Аннотация

Черненко Е. А. Моделирование компьютерных сетей в Simintech. В статье рассматриваются вопросы моделирования компьютерных сетей в учебном процессе по протоколам TCP/IP и UDP в российской системе SimInTech. Система содержит палитры компонентов, позволяющие моделировать в реальном времени сложные технические системы в различных отраслях. Для моделирования компьютерных сетей из палитры компонентов нужны «Источники», «Векторные», «Обмен данными». Рассматриваются настройки блоков клиента UDP, сервера UDP, а также свойства клиента и сервера TCP/IP. Представлены итоговые результаты моделирования.

Ключевые слова: моделирование, компьютерные сети, российское программное обеспечение, сетевые протоколы, сигнал, передача данных.

Введение

Изучение процессов моделирования систем и технологических процессов показало, что многие российские вузы в качестве инструмента используют систему SimInTech. С 2018 года в e-Library представлено множество работ, отражающих результаты моделирования в этой системе, в таких отраслях, как энергетика, авиационные системы, химико-технологические и др. Программа SimInTech является отечественной альтернативой многим программным продуктам, например, SimuLink (MathWorks), VisSim (Visual Solution), Netemul.

Ее значимым преимуществом является полноценная учебная версия – это Free software, полностью русифицированный, имеет открытый интерфейс для интеграции с различным ПО, присутствуют инструменты создания интерфейсов управления, имеется возможность моделирования в режиме реального времени [1; 2].

Постановка и реализация задачи

При изучении сетевых технологий студентами информационных направлений в вузе, а именно протоколов сети транспортного уровня, на примере работы в среде SimInTech можно рассматривать процесс передачи сигнала.

Программа обладает большим количеством компонентов, ориентированных на разные предметные области (их более пятидесяти), и для моделирования компьютерной сети использованы следующие: «Источники», «Векторные», «Обмен данными».

Компоненты «Источники» представляют собой набор блоков для моделирования источника сигнала. Компоненты «Векторные» содержат блоки для обработки векторов и матриц, данная библиотека существует не только для реализации вычислений математического раздела линейной алгебры, но и позволяет визуализировать график передачи сигнала в режиме реального времени. В компонентах «Обмен данными» находятся блоки для выполнения работы по моделированию компьютерных сетей: UDP сервер, UDP клиент, TCP/IP сервер, TCP/IP клиент. Эти блоки позволяют построить сети по следующим сетевым протоколам: TCP/IP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol). Протоколы различаются по надежности и скорости передачи данных, о чем и можно удостовериться при проведении работ по настройке моделей сетей.

На рисунке 1 представлены блоки-компоненты «Обработка сигналов».

После создания схемы модели общего вида необходимо выбрать и поместить нужные блоки в рабочую область построения модели. Чтобы клиент мог общаться с сервером, должно быть соблюдено несколько условий:

Во-первых, IP адрес сервера должен соответствовать адресу сервера, на который планируется отправлять данные.

Во-вторых, номер порта должен соответствовать порту сервера, на который планируется отправлять данные.

В-третьих, тип протокола клиента должен быть одинаковым с типом протокола сервера.

Как говорилось выше, для того, чтобы визуализировать процесс передачи сигнала, в рабочую область построения сети размещаются блоки графиков (из библиотеки «Вывод данных»), а также источник сигнала из библиотеки «Источники». В программе необходимо настроить блоки Клиент TCP или UDP, Сервер TCP или UDP (тип данных, адрес сервера, порт ip). После необходимо изменить настройки параметров проекта, в том числе и синхронизировать с реальным временем для расчетов в реальном временном масштабе. Результат работы с блоками (визуализация физических сегментов сетей, их настройка) по протоколу TCP/IP представлены на рисунке 2.

В программе также реализован анимированный графический режим, демонстрирующий процесс передачи сигнала (рис. 3).

Заключение

В ходе учебного процесса в системе SimInTech были построены модели с различной сетевой топологией (шина, звезда) и различными протоколами (TCP, UDP).

Проведение подобных работ позволяет:

– ознакомиться с понятиями: «Модель», «Моделирование», «Динамическое моделирование», «Моделирование в режиме реального времени»;

– ознакомиться с инструментами для моделирования процессов;

– практически ознакомиться с различиями протоколов при передаче данных.

Преимуществом системы можно назвать ее многопрофильность, что позволяет получать различные комбинации сетей, различные сочетания в сети устройств и датчиков. На сегодняшний момент это очень актуально для организации работ по теме «Умный дом» и формирования учебных моделей инженерных систем.

Наличие в программе блоков для формирования моделей систем автоматического управления позволит развивать в учебном процессе тему моделирования систем автоматизации для изучения современных востребованных технологий.

Список использованной литературы

1. Технология SimInTech. URL: https://miem.hse.ru/data/2018/10/29/1141996123/SimInTech.pdf (дата обращения: 19.09.2021)
2. Колотыркин И. П. Что такое SIMLNTECH: развитие и планы // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: XXVIII Международная научно-техническая конференция. М., 2019. С. 25–26.