Лодочников А.А., группа ТКС99а
Руководитель Бойко В.В.
Задача моделирования работы систем маршрутизации, возникла в рамках задачи
разработки системы адаптивной маршрутизации. Основная задача такой системы,
заключающаяся в достижении сбалансированности загруженности имеющихся в распоряжении
каналов и качества предоставляемых сетью услуг, нерешаема без осуществления
моделирования работы сети при случайных воздействиях. [1].
Помимо требования адекватности, разрабатываемая модель должна включать возможность
реализации новых, нестандартных алгоритмов управления маршрутизацией.
Относительно поставленной задачи, возможности специализированных программных
пакетов, предназначенных для моделирования работы информационных сетей (таких
как ComNet, OpNet, NetCracker), заведомо ограничены ввиду ориентации на существующие
технологии и протоколы, отсутствия развитых математических инструментов, невозможности
моделирования управления потоком [1], [2]. Таким образом, выбор средств, пригодных
для реализации модели, ограничивается математическими пакетами с развитыми возможностями
программирования. При реализации модели желательно предусмотреть возможность
реализации интерфейса визуального программирования для пользователя модели и
возможность представления результатов моделирования в графической форме. Приведенные
требования обусловили выбор для реализации модели системы Matlab [3].
Возможность такого моделирования реализована посредством создания библиотеки
Matlab Simulink [4] предназначенной для моделирования сетей с пакетным принципом
передачи.
Интерфейсы, реализуемые модулями библиотеки, относятся к уровням 2-4, 7 стандартной
модели OSI.
На момент написания статьи, набор модулей включает следующие составляющие.
Прикладной уровень. 7 Level Producer - модуль реализующий потоки запросов на
обслуживание сетью. Также, планируется реализовать логику работы прикладных
протоколов работающих с подтверждениями передачи.
Транспортный, сетевой и канальный уровни реализованы модулями, которые могут
быть отнесены к одному или двум соседним уровням. IP-fragmentation - модуль
выполняющий IP-фрагментацию (сетевой уровень); Level 4 - модуль выполняющий
повторные перезапросы, а также фрагментацию (название модуля достаточно условно;
реализуемые функции относятся к транспортному и сетевому уровням). Network:
one-way channels - модуль реализующий односторонние каналы с очередями на входе
(сетевой и канальный уровни); Network: half-duplex channels - модуль реализующий
сети с эфирным принципом доступа (сетевой и канальный уровни); SimpleStatRouter,
StatRouter - маршрутизаторы (сетевой уровень); Sniffer - анализатор трафика
- используется для анализа отдельных характеристик состояния модели.
Потоки запросов на обслуживание задаются вероятностными характеристиками. Так
доступны для задания матожидание средней битовой скорости потока; матожидание
долевого состава трафика потока по протоколам седьмого уровня (так, в простейшем
случае, может быть выделено 2 типа - трафик требующий повторных передач, и трафик
требующий дейтаграммной передачи). Задаются вероятностные характеристики для
длинны пакетов для каждого из типов трафика; матожидание долевого состава трафика
по адресным пространствам получателей.
В модели не реализованы алгоритмы передачи основанные на установлении соединения
(имеется в виду соединение четвертого уровня). Вместо этого управление повторными
передачами осуществляется посредством служебных пакетов генерируемых в случае
ошибки. Надежная доставка служебных пакетов, как предполагается, обеспечивается
резервированием для служебных нужд 1/3 буферов маршрутизаторов. Имитацию работы
протоколов четвертого уровня работающих с установлением соединения предполагается
осуществить посредством специальной логики обработки тайм-аутов и сообщений
о сетевых ошибках.
Библиотекой предусмотрены развитые возможности анализа характеристик работы
модели. Например, возможно определение функции распределения вероятности времени
передачи пакета определенного типа по определенному маршруту.
Дальнейшая работа над библиотекой будет заключается в обосновании адекватности
моделирования с задействованием библиотеки и, при необходимости, доработке кода
библиотеки.
Как уже упоминалось, планируется реализовать логику работы прикладных протоколов
работающих с подтверждениями передачи.
Планируется проведение работы по изучению реальных сетей передачи данных с целью
выработки системы параметров модели соответствующих реальным сетям; дальнейшее
развитие средств анализа состояния модели; анализ целесообразности реализации
библиотеки использующей дискретную модель времени с переменным шагом квантования
[4].
Перечень ссылок
1. Н.А. Олифер, В.Г. Олифер. Средства анализа и оптимизации локальных сетей.
Учебный курс. 2000 г. / Электронный ресурс. Способ доступа: http://zeus.sai.msu.ru:7000/nets/optimize/
2. Rene L. Cruz. Моделирование сетей связи. Журнал SPECTRUM, Август 1999. /
Электронный ресурс. Способ доступа: URL: http://www.tsure.ru/e-journal/spectrum/spect_08_99/spect_864.htm
3. MATLAB documentation. MathWorks company. / Электронный ресурс. Способ доступа:
http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/techdoc/matlab.html
4. Simulink documentation. MathWorks company. / Электронный ресурс. Способ доступа:
http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/simulink/