| [БИОГРАФИЯ] | [БИБЛИОТЕКА] | [СПИСОК ССЫЛОК] | [ОТЧЕТ О ПОИСКЕ] | [ЗАДАНИЕ] | [ДОННТУ] |
|
||||||||||
ВВЕДЕНИЕ
1.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2.РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ СЕТИ
2.1 Модель коммуникационной сети
2.2 Модель узла сети и линии связи
2.3 Модель маршрутизатора
2.4 Модель генератора трафика
2.5 Объектно-ориентированная модель сетевого симулятора
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ANTNET И OSPF
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И БУДУЩАЯ РАБОТА
СПИСОК ССЫЛОК
Маршрутизация - это один из важнейших механизмов передачи пакетов по компьютерным сетям. Маршрутизация решает две задачи: борьба с перегрузками узлов сети и поиск кратчайших путей для передачи пакетов. Основные факторы, влияющие на выбор маршрутизатором пути - это неисправности (когда узел или канал связи выходят из строя) и перегрузки (когда какой-либо участок сети оказывается перегруженным и желательно перенаправление пакетов в обход). [1]
Существуют два больших класса алгоритмов маршрутизации: статические и динамические. Статические алгоритмы принимают решение только на основе данных, которые не меняются с течением времени. Динамические алгоритмы постоянно обновляют свои локальные структуры для оптимизации выбора маршрутов. Наиболее оптимальное решение о выборе маршрута могут найти только динамические (адаптивные) алгоритмы маршрутизации.
Чтобы адаптивная маршрутизация была возможна, узлы должны обмениваться информацией о состоянии сети. Чем больше объем информации, которой обмениваются узлы, и чем чаще происходит обмен информацией, тем выше качество принимаемых узлами решений о выборе маршрутов. Однако, сама эта информация оказывает определенную нагрузку на сеть, вызывая снижение производительности. Это противоречие есть главная проблема адаптивной маршрутизации (или маршрутизации, вообще).
В мире постоянно ведутся работы по усовершенствованию старых алгоритмов и по разработке новых алгоритмов маршрутизации. Для тестирования работоспособности алгоритмов используются специальные моделирующие системы. В результате моделирования можно получить основные характеристики разрабатываемого (исследуемого) алгоритма. Наиболее известны системы Network Simulator и MaRS. [2, 3]
Пакет Network Simulator предназначен для исследования работы компьютерных сетей с разными способами передачи данных (по проводам, беспроводные и т.п.). Пакет MaRS предназначен для исследования алгоритмов маршрутизации.
Цель работы - разработка симулятора, позволяющего исследовать поведение алгоритмов адаптивной маршрутизации. [4]
Модель является нерегулярной, с неориентированной на соединение топологией сети с сетевым уровнем IP (в терминах ISO-OSI) и с очень простым транспортным уровнем. Грубо говоря, подсети рассматриваются как отдельные узлы-хосты, соединенные с интерфейсными узлами, называемыми шлюзами. Шлюзы выполняют довольно сложные задачи сетевого уровня, включая маршрутизацию. Каждый узел моделируемой сети будет рассматриваться и как шлюз, и как узел-хост. [1]
Модель коммуникационной сети представлена как направленный взвешенный граф с N узлами, обрабатывающими и перенаправляющими данные (см. рис. 2.1). Все линии связи рассматриваются как каналы передачи битов, характеризующиеся пропускной способностью (бит/сек) и задержкой передачи (сек), доступ к ним осуществляется по мультиплексной схеме. При таких предпосылках, каждый узел в сети является узлом с промежуточным хранением, т.е. содержит в себе буфер, где хранятся пришедшие и выходящие пакеты. Этот буфер является разделяемым ресурсом среди всех очередей, связанных с каждой входящей и выходящей линией связи узла. Нет никаких различий между узлами, они действуют одновременно и как хосты (конечная точка сессии), и как шлюзы (маршрутизаторы, элементы перенаправления данных). Модель рабочей нагрузки объединяет простые механизмы управления потоками, реализованными с использованием фиксированного окна производительности для сгенерированных пакетов в сессии. Однажды посланный, пакет рассматривается как подтвержденный. Это означает, что на транспортном уровне нет контроля ошибок, пакетного установления последовательности, нет подтверждений пересылки (наподобие FTP).
Рисунок 2.1 - Модель коммуникационной сети
Если ресурсы линии связи доступны, то они резервируются, и устанавливается передача данных. Время, отведенное на движение пакета из одного узла в один из соседних узлов, зависит от размера пакета и от характеристик передачи данных линии связи. Если, по прибытию пакета, в буфере недостаточно места для его размещения, то пакету теряется. Иначе, пакет помещается в очередь входящих пакетов для последующего обслуживания и маршрутизации.
Модель узла сети и линии связи представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Модель узла сети и линии связи
Линия связи - это структура, в которой записано, с каким узлом соединен данный узел, а также записаны характеристики данной линии. С каждой линией связи ассоциированы очереди пакетов (очередь IN, очередь OUT и приоритетная очередь OUT), а также принимающее устройство (RX) и передающее устройство (TX).
Узел сети - это совокупность линий связи, принимающих и передающих устройств, а также очередей пакетов. С узлом сети ассоциирован один маршрутизатор (т.е. к узлу подключен маршрутизатор).
Маршрутизатор является отдельным объектом сети. В его состав входит таблица маршрутизации. Таблица маршрутизации - это специальная двумерная таблица, при помощи которой определяется узел, в который должен перейти пакет, в зависимости от узла-назначения пакета. Таблица маршрутизации имеет размерность N-1 на M, где N - количество узлов в сети, M - количество узлов смежных с данным узлом. Значения, которые хранятся в таблице маршрутизации, используются по-разному, в зависимости от алгоритма маршрутизации. Они могут носить, например, вероятностный характер (т.е. пакет с определенной вероятностью может быть перенаправлен в один из нескольких возможных узлов).
В маршрутизаторе происходят следующие процессы:Для создания рабочей нагрузки на сеть, в модели присутствует специальный объект, который называется "Генератор трафика". Этот объект по заданному закону временного и пространственного распределения генерирует пакеты в различных узлах сети. Эти пакеты через специальные каналы поступают в узлы сети, и там обрабатываются маршрутизаторами.
В генераторе имеется список специальных структур данных, которые описывают сессии обмена данными между узлами (эти сессии на являются сессиями протокола TCP). В каждой сессии хранятся данные о размере пакетов, которыми обмениваются узлы, и скорости передачи информации.
Модель генератора трафика представлена на рисунке 2.3.
Модель генератора трафика
Рисунок 2.3 - Модель генератора трафика
Сетевой симулятор является дискретно-событийным симулятором. Главная структура данных в таком симуляторе - это список запланированных событий, которые произойдут в моделируемой системе. Все события упорядочены по времени наступления. Из списка постоянно в процессе моделирования выбирается самое раннее событие. Время моделирования устанавливается равным времени наступления события (дискретное время). Событие передается своему обработчику. [5, 6]
Для реализации дискретно-событийного симулятора введены два базовых класса объектов: планировщик событий и обработчик событий. Объекты системы могут запланировать события с помощью планировщика, а также назначить этим событиям обработчики. События также являются объектами.
Пример функционирования дискретно-событийного симулятора показан на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Пример функционирования дискретно-событийного симулятора.
На рисунке показано, как объекты системы планируют события. Эти события упорядочиваются планировщиком и помещаются в список запланированных событий. Затем эти события выбираются из списка и передаются на обработку определенным обработчикам событий. Также показано как изменяется локальное время моделирования в процессе выполнения событий.
Для сетевого симулятора реализованы два алгоритма маршрутизации OSPF и AntNet [7, 8]. Эти алгоритмы реализовала в виде отдельных модулей магистр Солдатова В.А. Полученные результаты подробно описаны в [9].
В работе был реализован дискретно-событийный симулятор для моделирования поведения алгоритмов маршрутизации. На данный момент в симуляторе не реализовано еще много моделей исключительных ситуаций в состоянии сети, которые позволили бы со всех сторон и в разных условиях проанализировать поведение алгоритмов маршрутизации и оценить их эффективность. С помощью симулятора уже получены некоторые результаты, которые подтвердили превосходство адаптивных алгоритмов маршрутизации над статическими алгоритмами.