Αποτύπωση και μελέτη του δικτύου του ΤΕΙ Καβάλας

………..

Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Βιομηχανικής Πληροφορικής

Αποτύπωση και μελέτη του δικτύου

του ΤΕΙ Καβάλας

Επιβλέπων Καθηγητής Κωνσταντίνος Ράντος

Υλοποίηση

Αικατερίνη Ελευθεριάδου Πηνελόπη Μιλούση

Καβάλα, Μάιος 2012

Αφιερώνουμε

Στις οικογένειες μας με ιδιαίτερη εκτίμηση και αγάπη

Α. Ελευθεριάδου

Π. Μιλούση

3

Ευχαριστίες

Ολοκληρώνοντας την εκπόνηση της πτυχιακής μας εργασίας αισθανόμαστε την ανάγκη να ευχαριστήσουμε όλους αυτούς που μας στήριξαν και μας έδωσαν έμπρακτα τη βοήθεια τους ώστε να ολοκληρωθεί επιτυχώς η πτυχιακή μας εργασία.

Συγκεκριμένα, θα θέλαμε να εκφράσουμε τις θερμές μας ευχαριστίες στον επιβλέποντα καθηγητή μας κ. Ράντο Κωνσταντίνο για τη συνεχή υποστήριξη και καθοδήγηση του και την κατανόηση που έδειξε στα διάφορα προβλήματα που αντιμετωπίζαμε κατά καιρούς. Επίσης, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον κύριο Μίζα Χαρίλαο, τον κύριο Παράσογλου Τύχωνα και τον κύριο Τσουκαλά Βασίλειο για τον πολύτιμο χρόνο που αφιέρωσαν και για τις πολύ χρήσιμες πληροφορίες που μας έδωσαν ώστε να γίνει η εργασία μας ακόμα πιο ολοκληρωμένη.

Τέλος, θα ήταν παράλειψη μας να μην ευχαριστήσουμε τις οικογένειες μας για τη συνεχή στήριξη τους κατά την εκπόνηση της εργασίας μας αλλά και κατά τη διάρκεια των σπουδών μας γενικότερα και συνάμα τους συμφοιτητές-φίλους μας για τη συμπαράσταση και τη βοήθεια που μας παρείχαν.

4

Περίληψη

Ο τίτλος της πτυχιακής αυτής εργασίας είναι «Αποτύπωση και μελέτη του δικτύου του Τ.Ε.Ι Καβάλας».

Σκοπός εκπόνησης της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η λεπτομερής αποτύπωση του δικτύου του Τ.Ε.Ι Καβάλας με τη βοήθεια του λογισμικού Opnet. Tα στοιχεία που θα καταγραφούν θα πρέπει να επαρκούν ώστε να ακολουθήσει μία μελέτη αναφορικά με την απόδοση του δικτύου και τον εντοπισμό σε θεωρητικό αλλά και πρακτικό επίπεδο μέσω της λειτουργίας εξομοίωσης όπως αυτή υποστηρίζεται από το OPNET των προβληματικών σημείων /συνδέσεων ή αυτών που χρήζουν βελτίωσης.

Η αποτύπωση του δικτύου του ΑΤΕΙ Καβάλας δεν ήταν επαρκής γι’αυτό και εξελίχθηκε σύμφωνα με την αποτύπωση ενός πανεπιστημιακού ιδρύματος “campus”. Γι’ αυτό το λόγο δημιουργήθηκε ένα κεντρικό δίκτυο τοπολογίας αστέρα, συνδεδεμένο με τους κόμβους όλων των κτηρίων. Η σύνδεση των κόμβων έγινε μέσω workstations καθώς και routers ώστε να πραγματοποιηθεί η σύνδεση του κόμβου μας με κάποιο άλλο δίκτυο.

5

Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή ... 8

1.1 Τι είναι το OPNET ... 8

1.2 Χρήση του OPNET ... 8

1.3 Περιγραφή των Menus ... 9

1.3.1 File Menu ... 9

1.3.2 EditMenu ... 10

1.3.3 ViewMenu ... 11

1.3.4 Scenarios Menu ... 12

1.3.5 Topology Menu ... 13

1.3.6 Protocols Menu ... 14

1.3.7 SimulationMenu ... 15

1.3.8 Results Menu ... 15

1.3.9 Windows Menu ... 17

1.3.10 HelpMenu ... 18

2. Κεφάλαιο 2 ... 19

2.1 To δίκτυο του ΤΕΙ μέσω του backboneteikav ... 19

2.2 Επέκταση δικτύου ... 21

2.3 Εκτέλεση προσομοίωσης ... 22

3. Κεφάλαιο 3 ... 42

3.1 Σενάριο WLAN και adhoc ... 42

4. Κεφάλαιο 4 ... 60

4.1 Σενάριο OSPF ... 60

5. Κεφάλαιο 5 ... 76

5.1 Σενάριο teikav_first_floor ... 76

5.2 Net2 ... 87

5.2.1 Εκτέλεση προσομοίωσης ... 87

5.3 Νet3 Delay ... 90

5.4 Εthernetload ... 90

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ... 92

ΕΠΙΛΟΓΟΣ ... 92

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ – ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ ... 94

6

Πίνακας εικόνων

Εικόνα 1 - File Menu ... 10

Εικόνα2 – Edit Menu ... 11

Εικόνα 3 - View Menu ... 12

Εικόνα 4 – ScenariosMenu ... 13

Εικόνα 5 – Topology Menu ... 14

Εικόνα 6 – Protocols Menu ... 14

Εικόνα 7 – SimulationMenu ... 15

Εικόνα 8 - Results Menu ... 16

Εικόνα 9 – WindowsMenu ... 17

Εικόνα 10 - Help Menu ... 18

Εικόνα 11 - Backbone ... 20

Εικόνα 12 – Tobackbone μέσω του OPNET ... 21

Εικόνα 13 - Καθυστέρηση στο Ethernet ... 22

Εικόνα 14 –Χρήση throughput για τον serverPtyxiakes... 26

Εικόνα 15 - Χρήση throughput της γραμμής για το Server_ptyxiakes - node_6_Viomixixanikis_Pliroforikis ... 26

Εικόνα 16 - Χρήση point-to-pointthroughput στον κεντρικό κόμβο node_0 ... 27

Εικόνα 17 - A) Μέσος χρόνος καθυστέρησης Β) Μέσος χρόνος λήψης πακέτων C) Mέσος χρόνος αποστολής πακέτων ... 29

Εικόνα 18 - A) Μέσος χρόνος καθυστέρησης B) Mέσος χρόνος λήψης πακέτων C) Mέσος χρόνος αποστολής πακέτων ... 36

Εικόνα 19 - Σύγκριση μέσου χρόνου αποστολής πακέτων ... 37

Εικόνα 20 - Σύγκριση μέσου χρόνου λήψης πακέτων ... 38

Εικόνα 21 - Πακέτα μεταφοράς ανάμεσα σε hubκαι switch ... 39

Εικόνα 22 - Γράφημα καθυστέρησης σε κατάσταση ΑsIs ... 39

Εικόνα 23 - 28 σταθμοί εργασίας μέσω ad_hoc ... 46

Εικόνα 24 - Α) Γράφημα μέσου χρόνου απόρριψης πακέτων B) Γράφημα μέσου χρόνου καθυστέρησης πρόσβασης πακέτων C) Γράφημα μέσου χρόνου απόδοσης ... 48

Εικόνα 25 - Μέσος χρόνος απόρριψης πακέτων για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και AdHoc_RTSCTS ... 50

Εικόνα 26 - Μέσος χρόνος απόδοσης για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και AdHoc_RTSCTS ... 51

Εικόνα 27 - Mέσος χρόνος καθυστέρησης πρόσβασης πακέτων για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και AdHoc_RTSCTS ... 52

Εικόνα 28 - Δικτύωση σεναρίου με accesspoint ... 53

Εικόνα 29 - Mέσοςχρόνοςαπόρριψηςπακέτωνγιατασενάρια AdHoc_NoRTSCTSκαιΙnfracture_NoRTSCTS ... 54

Εικόνα 30 - Μέσος χρόνος καθυστέρησης πρόσβασης πακέτων για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTSκαι Ιnfracture_NoRTSCTS ... 55

Εικόνα 31 - Μέσος χρόνος απόδοσης για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και Infracture_NoRTSCTS ... 56

Εικόνα 32 - Σύγκριση σεναρίων AdHoc_NoRTSCTS - AdHoc_RTSCTSκαι Infracture_NoRTSCTS για απόρριψη πακέτων ... 57

Εικόνα 33 - Σενάριο SPF-NoAreas ... 66

Εικόνα 34 - Σενάριο SPFNo_Areas ... 70

Εικόνα 35 - Σενάριο SPFNo_Areas ... 72

Εικόνα 36 - Αποτελέσματα Νο_Αreas ... 74

Εικόνα 37 - AποτελέσματαΑreas ... 74

7

Εικόνα 38 - Σενάριο SPFμε ισορροπημένο φόρτο δικτύου ... 75

Εικόνα 39 - Σύγκριση φόρτου δικτύου τεσσάρων σενάρίων ... 85

Εικόνα 40 - Σύγκριση καθυστέρησης δικτύου τεσσάρων σεναρίων ... 86

Εικόνα 41 - Μέσος χρόνος λήψης πακέτων... 86

Εικόνα 42 - Σύγκριση Ethernet καθυστέρησης με τον server_papadakis2 ... 88

Εικόνα 43 - Σύγκριση μέσου χρόνου λήψης πακέτων του ΤΕΙ με τον serverpapadakis_2 ... 89

Εικόνα 44 - Σύγκριση Ethernetκαθυστέρησης με τον serverpapadakis_2 ... 90

Εικόνα 45 - Σύγκριση μέσου χρόνου λήψης πακέτων του ΤΕΙ με τον serverpapadakis_2 ... 91

8

1. Εισαγωγή

1.1 Τι είναι το OPNET

Το OPNET είναι μια ευρέως γνωστή εμπορική εφαρμογή, με κύρια χρήση της τη προσομοίωση δικτύων. Στη συγκεκριμένη πτυχιακή θα χρησιμοποιήσουμε την έκδοση ITGURU Academic Edition. Η συγκεκριμένη έκδοση του OPNET αποτελεί ένα εξειδικευμένο ακαδημαϊκό εργαλείο στο χώρο των επικοινωνιών, που προσφέρει τηδυνατότητα με τη βοήθεια ενός γραφικού περιβάλλοντος να μοντελοποιηθούν και ναπροσομοιωθούν διάφορα είδη δικτύων.Το OPNET παρέχει δυνατότητες για δημιουργία πληρέστατων και μεγάλων δικτύων σχεδιασμένων μέχρι τη παραμικρή λεπτομέρεια, τα οποία μπορούμε να τα «στήσουμε»σχετικά εύκολα, να τα δοκιμάσουμε με τη χρήση πολλών σύγχρονων τεχνολογιών και να τα βελτιστοποιήσουμε γενικότερα.

1.2 Χρήση του OPNET

Αν και το OPNET σε διάφορες εκδόσεις του σαν ισχυρός προσομοιωτής δίνει τηδυνατότητα στο χρήστη να διαλέξει το είδος της δομής του δικτύου στο οποίο θαδουλέψει, το πιο διαδεδομένο μοντέλο είναι αυτό των δικτύων το οποίο χρησιμοποιείται στο εργαστήριο του τμήματός μας. Το μοντέλο κόμβων και το μοντέλο επεξεργασίας συμπληρώνουν τη βασική τριάδα των προαναφερθέντων ειδών αλλά επικεντρώνονταιπερισσότερο στη μοντελοποίηση εσωτερικών χαρακτηριστικών και λειτουργιών όπως δημιουργία δεδομένων, αποθήκευση κ.τ.λ. ή διαγράμματα πεπερασμένων καταστάσεων(finitestatemachines - FSMs) που ελέγχουν την εσωτερική λειτουργικότητα τωναντικειμένων στο μοντέλο κόμβων. Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι το OPNET λόγω της ευρείας γκάμας τεχνολογιών και δικτύων που ειδικεύεται παρέχει προηγμένες δυνατότητες στο χρήστη αλλά και θέτει ένα υψηλό επίπεδο «δυσκολίας» στο οποίο ο

9

σπουδαστής αντεπεξέρχεται ευκολότερα εάν καταλάβει κάποιες βασικές λειτουργίες του που εξηγούνται παρακάτω.

1.3 Περιγραφή των Menus

Ακολουθεί η παρουσίαση μιας συνοπτικής περιγραφής από τα διάφορα Menu του OPNET. Οι περισσότερες από τις επιλογές των Menus που αναφέρονται είναι πασίγνωστες και η χρήση τους είναι εύκολη, χρήσιμη και κατανοητή.

1.3.1 File Menu

New: Δημιουργεί ένα νέο χώρο εργασίας για την δημιουργία του μοντέλου.

Open: Ανοίγει ένα υπάρχον μοντέλο.

Close: Κλείνει το τρέχον μοντέλο.

Save: Αποθηκεύει το υπάρχον μοντέλο.

Saveas: Αποθηκεύει το υπάρχον μοντέλο με το όνομα που καθορίζει ο χρήστης.

Page Setup: Απεικονίζει το χώρο εργασίας για εκτύπωση/εμφάνιση ως .pdf κλπ.

Print: Εκτύπωση του δικτυακού μοντέλου.

Print All Subnets: Εκτύπωση όλων των υποδικτύων.

Print Graphs: Εκτύπωση των γραφικών.

Delete Projects: Διαγράφει προεπιλεγμένο project.

Model Files: Διαγράφει/προσθέτει/ανανεώνει έτοιμα μοντέλα.

Exit: Έξοδος από το OPNET.

10

Εικόνα 1 - File Menu

1.3.2 Edit Menu

Undo: Μας επιστρέφει στη κατάσταση πριν την τελευταία ενέργεια που κάναμε.

Redo: Επιλέγεται μετά το Undo για αναίρεση και επιστροφή στην προηγούμενη κατάσταση.

Cut: Σβήνει το επιλεγμένο αντικείμενο και το τοποθετεί στο clipboard.

Copy: Αντιγράφει το επιλεγμένο αντικείμενο και το τοποθετεί στο clipboard.

Paste: Τοποθετεί το αντικείμενο που είναι στο clipboard στον χώρο εργασίας.

Delete: Διαγραφή του επιλεγμένου αντικειμένου.

Select All in Subnet: Μεταφέρει τα επιλεγμένα αντικείμενα σε ένα υποδίκτυο.

Clear Model: Διαγράφει όλα τα αντικείμενα του τρέχοντος δικτύου και

«καθαρίζει» την οθόνη.

Find Node/Link: Εύρεση αντικειμένου.

11

Select Objects: Επιλέγει συγκεκριμένα αντικείμενα του τρέχοντος δικτύου.

Open Edit Pad: Ανοίγειτο Edit Pad του OPNET.

Preferences: Αλλάζει τις διάφορες παραμέτρους συγκεκριμένων «στοιχείων».

Εικόνα2–EditMenu

1.3.3 View Menu

Go To Parent Subnet: Εμφανίζει το «κεντρικό» δίκτυο μέσω υποδικτύων.

Show Network Browser: Παρουσιάζει όλα τα στοιχεία του γραφικού περιβάλλοντος σε μορφή Browser.

Zoom: Κάνει zoom με διάφορες επιλογές.

Set View Properties: Ρυθμίζει την εμφάνιση του γραφικού περιβάλλοντος Background: Επιλογή χαρτών για το background

Show Annotation in Subnet: Εμφανίζει συγκεκριμένα στοιχεία σε κάποιο υποδίκτυο.

Path Objects: Εμφανίζει ή αποκρύπτει τα PathObjects στον Editor του OPNET.

12

Demand Objects: Εμφανίζει ή αποκρύπτει τα PathObjects στον Editor του OPNET.

Wireless Domains: Εμφανίζει ή αποκρύπτει τα PathObjects στον Editor Του OPNET αλλά για ασύρματη επικοινωνία.

Expand Selected Subnets: Επεκτείνει τα επιλεγμένα υποδίκτυα.

Collapse Selected Subnets: Μειώνει σε μέγεθος τα επιλεγμένα υποδίκτυα.

Redraw: Ανανεώνει την απεικόνιση του γραφικού περιβάλλοντος.

Εικόνα 3 - View Menu

1.3.4 Scenarios Menu

New Scenario: Δημιουργεί ένα νέο σενάριο.

Duplicate Scenario: Αντιγράφει το υπάρχον σενάριο.

Manages Scenarios: Διαχειρίζεται τα σενάρια.

Previous Scenario: Μεταβαίνει στο προηγούμενο σενάριο.

Next Scenario: Μεταβαίνει στο επόμενο σενάριο.

Switch to Scenario: Επιλέγει ανάμεσα σε μια λίστα σεναρίων.

Scenario Components: Εισάγει ή εξάγει στοιχεία από ένα σενάριο.

13

Εικόνα 4–ScenariosMenu

1.3.5 Topology Menu

Device Creator: Επιλέγει και ρυθμίζει διάφορες εφαρμογές.

Open Connections Browser: Ανοίγει νέος Browser για την διαχείριση στοιχείων και συνδέσεων.

Open Object Palette: Ανοίγει τη παλέτα αντικειμένων του OPNET.

Rapid Configuration: Επιλέγει διάφορες ρυθμίσεις μέσα στο δίκτυο.

Group Nodes Into Subnets: Ομαδοποιείτους υπολογιστές ενός υποδικτύου.

Delete Unconnected Nodes: Διαγράφει τους μη συνδεδεμένους υπολογιστές.

Verify Links: Ελέγχει τις διάφορες συνδέσεις του δικτύου.

Fail Selected Objects: Θέτει εκτός λειτουργίας τα επιλεγμένα αντικείμενα.

Recover Selected Objects: Επαναφέρει τα επιλεγμένα αντικείμενα.

Recover All Objects: Επαναφέρει όλα τα αντικείμενα.

14

Εικόνα 5–TopologyMenu

1.3.6 Protocols Menu

Το menuProtocols μας επιτρέπει να αναζητήσουμε βοήθεια για συγκεκριμένα πρωτόκολλα επικοινωνίας.

Εικόνα 6–ProtocolsMenu

15

1.3.7 Simulation Menu

Choose Statistic Reports: Επιλέγει την αναφορά που θα δημιουργηθεί για το δίκτυο που έχουμε δημιουργήσει.

Define Statistic Report: Ανοίγει ή δημιουργεί μια νέα αναφορά.

Choose Individual Statistics: Επιλέγει τι είδους στατιστικά θα εμπεριέχει η αναφορά.

Choose Statistics (Advanced): Επιλέγει πιο λεπτομερή αναφορά.

Record Animation for Subnet: Καταγράφει την κίνηση των πακέτων για γραφική παρουσίαση.

Declare External Files: Προσδιορίζει εξωτερικά αρχεία αντικειμένων στην εξομοίωση.

Run Discrete Event Simulation: Τρέχει την προσομοίωση.

Εικόνα7–SimulationMenu

1.3.8 Results Menu

View Results: Επιθεώρηση Αποτελεσμάτων.

16

Compare Results: Σύγκριση των αποτελεσμάτων διαφορετικών σεναρίων.

Find Top Results: Εμφάνιση μέγιστων –ελάχιστων-μέσων τιμών των αποτελεσμάτων.

View Results (Advanced): Ανάλυση των αποτελεσμάτων της εξομοίωσης.

Visualize Link Statistics: Εμφάνιση των συνδέσεων με διαφορετικό χρώμα.

Clear Link Visualization: Εκκαθάριση των οπτικών αλλαγών που έγιναν από τηνπαραπάνω επιλογή.

Play Animation: Γραφική απεικόνιση της ροής των πακέτων.

Open Simulation Log: Εμφάνιση όλων των μηνυμάτων που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της εξομοίωσης.

Panels: Επιλογή των πάνελ που έχουν ανοιχτεί.

Arrange Panels: Επιλογές για την διαρρύθμιση των πάνελ.

Panel Annotations: Μετατροπή των πάνελ σε σημειώσεις και αντίστροφα.

Panel Templates: Δημιουργία φόρμας πάνελ από κάποιο υπάρχων.

Delete All Panels: Διαγραφή όλων των πάνελ.

Εικόνα8 - Results Menu

17

1.3.9 Windows Menu

Previous Editor: Εμφανίζει άλλα ενεργά παράθυρα του OPNET.

Circulate Editors: Εναλλαγή ενεργών παραθύρων.

Hide This Editor: Απόκρυψη ενεργού παραθύρου.

Hide Other Editors: Απόκρυψη άλλων ενεργών παραθύρων.

Show all Editors: Εμφάνιση όλων των παραθύρων OPNET

System: Με την επιλογή αυτή εμφανίζεται η αρχική οθόνη του OPNET.

Projects: Επιλέγει ποιο project θέλουμε να βλέπουμε στο περιβάλλον εργασίας εάν πάνω από ένα είναι ανοικτά.

Εικόνα 9–WindowsMenu

18

1.3.10 Help Menu

Tutorial: Επεξεργασία του tutorial του OPNET.

Web-Academic Edition Resources: Ανοίγει την επίσημη ιστοσελίδα του OPNET.

Error Log: Εμφάνιση ή καθαρισμός του ErrorLog.

SessionLog: Εμφάνιση ή καθαρισμός του SessionLog.

About this Application: Εμφανίζει πληροφορίες για την έκδοση του OPNET.

Εικόνα 10 - Help Menu

19

2. Κεφάλαιο 2

2.1 To δίκτυο του ΤΕΙ μέσω του backboneteikav

Η αποτύπωση του δικτύου ΑΤΕΙ Καβάλας, φαίνεται στην εικόνα 1.

Γνωρίζουμε λεπτομερώς μόνο το κομμάτι εκείνο που αφορά την δικτύωση του τμήματος Βιομηχανικής Πληροφορικής. Όλα τα τμήματα δηλαδή, τις αίθουσες και τα εργαστήρια. Για τα υπόλοιπα συγκροτήματα, δεν γνωρίζουμε με τόση λεπτομέρεια. Σχετικά με την προσομοίωση, ολόκληρο το δίκτυο θα το αντιμετωπίσουμε σαν ένα δίκτυο intranet ενός campus, δηλαδή ενός εκπαιδευτικού ιδρύματος.

Όπως και στο Intranet, έτσι και σε ολόκληρο το ΑΤΕΙ Καβάλας, υπάρχει ένα κεντρικό δίκτυο τοπολογίας αστέρα με κεντρικό κόμβο τον Node0-1NOCWS- 4928-28G, ο οποίος συνδέεται με τους κόμβους όλων των υπόλοιπων κτηρίων. Οι υπόλοιποι κόμβοι με τη σειρά τους, είτε συνδέονται με κάποια άλλα workstations, είτε με κάποια switches(όπως αυτά των node_1- 1_ciscoWS-2960Gκαι node_1-2_ciscoWS-2960G του συγκροτήματος διοίκησης), τα οποία ενώνουν ουσιαστικά τον συγκεκριμένο κόμβο με κάποιο άλλο δίκτυο. Επειδή αυτό δεν μπορούμε να το γνωρίζουμε, υποθέτουμε απλώς ότι συνδέονται κάπου.

20

Εικόνα 11-Backbone

Για την αποτύπωση του δικτύου χρησιμοποιήθηκε το OPNET. Την αναπαράσταση των υλικών που απαρτίζουν την δικτύωση του ΑΤΕΙ Καβάλας δηλώνουμε παρακάτω:

1. Κόμβος-σταθμός: CS_3000_3s_e16_fe2

2. Συνδέσεις: 1000BaseX, που αναπαριστά ηλεκτρικό μέσο (Χάλκινο καλώδιο 1Gbps) ή οπτικά μέσα μετάδοσης (Fiber 1Gbps)

3. Switches: <CS_3000_3s_e16_fe2>

4. Server: Για την σύνδεση της τοπολογίας αστέρα με το Διαδίκτυο

Στη συνέχεια, εισάγουμε κίνηση στο δίκτυο, με το αντικείμενο καθορισμού εφαρμογών (applicationdefinitionobject), το οποίο καθορίζει τις εφαρμογές που υλοποιούνται στο δίκτυο (E-mail, Webbrowsing, Filetransfer κλπ).

21

Επίσης το αντικείμενο καθορισμού εφαρμογών ορίζει και την συχνότητα με την οποία οι εφαρμογές ζητούν μεταφορές πληροφοριών.

Τέλος, χρειαζόμαστε και ένα αντικείμενο καθορισμού profile (profiledefinitionobject), το οποίο καθορίζει το προφίλ κάθε χρήστη (στην περίπτωσή μας κάθε Node). Τούτο σημαίνει, τι είδους εφαρμογές χρησιμοποιεί και πόσο συχνά τις χρησιμοποιεί.

Το δίκτυο φαίνεται ολοκληρωμένο στην παρακάτω εικόνα.

Εικόνα 12–Tobackbone μέσω του OPNET 2.2 Επέκταση δικτύου

22

Μελετώντας περισσότερο τον τρόπο δικτύωσης κυρίως του τμήματος της Βιομηχανικής Πληροφορικής, θα προσθέσουμε σε κάθε κατάλληλο κόμβο τα απαραίτητα workstations, ώστε να ελεγχθεί εκ νέου ο φόρτος δικτύου. Οι διασυνδέσεις γίνονται σύμφωνα με το έγγραφο της εικόνας 2, σχετικό με την γενική δομή του δικτύου.

2.3 Εκτέλεση προσομοίωσης

Θα εκτελέσουμε αυτή τη φορά, ώστε να δούμε την γενική εικόνα του δικτύου, την καθυστέρηση που υπάρχει στο Ethernet για 2 λεπτά της ώρας.

Έτσι θα έχουμε μια πρώτη άποψη για το πώς κινείται το δίκτυο σε κανονικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα έδειξαν για την καθυστέρηση στο μέσο το παρακάτω γράφημα.

Εικόνα 13 - Καθυστέρηση στο Ethernet

Βλέπουμε ότι με την εγκατάστασηclients (όπως τα laboratoryworkstations και οι servers σε κάθε ένα τμήμα ή εργαστήριο, ταswitch, ή αλλιώς οι κόμβοι που συνδέονται όλοι πάνω στον κεντρικό κόμβο), επιβαρύνει την κίνηση του δικτύου. Να σημειωθεί ότι με την συγκεκριμένη δικτύωση με χρήση switch

23

στους βασικούς κόμβους των τμημάτων-κτηρίων, επιτρέπουν την διασύνδεση πολλών τοπικών δικτύων (LAN) σε ένα σημείο (ουσιαστικά στον κεντρικό κόμβο NODE-1 NOC), ώστε να δημιουργηθεί ένα μεγαλύτερο LAN.

Με άλλα λόγια, ο κεντρικός switchNODE-1 NOC δημιουργεί τοπολογία αστέρα με όλους τους κόμβους-switch των υπόλοιπων κτηρίων, οι οποίοι με την σειρά τους δημιουργούν άλλες τοπολογίες αστέρα με άλλους κόμβους, workstations, servers κλπ.

Πριν προχωρήσουμε στην προσομοίωση, είναι απαραίτητο να παραθέσουμε έναν συνοπτικό πίνακα που παρουσιάζει τον αριθμό client και server που υπάρχουν στους κόμβους που αφορούν το τμήμα Βιομηχανικής Πληροφορικής.

ΤΜΗΜΑΤΑ Η/Υ

ΕΚΤΥΠΩΤΕΣ-

SCANNERS SERVERS

ΓΡΑΦΕΙΟ ΠΟΓΑΡΙΔΗ 1 1 0

ΓΡΑΦΕΙΟ ΜΑΝΙΟΥ 5 1 0

ΓΡΑΦΕΙΟ

ΚΥΡΑΝΑΣΤΑΣΗ 2 1 0

WINDOWS III 10 1 0

WINDOWS I 28 2 2

WINDOWS II 28 2 1

ΓΡΑΦΕΙΟ ΤΣΙΝΑΚΟΥ 1 1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ UNIX 21 1 4

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΙΚΡΟ 30 1 0

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ 7 1 4

ΣΥΝΟΛΟ 156

24

Στην συνέχεια θα εκτελέσουμε την προσομοίωση του δικτύου για τον έλεγχο φόρτου, έστω στους serversτων τμημάτων της Βιομηχανικής Πληροφορικής των τμημάτων WindowsI και WindowsII. Για να το κάνουμε αυτό, επιλέγουμε κάθε φορά έναν από τους servers και κάνουμε δεξί κλικ.

Απότομενούπουεμφανίζεται, επιλέγουμε Choose Individual Statistic.

Απότομενούπουεμφανίζεται, κάνουμε κλικ στο σταυρό που βρίσκεται δίπλα από την κατηγορία Ethernet, ώστε να εμφανιστεί ολόκληρη η ιεραρχία.

Κάνουμε κλικ στο check box Load(bits/sec). Τέλος πατούμε ΟΚ για να βγούμε από το μενού και να μεταφερθούμε στην κεντρική επιφάνεια εργασίας με το δίκτυο του ΑΤΕΙ Καβάλας.

Γιατηνεκτέλεση της προσομοίωσης, από το βασικό μενού επιλέγουμε Simulation>Configure Discrete Event Simulation.

Στο πεδίο duration τοποθετούμε την τιμή 0.5, για προσομοίωση μισής ώρας λειτουργίας. Κατόπιν κάνουμε κλικ στο κουμπί Runγια να ξεκινήσει η προσομοίωση. Με το που ολοκληρωθεί, κάνουμε κλικ στο κουμπί close.

Για τη συλλογή αποτελεσμάτων, κάνουμε δεξί κλικ σε κάθε server που επιλέξαμε προηγουμένως για την προσομοίωση ξεχωριστά, και επιλέγουμε ViewResults.

Κατόπιν, επιλέγουμε από την ιεραρχία το γράφημα Load(bits/sec).

Ομοίως και για τους υπόλοιπους servers που είναι εγκατεστημένοι σε άλλους κόμβους.Μια ακόμη σημαντική μέτρηση που γίνεται όταν μιλάμε για

25

λειτουργία ενός δικτύου, είναι σαφώς η απόδοση (Throughput) της σύνδεσης. Για την ακρίβεια, το throughput είναι το ύψος της δουλειάς που μπορεί να περατώσει ένας υπολογιστής σε δεδομένο χρόνο. Το δικτυακό throughput- μιας και η πτυχιακή εργασία είναι για την συμπεριφορά δικτύων- είναι ο μέσος όρος της επιτυχούς παράδοσης μηνυμάτων σε ένα κανάλι επικοινωνίας. Αυτά τα δεδομένα μπορεί να παραδοθoύν σε μια φυσική ή λογική σύνδεση, ή να περάσουν μέσα από ένα συγκεκριμένο κόμβο του δικτύου. Η κίνηση συνήθως μετριέται σε bits ανά δευτερόλεπτο (bit / s ή bps), και μερικές φορές σε πακέτα δεδομένων ανά δευτερόλεπτο ή πακέτα δεδομένων ανά χρονοθυρίδα.

Το Throughput είναι κυρίως ένα μέτρο σύγκρισης υπολογιστικών συστημάτων που «τρέχουν», ή καλύτερα εκτελούν, πολλαπλά προγράμματα ταυτόχρονα (concurrency). Κατά τις προσομοιώσεις θα δούμε και τα δύο αυτά στοιχεία.

Για προσομοίωση μισής ώρας, για κάθε έναν από τους servers των τμημάτων WindowsI και WindowsII, παίρνουμε τα παρακάτω γραφήματα, για χρήση της throughput.

26

Εικόνα 14–ΧρήσηthroughputγιατονserverPtyxiakes

Παρατηρούμε πως όλο και περισσότερα bits κυκλοφορούν στο κανάλι επικοινωνίας. Πράγμα που σημαίνει και αύξηση του χρόνου αναμονής άρα και αύξηση της καθυστέρησης.

Εικόνα 15 - Χρήση throughput της γραμμής για το Server_ptyxiakes - node_6_Viomixixanikis_Pliroforikis

Αν το προεκτείνουμε λίγο πιο πέρα ακολουθώντας τον γενικό τρόπο δικτύωσης, αν προστεθούν ακόμη περισσότερα δίκτυα, τμήματα ή ακόμη καικτήρια, θα πρέπει να προστεθούν νέοι κόμβοι Switches, ώστε να ξαναμοιραστεί το βάρος του συνολικού δικτύου. Πάντως, ο τρόπος της

27

παρούσας σύνδεσης του δικτύου ΑΤΕΙ Καβάλας σαν ιδέα είναι αρκετά καλή, καθώς εκτελώντας την προσομοίωση και στον κεντρικό server που συνδέει το ΑΤΕΙ Καβάλας με το Διαδίκτυο, παίρνουμε το ίδιο ακριβώς γράφημα με τα προηγούμενα.

Εικόνα 16 - Χρήση point-to-pointthroughputστον κεντρικό κόμβο node_0

Αφού μελετήσαμε την κίνηση και το φόρτο στο μέσο (τις οπτικές ίνες και τα καλώδια δηλαδή) σε κανονικές συνθήκες, τώρα θα προσθέσουμε φόρτο στο δίκτυο, ώστε να δοκιμάσουμε τις «αντοχές» του.

Το δίκτυο του ΑΤΕΙ Καβάλας σχεδιάστηκε με τη χρήση routers και switch. Σε αυτό το σενάριο προσομοίωσης θα εξετάσουμε την απόδοση των τοπικών δικτύων που συνδέονται με αυτές τις συσκευές.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα switches χρησιμοποιούν το εύρος δικτύου (networkbandwidth) με μεγαλύτερη ευχέρεια από τα hubs. Με άλλα λόγια, τα switches εποπτεύουν την κίνηση πακέτων αντί να τα αντιγράφουν όλα, προσόν που τους καθιστά σαν έναν τύπο «διαμεσολαβητή» στο δίκτυο.

28

Από τεχνολογικής άποψης, όσο αφορά στην συνδεσμολογία, τα switchενώνουν δύο ή παραπάνω κόμβους (στην αποτύπωση είναι τα

«3ComSSIISwitch»), τα οποία λειτουργούν ως κόμβοι ή σταθμοί (nodes) στο δίκτυο, οι οποίοι συνδέουν τους χρήστες (hosts) μεταξύ τους. Βέβαια, υπάρχει ένα όριο στο πλήθος των host που μπορούν να συνδεθούν σε ένα τοπικό δίκτυο. Όταν φτάσουν αυτό το συγκεκριμένο όριο, τότε θα πρέπει να συνδεθεί ο switch με έναν άλλο switch, ο οποίος θα λειτουργεί ως κόμβος και ούτω καθεξής.

Κατόπιν, επιλέγουμε όλους τους σταθμούς εργασίας, κάνοντας δεξί κλικ πάνω σε έναν από αυτούς και επιλέγοντας την εντολή Select Similar Objects.

Κάνουμε πάλι δεξί κλικ πάνω σε κάποιον σταθμό και επιλέγουμε από το μενού που εμφανίζεται Edit Attributes. Δεν ξεχνάμε μετά να κάνουμε tick στο τετραγωνάκι κάτω αριστερά που λέει Apply Changes to Selected Objects. Έτσι δεν θα χρειαστεί να διαμορφώσουμε κάθε σταθμό ξεχωριστά. Επεκτείνουμε τις ιεραρχίες Traffic Generation Parameters και Packet Generation Arguments. Θέτουμε τις ακόλουθεςτιμές:

1. ON State Time (seconds), exponential (100.00) 2. OFF State time (seconds), exponential (0.0) 3. Packet Size(bytes), constant(1500)

Αφού κάνουμε αυτή τη διεργασία, πατήσουμε ΟΚ και επιστρέφουμε στο project, θα κάνουμε την επιλογή των στατιστικών μετρήσεων που χρειαζόμαστε. Κάνοντας δεξί κλικ οπουδήποτε μέσα στο χώρο εργασίας (αλλά όχι σε κάποιο αντικείμενο), επιλέγουμε Choose Individual Statistics.

Απόεκείεπιλέγουμεαπό τις ιεραρχίες

1. Global Statistics > Ethernet > Delay(sec) 2. Traffic Sink >Traffic Received (packets/sec) 3. Traffic Source >Traffic Sent (packets/sec)

29

4. Node Statistics > Ethernet > Collision Count

Είναι μετρήσεις που έχουν να κάνουν με την κίνηση των πακέτων όπου έχουν ληφθεί από το πλήθος των κόμβων, την κίνηση που έχει δημιουργηθεί από τις πηγές όλων των κόμβων, τις συγκρούσεις που έλαβαν χώρα στο σύνολό τους στο hub και την καθυστέρηση των πακέτων γενικά στο μέσο από άκρο εις άκρον αντίστοιχα. Εκτελούμε την προσομοίωση για 2 λεπτά. Κατόπιν, με δεξί κλικ οπουδήποτε μέσα στο χώρο εργασίας (αλλά όχι σε κάποιο αντικείμενο), επιλέγουμε viewresults. Επιλέγουμε τα κατάλληλα αποτελέσματα προς εμφάνιση και αλλάζουμε την τιμή στο αναδιπλούμενο μενού στο κάτω δεξιά τμήμα του παραθύρου από AsIs σε Time average.

Τα αποτελέσματα που παίρνουμε για 2 λεπτά λειτουργίας της προσομοίωσης είναι τα παρακάτω:

Εικόνα 17 - A) Μέσος χρόνος καθυστέρησης Β) Μέσος χρόνος λήψης πακέτων C)Mέσος χρόνος αποστολής πακέτων

Όσο αφορά στο πρώτο γράφημα της καθυστέρησης στο μέσο, καθώς αυξάνεται η κίνηση πακέτων στο δίκτυο, μειώνεται ημεταφερσιμότητα του

30

(δηλαδή η δυνατότητα του δικτύου να μεταφέρει πακέτα πληροφορίας), με αποτέλεσμα να υπάρχουν όλο και αυξανόμενα collisions (καθυστερήσεις).

Με τον τρόπο που είναι διαμορφωμένο το δίκτυο του ΑΤΕΙ Καβάλας, όλοι οι κόμβοι αποστέλλουν τα πακέτα στον κεντρικό router, ο οποίος κάθε φορά τα δρομολογεί. Φυσικά, είναι ευνόητο πως όσο αυξάνονται οι clients, θα μειώνεται και η απόδοση αποστολής πακέτων και η γραφική παράσταση, που είναι τρίτη κατά σειρά, θα μεγαλώνει εκθετικά σε σχέση με τον χρόνο.

Τα switches, όπως είδαμε και πιο πάνω, επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ των κεντρικών κόμβων με πολύ πιο γρήγορο ρυθμό σε σχέση με τα hubs.

Αυτό συμβαίνει, λόγω της διαφορετικής τεχνοτροπίας των δυο συσκευών που θα αναλυθεί στις πιο κάτω παραγράφους.

Γενικά, συγκρατούμε πως το switch χωρίζει ένα δεδομένο δίκτυο σε δυο μέρη. Δηλαδή, χωρίζει ένα δίκτυο σε δυο ομάδες, οι οποίες δε γνωρίζουν τα μηνύματα που ανταλλάσσουν οι κόμβοι της μιας ομάδας μεταξύ τους.

Δηλαδή, τα πακέτα πληροφορίας παραμένουν κρυφά για την άλλη ομάδα και άρα είναι ξεχωριστά για κάθε ομάδα. Αυτό ισχύει επίσης και για περιπτώσεις χρήσεις εικονικών δικτύων.

Άρα λοιπόν με τη χρήση Switches έχουμε «ομοιόμορφα» μοιρασμένο ολόκληρο το δίκτυο του ΑΤΕΙ Καβάλας, σε μικρότερα υποδίκτυα, τα οποία με τη σειρά τους ενώνονται σε κάποιον άλλο κόμβο switch, που και πάλι ξαναχωρίζει κάθε ξεχωριστό τμήμα σε ένα υποδίκτυο. Μια ιδέα πολύ έξυπνη για την διαχείριση ολόκληρου αυτού του δικτύου και φυσικά για την συντήρησή του. Από τεχνικής άποψης, ένα τέτοιο δίκτυο με χρήση switch όχι μόνο δεν αντιλαμβάνεται collisions, αλλά βελτιώνεται κιόλας.

31

Πριν αναφερθούμε στην τεχνοτροπία των δυο παραπάνω συσκευών, θα πρέπει να μιλήσουμε για το πως μεταφέρονται τα πακέτα πληροφορίας στο δίκτυο. Για τη μεταφορά λοιπόν των πακέτων, υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι αποστολής ή τρεις διαφορετικοί τρόποι διανομών. Η unicast, η multicast και η broadcast. Αυτοί οι τρόποι έχουν να κάνουν με το πώς θα επικοινωνήσουν κατά την αποστολή των πακέτων, ο αποστολέας και ο παραλήπτης, όπου ο ένας βρίσκεται στο ένα άκρο και ο άλλος στο άλλο.

Σύμφωνα με την unicast διανομή, έχουμε έναν αποστολέα ο οποίος αποστέλλει πακέτα σε έναν παραλήπτη. Για κάποιο αριθμό παραληπτών, θα συμβαίνει κάτι όπως το παρακάτω σχήμα:

Που σημαίνει ότι ο αποστολέας θα επικοινωνεί μόνο με έναν παραλήπτη τη φορά.

Κατά την διανομή multicast, έχουμε έναν αποστολέα, ο οποίος μπορεί να στείλει το ίδιο μήνυμα σε πολλαπλούς αποστολείς. Κάθε ένας από αυτούς δηλαδή, θα γνωρίζει το περιεχόμενο του μηνύματος. Θα έχουμε δηλαδή σχηματικά

32

Τέλος, έχουμε την διανομή broadcast, κατά την οποία το μήνυμα αποστέλλεται υποχρεωτικά σε όλους τους παραλήπτες. Έτσι το μήνυμα το γνωρίζουν όλοι και όχι μόνο αυτοί στους οποίους αναφέρεται, όπως στον προηγούμενο τρόπο διανομής.

Όσο αφορά τώρα το hub και το switch, ακολουθούν μια από τις παραπάνω μεθόδους, την οποία θα αναλύσουμε εκτενέστερα.

Το Switch χρησιμοποιεί είτε τη unicast, είτε τη multicast μέθοδο αποστολής.

Διαβάζει την κεφαλίδα (header) MAC, αποστέλλοντας κάθε φορά το κατάλληλο σήμα εισόδου. Πιο συγκεκριμένα, διαβάζει την κεφαλίδα κάθε μηνύματος, κατόπιν αντιστοιχίζει τη διεύθυνση που υπάρχει στην κεφαλίδα με τον παραλήπτη και τέλος αποστέλλει το μήνυμα που βρίσκεται στην ουρά (queue). Σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει η έννοια της σύγκρουσης. Γι’

αυτό και στα γραφήματα των switch, των κόμβων δηλαδή στο δίκτυο, δεν υπάρχει collision. Πράγματι, εάν αναζητήσουμε την παράσταση του collisioncount για τους κόμβους, θα δούμε ότι δεν υπάρχει. Μια σχηματική αναπαράσταση του πώς λειτουργεί το switch θα μας κατατοπίσει περισσότερο ως προς τον τρόπο λειτουργίας του.

Αυτά είναι τα δεδομένα

εισόδου, τα οποία στην ουσία είναι οι κεφαλίδες (headers) MAC (τα τετραγωνάκια πάνω στις γραμμές)

Switch που εκτελεί multicast

Αυτά είναι τα δεδομένα εξόδου

33

Να σημειωθεί εδώ πως το Switch σε αντίθεση με τον hub, δεν αντιγράφει το μήνυμα, ώστε να το γνωρίζουν όλοι οι κόμβοι. Στην περίπτωση του hub από την άλλη πλευρά, αυτό λειτουργεί αποκλειστικά σαν broadcast. Δηλαδή παρομοίως με το παραπάνω σχήμα:

Δυστυχώς ένας προσωπικός υπολογιστής δεν μπορεί να εκτελέσει τόσο δύσκολο φόρτο, με αποτέλεσμα να υπάρχει πρόβλημα προεκχώρησης μνήμης στους σταθμούς εργασίας και τελικά πτώση του συστήματος και ματαίωση της προσομοίωσης. Για τέτοια δουλειά, θα ήταν καλύτερο ένα κατανεμημένο σύστημα υπολογιστών σε κάποιο εργαστήριο.

Αυτά είναι τα δεδομένα

εισόδου, τα οποία στην ουσία είναι οι κεφαλίδες (headers) MAC (τα τετραγωνάκια πάνω στις γραμμές)

Hub που εκτελεί broadcast

Αυτά είναι τα δεδομένα εξόδου

34

Εάν αυτό είναι εφικτό, τότε όπως ακολουθήσαμε τα βήματα που αναφέρθηκαν σχετικά με την δημιουργία κίνησης στο δίκτυο, θέτουμε το attributeinterarrivaltime σε exponential(0.02). Στη συνέχεια εκτελούμε την προσομοίωση.

Παρ’ όλα αυτά, κρίνεται πως με τη χρήση switch φυσικά αυξάνεται η ταχύτητα στο δίκτυο, παρ’ όλο τον αυξημένο φόρτο, δεν υπάρχει μεγάλος χρόνος αναμονής. Σε διαφορετική περίπτωση, το δίκτυο του ιδρύματος θα πήγαινε χαρακτηριστικά αργά. Κάτι που θα κόστιζε σε χρόνο. Έτσι λοιπόν, αυξάνεται η ταχύτητα αποστολής πακέτων, ένα ποσό που είναι ανάλογο με τον αριθμό χρηστών που υπάρχουν στο δίκτυο. Εάν προστίθονταν κι άλλοι υπολογιστές στο δίκτυο (για παράδειγμα εάν είχαμε και τη δικτύωση των υπόλοιπων τμημάτων), ο φόρτος θα ήταν μεν μεγαλύτερος (και άρα οι τιμές των παραπάνω γραφημάτων θα ήταν υψηλότερες), η ταχύτητα όμως αποστολής πακέτων θα ήταν πάλι αισθητικά η ίδια, έτσι που ο χρήστης να μην καταλάβαινε τον φόρτο.

Όλα αυτά που αναλύονται εδώ, είναι ζητήματα τμηματοποίησης, ώστε να μπορούμε να ελέγξουμε εύκολα την δικτυακή συμπεριφορά του δικτύου μας.

Να σταθούμε όμως λίγο τώρα στα γραφήματα που είναι σχετικά με τις συγκρούσεις (collisions). Για να γίνουν κατανοητά όλα αυτά που έχουμε πει, θα επιλέξουμε να αναλύσουμε τα Node_81 Node_112, αυτά δηλαδή που απαρτίζουν τα εργαστήρια WindowsI και WindowsII, μέσα από ένα απλό παράδειγμα.

Σύμφωνα με ό,τι έχουμε πει πιο πάνω, είναι δυο switches που ενώνονται σε έναν switch (Τμήμα Ηλεκτρολογίας-Βιομηχανικής Πληροφορικής). Μπορούμε να το φανταστούμε μέσα σε ένα χώρο που θα υπήρχαν 28 σταθμοί των windowsI και οι 28 των windowsII. Άρα λοιπόν έχουμε 56 σταθμούς συνδεδεμένους σε ένα switch.

35

Ένα τέτοιο δίκτυο φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Θα δοκιμάσουμε να εκτελέσουμε την προσομοίωση που αναλύθηκε στις προηγούμενες σελίδες, για τον ίδιο φόρτο εργασίας (το project βρίσκεται στο αρχείο dv_WindowsI-II_Switched). Για 2 λεπτά προσομοίωσης, για τα ίδια attributes παίρνουμε τα γραφήματα σε σχέση με τον χρόνο

36

Εικόνα 18 - A) Μέσος χρόνος καθυστέρησης B) Mέσος χρόνος λήψης πακέτων C) Mέσος χρόνος αποστολής πακέτων

Παρατηρούμε ότι η κίνηση στο δίκτυο αυξάνεται εκθετικά. Άρα μειώνεται με αυτόν τον τρόπο η απόδοση αποστολής πακέτων (και φυσικά για μεγαλύτερο αριθμό client, μεγαλύτερος φόρτος και ακόμη πιο μειωμένη απόδοση).

Θα αντιγράψουμε τώρα το σενάριο και θα το διαμορφώσουμε, προσθέτοντας ένα ακόμα switch, με σκοπό να χωριστεί το δίκτυο και να απελευθερωθεί ο φόρτος του. Αυτό θα γίνει με το να απαλλαγεί το δίκτυο από τα περιττά μηνύματα αποστολής. Από το μενού Scenarios επιλέγουμε Duplicate Scenario και δίνοντας το όνομα dv_WindowsI-II_Switched2.

Από την παλέτα εργαλείων επιλέγουμε έναν switch ίδιο με αυτό που τοποθετήσαμε. Κατόπιν, ενώνουμε τα switchμεταξύ τους.

Θα εκτελέσουμε τώρα τη προσομοίωση και για τα δύο σενάρια, ώστε να δούμε αν υπήρξε καμιά διαφορά. Από το menu Scenario>Manage Scenarios.

Αλλάζουμε την τιμή της στήλης Results σε <collect> και για τα δύο σενάρια.

Πατάμε ΟΚ ώστε να εκτελεστούν οι προσομοιώσεις. Επιλέγουμε τώρα από το

37

μενού Results, compareresults. Η τιμή στο μενού κάτω αριστερά του παραθύρου που θα εμφανιστεί, θα αλλαχθεί από AsIs σε timeaverage.

Επιλέγουμε να εμφανίσουμε το γράφημα Trafficsent.

Εικόνα 19 - Σύγκριση μέσου χρόνου αποστολής πακέτων

Παρατηρούμε πως η κίνηση και στα δυο σενάρια είναι σχεδόν η ίδια.

Επιλέγουμε τώρα την μέτρηση Traffic Received:

38

Εικόνα 20 - Σύγκριση μέσου χρόνου λήψης πακέτων

Βλέπουμε πως και η κίνηση που λαμβάνεται είναι και αυτή η ίδια με την άλλη. Επομένως τα switches, εάν και δύο αυτή τη φορά, δεν μοίρασαν το φόρτο στο δίκτυο. Τα μηνύματα αποστέλλονται πάλι σε όλους, ανεξάρτητα από τα hubs. Για παράδειγμα, εάν ένας υπολογιστής της ομάδας WII θέλει να στείλει ένα μήνυμα σε υπολογιστή της ομάδας WI, τότε αυτό θα κοινοποιηθεί σε όλους τους υπολογιστές της ομάδας του, θα διαβιβαστεί στον switch που είναι υπεύθυνος για την ομάδα του, και από εκεί θα μεταβιβάσει το μήνυμα στον switch της άλλης ομάδας, ο οποίος με τη σειρά του θα κοινοποιήσει το μήνυμα σε όλους τους υπολογιστές της ομάδας του.

Βάζουμε τώρα στο τελευταίο σενάριο, ένα switch ανάμεσα στους δύο hubs, όπως ακριβώς συμβαίνει και στην δικτύωση του ΑΤΕΙ.

39

Εικόνα 21 - Πακέτα μεταφοράς ανάμεσα σε hubκαι switch

Βλέπουμε ότι η κίνηση στο δεύτερο σενάριο είναι μεγαλύτερη. Αυτό γίνεται, γιατί το switch επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ των κόμβων πολύ πιο γρήγορα απ’ ότι τα hubs.

Σε ότι αφορά τις συγκρούσεις (collisions), έστω για το γράφημα delay σε κατάσταση As Is αυτή τη φορά.

Εικόνα 22 - Γράφημα καθυστέρησης σε κατάσταση ΑsIs

40

Παρατηρούμε ότι επειδή ο switch δεν επιτρέπει την προώθηση των μηνυμάτων προς όλους όσους βρίσκονται στο δίκτυο (στην προκειμένη περίπτωση ο δεξής κόμβος δεν γνωρίζει τί γίνεται στον αριστερό. Έτσι τα δύο εργαστήρια έχουν χωρισθεί επιτυχώς). Επομένως, δεν υπάρχει επιπρόσθετη καθυστέρηση.

Συνοπτικά, συγκρίνοντας γενικά όλα τα γραφήματα των προσομοιώσεων που αφορούν στο hub και στο switch σχετικά με την καθυστέρηση, την απόδοση και το πλήθος συγκρούσεων, καταλήγουμε στον παρακάτω πίνακα:

ΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΠΛΗΘΟΣ

ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΩΝ

HUB

Μεγάλη

καθυστέρηση λόγω συγκρούσεων και άρα επαναποστολή πακέτων.

Μεγάλη καθυστέρηση, σημαίνει μικρότερη απόδοση αποστολής

πακέτων και άρα μικρότερη

απόδοση του δικτύου.

Επειδή είναι μόνο broadcast, έχουμε μεγάλο πλήθος συγκρούσεων.

SWITCH

Σαφώς μικρότερη καθυστέρηση, αφού ο switch αντιστοιχεί απ’

ευθείας τη

διεύθυνση στο headerτου

μηνύματος με τον αποστολέα.

Με μικρότερη – έως καθόλου καθυστέρηση-το δίκτυο αποδίδει καλύτερα.

Επειδή λειτουργεί ως unicast ή multicast, δεν υπάρχουν

συγκρούσεις. Όσα

πακέτα δεν

μπορούν να

προωθηθούν, απορρίπτονται.

41

Δηλαδή εδώ μας ενδιαφέρει ο ρυθμός απόρριψης πακέτων

(dropratio).

Θα εκτελέσουμε τώρα τη προσομοίωση και για τα δύο σενάρια, ώστε να δούμε αν υπήρξε καμιά διαφορά.

42

3. Κεφάλαιο 3

3.1 Σενάριο WLAN και adhoc

Σε αυτό το κεφάλαιο, θα μελετήσουμε τις συγκρούσεις (collisions) και την απόρριψη πακέτων, που στο προηγούμενο κεφάλαιο είδαμε να συμβαίνουν με τη χρήση switches, αντιπροτείνοντας ένα σενάριο δικτύωσης, που ίσως να είναι λίγο ακριβό, αλλά εντός των πλαισίων που επιτάσσει η νέα εποχή και ο νέος τρόπος ζωής. Ο λόγος για τα ασύρματα τοπικά δίκτυα (WLANs ή επίσης - κακώς- γνωστά και ως WiFi -WirelessFidelity).

Τα ασύρματα προσωπικά δίκτυα παρέχουν εύκολη διασύνδεση ετερογενών, φορητών ψηφιακών συσκευών τοποθετημένων σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Αν και είναι δίκτυα υπολογιστών, δεν σχεδιάζονται για ενσωμάτωση σε μεγαλύτερα δίκτυα καθώς στοχεύουν σε καταναλωτικές φορητές συσκευές περιορισμένων πόρων (κινητά τηλέφωνα, συσκευές αναπαραγωγής πολυμέσων κλπ). Αντιθέτως, τα ασύρματα τοπικά δίκτυα (WLAN) συνήθως αποτελούν δίκτυα κανονικών υπολογιστών, με δυνατότητα ενσωμάτωσης σε ευρύτερα (ενσύρματα ή ασύρματα) WAN.

Συγκριτικά με τα ενσύρματα τοπικά δίκτυα παρέχουν ευελιξία, κινητικότητα και -υπό προϋποθέσεις- χαμηλότερο κόστος. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν:

1. Για ασύρματη επέκταση ενός προϋπάρχοντος ενσύρματου δικτύου, με έναν κύριο κόμβο να συνδέεται μέσω Ethernet με το LAN και να επικοινωνεί ασύρματα με άλλους σταθμούς.

2. Για διασύνδεση LAN σε διαφορετικά κτήρια, συνήθως με συνδέσεις από σημείο σε σημείο μεταξύ γεφυρών ή δρομολογητών των επιμέρους LAN.

3. Για παροδική ασύρματη ζεύξη μεταξύ LAN και κινητού τερματικού (νομαδική πρόσβαση).

43

4. Για δικτύωση adhoc / αδόμητη - ασύρματα δίκτυα ομότιμων κόμβων και αυθαίρετα μεταβαλλόμενης τοπολογίας τα οποία δεν απαιτούν καμία προϋπάρχουσα υποδομή και δημιουργούνται δυναμικά, με κόμβους να προστίθενται αυτομάτως στο δίκτυο όταν βρίσκονται εντός της εμβέλειάς του.

Αρχικά, στα πλαίσια της έρευνάς μας μελετήσαμε τους δύο βασικούς τρόπους ασύρματης δικτύωσης στα πλαίσια ενός τοπικού δικτύου (adhoc- υποδομής) για το βασικό πρωτόκολλο IEEE 802.11.

Πριν ξεκινήσουμε, οφείλουμε να δώσουμε έναν ορισμό για αυτές τις δύο έννοιες που μελετήσαμε. Όταν λέμε adhoc, εννοούμε την από κόμβο σε κόμβο σύνδεση χωρίς την παρεμβολή κάποιου σταθμού βάσης (accesspoint).

Έναν σταθμό δηλαδή που κυρήτετται «επικεφαλής» της ομάδας. Το κέντρο του δικτύου.

Όσον αφορά στην υποδομή, υπάρχουν κατά βάση δυο αρχιτεκτονικές ασύρματων τοπικών δικτύων: Υποδομής ή δομημένη, κατά την οποία οι σταθμοί εργασίας βρίσκονται στο ίδιο μέρος συνδεδεμένοι μεταξύ τους σε κάτι που αποκαλούμε «κυψέλη» (cell), στην οποία υπάρχει ένας κεντρικός κόμβος ή σημείο πρόσβασης (accesspoint). Αυτά τα accesspoints δίδονται από κάποιες stand-alone συσκευές (δηλαδή συσκευές που στέκονται και μόνες τους δίχως να συνδεθούν πουθενά) που εκπέμπουν σήμα μεγάλης εμβέλειας και έτσι αποστέλλουν ή λαμβάνουν δεδομένα. Είναι συνήθως συνδεδεμένες σε καλώδιο κορμού υψηλής ταχύτητας (backbonewiredLAN), είτε Ethernet, είτε switch, ή hub. Παίζουν ακόμη και το ρόλο του router για τη σύνδεση στο Internet (δηλαδή ορίζονται και πέραν του τοπικού δικτύου).