Научная статья на тему 'Моделирование локальных вычислительных сетей'

Моделирование локальных вычислительных сетей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
2340
178
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Данилюк Юрий Сергеевич, Попов Федор Алексеевич, Максимов Александр Васильевич

В статье кратко изложена методика имитационного моделирования локальных вычислительных сетей. Описаны объекты модели, их назначение и работа модели. Полученные в процессе моделирования данные предлагается использовать для анализа работы сети при решении задач оптимизации и рационального проектирования локальных вычислительных сетей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Modeling of local area networks

The article briefly describes method of simulation modeling of local area networks. Objects of model, their purpose and functioning of model are described. The data obtained from process of modeling is proposed for use in analysis of network activity while solving tasks of optimization and rational design of local area networks.

Текст научной работы на тему «Моделирование локальных вычислительных сетей»

ИНФОРМАТИКА_

УДК 681.3.06

Ю.С. Данилюк, Ф.А. Попов, А.В. Максимов Моделирование локальных вычислительных сетей

В настоящее время, существуют два основных подхода к моделированию вычислительных сетей: аналитическое моделирование с использованием элементов теории массового обслуживания и имитационное моделирование. Выбор имитационной модели обусловлен необходимостью детального моделирования протекающих в вычислительной сети процессов, не имеющих эффективного выражения в аналитической форме [1]. Основой для предлагаемой методики построения моделей локальных вычислительных сетей (ЛВС) было выбрано имитационное моделирование. К основным достоинствам этого способа, положенного в основу разработанной методики, можно отнести возможность детального исследования процессов, протекающих в вычислительных сетях, и представляющих наибольший интерес с точки зрения оптимизации действующих и проектируемых вычислительных сетей [2]. К таким процессам можно отнести: взаимодействие сетевых прикладных программ, работу сетевых протоколов и коммуникационного оборудования. Полученная в результате моделирования информация о функционировании элементов вычислительной сети используется при проведении анализа и решении задачи оптимизации.

Суть разработанной методики моделирования работы ЛВС заключается в построении модели компьютерной сети из набора объектов, представляющих те или иные ее элементы и проведения имитационного моделирования процессов обмена информацией между в объектами, моделирующих работу сетевого программного обеспечения (ПО). Построение модели осуществляется путем установления связей между объектами и определением начальных состояний объектов. В процессе разработки системы моделирования, создано семь классов объектов модели:

1. Имитатор сетевого ПО - имитирует работу прикладного ПО на двух условных узлах сети. Объекты данного класса являются инициаторами ими-

тируемых процессов в сети. Данные объекты связываются с двумя и более (в зависимости от конфигурации) связанными парами объектов класса «протокол IP» и «ЭВМ», отражающими в модели работу реальных ЭВМ и сетевых операционных систем. При работе данный объект имитирует установление связи и передачу информации через сеть, взаимодействуя с объектом «протокол IP». Объект «ЭВМ» используется для имитации задержек в работе реального ПО, связанных с выполнением программы и сопутствующих операций (обслуживание операционной системой) в ЭВМ.

2. ЭВМ - имитирует работу ЭВМ и некоторых элементов операционной системы. Задачей объектов этого класса является внесение задержек в работу обслуживаемых объектов, таких как «имитатор сетевого ПО», «протокол IP» и «сетевой интерфейс».

3. Протокол IP - отражает работу некоторых элементов реализации стека протоколов TCP/IP в операционной системе. Объект связывается с объектами классов «имитатор сетевого ПО» и «сетевой интерфейс». Данный объект реализует в модели работу упрощенной реализации протоколов IP, UDP и TCP.

4. Сетевой интерфейс - имитирует работу сетевых интерфейсов ЭВМ и системного ПО, обслуживающего интерфейс (драйвер). При построении модели связывается с двумя объектами -«интерфейс среды» и «протокол IP».

5. Интерфейс среды - имитирует работу приемо-передающей части сетевого оборудования. Объект связывается с объектом класса «среда передачи данных» и объектом класса «сетевой интерфейс» или «коммутатор пакетов Ethernet». Реализует в модели работу протоколов физического уровня моде-

Моделирование локальных вычислительных сетей

ли ISO/OSI.

6. Среда передачи данных - связывается с двумя или более объектами класса «интерфейс среды» и имитирует работу реальной физической среды передачи данных.

7. Коммутатор пакетов Ethernet - имитирует работу коммутатора пакетов Ethernet. Данный объект связывается с некоторым числом объектов класса «интерфейс среды» и в процессе моделирования осуществляет коммутацию пакетов между интерфейсами.

Группы связанных объектов в рамках построенной модели отражают те или иные элементы реальных сетей. Например, группа связанных объектов «имитатор сетевого ПО», «ЭВМ», «протокол IP», «сетевой интерфейс», «интерфейс среды» может отражать в модели некоторую ПЭВМ оснащенную платой сетевого интерфейса с выполняющимся на ней прикладным программным обеспечением.

Имитация процессов обмена информацией между объектами моделируемой сети осуществляется путем последовательной обработки событий объектами модели. Каждое событие отражает течение тех или иных процессов в элементах моделируемой сети. Обработка события объектом может приводить к порождению новых событий или из-

менению свойств объектов. Рисунок иллюстрирует работу модели, состоящей из двух ЭВМ объединенных в сеть, по доставке сообщения.

Объекты модели описаны набором классов языка программирования С++. Построение модели заключается в написании процедуры, производящей следующие действия: создание объектов на основе описанных классов; установку связей между объектами; и задание начальных условий моделирования.

При выполнении программы моделирования производится вызов процедуры, создающей модель и передача управления основному программному модулю. Задачей основного программного модуля является циклическое выполнение следующих операций:

- выбор события с минимальным временем обработки;

- корректировка глобальной переменной времени;

- обработка события с помощью методов объекта, которому адресовано выбранное на первом шаге событие.

Расчет значений показателей, характеризующих работу объектов, производится при обработке объектами соответствующих сообщений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.