Token ring - Đánh giá hiệu năng mạng

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN : ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG CHỦ ĐỀ: Token ring Giáo viên hướng dẫn: Th.s Lê Khánh Dương Sinh viên thực hiện: Lưu Thị Nhinh Phạm Thị Hường Nguyễn Thế Anh Nguyễn Trọng Khiêm Nguyễn Thị Bích Ngọc MỤC LỤC Token Ring 1. Mục tiêu Bài lab này được thiết kế để giải thích việc cài đặt một mạng token ring. Việc mô phỏng trong bài lab này sẽ giúp kiểm tra hiệu năng của mạng token ring 2. Tổng quan Một mạng token ring bao gồm một tập hợp các node được kết nối trong một vòng tròn (ring). Ring là môi trường chia sẻ duy nhất. Công nghệ token ring cần phải có một thuật toán để phân tán, thuật toán này dùng để điều khiển các node khi mà mỗi node được truyền. Tất cả các node xem tất cả các frame , và node được xác định là đích trong tiêu đề của frame lưu một bản sao của frame khi frame truyền qua node. Với mô hình mạng vòng-ring, bất kì liên kết hoặc node nào bị lỗi thì cả hệ thống sẽ không thể sử dụng được. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng việc sử dụng một mô hình mạng sao-star, ở đó các node được kết nối tới một trung tâm-hub token ring. Hub hoạt động chuyển tiếp (relay), được gọi là thiết bị truy cập đa trạm (MSAU – Multistation access unit). MSAUs hầu như được luôn được sử dụng bởi vì cần thiết cho việc thêm và xóa các node mạng. Token được hiểu là một dãy cấc bít, luôn chuyển xung quanh vòng; mỗi node nhận và sau đó chuyển tiếp token. Khi một node có được một frame để truyền token, tách token ra khỏi vòng và thay vào đó là chèn các frame vào ring. Khi frame quay lại phái người gửi, node này sẽ gỡ bỏ các frame ra khỏi ring và thay vào đó là chèn các token vào ring. Thời gian giữ token (THT – Token holding time) là thời gian một node cho phép giữ token. Từ định nghĩa của THT, THT ảnh hưởng tới việc sử dụng và sự công bằng của mạng, việc sử dụng là đo băng thông được sử dụng so với băng thông sẵn có trên ring. Trong bài lab này: tiến hành cài đặt một mạng token ring với 14 node được kết nối trong mô hình mạng sao-star. Các liên kết sử dụng với tốc độ 4Mbps. Học được cách làm thế nào mà việc sử dụng và độ trễ của mạng thì bị ảnh hưởng bởi việc tải-load cũng như bị ảnh hưởng bởi THT. 3. Cách tiến hành. 3.1 Tạo một Project mới Để tạo một Project cho mạng token ring: Bước 1:Mở OPNET IT Guru Academic Edition chọn New từ menu File Bước 2: Lựa chọn Project và chọn OK Đặt tên của project: Nhom2_Token và tên Scenario: scenario1. Bước 3: trong hộp thoại Startup Wizard: Initial Topology: Create Empty Scenario là được lựa chọn ấn Next. Chọn Office cho Network scale ấn Next 3 lần click OK Bước 4: chọn Object Palette: token_ring, sau đó lưu project: Nhom2_Token 3.2 Tạo mạng Bước 1: mở file Nhom2_Token ấn OK. Lựa chọn Topology ⇒ Rapid Configuration Từ menu drop-down chọn Star và ấn OK. Bước 2: ấn nút Select Models trong hộp thoại Rapid Configuration. Từ menu Model List drop-down chọn token_ring và ấn OK. Bước 3: trong hộp thoại Rapid Configuration, cài đặt sáu giá trị và ấn OK. Mô hình tr32_hub snode là một token ring hub hỗ trợ lên tới 32 kết nối với tốc độ 4 or 16 Mbps. Hub chuyển tiếp gói tin nhận được tới cổng kế tiếp. Trong Hub không có hàng đợi của gói tin, chính bản thân hub thời gian xử lý oi như bằng 0. TR4 link kết nối hai thiết bị token ring tạo thành một vòng với 4Mbps. Bước 4: bây giờ mạng đã được tạo, và có dạng như hình sau: Bước 5: lưu project. 3.3 Cấu hình các node mạng. Cấu hình THT của các node cũng như lưu lượng phát sinh bởi các node đó. Để cấu hình THT của các node, cần sử dụng mô hình tr_station_adv cho các node thay cho mô hình hiện tại là tr_station. Bước 1: ấn chuột phải lên bất kì một node nào trong 14 node ⇒ Select Similar Nodes. Bây giờ các node trong mạng là đã được lựa chọn. Bước 2: ấn chuột phải lên bất kì node nào trong 14 node ⇒ Edit Attributes. a. tích vào ô Apply Changes to Selected Objects. Điều này là quan trọng để tránh việc cấu hình lại mỗi node riêng. Bước 3: click trên giá trị: tr_station và chọn Edit từ menu sổ xuống. Bây giờ lựa chọn tr_station_adv từ menu sổ xuống. Bước 4: để kiểm tra mạng theo cáo giá trị THT khác nhau, cần “promote” các tham số THT. Điều này cho phép gán nhiều giá trị tới thuốc tính THT. a. mở rộng phân cấp Token Ring Parametersb. Click chuột phải lên thuộc tính THT Duration ⇒ chọn Promote Attribute to Higher Level. Bước 5: mở rộng phân cấp Traffic Generation Parameters ⇒ gán exponential(100) tới thuộc tính ON State Time. Gán exponential(0) tới thuộc tính OFF State Time (chú ý: các gói tin chỉ được tạo trên “ON” state). Bước 6: mở rộng phân cấp Packet Generation Arguments ⇒ gán exponential(0.025) tới thuộc tính Interarrival Time. Vậy kết quả từ bước 3 đến bước 6 được hiển thị trong hình vẽ sau: Bước 7: ấn OK để quay lại Project Editor. Bước 8: lưu project Chú ý: THT – Token Holding Time: quy định cụ thể số lượng tối đa của thời gian một MAC (Media Access Control) token ring có thể sử dụng token trước khi phát token. interarrival time là thời gian giữa các gói tin kế tiếp nhau trong trạng thái “ON”. 3.4 Cấu hình mô phỏng. Để kiểm tra hiệu năng mạng dưới các THT khác nhau, cần chạy mô phỏng nhiều lần bằng cách thay đổi THT với mỗi khi chạy mô phỏng. Điều này thì không khó. Ta sử dụng thuộc tính THT Duration. Ở đây ta sẽ gán các giá trị khác nhau tớ thuộc tính: Bước 1: click lên Configure/Run Simulation Bước 2: chắc chắn rằng tab Common là được chọn ⇒ gán 5 minutes tới Duration. Click tab Object Attributes ⇒ click nút Add Bước 4: như hộp thoại Add Attribute, cần thêm thuộc tính THT Duration cho tất cả các node. Thực hiện qua các bước sau: a. thêm thuộc tính chưa được thêm: Office Network.*.Token Ring Parameters[0].THT Duration bằng cách click vào ô dưới cột Add? ⇒ click OK. Bước 5: bây giờ có thể nhìn thấy Office Network.*.Token Ring Parameters[0].THT Duration trong danh sách của thuộc tính đối tượng mô phỏng (simulation object attributes) . Tên đầy đủ của thuộc tính nằm trong cột “Attribute”. ⇒ click vào nút Values. Bước 6: thêm 6 giá trị. (chú ý: để thêm 6 giá trị, double-click trên ô đầu tiên trong cột Value ⇒ kiểu “0.01” vào trong textbox và ấn enter. Lặp lại điều này cho 6 giá trị). Bước 7: click OK. Bây giờ nhìn phía trên cùng bên phải của hộp thoại Simulation Configuration và chắc chắn rằng Number of runs được thiết lập gồm 6 giá trị. Bước 8: đối với việc chạy 6 mô phỏng cần mô phỏng để lưu giá trị “scalar”, scalar thể hiện giá trị “average” của thông tin thống kê được suy ra từ mô phỏng. Để lưu “scalar” chúng ta cần cấu hình việc mô phỏng để lưu chúng trong một file. Click lên tab Advanced trong hộp thoại Configure Simulation. Bước 9: gán Nhom2_Token_scenario1 tới trường text Scalar file. Bước 10: click OK sau đó lưu project. 3.5 Lựa chọn các số liệu thống kê (Statistics). Để chọn các số liệu thống kê được thu thập trong suốt quá trình mô phỏng, ta thực hiện các bước sau: Bước 1: click chuột phải lên bất kì chỗ nào trong không gian làm việc –workspace (nhưng không trên node or link) và chọn Choose Individual Statistics từ menu pop-up. a. Mở rộng hệ thống phân cấp Global Satistics: Mở rộng hệ thống phân cấp Traffic Sick ⇒ tích vào Traffic Received (packets/sec). Mở rộng hệ thống phân cấp Traffic Source ⇒ tích vào Traffic Sent (packets/sec). b. Mở rộng hệ thống phân cấp Node Statistics: Mở rộng hệ thống Token Ring ⇒ tích chọn Utilization c. Click OK. Bước 2: muốn thu thập mức trung bình của các số liệu thống kê trên là một giá trị scalar vào cuối mỗi lần chạy mô phỏng. a. chọn Choose Statistics (Advanced) từ menu Simulation. b. Điều tra Traffic Sent và Traffic Received xuất hiện dưới Global Statistic Probes. Utilization xuất hiện dưới Node Statistics Probes. c. click chuột phải Traffic Received probe ⇒ Edit Attributes. Cài đặt thuộc tính scalar data tới enabled. Cài đặt thuộc tính scalar type tới time average ⇒ click OK. d. lặp lại các bước trên với Traffic Sent và Utilization probes Với Traffic Sent: Với Utilization Bước 3: phân tích ảnh hưởng của THT đối với hiệu năng mạng, THT phải được thêm vào như là một thống kê “input” để được ghi lại bởi việc mô phỏng. Để làm điều đó: a. lựạ chọn Create Attribute Probe từ menu Objects. Bây giờ một thuộc tính mới là được tạo dưới hệ thống phân tầng Attribute Probes. b. Click chuột phải lên thuộc tính probe mới tạo và chọn Choose Attributed Object từ menu pop-up. Mở rộng hệ thống phân cấp Office Network ⇒ click lên node_0 (có thể chọn một node bất kì) ⇒ click OK. Ta thu được kết quả: c. Click lại chuột phải lên thuộc tính probe mới tạo và lựa chọn Edit Attributes từ menu pop-up. Gán giá trị Token Ring Parameter[0].THT Duration tới “attribute” ⇒ click OK. Bước 4: lựa chọn save từ Flie menu tring của sổ Probe Model và Close cửa sổ. Bước 5: quay trở lại Project Editor. Và lưu project. 3.6 Duplicate the Scenario. Kịnh bản mạng token ring chúng ta đã thực hiện là scenario1: sự phân bố các lưu lượng được tạo trên tất cả các node là giống nhau. Để so sánh hiệu năng, cần tạo một “unscenario1” như sau: Bước 1: lựa chọn Duplicate Scenario từ menu Scenarios. Đặt tên là: unscenario1. ⇒ click OK. Bước 2: lựa chọn node_0 và node_7 bằng cách giữ phím shift và click trên cả hai node. Click chuột phải trên một trong hai node đã được lựa chọn và lựa chọn Edit Attribites. Mở rộng hệ thống phân cấp Traffic Generation Parameters ⇒ mở rộng hệ thống phân cấp Packet Generation Arguments ⇒ thay đổi giá trị của thuộc tính Interarrival Time tới exponential(0.005). Đảm bảo rằng hộp Apply Changes to Selected Objects đã được tích trước khi click OK. Bước 3: lựa chọn tất cả các node ngoại trừ node_0 và node_7 Click chuột phải trên một trong hai node đã được lựa chọn và lựa chọn Edit Attribites. Mở rộng hệ thống phân cấp Traffic Generation Parameters ⇒ mở rộng hệ thống phân cấp Packet Generation Arguments ⇒ thay đổi giá trị của thuộc tính Interarrival Time tới exponential(0.075). Đảm bảo rằng hộp Apply Changes to Selected Objects đã được tích trước khi click OK. Bước 4: click bất kì nơi nào trên workspace để không lựa chọn các đối tượng. Bước 5: click lên nút Configure/Run Simulation ⇒ click lên tab Advanced trong hộp thoại Configure Simulation ⇒ gán Nhom2_Token_ unscenario1 tới trường Scalar file. Bước 6: click OK và lưu project. 3.7 Chạy mô phỏng. Để chạy cả hai scenarios cùng một lúc: Bước 1: tới menu Scenarios ⇒ lựa chọn Manage Scenarios. Bước 2: thay đổi giá trị dưới cột Results tới (hoặc ) cho cả hai scenarios. Bước 3: click OK để chạy mô phỏng. Phụ thuộc vào tốc độ của bộ xử lý, việc này sẽ hoàn thành trong một vài phút. Bước 4: sau khi hoàn thành mô phỏng 12 lần chạy, 6 cho mỗi scenario, click close. Bước 5: lưu project. Note: khi bạn chạy lại mô phỏng, OPNET IT Guru sẽ “cộng thêm” các kết quả mới tới kết quả đã có trong scalar file. Để tránh điều này, xóa scalar file trước kho bạn bắt đầu chạy mới. Tới menu File ⇒ chọn Model Files ⇒ Delete Model Files ⇒từ danh sách chọn other model types ⇒ lựa chọn (….os): Output Scalars ⇒ lựa chọn scalar file để xóa ; trong bài lab này là : Nhom2_Token_scenario1 và Nhom2_Token_ unscenario1 ⇒ Click Close 3.8 Xem kết quả. Xem và phân tích kết quả: Bước 1: lựa chọn View Results (Advanced) từ menu Results. Công cụ Analysis Configuration thì được mở. Bước 2: tải scenario1, chọn Load Output Scalar File từ menu File ⇒ lựa chọn Nhom2_Token_scenario1 từ menu pop-up. Bước 3: lựa chọn Create Scalar Panel từ menu Panels. Trong hộp thoại Select Scalar Panel Data: THT cho Horizontal and Utilization cho Vertical . (chú ý: nếu bất kỳ dữ liệu nào bị mất, xem lại bước 2.c và 2.d trong mục Choose the Statistics). Bước 4: click OK Bước 5: thay đổi tiêu đề của đồ thị, click chuột phải trên vùng graph và chọn Edit Graph Properties Thay đổi Custom Title thành Scenario1 Utilization. Bước 6: click OK. Bước 7: để so sánh với unscenario1, tải scalar file của nó, lựa chọn Load Output Scalar File từ menu File ⇒ lựa chọn Nhom2_Token_unscenario1 từ menu pop-up. Bước 8: lựa chọn Create Scalar Panel từ menu Panels ⇒ lựa chọn scalar panel data như trong bước 3. Bước 9: click OK ⇒ thay đổi tiêu đề đồ họa như trong bước 5: Thay đổi Custom Title thành Unscenario1 Utilization ⇒ click OK. Bước 10: để kết hợp hai đồ thị ở trên thành một đồ thị, chọn Create Vector Pane từ menu Panels ⇒ click lên tab Display Panel Graphs ⇒ chọn cả scenario1 Utilization and Unscenario1 Utilization statistics ⇒ chọn Overlaid Statistics từ menu drop-down . Bước 11: click Show. Kết quả hiển thị: Bước 12: lặp lại các quá trình tương tự để kiểm tra ảnh hưởng của THT trên Traffic Received cho cả hai kịch bản. Gán các tiêu đề cho đồ thị. Bước 13: kết quả đồ thị, kết hợp traffic được nhận cho việc kết hợp scenario1 và unscenario1, sô sánh như bước trên.