети, так как делает возможным моделирование сети не только в нормальном режиме, но и в режиме выхода из строя ее отдельных элементов.
Достоинства и недостатки программы моделирования NetCracker удобно продемонстрировать на конкретном примере. Построим небольшую локальную сеть, состоящую из одного клиента, сервера и коммутатора между ними (рис. 1). Хотя рабочая станция, выступающая в качестве клиента, здесь одна, имеется возможность задать одновременно несколько классов заявок, генерируемых клиентом и обрабатываемых сервером. Это имитирует работу в сети одновременно нескольких клиентов.
рис. 1. Модель локальной сети в NetCracker Professional
Для построения указанной конфигурации были выполнены следующие действия:
· Из базы данных устройств были выбраны Ethernet Workstation, Ethernet Switch и Ethernet Server и “перетащены” на рабочее поле. В этих устройствах уже предполагается наличие сетевого адаптера Ethernet, поэтому добавдять его вручную не надо.
· Созданы связи между клиентом и коммутатором, а также между коммутатором и сервером. В свойствах канала указывался тип кабеля (витая пара), его длина и максимальная скорость передачи (10 Мбит/с)
· Созданы профили рабочих нагрузок, которые были затем добавлены в качестве траффика между клиентом и сервером: 4 класса заявки с размером пакета 50 байт и 2 класса с размером пакета 1500 байт, временем подготовки и обработки 2 мс. Выведены индикаторы использования каналов передачи и скорости обработки в клиенте и сервере.
После завершения работы имитации были получены следующие результаты:
рис. 2.Отображение результата моделирования локальной сети
Данный пример наглядно показывает несовершенство примененной модели сети Ethernet. Никогда коэффициент использования моноканала не может достигать 100 %. Во-первых, метод доступа к среде CSMA/CD становится неэффективным при загруженности более 50-60%. С ее увеличением выше этой цифры, текущая пропускная способность практически не увеличивается.
Во-вторых, обязательные временные интервалы между пакетами также снижают пропусную способность.