Tài liệu Tài liệu-hướng dẫn thí nghiệm opnet

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ Trần Xuân Nam, Nguyễn Thành, Đinh Thế Cường TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM OPNET Hà Nội 12 / 2008 MỤC LỤC Trang 1 Mục lục Lời nói đầu 3 Phần 1: Giới thiệu về phần mềm OPNET IT GURU 5 Phần 2: Cơ sở lý thuyết mô phỏng 9 2.1 Mạng LAN Ethernet 9 2.2 Hub và Switch 10 2.3 Các giao thức định tuyến 10 2.4 QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xếp hàng 10 Phần 3: Các module mô phỏng 12 3.1 Module mô phỏng 1: Mô phỏng đánh giá hiệu năng mạng 12 LAN Ethernet 3.2 Module mô phỏng 2: So sánh Hub và Switch 22 3.3 Module mô phỏng 3: Các giao thức định tuyến 3.4 Module mô phỏng 4: Cơ chế hàng đợi 30 41 Kết luận Tài liệu tham khảo 54 55 1 2 LỜI NÓI ĐẦU Mạng Truyền Số liệu là một trong những nội dung cơ bản trong cấu trúc chương trình đào tạo đại học và sau đại học các chuyên ngành thông tin, kĩ thuật điện tử và rađa dẫn đường. Bên cạnh khối lượng kiến thức lí thuyết bao quát một phạm vi rất rộng, từ cấp độ phần tử cho đến hệ thống lớn, rất phức tạp, môn học còn đặt ra yêu cầu phải có điều kiện cho học viên có thể tiếp cận thực tiễn hệ thống để so sánh, kiểm nghiệm với lí thuyết đã được trang bị. Trong điều kiện hiện nay, việc trang bị một phòng thí nghiệm với quy mô như vậy cực kì tốn kém, hơn nữa, vì nhiều lí do khác nhau, các công ty viễn thông cũng không tạo điều kiện dễ dàng để học viên có thể tiếp cận, khảo sát, điều chỉnh các hệ thống của họ. Trong điều kiện như vậy, cách thức hiệu quả giải quyết vấn đề là sử dụng các phần mềm mạnh để thực hiện việc mô hình hoá, mô phỏng, đánh giá chất lượng của các mạng viễn thông. Giải pháp này đã và đang được rất nhiều các trường đại học kĩ thuật danh tiếng trên thế giới có chuyên ngành này sử dụng. Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này, trên cơ sở lý thuyết về mạng truyền số liệu, nhóm tác giả xây dựng 4 module mô phỏng dựa trên phần mềm mô phỏng mạng OPNET Academic IT Guru. Các module mô phỏng xây dựng được bao gồm : 1. 2. 3. 4. Mạng Ethernet: Phân tích hoạt động của mạng chia sẻ môi trường truyền, đánh giá chất lượng (hiệu năng) của mạng khi tải lưu lượng thay đổi. Switch và Hub: Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của Switch và Hub, ảnh hưởng của nó đến thông lượng của mạng. Thủ tục định tuyến: Nguyên cứu hoạt động của giao thức Thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol), mô phỏng hoạt động của một số router sử dụng giao thức RIP, xác định sự thay đổi của bảng thông tin định tuyến cũng như tốc độ gói tin nhận được trong các trạng thái khác nhau của mạng. QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xử lí hàng đợi: Khảo sát một số tham số chất lượng của mạng như tỉ lệ mất gói tin, độ trễ xếp hàng, biến thiên độ trễ,… khi áp dụng những cơ chế xử lí hàng đợi khác nhau. Thông qua 4 module mô phỏng này người sử dụng có thể tiến hành mô phỏng đánh giá chất lượng được các giao thức mạng cơ bản như đa truy nhập MAC, giao thức định tuyến, mạng LAN, và các thủ tục định tuyến trong mạng chuyển mạch gói. Ngoài 4 module mô phỏng, thông qua phương pháp giới 3 thiệu người dùng có thể tự tiến hành xây dựng cho mình các module mô phỏng phục vụ cho mục đích học tập và nghiên cứu một cách dễ dàng. 4 Phần 1: Giới thiệu về phần mềm OPNET IT GURU Sự bùng nổ của mạng Internet trong những năm gần đây đã đặt ra yêu cầu cho các nhà khoa học và các kĩ sư trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin phải có khả năng bảo trì, điều chỉnh, gỡ lỗi, đổi mới và phát triển hạ tầng mạng. Việc nắm vững các kĩ thuật này đòi hỏi cả kiến thức lý thuyết và thực hành. Với ý nghĩa giúp học sinh củng cố các khái niệm lý thuyết đồng thời hiểu được khả năng ứng dụng trong thực tế của từng vấn đề, các chuyên gia trong ngành đặc biệt khuyến cáo việc kết hợp hoạt động phân tích với thực nghiệm trực quan trong các khóa học về mạng. Cần phải nhấn mạnh thêm là học phần thí nghiệm thực sự là yêu cầu bắt buộc đối với một chương trình học về mạng và khả năng hiểu biết sâu về hệ thống đòi hỏi các phương tiện thí nghiệm phải có khả năng cho phép xây dựng, quan sát, thực hành và đo đạc. Đã có rất nhiều cách khác nhau để phát triển các khóa học về mạng dựa trên các thí nghiệm trực quan. Một số khóa học thực hành tập trung vào điều hành và cấu hình mạng hay cả lĩnh vực quản trị mạng. Một số khóa khác thì nhấn mạnh tới một lớp cụ thể trong tập các giao thức mạng như phân tích lưu lượng mạng lớp liên kết dữ liệu, ứng dụng các giao thức lớp truyền tải, vv… Số ít các chương trình đào tạo mạng quy mô lớn cung cấp các phần cứng chuyên dụng trên đó học viên có thể thực hành với một số mạng thực và phát triển tính năng mạng ở mức lõi. Tuy nhiên những chương trình như vậy đòi hỏi lượng tài nguyên cực lớn để khởi tạo và quản lí, chi phí cao để mua sắm trang thiết bị chuyên dụng làm nó trở thành bất khả thi về mặt tài chính cho phần lớn các chương trình đào tạo. Phần lớn các khóa học thực hành mạng được đưa ra như là khóa học thứ hai về mạng máy tính. Tuy nhiên do giới hạn bởi trang thiết bị và nhân lực, phần lớn các trường đại học và cao đẳng chỉ thực hiện được một khóa học về mạng, mà đại đa phần trong đó không có bất kì một học phần thí nghiệm nào. Yêu cầu cấp thiết hiện nay là phải tích hợp được các khóa học mang tính giới thiệu về mạng với các học phần thí nghiệm. Một lời giải cho bài toán này là đưa thêm các bài thí nghiệm mô phỏng vào bên cạnh chương trình học lí thuyết. Mô phỏng mạng cho người dùng kiểm chứng các bài toán với lượng công sức tối thiểu nhưng quy mô và phạm vi thì lớn hơn rất nhiều so với việc thực hành trên thiết bị phần cứng. Trong trường hợp này, một công cụ có sẵn là chương trình mô phỏng mạng của OPNET, cung cấp các phương tiện để mô 5 hình hóa, thiết kế, mô phỏng, thu thập dữ liệu và phân tích. OPNET có thể mô phỏng rất nhiều loại mạng khác nhau được kết nối với nhau. Do đó, chỉ với một máy tính, sinh viên có thể thực hành rất nhiều các tùy chọn có sẵn trong mạng và xem xét một cách trực quan các tác động do việc thay đổi của mình. Luồng tin dữ liệu, các sự kiện mất gói tin, luồng tin điều khiển/định tuyến, sự cố đường truyền, lỗi bit, vv… có thể được rút ra quan sát một cách trực tiếp. Đây có thể coi là giải pháp đặc biệt kinh tế cho các trường đại học để minh họa trạng thái của các mạng cũng như các giao thức khác nhau. Tài liệu này sẽ mô tả quá trình phát triển các module mô phỏng sử dụng phần mềm OPNET của nhóm tác giả cũng như tổng kết các kinh nghiệm bước đầu trong quá trình đưa các module mô phỏng vào phục vụ nghiên cứu và đào tạo. Mục tiêu đào tạo cũng như lí do lựa chọn phần mềm OPNET trong số rất nhiều các gói phần mềm mô phỏng khác sẽ được đề cập trước tiên. Vấn đề lí thuyết cho những bài toán cơ bản của mạng viễn thông sau đó được bàn tới. Tiếp theo, các bài thực hành mô phỏng được giới thiệu ở mức chi tiết để người dung có thể tiến hành các bước tiến hành mô phỏng tương đối dễ dàng mà không gặp phải cản trở nào lớn. 1.1. Tiêu chí lựa chọn phần mềm mô phỏng mạng Để đáp ứng được các yêu cầu mô phỏng các tính năng của mạng truyền số liệu, công cụ phần mềm mô phỏng mạng được sử dụng phải thỏa mãn các tính năng sau: — Khả năng mô phỏng một số lượng lớn các công nghệ mạng: Phần mềm mô phỏng phải bảo đảm khả năng mô hình hóa toàn mạng, bao gồm trong nó là các router, switch, giao thức, server và các ứng dụng cụ thể mà chúng hỗ trợ. Phần mềm đó phải hỗ trợ một số lớn các hệ thống thông tin từ mức của một mạng LAN đến mức của các mạng vệ tinh toàn cầu. — Dễ dàng sử dụng: Phần mềm mô phỏng có thể được cài đặt và khai thác không mấy khó khăn. Học viên có thể sử dụng phần mềm để hoàn tất các bài thí nghiệm mô phỏng một cách độc lập, không cần phải được đào tạo sử dụng một cách công phu, bài bản. — Giá thành thấp hoặc miễn phí: Phần mềm phải có thể được tiếp cận mà không đòi hỏi chi phí quá lớn trong điều kiện kinh phí bảo đảm đào tạo hạn chế như hiện nay. Hơn nữa, để có thể đem lại một học phần thí nghiệm mở, học viên phải có thể download và cài đặt phần mềm (chỉ cần) với máy tính cá nhân của mình, không cần đến hệ thống máy tính với máy chủ mạnh để hỗ trợ. — Chất lượng mô phỏng cao: Với mỗi module mô phỏng, người dùng sẽ được yêu cầu tự khởi tạo lấy mô hình mạng, chạy mô phỏng, phân tích 6 kết quả và viết báo cáo thí nghiệm. Do đó nhất thiết cần đến một công cụ mô phỏng chất lượng cao để các mô phỏng của phần lớn các bài mô phỏng có thể được hoàn thành trong thời gian ngắn (dưới 30 phút). Nhiều loại tham số, kết qủa có thể rút ra được từ mô phỏng, biểu diễn ở nhiều dạng khác nhau như đồ thị, bảng, văn bản, vv… Ngoài ra phần mềm mô phỏng nên có thêm các thuộc tính mong muốn khác nhưng không phải là thiết yếu như: — Khả năng thích hợp của phần mềm cho việc nghiên cứu: Phần mềm mô phỏng có thể được dùng cho các nghiên cứu về mạng dựa trên mô phỏng. Đây là lĩnh vực học thuật chưa được phát triển trong phạm vi của khoa chuyên nghành. — Khả năng triển khai diện rộng: Phần mềm phải có cộng đồng sử dụng đông đảo và phải được sử dụng rộng rãi trong ngành, để sao cho, trong quá trình học, học viên có điều kiện tham khảo tiếp cận các nguồn tài liệu phong phú từ nhiều cơ sở đào tạo khác nhau và hơn nữa, sau khi tốt nghiệp, học viên có thể áp dụng trực tiếp kiến thức vừa được trang bị vào công việc. 1.2. Lựa chọn phần mềm mô phỏng mạng Hiên tại, trên thị trường có rất nhiều các gói phần mềm mô phỏng mạng. Một số trong đó nhắm tới từng lĩnh vực quan tâm nghiên cứu riêng – một loại mạng hay một giao thức cụ thể, như các mạng không dây bởi GloMoSIM. Số khác, như x-Sim và Maise, tập trung vào việc cho phép tạo ra ngôn ngữ để có thể vừa chạy mô phỏng vừa thực hiện được trên các mạng thực. OPNET và NS-2 là hai phần mềm mô phỏng mạng phổ dụng nhất, hướng tới rất nhiều loại mạng và giao thức. NS-2, phát triển từ REAL, là công cụ mô phỏng mạng mã nguồn mở, được sử dụng rộng rãi cho nghiên cứu và đào tạo và, đây là phần mềm miễn phí. Tuy nhiên NS-2 khó học hơn và thiếu giao diện người dùng. Nó buộc người dùng phải học và sử dụng các giao diện soạn thảo phi chuẩn (như Tcl) và phải cần khá nhiều thời gian để thông thuộc. Có thể nói OPNET là phần mềm mô phỏng mạng hàng đầu đáp ứng các mục tiêu đào tạo cũng như tiêu chí lựa chọn phần mềm đã đề ra với các lí do sau: — OPNET dễ sử dụng hơn nhiều so với NS-2. Nó hỗ trợ giao diện người dùng đồ họa GUI rất thân thiện và đơn giản. — OPNET có thể được sử dụng để mô hình hóa toàn mạng, bao gồm router, switch, giao thức, server và các ứng dụng riêng mà chúng hỗ trợ. Rất nhiều loại mạng khác nhau từ mức cục bộ đến toàn cầu cũng được hỗ trợ. 7 — Phần mềm OPNET có sẵn miễn phí cho lĩnh vực giảng dạy và nghiên cứu khoa học. Học viên có thể download và cài đặt OPNET IT Guru tại nhà thông qua một máy tính nối mạng Internet. — Công cụ biến cố rời rạc cho các mô phỏng mạng của OPNET là giải pháp nhanh nhất, có khả năng mở rộng tốt nhất và hiệu quả kinh tế. Nó chỉ cần một vài phút để hoàn tất phần lớn các mô phỏng thông thường. — OPNET có cộng đồng sử dụng đông đảo. Phần mềm OPNET được sử dụng bởi hơn 500 công ty, nhà cung cấp dịch vụ và tổ chức chính phủ toàn cầu. Học viên đã có kinh nghiệm với OPNET sẽ có nhiều cơ hội việc làm trong ngành. 8 Phần 2: Cơ sở lý thuyết mô phỏng 2.1 Mạng LAN Ethernet 2.1.1 Giới thiệu Trong một mạng Ethernet chia sẻ, các thiết bị đầu cuối thường được kết nối với nhau thông qua một hub trung tâm. Hub này sẽ phát lại bất kì khung dữ liệu nào mà nó nhận được (ở lối vào) ra tất cả các đường ra, tạo thành một môi trường quảng bá cho tất cả các thiết bị trong mạng. Trong môi trường này, giao thức Đa truy cập thụ cảm sóng mang có phát hiện xung đột của lớp Điều khiển truy cập môi trường MAC (Media Access Control) được dùng để xác định nút mạng nào được quyền phát ở một thời điểm xác định và xử lí xung đột khi có nhiều hơn hai nút mạng cùng phát đồng thời. 2.1.2 Mục tiêu mô phỏng Xác định thông lượng của một mạng Ethernet chia sẻ trong các điều kiện khác nhau của tải dữ liệu. 2. 2 Hub và Switch 2.2.1 Giới thiệu Các hub Ethernet làm việc ở lớp vật lí, chỉ đơn giản phát lại các khung mà chúng nhận được ra các cổng khác. Do đó, chúng còn được gọi là trạm lặp đa cổng. Tất cả các nút mạng nối vào cùng một hub đều được coi là một phần của môi trường quảng bá đồng nhất. Nói cách khác, bất kì khung dữ liệu nào được phát đi từ một trong số các nút mạng đều được thu bởi tất cả các nút còn lại. Nguyên tắc hoạt động này có thể giới hạn thông lượng của toàn mạng, do tất cả các nút mạng đều phải chia sẻ dung lượng của mạng LAN. Trong khi đó các switch chỉ chuyển tiếp các khung ra đúng cổng tương ứng với địa chỉ đích trên khung. Vì các switch chuyển tiếp các khung chỉ trên một đường ra nhất định, chúng tạo ra không phải một mà nhiều môi trường truyền lan; điều này cho phép tăng đáng kể thông lượng. Tuy nhiên, thông lượng của một switch thì lại bị hạn chế bởi tốc độ xử lí, tốc độ mà tại đó nó có thể chuyển tiếp các khung ra đường ra một cách chính xác. 1.2.2 Mục tiêu mô phỏng Khảo sát sự thay đổi của thông lượng trong một mạng cục bộ khi nâng cấp từ hub lên switch. 9 2.3 Các giao thức định tuyến 2.3.1 Giới thiệu Giao thức thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) là một ví dụ về thuật toán định tuyến vector khoảng cách động. Giao thức này lựa chọn các đường đi trong một mạng sao cho khoảng cách của các đường đó là cực tiểu. Các thiết bị định tuyến (router) thích ứng theo các thay đổi (hỏng kết nối hoặc router) của đồ hình mạng bằng cách trao đổi thông tin với các router được kết nối trực tiếp xung quanh. Trong điều kiện bình thường, thông tin về bảng định tuyến được được cập nhật theo chu kì (thông thường là 30 giây). Tuy nhiên, nếu đồ hình mạng có thay đổi thì lập tức cơ chế cập nhật kích hoạt (triggered update) sẽ vận hành. Nếu một router nhận được thông tin định tuyến mới, thay vì đợi trong đủ 30 giây, nó sẽ chỉ đợi (ngẫu nhiên) từ 1 đến 5 giây trước khi chuyển tiếp thông tin tới các router xung quanh. Cơ chế cập nhật kích hoạt giúp cho thông tin về đồ hình truyền lan qua mạng nhanh hơn nhiều so với trường hợp thông thường vận hành theo nguyên tắc hết hạn thời gian (timeout). 2.3.2 Mục tiêu mô phỏng Mô phỏng trạng thái của một số router sử dụng giao thức định tuyến RIP và tìm hiểu cách thức sử dụng các bảng định tuyến để tìm đường đi qua một mạng. 2.4 QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xếp hàng 2.4.1 Giới thiệu Trong một mạng lưu-và-chuyển, các router duy trì một hay nhiều hàng chờ cho mỗi đường ra. Việc duy trì (các) hàng chờ này là rất cần thiết vì một gói tin có thể đến rồi được chuyển tiếp tới một đường ra trong khi nó đang thực sự bận. Một cơ chế xếp hàng sẽ xác định một tập các quy tắc để đặt các gói tin vào (các) hàng chờ và lấy chúng ra khi chuyển tiếp. Cơ chế xếp hàng nguyên thuỷ là Vào trước-Ra trước (First-In, First-Out – FIFO) đối xử với tất cả các luồng dữ liệu như nhau và do đó khá đơn giản trong việc thực hiện. Một gói tin vừa mới tới sẽ được xếp ở cuối hàng và phải chờ đến lượt để được chuyển tiếp. Tuy nhiên, ngày nay khi mạng Internet còn được dùng để truyền cả các luồng thoại cũng như video thì các cơ chế FIFO đơn giản là không đủ. Các ứng dụng thoại và video đòi hỏi các yêu cầu khá cao về độ trễ và biến thiên trễ (jitter) truyền tải. Một cách để đáp ứng các chỉ tiêu này là đối xử với các gói tin theo cách khác nhau trong các hàng chờ của router. Đối với cơ chế Xếp hàng Công bằng Trọng số (Weighted Fair Queuing – WFQ), mỗi cấp ưu tiên sẽ sử dụng 10 một hàng chờ. Các trọng số được gắn với các hạng ưu tiên khác nhau dựa trên mức độ quan trọng của nó. Các hàng chờ sẽ được phục vụ (hay các gói tin sẽ được lấy ra từ các hàng và được gửi tới đường ra) với tốc độ dựa vào trọng số của chúng. Ví dụ, nếu hàng chờ A được gán trọng số bằng 1 còn hàng chờ B được gán trọng số là 2 thì cứ 2 gói tin của hàng B được chuyển đi thì sẽ có 1 gói tin của hàng A được phục vụ. Bằng cách gán các luồng thoại và video vào 1 hàng chờ có trọng số cao, chúng sẽ được chuyển tiếp với tốc độ cao hơn tải tin tiêu chuẩn. Đối với cơ chế xếp hàng ưu tiên, nhiều hàng chờ được duy trì dựa trên cấp ưu tiên mà gói tin được gán. Trong trường hợp này, toàn bộ các gói tin có mức ưu tiên cao sẽ được chuyển tiếp trước mọi gói tin có mức ưu tiên thấp. Giả thiết chúng ta có hai hàng chờ, một hàng dành cho tải lưu lượng có mức ưu tiên một, còn một hàng cho tải lưu lượng mức ưu tiên hai, hàng chờ mức ưu tiên hai sẽ được xử lí cho đến hết, sau đó hàng chờ ưu tiên một mới được phục vụ. Nếu có gói tin mức ưu tiên hai đến thì việc phát gói tin mức ưu tiên một sẽ bị chặn lại để phục vụ gói tin mới đến có mức ưu tiên cao hơn trước. 2.4.2 Mục tiêu mô phỏng Khảo sát các ảnh hưởng khi áp dụng các cơ chế xếp hàng khác nhau ở router. Tỉ lệ mất gói tin do tràn bộ đệm tại router cũng như độ trễ xếp hàng và biến thiên trễ (jitter) sẽ được khảo sát một cách chi tiết ở mỗi loại cơ chế khác nhau. 11 Phần 3: Các module mô phỏng 3.1 Module 1: Mô phỏng đánh giá hiệu năng mạng LAN Ethernet 3.1.1 Thiết lập module mô phỏng • Bước 1: Xây dựng hoạt cảnh 1. Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition. 2. Chọn tab File Æ New… 3. Trên cửa sổ mới mở New chọn Project rồi nhấp chuột OK 4. Trong cửa sổ Enter Name, thay đổi Project Name thành Shared_Ethernet. Đổi tên Scenario Name thành Low_load rồi nhấp OK. 5. Trên cửa sổ Initial Topology, chọn Create Empty Scenario rồi nhấp Next. 6. Trên cửa sổ Choose Network Scale, chọn Office rồi nhấp Next. 7. Trên cửa sổ Specify Size, giữ nguyên các tham số, chỉ nhấp Next. 8. Trên cửa sổ Select Technologies, kéo thanh cuốn xuống, chọn họ mô hình Ethernet rồi nhấp Next. 9. Trên cửa sổ Review, nhấp OK. Hình 3.1.1. Hộp thoại Review của công cụ Startup Wizard. Bước 2: Thiết lập cấu hình mạng LAN Ethernet Trước hết, cần xây dựng một mạng LAN trong đó các máy trạm được nối với nhau qua một Hub trung tâm. Cách đơn giản để tạo ra một mạng với một số lượng lớn các nút là sử dụng bộ công cụ Rapid Configuration. • 12 1. Trên cửa sổ Project: Shared_Ethernet: Low_load, chọn tab Topology Æ Rapid Configuration. 2. Đặt Configuration về kiểu Star và nhấp OK… Đặt Center Node Model là ethernet16_hub. Đặt Periphery Node Model là ethernet_station. Đặt Link Model là 10BaseT. Đặt Number là 12, rồi nhấp OK để khởi tạo mạng LAN. Hình 3.1.2. Hộp thoại Rapid Configuration: Star. 3. Nhấp phải chuột trên hub rồi chọn View Node Description. Hub này có thể hỗ trợ tối đa 16 Ethernet links với các tốc độ 10, 100, 1000 Mbps. Để ý là thời gian xử lí trong hub này được coi bằng không, hub phát lại các khung mà nó nhận được trên tất cả các đầu ra. Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ này lại. 4. Nhấp phải chuột trên hub và chọn Set Name. Đặt Name là Hub. Nhấp OK để đóng cửa sổ lại. 5. Nhấp phải chuột trên một máy trạm Ethernet bất kì và chọn View Node Description. Các máy trạm này phát và thu các khung Ethernet ở tốc độ được cài đặt. Để ý là các chức năng phát hiện và xử lí xung đột được thực hiện trên hub trung tâm. Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ này lại. • Bước 3: Xây dựng mô hình lưu lượng cho máy trạm Ethernet Để xây dựng mô hình lưu lượng cho các trạm trong mạng LAN Ethernet, thực hiện các bước sau đây: 1. Nhấp phải chuột lên một trạm bất kì và chọn Select Similar Node. Sau đó kích phải chuột lên một trong số các máy trạm và chọn Edit Attributes. 2. Đánh dấu lựa chọn (3) vào hộp chọn checkbox nằm bên cạnh Apply Changes to Selected Objects ở phía dưới bên trái của cửa sổ. 3. Bung thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments. Đặt ON State Time là constant (1000) (bằng cách nhấp chuột lên exponential (10) và thay đổi các tham số trên cửa sổ mới mở rồi nhấp OK), và OFF State Time là constant (0). Việc thiết lập tham số như vậy sẽ buộc các máy trạm luôn phát dữ liệu. 4. Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.004) và Packet Size 13 (bytes) là constant (100). Nhấp OK để xác định các thay đổi này và đóng cửa sổ tương tác. Hình 3.1.3. Cài đặt tham số cho các máy trạm. Như vậy mỗi máy trạm bây giờ sẽ tạo ra luồng dữ liệu với tốc độ trung bình là bốn mili giây một gói 100-byte. Do đó, có thể tính được lưu lượng trung bình mà mỗi nút mạng sẽ tạo ra từ các tham số thời gian đến và kích thước gói. Ví dụ, 100 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.004 sec) = 200 Kbps / trạm Như vậy, mạng LAN đã được xây dựng xong, dạng của nó được minh hoạ trên hình 2.4. Hình 3.1.4. Mô hình mạng LAN với hub trung tâm. 14 Bước 4: Thiết lập tham số kết quả mô phỏng Các kết quả có thể thu được từ mô hình mô phỏng bao gồm: Số lần va chạm (Collsion Count), Tải lưu lượng [Load (bits/sec)], Tải lưu lượng chuyển tiếp [Traffic Forwarded (bits/sec)], Tải lưu lượng nhận [Traffic Received (bits/sec)] và Hiệu suất [Utilization]. • Hình 3.1.5. Chọn kết quả mô phỏng. Để có thể thu được các tham số nói trên thực hiện các bước sau đây: 1. Chọn tab Simulation Æ chọn Choose Individual Statistics… 2. Bung các thư mục Global Statistics/Ethernet, rồi chọn tham số Delay (sec). 3. Bung thư mục Traffic Sink và chọn tham số Traffic Received (bits/sec). 4. Bung thư mục Traffic Source và chọn tham số Traffic Sent (bits/sec). 5. Bung các thư mục Node Statistics/Ethernet rồi chọn các tham số Collsion Count, Load (bits/sec), Traffic Forwarded (bits/sec), Traffic Received (bits/sec) và Utilization. 6. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results. Toàn bộ thao tác chọn này được biểu diễn trên hình 2.5 3.1.2 Tiến hành mô phỏng 15 Bước tiếp theo sau khi đã thiết lập xong module mô phỏng là tiến hành mô phỏng để thu nhận kết quả. Các bước để tiến hành mô phỏng bao gồm: • Bước 5: Cài đặt tham số mô phỏng 1. Chọn tab Simulation Æ Configure Discrete Even Simulation… 2. Trong tab Common, thay đổi tham số Duration về 20 với đơn vị là second(s). 3. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. Hình 3.1.6. Cài đặt tham số mô phỏng. Bước 6: Nhân bản hoạt cảnh Tiếp theo hãy xây dựng một hoạt cảnh khác trong đó mỗi máy trạm Ethernet tạo ra lưu lượng dữ liệu lớn hơn rất nhiều. Nhờ đó có thể so sánh chất lượng của mạng LAN trong những điều kiện khác nhau. 1. Chọn Scenarios Æ Duplicate Scenario và gọi hoạt cảnh mới là High_load. Nhấp OK để khởi tạo hoạt cảnh. 2. Nhấp phải chuột lên bất kì máy trạm nào rồi chọn Select Similar Nodes. Tiếp theo, nhấp phải chuột lên một máy trạm rồi chọn Edit Attributes. Đánh dấu lựa chọn (3) vào hộp chọn checkbox nằm bên cạnh Apply Changes to Selected Objects. 3. Bung các thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments. Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.001). Nhấp OK để xác định các thay đổi này và đóng cửa sổ tương tác. Thời gian đến ngắn hơn có nghĩa là các gói được tạo ra với tần xuất lớn hơn. • • Bước 7: Chạy chương trình mô phỏng 1. Chọn tab Scenarios Æ Manage Scenarios... 16 2. Nhấp chuột lên trường Results trên cả hai hàng và chọn tham số hoặc . 3. Nhấp OK để chạy lần lượt cả hai hoạt cảnh. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp biểu tượng Close để đóng hộp thoại tương tác Simulation Sequence. Hình 3.1.7. Tập hợp các hoạt cảnh để chạy mô phỏng. 3.1.3 Thu thập và phân tích kết quả mô phỏng 1. Chọn tab Scenarios Æ Switch to Scenario và chọn hoạt cảnh Low_load. Chọn tab Results Æ View Results… 2. Chọn và bung thư mục Global Statistics, tiếp theo chọn mục Traffic Source / Traffic Sent (bits/sec). Để xem lưu lượng thu, bung thư mục Traffic Sink / Traffic Received (bits/sec) Hình 3.1.8 Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh Low_load. 17 3. Quan sát các kết quả mô phỏng ở chế độ As Is. Với mức tải này, tốc độ bit thu xấp xỉ bằng tốc độ bit phát đi. Nhấp lại chuột lên mục Traffic Sent (bits/sec) và Traffic Received (bits/sec) để đóng cửa sổ preview. Có thể kích lên tab Show để quan sát đồ thị ở mức chi tiết hơn. Nhấp chuột lên biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results. Hãy xem xét kết quả mô phỏng trong hoạt cảnh High_load. 1. Lặp lại các bước trên bao gồm cả việc chuyển sang hoạt cảnh High_load, chọn, xem các kết quả. Trong trường hợp này, có thể quan sát thấy lưu lượng phát lớn hơn rất nhiều lưu lượng thu. Hub trung tâm nhanh chóng bị quá tải và không thể phân phối toàn bộ lưu lượng mà nó nhận được. 2. Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results. Hình 3.1.9. Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh High_load. Tiếp theo chúng ta hãy so sánh các kết quả tạo ra từ hai hoạt cảnh. 1. Chọn tab Results Æ Compare Results… 2. Chọn và bung các thư mục Object Statistics, Office Network, node_0, Ethernet. Chọn kết quả Load (bits/sec) và xem ở chế độ As Is. Nhấp chuột lên tab Show để xem chi tiết. Kết quả này cho biết lưu lượng đã được tạo ra từ máy trạm tương ứng. Có thể thấy giá trị quan sát được khá gần với các tính toán thu được ở phần trước thông qua các tham số cài đặt. Trong trường hợp Low_load, 100 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.004 sec) = 200 Kbps/trạm. Các tính toán tương tự có thể được áp dụng cho trường hợp High_load. 18 Hình 3.1.10. So sánh kết quả Ethernet.Load của hai hoạt cảnh. 3. Nhấp vào biểu tượng Close và chọn Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên thư mục Load(bits/sec) để đóng cửa sổ preview. Khác biệt giữa các tốc độ phát, thu có thể được xem xét thông qua kết quả mô phỏng Collision Count. 1. Bung các thư mục Hub và Ethernet. Chọn kết quả Collision Count. Nhấp chuột lên tab Show để xem chi tiết. Việc phát lại các gói bị xung đột rõ ràng sẽ làm giảm thông lượng của mạng. Điều này đúng cho cả hai trường hợp, nhưng hoạt cảnh High_load tạo ra số xung đột lớn hơn rất nhiều. 2. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên tên thư mục này để xoá đồ thị preview. Hình 3.1.11. So sánh kết quả Ethernet.Colision Count của hai hoạt cảnh. 19