Дослідження продуктивності мережі на основі протоколу Frame Relay

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Тема:Дослідження продуктивності мережі на основі протоколу Frame Relay
Мета:Дослідити поведінку постійних віртуальних каналів (PVC) протоколуFrameRelayпри різних параметрах контракту.

Програма роботи
1) Ознайомтеся з теоретичними відомостями
2) Створення і налаштування додатку з пульсуючою передачею даних, на основі протоколу передачі файлівFTP
3) Створення і налаштування клієнту, котрий використовуватимепульсуючий FTP додаток
4) Створення і налаштування серверу, котрий підтримуватиме пульсуючий FTP додаток

Теоретичні відомості
Протокол «Ретрансляція кадрів» (FrameRelayFR)— це інтерфейс для високошвидкісної передачі кадрів або пакетів. Діє на канальному рівні моделі OSI, підтримує декілька віртуальних зєднань на один фізичний порт.
Для управління потоком даних використовується механізм повідомлень про наближення до стану насичення (затору): в напрямку, протилежному затору, надсилається повідомлення BECN, а приймаючій стороні надсилається повідомлення FECN
FrameRelay є ненадійною технологією з встановленням зєднання на основі віртуальних каналів (ліній зв’язку). Віртуальнийканал повинен бути встановлений між джерелом і приймачем перш, ніж зможуть бути передані будь-які дані. Більшість провайдерів FrameRelay підтримують постійні віртуальні канали(PermanentVirtualCircuitsPVC), які є довготривалимизєднаннями, на противагу комутованим віртуальним каналам(SwitchedVirtualCircuitsSVC), які встановлюютьсяна час з’єднання.
Коли PVC встановлений, узгоджуються певні параметри, які керують його поведінкою, а саме:фіксована(узгоджена)швидкість передачі інформаціїCIR (Committed Information Rate), фіксованашвидкість передачі пакетівBc(committedburst rate) і надлишкова швидкість передачі пакетівBe (excess burst rate). Фіксована швидкість передачі інформації (CIR) є швидкістю (в бітах на секунду), якупровайдер гарантує клієнту. Фіксована швидкість передачі пакетів (Bc) визначає, як швидко можуть бути відправлені дані.
Наприклад, клієнт може укласти контракт на CIR 64 Кбіт/с, і Bc 32 Кбіт/100 мс. У цьому випадку клієнт може відправити 64 Кбіт в секунду, але не більше, ніж 32 Кбіт в будь-який період на 100 мс. Якщо буде надлишкова потужність в мережі тоді провайдерFrameRelayвізьме додаткові дані вище CIR і передасть їх. Сума перенесених надлишкових даних визначена надлишковою швидкістю передачі пакетів (Be). Кадри даних, передані понад CIR, позначаютьсянабором бітів Discard Eligible (ті, які можна відкинути). Ці фреймибудутьодразу відкинуті в разі перевантаження.

Побудуйте модель симуляції
Запустіть OPNET IT Guru Academic Edition.
По-перше, ознайомтеся з інформацію, наданою OPNET щодо конфігурації протоколу FrameRelay. Виберіть вкладку File =>Open. Виберіть проект Frame_Relay і клацніть OK. Прочитайте мету, конфігурацію мережі і сторінки Glossary. Натисніть File =>Close, коли закінчите.
Виберіть вкладку File =>New... Виберіть Project і клацніть OK. Змініть Project Nameна xx_WAN_Frame_Relay (де xx є Вашими ініціалами). ЗмінітьScenarioName на CIR64 і клацніть OK. У вікні InitialTopologyвиберіть CreateEmptyScenario і клацніть Next. У вікні ChooseNetworkScaleвиберіть World і клацніть Next. У вікні ChooseMapвиберіть США (ііі Денис, тут посмотри, можноливібратьУкраину, и стоитли) і клацніть Next. У вікні Select Technologies прокрутіть вниз і увімкніть сімейство моделейframe_relay_advanced, і потім клацніть Next. У вікні Reviewклацніть OK.

По-перше, ми створимо і налаштуємододаток з пульсуючоюпередачею даних для генерування трафіку у нашій мережіFrameRelay. Використовуватимемопротокол передачі файлівFTP (FileTransferProtocol).
Виберіть обєкт ApplicationConfig з ObjectPaletteі помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по обєкту і виберіть EditAttributes. Встановіть атрибут nameв BurstyApplication. Розгорніть атрибут ApplicationDefinitionsта встановіть атрибут rowsв 1. Розгорніть атрибут row 0 і встановіть атрибут Nameв FTP_Bursty. Розгорніть атрибут Descriptionта відредагуйте значення атрибута FTP. Встановіть Inter-RequestTime (secs), у exponential(0.1). Встановіть атрибутFileSize (bytes) в постійний constant(1000). В обох випадках необхідно буде встановити поле SpecialValue у NotUsedдля зміни значень атрибута. Додаток, який ви щойноналаштували, передасть в середньомудесять файлів розміром 1 КБ на кожну секунду. Експоненціальний розподілчасто використовують для моделювання проміжків очікування, отже, ми можемо використовувати його тут для моделювання часу між запитами файлу. Клацніть OK для закриття вікна.


Виберіть обєкт ProfileConfig з ObjectPalette і помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по обєкту і виберіть EditAttributes. Встановіть атрибут name в BurstyProfile. Розгорніть атрибут ProfileConfiguration та встановіть атрибут rows в 1. Розгорніть атрибут row 0 і визначте ProfileName у FTP_Bursty_Profile. Розгорніть атрибут Applications і встановіть атрибут rows в 1. Розгорніть атрибут row 0 і визначте Name у FTP_Bursty. Встановіть атрибут Repeatability в OnceatStartTime. Клацніть OK для закриття вікна.

Виберіть обєкт fr32_cloud з ObjectPalette і помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по хмарі і виберіть ViewNodeDescription. Хмара представляє WAN, що складається зкомутаторів FrameRelay, і це дає змогу підтримувати до 32 зєднань. Клацніть правою кнопкою по хмарі і виберіть SetName. Визначте name у Frame_Relay_Cloud. Клацніть OK для закриття вікна.
Виберіть пристрій fr_wkstn_adv з ObjectPalette і помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по станції і виберіть ViewNodeDescription. Зверніть увагу на те, що станція підтримує протокол FrameRelay. Тепер мистворимо і налаштуємо клієнт,який використовуватимепульсуючийFTP додаток, який ми налаштували. Клацніть правою кнопкою по станції і виберіть EditAttributes. Задайте атрибут nameпристрою BurstyClient. Відредагуйте додаток: задайте атрибут SupportedProfiles. Вставте рядок і визначте ProfileNameуFTP_Bursty_Profile. КлацнітьОК для закриття вікна.

Виберітьпристрій fr_server_adv з ObjectPalette і помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по серверу і виберіть ViewNodeDescription. Зверніть увагу на те, що сервер також підтримує протокол FrameRelay. Ми тепер створимо і налаштуємо сервер для підтримки пульсуючого FTP додатку, який ми вже налаштували. Клацніть правою кнопкою по пристрою і виберіть EditAttributes. Змініть атрибут nameсервера уBurstyServer. Відредагуйте додаток: задайте атрибут SupportedServices. Вставте рядок і задайте атрибутNameуFTP_Bursty. Клацніть по ОК для закриття вікна.


Виберіть два обєкта fr8_switch_adv з ObjectPalette. Розмістіть один поруч з клієнтом і один поруч з сервером. Клацніть правою кнопкою по одному з комутаторів і виберіть ViewNodeDescription. Зверніть увагу на заходи, які вживає комутатор, коли стає переповненим. Спочатку він відкине кадри, зазначені бітом DiscardEligible, але потім може відкинути ізвичайні кадри. Клацніть по значку закриття вікна для закриття вікна. Клацніть правою кнопкою по комутатору клієнта і виберіть SetName. Задайте ім’яClientSwitch. Клацніть по ОК для закриття вікна. Клацніть правою кнопкою по комутаторусервера та виберіть SetName. Задайте ім’яServer Switch. Клацніть по ОК для закриття вікна. Виберіть три посилання FR_T1_int з ObjectPaletteі використовуйте їх для зєднання клієнта з йогокомутатором, сервера з його комутаторомі двох комутаторів до хмари FrameRelay. Памятайте, що швидкість T1 становить 1.5 Мбіт/с.

Нарешті, ми можемо встановити постійний віртуальний канал (PVC) між клієнтом і сервером так, щоб вони могли звязатися. Виберіть обєкт FR PVC Config з ObjectPalette і помістіть його в робочий простір проекту. Клацніть правою кнопкою по ньому і виберіть SetName. Визначте Nameу PVC Config. Обєкт FR PVC Config повинен бути поміщений в робочий простір перед будь-яким PVCs, перед яким його можна встановити ііі. Клацніть ОК для закриття вікна.
Виберіть обєкт fr_pvc з ObjectPalette і зєднайте з його дапомогою клієнта з сервером. Після того, як ви розташуєте PVC, клацніть правою кнопкою миші та виберіть AbortDemandDefinition(ііі я не поняла, что тут нужносделатьмышкой. Исправьэтопредложение, пожалуйста, когдапроделаешьэтот шаг). Клацніть правою кнопкою по PVC і розгорніть атрибут ContractParameters. Ці параметри означають згоду між кінцевими елементами системи (клієнт і сервер) і провайдером FrameRelay. ВстановітьOutgoingCIR (біт/с) у 64000. Встановіть OutgoingBc(біти) до 64000. Встановіть OutgoingBe(біти) до 32000. Фіксована швидкість передачі інформації є сумою трафіку, який провайдер погодився перенести. Фіксованийпакетний розмір (Bc) вказує, скільки даних може бути відправлено у даному інтервалі. У цьому випадку інтервал є однією секундою, таким чином, CIR = Bc. Надмірний пакетний розмір (Be) є сумою трафіку, який провайдер може прийняти на додаток до фіксованої швидкості, якщо мережеві умови дозволяють. Якщо мережа провайдера стає переповненою, надлишкові дані можуть бути відкинуті. Клацніть по ОК для закриття вікна.



Налаштування та запуск моделювання

Виберіть вкладку Simulation =>ChooseIndividualStatistics…
Розгорніть елементGlobalStatistics і елемент FrameRelay, і виберіть статистикиDelay (sec), DelayVarianceі ResidualErrorRate. Розгорніть елемент FTP і виберіть статистикиDownloadResponseTime (sec) і TrafficReceived (bytes/sec).
Розгорнітьелемент NodeStatistics і елемент FrameRelay PVC, і виберіть статистики BECN Status, DE Status, і FECN Status, Клацніть по ОК для закриття вікна.


ВиберітьSimulation =>ConfigureDiscreteEventSimulation…
Під вкладкою Common, встановлюють Durationу 5 і unitуminute(s). Клацніть по ОК для закриття вікна.


Скопіюйте сценарій

Ми тепер переходимо до дублювання сценарію і налаштування PVC для підтримки більш високої швидкості передачі даних. Це дозволить нам порівнювати продуктивність через дві швидкості PVC. Виберіть Scenarios =>DuplicateScenario і назвіть новий сценарій CIR128.
Клацніть правою кнопкою по PVC і розгорніть атрибут ContractParameters. Встановітьатрибут Outgoing CIR (bits/sec) у 128000. Встановіть OutgoingBc (bits) у 128000. Залиште у атрибутіOutgoingBe (bits) 32000. Клацніть ОК для закриття вікна.
Запустіть моделювання
Виберіть вкладку Scenarios =>ManageScenarios…
Відредагуйте поле Results в обох рядках і встановлюють значення у <collect>або <recollect>. Клацніть OK для запуску обох сценаріїв (один за іншим). Коли моделювання завершиться, клацніть Close, аби закрити вікно.


Проаналізуйте результати

Виберіть вкладку Resultstab =>CompareResults…
Виберіть і розгорніть елемент GlobalStatistics і елемент FTP, і виберіть статистику DownloadResponseTime (sec). Використовуйте режим AsIs для перегляду цієї статистики. Клацніть Show для перегляду більш детального графіка. Статистика показує, скільки часу відбувалося кожне завантаження. Можна бачити, що завантаження зайняли набагато менше часу в випадку CIR128 і що варіація у проміжках часу завантаження була набагато менша. Це було очікуваним, так як у другому сценарії додатку було доступно більше ресурсів каналу зв’язку. Клацніть по значку закриття вікна і виберітьDelete. Клацніть на статистику знову для відключення попереднього перегляду.

Розгорніть статистикуTrafficReceived (bytes/sec) та продивітьсявикористовуючи режимAsIs. Клацніть Showдля перегляду більш детального графіка. Ця статистика показує загальну суму FTP трафіку, отриманого і сервером і клієнтом. Можна бачити, що більше трафіку отримано у випадку CIR128, і що варіація є більшою, ніж у випадку CIR64. Клацніть по значку закриття вікна і виберітьDelete. Клацніть по статистиці знову для відключення попереднього перегляду.

Виберіть і розгорніть елементGlobalStatistics і елемент FrameRelay, і виберіть статистикуDelay (sec). Використовуйтережимtime_average для перегляду цієї статистики, оскільки у цьому режимі легше побачити різницю в продуктивності. Клацніть по кнопці Show для більш детальногоперегляду. Статистика показує, скільки часу необхідно для передачі кожного кадру. Можна бачити, що затримка більше у випадку CIR64 і що затримка зростає з часом. Це відбувається в наслідок збільшення затримок в комутаторах через переповнення буферів пакетами. Клацніть по значку закриття вікна і виберіть Delete. Клацніть по статистиці знову для відключення попереднього перегляду.

Розгорніть статистикуDelayVariance (sec) перегляньте використовуючи режим AsIs. Клацніть Show. Ця статистика показує відмінність в затримці поставки кадру. Випадок CIR64 показує набагато більшу мінливість (діапазон) і ця мінливість (діапазон) зростає з часом. Клацніть по значку закриття вікна і виберітьDelete. Клацніть по статистиці знову для відключення попереднього перегляду.

Розгорніть статистику ResidualErrorRate та перегляньте у режиміAsIs. Клацніть Show.. Ця статистика показує відсоток фреймів, відкинутих через перевантаження або пошкодження. Можна бачити, що ще багато фреймів відкинуті у разі CIR64 і що відсоток зростає, оскільки комутаторстає більш переповненим. Клацніть по значку закриття вікна і виберітьDelete. Клацніть по статистиці знову для відключення попереднього перегляду.

Виберіть і розгорніть елемент ObjectStatistics, елементBurstyClient та елементFrameRelay PVC. Виберіть статистику DE Statusта продивіться, використовуючи режим AsIs. Клацніть Show. Ця статистика показує кількість кадрів, прийнятих клієнтом, які мали набір бітів DE. Велика кількістькадрів, прийнятих з набором бітів DE, вказує на те, що джерело фреймів часто передавалося швидше, ніж законтрактований CIR. Можна бачити, що набагато більше фреймів відзначено з бітом DE у випадку CIR64. Це логічно, так як додаток виробляє той жеоб’єм трафіку в обох сценаріях, але сценарій CIR128 забезпечує більшуємність каналу. Клацніть по значку закриття вікна і виберітьDelete. Клацніть по статистиці знову для відключення попереднього перегляду.

Статистики BECN Statusабо FECN Status показують, скільки кадрів було прийнято з набором бітів BECN або FECN. Ці біти встановлюютьсякомутатором, коли він переповнений. При перегляді цих статистичних даних ви побачите, що ніяких кадрів з набором бітів прийнято не було. Пропонований трафік замалий для породження перевантаження в комутаторах.
Збережіть свою модель і закрийте усі вікна.

Запитання

1. Скільки трафіку генерується Пульсуючим Сервером? Виможетеце підрахувативикористовуючи параметриInter-RequestTimeіFileSize, які ви задаєте при налаштуванні пульсуючого додатку.






2. Враховуючи трафік, обчислений у першому запитанні, поясніть, скількийого може бути передано, якщо вам дана швидкість посилань (зв’язків), які використовуються для зєднання пристроїв, і параметри контракту PVC з’єднання клієнта і сервера.

3. Копіюйте сценарій CIR64 і замініть посилання (зв’язок) T1 між клієнтом і йогокомутаторомна посиланням FR_DS0_int. Памятайте, що швидкість DS0 становить 64 Кбіт/с. Повторно запустіть моделювання і перегляньте статистикиBECN Statusі Status FECN для BurstyClientі для Bursty Server. Порівняйте з результатами сценарію CIR64. Поясніть використання бітів BECN і FECN в заголовку FrameRelay. Також подивіться статистикуResidualErrorRate та порівняйте з відповідною статистикою сценарію CIR64?

4. Провайдери FrameRelay часто пропонують PVCконтракти під назвою«нульовий CIR». У цих випадках всі пакети позначені як ті, що можна відкинути. Тариф «нульовий CIR» зазвичай дешевший, але забезпечує менше гарантій. Скопіюйте сценарій CIR64 і відредагуйте параметри PVC. Обнуліть всі параметри контракту. Запустіть повторно моделювання і порівняйте ваші результати з результатами CIR64. Які є відмінності? Який буде вплив на отриманий трафік пульсуючим клієнтом, якщо ви приєднаєте ще одного клієнта з CIR 64 Kbps? Поясніть свою відповідь.

5. У 3 запитані деякі фрейми відкинуті через перевантаження накомутаторах. Перевантаження може зменшиться, якщо джерело трафіку передаватиме кадри менш інтенсивно. Системи FrameRelayмають алгоритми формування трафікуякі обмежуютьджерело трафіку від занадто швидкої передачі. Скопіюйте сценарій DS0 з 3 запитання і відредагуйте атрибути пульсуючого серверу. Розгорніть атрибут FrameRelayTrafficShaping і встановіть Status у Enabled. Клацніть по знаку запитання ліворуч від кожного з атрибутів формування трафіку для визначення його функції. Обчисліть такі значення цих атрибутів, які призведуть до неперевантаженої мережі; іншими словами, зробіть швидкість передачі даних менше, ніж швидкість рядка DS0 (64 Кбіт/с). Запишіть функцію кожного атрибуту, значення, яке ви підрахували, і пояснення обчислень. Виконайте моделювання і зробіть статистику, якапоказуватимезменшення перевантаження (і відповідні відкидання кадру).