Моделирование сетей. Оптимизация производительности сети

Моделирование сетей. Оптимизация производительности сети

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Литературный обзор. Средства анализа и оптимизации локальных сетей

.1 Введение. В чем состоит планирование сети

.2 Экспертиза, проектирование и реинжиниринг инфраструктуры информационных ресурсов предприятия.

.2.1 Процесс проектирования и реинжиниринга ИР

.2.2 Построение модели ИР предприятия

.3 Использование моделирования для

оптимизации производительности сети

.3.1 Бездефектное проектирование вычислительных систем

. Постановка задачи

. Теоретическая часть.

.1 Влияние топологии связей и производительности коммуникационных устройств на пропускную способность сети

.1.1 Разделяемая среда передачи как причина снижения производительности сети

.1.2 Повышение производительности путем сегментации сети мостами и коммутаторами

.1.2.1 Разделение общей среды с помощью локальных мостов

.1.2.2 Требования к пропускной способности моста

.1.2.3 Сегментация сетей с помощью коммутаторов

.1.2.4 Оценка необходимой общей производительности коммутатора

.1.3 Влияние маршрутизаторов на производительность сети

.1.4 Интерпретация результатов тестирования мостов, коммутаторов и маршрутизаторов

. Практическая часть. Моделирование сетей. Оптимизация производительности сети

.1 Введение

.2 Общие положения. Назначение системы структурно-логического проектирования и моделирования компьютерных сетей OPNET

.3 Рекомендации по подготовке к циклу лабораторных работ

.4 Методические рекомендации

Лабораторная работа № 1. Тема: Оценка вариантов подключения Интернета для малой домашней PC сети

Лабораторная работа № 2. Тема: Оценка многоэтажного формирования Lan

Лабораторная работа № 3. Тема: Оценка производительности приложения

Лабораторная работа № 4. Тема: Исследование производительности приложения

Лабораторная работа № 5. Тема: Прогнозирование влияния размера окна TCP на работу приложения

Лабораторная работа № 6. Тема: Оценка политики межсетевой защиты для управления сетевым трафиком

Лабораторная работа № 7. Тема: Поиск неисправностей и прогнозирование работы приложения Oracle

. Охорона працi

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Существуют специальные, ориентированные на моделирование вычислительных сетей программные системы, в которых процесс создания модели упрощен. Такие программные системы сами генерируют модель сети на основе исходных данных о ее топологии и используемых протоколах, об интенсивностях потоков запросов между компьютерами сети, протяженности линий связи, о типах используемого оборудования и приложений. Программные системы моделирования могут быть узко специализированными и достаточно универсальными, позволяющие имитировать сети самых различных типов. Качество результатов моделирования в значительной степени зависит от точности исходных данных о сети, переданных в систему имитационного моделирования.

Программные системы моделирования сетей - инструмент, который может пригодиться любому администратору корпоративной сети, особенно при проектировании новой сети или внесении кардинальных изменений в уже существующую. Продукты данной категории позволяют проверить последствия внедрения тех или иных решений еще до оплаты приобретаемого оборудования. Конечно, большинство из этих программных пакетов стоят достаточно дорого, но и возможная экономия может быть тоже весьма ощутимой.

Программы имитационного моделирования сети используют в своей работе информацию о пространственном расположении сети, числе узлов, конфигурации связей, скоростях передачи данных, используемых протоколах и типе оборудования, а также о выполняемых в сети приложениях. Обычно имитационная модель строится не с нуля. Существуют готовые имитационные модели основных элементов сетей: наиболее распространенных типов маршрутизаторов, каналов связи, методов доступа, протоколов и т.п. Эти модели отдельных элементов сети создаются на основании различных данных: результатов тестовых испытаний реальных устройств, анализа принципов их работы, аналитических соотношений. В результате создается библиотека типовых элементов сети, которые можно настраивать с помощью заранее предусмотренных в моделях параметров. Системы имитационного моделирования обычно включают также набор средств для подготовки исходных данных об исследуемой сети - предварительной обработки данных о топологии сети и измеренном трафике. Эти средства могут быть полезны, если моделируемая сеть представляет собой вариант существующей сети и имеется возможность провести в ней измерения трафика и других параметров, нужных для моделирования. Кроме того, система снабжается средствами для статистической обработки полученных результатов моделирования.

Систем динамического моделирования вычислительной системы достаточно много, они разрабатываются в разных странах. Кроме того, зачастую развитые системы диагностирования установленной вычислительной системы (интеллектуальные кабельные тестеры, сканеры, анализаторы протоколов) также причисляют к системам моделирования, что не соответствует действительности. Классифицируем системы по двум связанным критериям: цена и функциональные возможности. Как и следовало ожидать, функциональные возможности систем моделирования жестко связаны с их ценой. Анализ предлагаемых на рынке систем показывает, что динамическое моделирование вычислительных систем - дело весьма дорогостоящее. Хотите получить реальную картину в вычислительной системе - платите деньги. Все системы динамического моделирования могут быть разбиты на две ценовые категории:

• Дешевые (сотни и тысячи долларов).

• High-end (десятки тысяч долларов, в полном варианте - сто и более тысяч долларов).

Многие из них представляют собой набор пакетов и разброс в цене одной и той же системы определяется комплектом поставки, т. е. объемом выполняемых функций. Дешевые системы отличаются от дорогих тем, насколько подробно удается в них описать характеристики отдельных частей моделируемой системы. Они позволяет получить лишь "прикидочные " результаты, не дают статистических характеристик и не предоставляют возможности проведения подробного анализа системы. Системы класса high-end позволяют собирать исчерпывающую статистику по каждому из компонентов сети при передаче данных по каналам связи и проводить статистическую оценку полученных результатов. По функциональности системы моделирования, используемые при исследовании вычислительных систем, могут быть разбиты на два основных класса:

• Системы, моделирующие отдельные элементы (компоненты) системы.

• Системы, моделирующие вычислительную систему целиком.

В данной дипломной работе для изучения вопросов оптимизации производительности сетей используется продукт OPNET фирмы Opnet Technologies.

Семейство OPNET - средство для проектирования и моделирования локальных и глобальных сетей, компьютерных систем, приложений и распределенных систем. Возможность импорта и экспорта данных о топологии и сетевом трафике. Анализ воздействия приложений типа клиент - сервер и новых технологий на работу сети. Моделирование иерархических сетей, многопротокольных локальных и глобальных сетей; учет алгоритмов маршрутизации. Объектно-ориентированный подход. Исчерпывающая библиотека протоколов и объектов. Включает следующие продукты: Netbiz (проектирование и оптимизация вычислительной системы), Modeler (моделирование и анализ производительности сетей, компьютерных систем, приложений и распределенных систем), ITGuru (оценка производительности коммуникационных сетей и распределенных систем).

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Средства анализа и оптимизации локальных сетей

.1 Введение

В чем состоит планирование сети

Корпоративная сеть - это сложная система, включающая тысячи самых разнообразных компонентов: компьютеры разных типов, начиная с настольных и кончая мейнфремами, системное и прикладное программное обеспечение, сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, кабельную систему. Основная задача системных интеграторов и администраторов состоит в том, чтобы эта громоздкая и весьма дорогостоящая система как можно лучше справлялась с обработкой потоков информации, циркулирующих между сотрудниками предприятия и позволяла принимать им своевременные и рациональные решения, обеспечивающие выживание предприятия в жесткой конкурентной борьбе. При этом задачи, которые решаются системными администраторами, можно разбить на три группы. Первая группа - ежедневные задачи администрирования, вторая группа - ежемесячное и ежегодное администрирование. Третью группу задач рассмотрим позже.

Так как жизнь не стоит на месте, то и содержание корпоративной информации, интенсивность ее потоков и способы ее обработки постоянно меняются. Последний пример резкого изменения технологии автоматизированной обработки корпоративной информации у всех на виду - он связан с беспрецедентным ростом популярности Internet в последние 2 - 3 года.

Изменения, причиной которых стал Internet, многогранны. Гипертекстовая служба WWW изменила способ представления информации человеку, собрав на своих страницах все популярные ее виды - текст, графику и звук. Транспорт Internet - недорогой и доступный практически всем предприятиям (а через телефонные сети и одиночным пользователям) - существенно облегчил задачу построения территориальной корпоративной сети, одновременно выдвинув на первый план задачу защиты корпоративных данных при передаче их через в высшей степени общедоступную публичную сеть с многомиллионным "населением". Стек TCP/IP сразу же вышел на первое место, потеснив прежних лидеров локальных сетей IPX и NetBIOS, а в территориальных сетях - Х.25.

Популярность Internet оказывает на корпоративные сети не только техническое и технологическое влияние. Так как Internet постепенно становится общемировой сетью интерактивного взаимодействия людей, то Internet начинает все больше и больше использоваться не только для распространения информации, в том числе и рекламной, но и для осуществления самих деловых операций - покупки товаров и услуг, перемещения финансовых активов и т.п. Это в корне меняет для многих предприятий саму канву ведения бизнеса, так как появляются миллионы потенциальных покупателей, которых нужно снабжать рекламной информацией, тысячи интересующихся продукцией клиентов, которым нужно предоставлять дополнительную информацию и вступать в активный диалог через Internet, и, наконец, сотни покупателей, с которыми нужно совершать электронные сделки. Сюда нужно добавить и обмен информацией с предприятиями-соисполнителями или партнерами по бизнесу. Изменения схемы ведения бизнеса меняют и требования, предъявляемые к корпоративной сети. Например, использование технологии Intranet сломало привычные пропорции внутреннего и внешнего трафика предприятия в целом и его подразделений - старое правило, гласящее, что 80% трафика является внутренним и только 20% идет вовне, сейчас не отражает истинного положения дел. Интенсивное обращение к Web-сайтам внешних организаций и других подразделений предприятия резко повысило долю внешнего трафика и, соответственно, повысило нагрузку на пограничные маршрутизаторы и межсетевые экраны (firewalls) корпоративной сети. Другим примером влияния Internet на бизнес-процессы может служить необходимость аутентификации и авторизации огромного числа клиентов, обращающихся за информацией на серверы предприятия извне. Старые способы, основанные на заведении учетной информации на каждого пользователя в базе данных сети и выдаче ему индивидуального пароля, здесь уже не годятся - ни администраторы, ни серверы аутентификации сети с таким объемом работ не справятся. Поэтому появляются новые методы проверки легальности пользователей, заимствованные из практики организаций, имеющих дело с большими потоками клиентов - магазинов, выставок и т.п. Влияние Internet на корпоративную сеть - это только один, хотя и яркий, пример постоянных изменений, которые претерпевает технология автоматизированной обработки информации на современном предприятии, желающем не отстать от конкурентов. Постоянно появляются технические, технологические и организационные новинки, которые необходимо использовать в корпоративной сети для поддержания ее в состоянии, соответствующем требованиям времени. Без внесения изменений корпоративная сеть быстро морально устареет и не сможет работать так, чтобы предприятие смогло успешно выдерживать жесткую конкурентную борьбу на мировом рынке. Как правило, срок морального старения продуктов и решений в области информационных технологий находится в районе 3 - 5 лет.

Как же нужно поступать, чтобы предприятию не нужно было бы полностью перестраивать свою корпоративную сеть каждые 3 - 5 лет, что безусловно связано с огромными расходами? Ответ простой - нужно постоянно следить за основными тенденциями развития мира сетевых и информационных технологий и постоянно вносить в сеть (в программы, сервисы, аппаратуру) такие изменения , которые позволили бы сети плавно отрабатывать каждый резкий поворот. То есть нужно правильно видеть стратегическое направление развития вашей корпоративной сети, постоянно коррелировать его с направлением развития всего сетевого мира и тогда меньше шансов завести корпоративную сеть в такой тупик, откуда нет иного выхода, кроме полной перестройки сети. По крайней мере, нельзя вкладывать большие деньги и силы в решения, в будущности которых имеются большие сомнения. Например, весьма рискованно строить сегодня новую сеть исключительно на сетевой операционной системе NovellNetWare, которая переживает всеми признаваемый кризис. Если в вашей сети уже работает с десяток серверов NetWare, то добавление к ним нового сервера IntranetWare может быть и целесообразно, так как дает возможность старым серверам возможность работы с Internet и сетями TCP/IP. Но построение новой сети за счет покупки нескольких десятков копий IntranetWare трудно назвать стратегически верным решением, WindowsNT и Unix сейчас дают гораздо больше гарантий относительно своей жизнеспособности.

Стратегическое планирование сети, а это и является третьей задачей администрирования, состоит в нахождении компромисса между потребностями предприятия в автоматизированной обработке информации, его финансовыми возможностями и возможностями сетевых и информационных технологий сегодня и в ближайшем будущем. Причем это относится как к действующим сетям, подлежащим модернизации, так и проектируемым.

При стратегическом планировании сети нужно принять решения по четырем группам вопросов:

Какие новые идеи, решения и продукты являются стратегически важными? Какие решения в стратегически важных областях являются перспективными? Какие из них могут оказаться полезными в вашей корпоративной сети?

Каким образом новые решения и продукты нужно внедрять в существующую сеть? На какие этапы нужно разбить процесс перехода на новые решения и продукты, как обеспечить максимально безболезненное взаимодействие новых и старых частей и компонентов сети?

Как рационально выбрать внешних соисполнителей для внедрения в сеть новых решений и продуктов? Как выбрать интеграторов, производителей и поставщиков программных и аппаратных продуктов, провайдеров услуг территориальных сетей?

Как организовать процесс обучения своих сотрудников новым технологиям и продуктам? Стоит ли набирать уже обученных специалистов со стороны?

.2 Экспертиза, проектирование и реинжиниринг инфраструктуры информационных ресурсов предприятия

В настоящее время практически единственным критерием выбора решений при проектировании локальных и глобальных сетей является определенный, хотя и зачастую довольно узкий и, часто, "теоретический" опыт инженеров по системной интеграции. Это объясняется тем фактом, что не каждая фирма может позволить себе держать стенд оборудования даже одного производителя, например, Cisco или Cabletron, не говоря уже о десятках производителей в мире. Решения принимаются, как правило, по каталогам производителей, или, в идеальном случае, что довольно редко, по эксплуатационной документации на оборудование.

Отсутствие объективного контроля за качеством и стоимостью решений приводит к значительному перерасходу средств заказчика.

Использование средств автоматизации проектирования (САПР) или их компонентов - это тот путь, который позволяет принимать обоснованные решения.

Процесс проектирования информационных ресурсов (ИР) предприятия должен в обязательном порядке включать этапы построения и тестирования моделей решений (часто в литература употребляется термин "планирование" ИР) с помощью систем моделирования (которые являются компонентами САПР) различных уровней детализации.

.2.1 Процесс проектирования и реинжиниринга ИР

Определим понятие информационных ресурсов предприятия (ИР). ИР - это программно-технический комплекс предприятия, включающий:

компьютерное оборудование;

периферия;

сетевое оборудование;

сетевое программное обеспечение;

клиентское программное обеспечение;

инструментальное программное обеспечение (СУБЗ, СУБЗ);

прикладное программное обеспечение;

специальное программное обеспечение (системы мониторирования и управления сетями);

телефонное оборудование.

Таким образом, процесс проектирования, реинжиниринга и модернизации ИР затрагивает весь программно-технический комплекс предприятия. Использование САПР, в частности систем моделирования, позволяет значительно снизить расходы на разработку структуры ИР, внедрение и модернизацию ИР, устранить возможные риски, быстро оценить проектные решения «за столом», не производя закупок оборудования.

Процесс проектирования и внедрения ИР или их компонентов состоит из следующих этапов:

обследование предприятия;

составление и утверждение технического задания;

технический проект:

построение модели ИР и моделирование;

просмотр вариантов «что будет - если»;

оптимизация решения;

рабочий проект;

установка и наладка;

опытное функционирование;

приемочные испытания;

обучение и сервис.

При разработке технического проекта проводится построение модели ИР или их компонентов, первичное моделирование, просмотр различных вариантов технологий, протоколов, оборудования, повторное моделирование при необходимости и анализ результатов.

Процесс реинжиниринга ИР состоит из следующих этапов:

построение модели существующих ИР предприятия или из компонентов вручную или автоматически;

моделирование, анализ вариантов «что будет - если»

модернизация и прогноз.

В процессе реинжиниринга ИР могут использоваться системы мониторирования и управления сетями, такие, как IBM NetView, HP OpenView, Cabletron Spectrum и другие. При этом при построении модели используются данные по топологии и трафику, полученные из этих систем. При необходимости эти данные могут корректироваться вручную.

Таким образом, используя моделирование, мы можем:

оценить пропускную способность сети и ее компонентов;

определить узкие места в структуре ИР;

сравнить различные варианты организации ИР.

осуществить перспективный прогноз развития ИР;

предсказать будущие требования по пропускной способности сети, используя данные прогноза;

оценить влияние на ИР программного обеспечения, мощности рабочих станций или серверов, сетевых протоколов.

Используя моделирование при реинжиниринге ИР мы имеем возможность:

определить топологию сети с помощью системы мониторирования и управления сетью и использовать эти данные для модели;

вычислить размер трафика, создаваемого, приложениями, пользователями, подразделениями одного предприятия или предприятиями в разных географических зонах;

оценить требования по пропускной способности сети;

осуществить перспективный прогноз с помощью анализа совокупности моделей, полученных в течение определенного времени;

оценить требуемое количество и производительность серверов в сети;

оценить влияние на ИР модернизации программного обеспечения, рабочих станций или серверов, сетевых протоколов;

сравнить различные варианты модернизации ИР.

Таким образом, проектируя ИР или проводя их реинжиниринг с применением САПР, мы имеем следующие преимущества:

просмотр большого числа вариантов «на столе» и выбор оптимального решения без затрат на оборудование;

определение предпосылок для модернизации сети, прогноз производительности;

экономия денег, ресурсов.

.2.2 Построение модели ИР предприятия

Модель ИР предприятия состоит из двух частей: описание топологии и описание трафика. При этом под топологией ИР мы понимаем совокупность сетевого, компьютерного, периферийного оборудования с их характеристиками, установленным программным обеспечением и технологиями передачи данных (связями). При построении топологии используются все возможные доступные источники информации:

техническое задание;

технический проект;

эксплуатационная документация;

обследование предприятия;

системы управления сетями;

При построении трафика также необходимо использовать следующие источники информации:

техническое задание;

технический проект;

эксплуатационная документация;

обследование предприятия;

системы управления сетями;

сетевые анализаторы.

.3 Использование моделирования для оптимизации производительности сети

В настоящее время наблюдается стремительный рост сложности корпоративных информационных систем.

Эффективность построения и использования корпоративных информационных систем стала чрезвычайно актуальной задачей, особенно в условиях недостаточного финансирования информационных технологий на предприятиях.

Критериями оценки эффективности могут служить снижение стоимости реализации информационной системы, соответствие текущим требованиям и требованиям ближайшего времени, возможность и стоимость дальнейшего развития и перехода к новым технологиям.

Моделирование может использоваться как при проектировании будущей вычислительной системы, так и для реинжиниринга и анализа имеющейся.

Основу информационной системы составляет вычислительная система, включающая такие компоненты, как кабельная сеть и активное сетевое оборудование, компьютерное и периферийное оборудование, оборудование хранения данных (библиотеки), системное программное обеспечение (операционные системы, системы управления базами данных), специальное ПО (системы мониторинга и управления сетями) и в некоторых случаях прикладное ПО.

Наиболее распространенным подходом к проектированию информационных систем в настоящее время является использование экспертных оценок. В соответствии с этим подходом специалисты в области вычислительных средств, активного сетевого оборудования и кабельных сетей на основании имеющегося у них опыта и экспертных оценок осуществляют проектирование вычислительной системы, обеспечивающей решение конкретной задачи или класса задач. Этот подход позволяет минимизировать затраты на этапе проектирования, быстро оценить стоимость реализации информационной системы. Однако решения, полученные с использованием экспертных оценок, носят субъективный характер, требования к оборудованию и программному обеспечению также грешат субъективностью, как и оценка гарантий работоспособности и развиваемости предлагаемого проекта системы.

В качестве альтернативного может быть использован подход, предполагающий разработку модели и моделирование (имитацию работы - simulation) поведения вычислительной системы.

.3.1 Бездефектное проектирование вычислительных систем

Можно говорить о "бездефектном" проектирования информационных систем. Оно достигается комплексным применением высокоуровневого моделирования (моделирования функций или бизнес-процессов) предприятия и низкоуровневого моделирования вычислительной системы.

Использование высокоуровневого моделирования позволяет гарантировать полноту и правильность выполнения информационной системой функций, определенных заказчиком. То есть построенная модель безупречна по функциональности (система должна выполнять то, что задумано). Однако гарантировать, что конкретная реализация вычислительной системы на предприятии будет выполнять эти функции, высокоуровневое моделирование не может.

К системам высокоуровневого моделирования относятся такие системы, как ARIS, Rational Rose. С их помощью реализуются принципы структурного анализа, когда предприятие представляется в виде сложной системы, состоящей из разных компонентов, имеющих различного рода взаимосвязи друг с другом. Эти средства позволяют определить и отразить в моделях основные компоненты предприятия, протекающих процессов, используемой информации, а также представить взаимосвязи между этими компонентами.

Создаваемые модели представляют собой документированную совокупность знаний об ИС предприятия - о его организационной структуре взаимодействиях между предприятием и прочими субъектами рынка, составе и структуре документов, последовательностях шагов процессов, должностных инструкциях отделов и их сотрудников.

Моделирование функций вычислительной системы напрямую сегодня не представляется возможным. Данная задача в полном объеме не разрешима. Однако возможно моделирование работы системы в динамике (динамическое моделирование), при этом его результаты позволяют по косвенным показателям судить о функционировании всей системы.

Так, мы не можем проверить правильность функционирования сервера базы данных и программного обеспечения, однако по выявляемым задержкам на сервере, необслуженным запросам и т. д. мы можем сделать вывод о его работе.

Таким образом, рассматриваемые системы предназначены не для функционального моделирования вычислительных систем (это, к сожалению, невозможно), а для динамического их моделирования.

Моделирование вычислительной системы позволяет произвести более точный, по сравнению с экспертными оценками, расчет необходимой производительности отдельных компонентов и всей системы в целом, в том числе системного и прикладного программного обеспечения.. При этом появляется возможность использовать не максимальные значения характеристик используемого вычислительного оборудования, а характеристики, учитывающие, специфику использования этого оборудования в конкретном учреждении.

Основу моделирования составляют модели оборудования и процессов (технологий, программного обеспечения), используемых при работе интересующего объекта. При моделировании на компьютере воспроизводятся реальные процессы в обследуемом объекте, исследуются особые случаи, воспроизводятся реальные и гипотетические критические ситуации. Основным достоинством моделирования является возможность проведения разнообразных экспериментов с исследуемым объектом, не прибегая к физической реализации, что позволяет предсказать и предотвратить большое число неожиданных ситуаций в процессе эксплуатации, которые могли бы привести к неоправданным затратам, а может, и к порче оборудования.

В случае моделирования вычислительных систем таким объектом является информационная система, определяющая способы получения, хранения, обработки и использования различной корпоративной и внешней информации.

В процессе моделирования возможно следующее:

определение минимально необходимого, но обеспечивающего потребности передачи, обработки и хранения информации оборудования (даже не имеющего реальных аналогов) в настоящее время;

оценка необходимого запаса производительности оборудования, обеспечивающего возможное увеличение производственных потребностей в ближайшее время (один-два года);

выбор нескольких вариантов оборудования с учетом текущих потребностей, перспективы развития на основании критерия стоимости оборудования;

проведение проверки работы вычислительной системы, составленной из рекомендованного оборудования.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Исходя из содержания учебного плана для дневного, вечернего и заочного обучения по специальности “Компьютерные системы и сети” и учебных программ “Теория проектирования компьютерных систем и сетей”, “Исследование и проектирование компьютерных систем и сетей”, тема дипломной работы была сформулирована следующим образом: “Моделирование сетей. Оптимизация производительности сети”.

В дипломной работе необходимо выполнить следующее:

. Разработать методические рекомендации по выполнению лабораторных работ с использованием системы структурно-логического проектирования и моделирования OPNET фирмы Opnet Technologies по следующим темам:

Оценка вариантов подключения Интернета для малой домашней PC сети. моделирование сеть производительность

Оценка многоэтажного формирования Lan.

Оценка производительности приложения.

Исследование производительности приложения.

Прогнозирование влияния размера окна TCP на работу приложения.

Оценка политики межсетевой защиты для управления сетевым трафиком.

Поиск неисправностей и прогнозирование работы приложения Oracle.

. Рассмотреть средства анализа и оптимизации локальных сетей, экспертиза, проектирование и реинжиниринг инфраструктуры информационных ресурсов предприятия, использование моделирования для оптимизации производительности сети.

. Изучить влияние топологии связей и производительности коммуникационных устройств на пропускную способность сети.

. Разработать практические задания и контрольные вопросы к лабораторным работам.

. Разработать электронную систему заданий на проведение лабораторных работ, которая должна содержать справочные материалы по отрабатываемым темам, порядок выполнения лабораторных работ, контрольные вопросы и задания, позволяющие самостоятельно отрабатывать учебный материал.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Влияние топологии связей и производительности коммуникационных устройств на пропускную способность сети

Возможность изменения топологии связей между узлами сети предоставляет широкие возможности для повышения пропускной способности как сети в целом так и ее отдельных участков. Даже при фиксированных пропускных способностях каналов связей наличие двух альтернативных каналов между какими-либо узлами сразу же в два раза повышает пропускную способность сети при взаимодействии этих узлов.

Локальные сети, использующие только повторители/концентраторы, должны строиться по вполне определенной топологии - общей шины, кольца или звезды, которая определяется используемой базовой сетевой технологией (Ethernet, TokenRing и т.п.).

Однако при использовании мостов, коммутаторов или маршрутизаторов появляется возможность использовать более сложные топологии, отличающиеся от стандартных. Выбор подходящей топологии сети может решить многие проблемы узких (в отношении пропускной способности) мест сети. Это связано не только с наличием дополнительных каналов связи, но и с тем обстоятельством, что сеть образует в таком случае не одну общую среду, разделяемую между всеми узлами сети, а несколько таких сред, пропускная способность которых разделяется уже только между узлами данного сегмента сети.

Безусловно, большое влияние на пропускную способность сети имеет и производительность таких коммуникационных устройств как мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. Эта производительность должна быть достаточной для передачи межсегментного или межсетевого трафика между частями сети, которые образуются в результате установки в сеть устройств данного типа. Потери кадров или пакетов мостами, коммутаторами или маршрутизаторами могут приводить к значительному снижению пропускной способности сети, особенно если восстановление утерянных пакетов осуществляется пртоколами с большими значениями тайм-аута ожидания квитанций

.1.1 Разделяемая среда передачи как причина снижения производительности сети

Повторители и концентраторы локальных сетей реализуют базовые технологии, разработанные для разделяемых сред передачи данных. Классическим представителем такой технологии является технология Ethernet на коаксиальном кабеле. В такой сети все компьютеры сети разделяют во времени единственный канал связи, образованный сегментом коаксиального кабеля.

При передаче каким-нибудь компьютером кадра данных все остальные компьютеры принимают его по общему коаксиальному кабелю, находясь с передатчиком в постоянном побитном синхронизме. На время передачи этого кадра никакие другие обмены информации в сети не разрешаются. Способ доступа к общему кабелю управляется несложным распределенным механизмом арбитража - каждый компьютер имеет право начать передачу кадра, если на кабеле отсутствуют информационные сигналы, а при одновременной передаче кадров несколькими компьютерами схемы приемников узлов умеют распознавать и обрабатывать эту ситуацию, называемую коллизией. Обработка коллизии также несложна - все передающие узлы прекращают выставлять биты своих кадров на кабель и повторяют попытку передачи кадра через случайный промежуток времени.

При подключении к общему каналу сети Ethernet каждый узел пользуется его пропускной способностью 10 Мб/с в течение только некоторой доли общего времени работы сети. Соответственно, на узел приходится эта же доля пропускной способности канала. Даже если упрощенно считать, что все узлы получают равные доли времени работы канала и непроизводительные потери времени отстутствуют, то при наличии в сети N узлов на один узел приходится только 10/N Мб/с пропускной способности. Очевидно, что при больших значениях N пропускная способность, выделяемая каждому узлу, оказывается настолько малой величиной, что нормальная работа приложений и пользователей становится невозможной - задержки доступа к сетевым ресурсам превышают тайм-ауты приложений, а пользователи просто отказываются так долго ждать отклика сети.

Случайный характер алгоритма доступа к среде передачи данных, принятый в технологии Ethernet, еще усугубляет ситуацию. Если запросы на доступ к среде генерируются узлами в случайные моменты времени, то при большой их интенсивности вероятность возникновения коллизий также возрастает и приводит к неэффективному использованию канала: время обнаружения коллизии и время ее обработки составляют непроизводительные затраты. Доля времени, в течение которого канал предоставляется в распоряжение конкретному узлу, становится еще меньше.

До недавнего времени в локальных сетях редко использовались мультимедийные приложения, перекачивающие большие файлы данных, нередко состоящие из нескольких десятков мегабайт. Приложения же, работающие с алфивитно-цифровой информацией, не создавали значительного трафика. Поэтому долгое время для сегментов Ethernet было действительным эмпирическое правило - в разделяемом сегменте не должно быть больше 30 узлов. Теперь ситуация изменилась и нередко 3-4 компьютера полностью загружают сегмент Ethernet с его максимальной пропускной способностью в 10 Мб/с или же 14880 кадров в секунду.

Ограничения, связанные с возникающими коллизиями и большим временем ожидания доступа при значительной загрузке разделяемого сегмента, чаще всего оказываются более серьезными, чем ограничение на максимальное количество узлов, определенное в стандарте из соображений устойчивой передачи электрических сигналов в кабелях.

Техногия Ethernet была выбрана в качестве примера при демонстрации ограничений, присущих технологиям локальных сетей, так как в этой технологии ограничения проявляются наиболее ярко, а их причины достаточно очевидны. Однако подобные ограничения присущи и всем остальным технологям локальных сетей, так как они опираются на использование среды передачи данных как одного разделяемого ресурса. Кольца TokenRing и FDDI также могут использоваться узлами сети только в режиме разделяемого ресурса. Отличие от канала Ethernet здесь состоит только в том, что маркерный метод доступа определяет детерминированную очередность предоставления доступа к кольцу, но по-прежнему при предоставлении доступа одного узла к кольцу все остальные узлы не могут передавать свои кадры и должны ждать, пока владеющий правом доступа узел не завершит свою передачу.

Общее ограничение локальных сетей, построенных только с использованием повторителей и концентраторов, состоит в том, что общая производительность такой сети всегда фиксирована и равна максимальной производительности используемого протокола. И эту производительность можно повысить только перейдя к другой технологии, что связано с дорогостоящей заменой всего оборудования.

Рассмотренные ограничения являются платой за преимущества, которые дает использование разделяемых каналов в локальных сетях. Эти преимущества существенны, недаром технологии такого типа существуют уже около 20 лет.

К преимуществам нужно отнести в первую очередь:

простоту топологии сети;

гарантию доставки кадра адресату при соблюдении ограничений стандарта и корректно работающей аппаратуре;

простоту протоколов, обеспечившую низкую стоимость сетевых адаптеров, повторителей и концентраторов.

Однако начавшийся процесс вытеснения повторителей и концентраторов коммутаторами говорит о том, что приоритеты изменились, и за повышение общей пропускной способности сети пользователи готовы пойти на издержки, связанные с приобретением коммутаторов вместо концентраторов.

.1.2 Повышение производительности путем сегментации сети мостами и коммутаторами

.1.2.1 Разделение общей среды с помощью локальных мостов

Для преодоления ограничений технологий локальных сетей уже достаточно давно начали применять локальные мосты, которые являются функциональными предшественниками коммутаторов. Хотя в современных сетях коммутаторы почти вытеснили мосты из локальных сетей, принципы работы и соображения по их применению практически совпадают.

Мост - это устройство, которое обеспечивает взаимосвязь двух (реже нескольких) локальных сетей посредством передачи кадров из одной сети в другую с помощью их промежуточной буферизации. Мост, в отличие от повторителя, не старается поддержать побитовый синхронизм в обеих объединяемых сетях. Вместо этого он выступает по отношению к каждой из сетей как конечный узел. Он принимает кадр, буферизует его, анализирует адрес назначения кадра, и только в том случае, когда адресуемый узел действительно принадлежит другой сети, он передает его туда.

Для передачи кадра в другую сеть мост должен получить доступ к ее разделяемой среде передачи данных в соответствии с теми же правилами, что и обычный узел.

Таким образом, мост изолирует трафик одного сегмента от трафика другого сегмента, фильтруя кадры. Так как в каждый из сегментов теперь направляется трафик от меньшего числа узлов, то коэффициент загрузки сегментов уменьшается. В результате пропускная способность каждого сегмента увеличивается, а, значит, повышается и суммарная пропускная способность сети.

Каждый сегмент сети остается доменом коллизий, то есть участком сети, в котором все узлы одновременно фиксируют и отрабатывают коллизию, в каком бы месте этого участка она бы ни случилась. Однако коллизии одного сегмента не приводят к возникновению коллизий в другом сегменте, так как мост не транслирует их между сегментами.

.1.2.2 Требования к пропускной способности моста

До сих пор предполагалось, что при использовании моста для связи двух сегментов вместо повторителя общая производительность сети всегда повышается, так как уменьшается количество узлов в каждом сегменте и загрузка сегмента уменьшается на ту долю трафика, которая теперь является внутренним трафиком другого сегмента. Это действительно так, но при условии, что мост передает межсегментный трафик без значительных задержек и без потерь кадров. Однако, анализ рассмотренного алгоритма работы моста говорит о том, что мост может и задерживать кадры, и, при определенных условиях, терять их. Задержка, вносимая мостом, равна по крайней мере времени записи кадра в буфер. Как правило, после записи кадра на обработку адресов также уходит некоторое время, особенно если размер адресной таблицы велик. Поэтому задержка увеличивается на время обработки кадра.

Время обработки кадра влияет не только на задержку, но и на вероятность потери кадров. Если время обработки кадра окажется меньше интервала до поступления следующего кадра, то следующий кадр будет помещен в буфер и будет ожидать там, пока процессор моста не освободится и не займется обработкой поступившего кадра. Если средняя интенсивность поступления кадров будет в течение длительного времени превышать производительность моста, то есть величину, обратную среднему времени обработки кадра, то буферная память, имеющаяся у моста для хранения необработанных кадров, может переполниться. В такой ситуации мосту некуда будет записывать поступающие кадры, и он начнет их терять, то есть просто отбрасывать.

Потеря кадра - ситуация очень нежелательная, так как ее последствия протоколами локальных сетей не ликвидируются. Потеря кадра будет исправлена только протоколами транспортного или прикладного уровней, которые заметят потерю части своих данных и организуют их повторную пересылку. Однако, при регулярных потерях кадров канального уровня производительность сети может уменьшиться в несколько раз, так как тайм-ауты, используемые в протоколах верхних уровней, существенно превышают времена передачи кадров на канальном уровне, и повторная передача кадра может состояться через десятки секунд.

Для предотвращения потерь кадров мост должен обладать производительностью, превышающей среднюю интенсивность межсегментного трафика, и большой буфер для хранения кадров, передаваемых в периоды пиковой нагрузки.

Для того, чтобы мост повышал, а не понижал пропускную способность сети, всегда должно выполняться следующее правило:

Скорость выполнения мостом операции передачи кадров между любыми двумя его портами (эта операция называется forwarding) должна быть всегда выше, чем средняя интенсивность трафика, существующего между соединяемыми этими портами сегментами сети.

В локальных сетях часто оказывается справедливым эмпирическое правило 80/20, говорящее о том, что при правильном разбиении сети на сегменты 80% трафика оказывается внутренним трафиком сегмента, и только 20% выходит за его пределы. Если считать, что это правило действует по отношению к конкретной сети, то мост должен обладать производительностью выполнения операции forwarding в 20 % от максимальной пропускной способности сегмента Ethernet, то есть производительностью 0.2х14880 = 3000 кадра в секунду. Обычно, локальные мосты обладают производительностью от 3000 кадров в секунду и выше.

Однако, гарантий на доставку кадров в любых ситуациях мост, в отличие от повторителя, не дает. Это его принципиальный недостаток, с которым приходится мириться.

Для того, чтобы выяснить возможность успешного применения моста в сети, необходимо предварительно замерить с помощью анализатора протоколов или же системы управления сетью матрицу трафика между узлами сети. Эта информация позволит понять уровень межсегментного трафика при разделении сети на сегменты и сравнить ее с производительностью моста.

.1.2.3 Сегментация сетей с помощью коммутаторов

Технология коммутации сегментов Ethernet была предложена фирмой Kalpana в 1990 году в ответ на растущие потребности в повышении пропускной способности локальных сетей. Эта технология основана на отказе от использования разделяемых линий связи между всеми узлами сегмента и использовании коммутаторов, позволяющих одновременно передавать пакеты между всеми его парами портов.

Функционально многопортовый коммутатор работает как многопортовый мост, то есть работает на канальном уровне, анализирует заголовки кадров, автоматически строит адресную таблицу и на основании этой таблицы перенаправляет кадр в один из своих выходных портов или фильтрует его, удаляя из буфера. Новшество заключалось в параллельной обработке поступающих кадров, в то время как мост обрабатывает кадр за кадром. Коммутатор же обычно имеет несколько внутренних процессоров обработки кадров, каждый из которых может выполнять алгоритм моста. Таким образом, можно считать, что коммутатор - это мультипроцессорный мост, имеющий за счет внутреннего параллелизма высокую производительность.

Первый коммутатор для локальных сетей появился для технологии Ethernet. Кроме очевидной причины, связанной с наибольшей популярностью сетей Ethernet, существовала и другая, не менее важная причина - эта технология больше других страдает от повышения времени ожидания доступа к среде при повышении загрузки сегмента. Поэтому сегменты Ethernet в крупных сетях в певую очередь нуждались в средстве разгрузки узких мест сети, которыми стали коммутаторы фирмы Kalpana, а затем и других компаний.

Некоторые компании стали развивать технологию коммутации и для повышения производительности других технологий локальных сетей, таких как TokenRing и FDDI. Так как в основе технологии коммутации лежит алгоритм работы прозрачного моста, то принцип коммутации не зависит от метода доступа, формата пакета и других деталей каждой технологии. Коммутатор изучает на основании проходящего через него трафика адреса конечных узлов сети, строит адресную таблицу сети и затем на ее основании производит межкольцевые передачи в сетях TokenRing или FDDI. Принцип работы коммутатора в сетях любых технологий оставался неизменным, обеспечивая одновременное продвижение кадров между парами портов коммутатора.

Безусловно, повышение производительности сети при установке коммутатора в общем случае не будет такой значительной, как в примере. На эффективность работы коммутатора влияет много факторов, и в некоторых случаях, как это будет показано ниже, коммутатор может совсем не дать никаких преимуществ по сравнению с концентратором. Примером такого фактора может служить несбалансированность трафика в сети - если порт 1 и порт 2 коммутатора чаще всего обращаются к порту 3 коммутатора, то порт 3 будет периодически занят и недоступен для одного из двух этих портов и входящий в них трафик будет простаивать, ожидая освобождения порта 3.

3.1.2.4 Оценка необходимой общей производительности коммутатора

В идеальном случае коммутатор, установленный в сети, передает кадры между узлами, подключенными к его портам, с той скоростью, с которой узлы генерируют эти кадры, не внося дополнительных задержек и не теряя ни одного кадра. В реальной практике коммутатор всегда вносит некоторые задержки при передаче кадров, а также может некоторые кадры терять, то есть не доставлять их адресатам. Из-за различий во внутренней организации разных моделей коммутаторов, трудно предвидеть, как тот или иной коммутатор будет передавать кадры какого-то конкретного образца трафика. Лучшим критерием по прежнему остается практика, когда коммутатор ставится в реальную сеть и измеряеются вносимые им задержки и количество потерянных кадров. Однако, существуют несложные расчеты, которые могут дать представление о том, как коммутатор будет вести себя в реальной ситуации.

Для того, чтобы коммутатор справился с поддержкой требуемого трафика, необходимо выполнение нескольких условий.

. Общая производительность коммутатора должна быть больше или равна суммарной интенсивности передаваемого трафика:

где B - общая производительность коммутатора, Pij - средняя интенсивность трафика от i-го порта к j-му; сумма берется по всем портам коммутатора, от 1 до 6.

Если это неравенство не выполняется, то коммутатор заведомо не будет справляться с потоком поступающих в него кадров, и они будут теряться из-за переполнения внутренних буферов. Так как в формуле фигурируют средние значения интенсивностей трафика, то никакой, даже очень большой размер внутреннего буфера или буферов коммутатора не сможет компенсировать слишком медленную обработку кадров.

Суммарная производительность коммутатора обеспечивается достаточно высокой производительностью каждого его отдельного элемента - процессора порта, коммутационной матрицы, общей шины, соединяющей модули и т.п. Независимо от внутренней организации коммутатора и способов конвейеризации его операций, можно определить достаточно простые требования к производительности его элементов, которые являются необходимыми для поддержки заданной матрицы трафика. Перечислим некоторые из них.

. Номинальная максимальная производительность протокола каждого порта коммутатора должна быть не меньше средней интенсивности суммарного трафика, проходящего через порт:

где Сk - номинальная максимальная производительность протокола k-го порта (например, если k-ый порт подддерживает Ethernet, то Сkравно 10 Мб/с), первая сумма равна интенсивности выходящего из порта трафика, а вторая - входящего. Эта формула полагает, что порт коммутатора работает в стандартном полудуплексном режиме, для полнодуплексного режима величину Сkнужно удвоить.

. Производительность процессора каждого порта должна быть не меньше средней интенсивности суммарного трафика, проходящего через порт. Условие аналогично предыдущему, но вместо номинальной производительности поддерживаемого протокола в ней должна использоваться производительность процессора порта.

. Производительность внутренней шины коммутатора должна быть не меньше средней интенсивности суммарного трафика, передаваемого между портами, принадлежащими разным модулям коммутатора:

где Bbus - производительность общей шины коммутатора, а сумма

SijPij берется только по тем i и j, которые принадлежат разным модулям.

Эта проверка должны выполняться, очевидно, только для тех коммутаторов, которые имеют внутреннюю архитектуру модульного типа с использованием общей шины для межмодульного обмена. Для коммутаторов с другой внутренней организацией, например, с разделяемой памятью, несложно предложить аналогичные формулы для проверки достаточной производительности их внутренних элементов.

Приведенные условия являются необходимыми для того, чтобы коммутатор в среднем справлялся с поставленной задачей и не терял кадров постоянно. Если хотя бы одно из приведенных условий не будет выполнено, то потери кадров становятся не эпизодическим явлением при пиковых значениях трафика, а явлением постоянным, так как даже средние значения трафика превышают возможности коммутатора.

Условия 1 и 2 применимы для коммутаторов с любой внутренней организацией, а условия 3 и 4 приведены в качестве примера необходимости учета производительности отдельных.

Так как производители коммутаторов стараются сделать свои устройства как можно более быстродействующими, то общая внутренняя производительность коммутатора часто с некоторым запасом превышает среднюю интенсивность любого варианта трафика, который можно направить на порты коммутатора в соответствии с их протоколами. Такие коммутаторы называются неблокирующими, что подчеркивает тот факт, что любой вариант трафика передается без снижения его интенсивности.

Однако, какой бы общей производительностью не обладал коммутатор, всегда можно указать для него такое распределение трафика между портами, с которым коммутатор не справится и начнет неизбежно терять кадры. Для этого достаточно, чтобы суммарный трафик, передаваемый через коммутатор для какого-нибудь его выходного порта, превысил максимальную пропускную способность протокола этого порта. В терминах условия 2 это будет означать, что второе слагаемое SiPik превышает пропускную способность протокола порта Сk.

Коммутатор может терять большой процент кадров и в тех случаях, когда все приведенные условия соблюдаются, так как они являются необходимыми, но недостаточными для своевременного продвижения получаемых на приемниках портов кадров. Эти условия недостаточны потому, что они очень упрощают процессы передачи кадров через коммутатор. Ориентация только на средние значения интенсивностей потоков не учитывает коллизий, возникающих между передатчиками порта и сетевого адаптера компьютера, потерь на время ожидания доступа к среде и других явлений, которые обусловлены случайными моментами генерации кадров, случайными размерами кадров и другими случайными факторами, значительно снижающими реальную производительность коммутатора. Тем не менее, использование приведенных оценок полезно, так как позволяет выявить случаи, когда применение конкретной модели коммутатора для конкретной сети заведомо неприемлемо.

Так как интенсивности потоков кадров между узлами сети оценить удается далеко не всегда, то в заключение этого раздела приведем соотношение, которое позволяет говорить о том, что коммутатор обладает достаточной внутренней производительностью для поддержки потоков кадров в том случае, если они проходят через все его порты с максимальной интенсивностью. Другими словами, получим условие того, что при данном наборе портов коммутатор является неблокирующим.

Очевидно, что коммутатор будет неблокирующим, если общая внутренняя производительность коммутатора B равна сумме максимальных пропускных способностей протоколов всех его портов Сk:

То есть, если у коммутатора имеется, например, 12 портов Ethernet и 2 порта FastEthernet, то внутренней производительности в 320 Мб/с будет достаточно для обработки любого распределения трафика, попавшего в коммутатор через его порты. Однако, такая внутренняя производительность является избыточной, так как коммутатор предназначен не только для приема кадров, но и для их передачи на порт назначения. Поэтому, все порты коммутатра не могут постоянно с максимальной скоростью только принимать информацию извне - средняя интенсивность уходящей через все порты коммутатора информации должна быть равна средней интенсивности принимаемой информации. Следовательно, максимальная скорость передаваемой через коммутатор информации в стабильном режиме равна половине суммарной пропускной способности всех портов - каждый входной кадр является для какого-либо порта выходным кадром. В соответствии с этим утверждением, для нормальной работы коммутатора достаточно, чтобы его внутренняя общая производительность была равна половине суммы максимальных пропускных способностей протоколов всех его портов:

Поэтому, для коммутатора с 12 портами Ethernet и 2 портами FastEthernet вполне досточно иметь среднюю общую производительность в 160 Мб/с, для нормальной работы по передаче любых вариантов распределения трафика, которые могут быть переданы его портами в течение достаточно длительного периода времени.

Еще раз нужно подчеркнуть, что это условие гарантирует только то, что внутренние элементы коммутатора - процессоры портов, межмодульная шина, центральный процессор и т.п. - справятся с обработкой поступающего трафика. Несимметрия в распределении этого трафика по выходным портам всегда может привести к невозможности своевременной передачи трафика в сеть из-за ограничений протокола порта. Для предотвращения потерь кадров многие производители коммутаторов применяют фирменные решения, позволяющие "притормаживать" передатчики узлов, подключенных к коммутатору, то есть вводят элементы управления потоком не модифицируя протоколы портов конечных узлов.

.1.3 Влияние маршрутизаторов на производительность сети

Маршрутизаторы, подобно мостам и коммутаторам, изолируют трафик одной части сети от другой и, тем самым, повышают пропускную способность сети в целом. При этом степень изоляции сетей более высокая, чем при использовании мостов и коммутаторов, так как маршрутизаторы не передают между сетями широковещательный трафик и кадры с неизвестными адресами назначения.

Как и в случае применения мостов/коммутаторов, использование маршрутизаторов может и уменьшить пропускную способность. Это может произойти в том случае, если производительность маршрутизатора окажется меньше средней интесивности межсетевого трафика. Обычно производительность маршрутизатора существенно меньше производительности коммутатора - средний маршрутизатор тратит на обработку одного пакета в 5 - 10 раз больше времени, чем средний коммутатор. Поэтому маршрутизаторы обычно применяют для соединения таких фрагментов сетей, которые являются достаточно обособленными и порождают не очень интенсивный межсетевой трафик.

Все соотношения, приведенные выше, которые были получены при обсуждении требований к производительности коммутаторов, справедливы и для маршрутизаторов.

.1.4 Интерпретация результатов тестирования мостов, коммутаторов и маршрутизаторов

Часто в периодических изданиях, посвященных сетевой тематике, приводятся результаты тестирования производительности коммуникационного оборудования - мостов, коммутаторов и маршрутизаторов, выполненными в специальных тестовых лабораториях.

Результаты тестирования могут выглядеть, например, следующим образом:

Для того, чтобы правильно интерпретировать результаты тестирования и принять обоснованное решение о том, какой из коммутаторов можно применить в конкретной сети, нужно прежде всего выяснить, при каких условиях эти результаты были получены и насколько эти условия соответствуют тем, которые могут встретиться в вашей сети.

Очевидно, что на основании этих результатов можно выбирать коммутаторы для тех реальных сетей, в которых распределение нагрузки между портами коммутатора близко к равномерному. Такие случаи нередки для одноранговых сетей или же для сетей, где коммутаторы работают на верхних уровнях иерархии, объединяя трафики крупных сегментов. Однако, если коммутатор используется в сети с выделенным сервером, где наблюдается явный перекос трафика в сторону порта, к которому подключен сервер, то необходимо искать результаты тестирования в соответствующих условиях, с несимметричным распределением трафика.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Моделирование сетей.

Оптимизация производительности сети

.1 Введение

В разделе «Моделирование сетей. Оптимизация производительности сети» предлагается изучить концептуальные вопросы технологии разработки аппаратного обеспечения компьютерных сетей с применением современного средства автоматизации проектирования OPNET.

.2 Общие положения

Назначение системы структурно-логического проектирования и моделирования компьютерных сетей OPNET

Система представляет собой CASE-средства автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей с целью минимизации затрат на разработку сетей и подготовку проектной документации. Позволяет провести эксперименты, результаты которых могут быть использованы для обоснования выбора типа сети, сред передачи, сетевых компонент оборудования и программно-математического обеспечения. Программные средства OPNET позволяют выполнить сбор соответствующих данных о существующей сети без останова ее работы, создать проект этой сети и выполнить необходимые эксперименты для определения предельных характеристик, возможности расширения, изменения топологии и модификации сетевого оборудования с целью дальнейшего ее совершенствования и развития.

С помощью OPNET можно проектировать компьютерные сети различного масштаба и назначения: от локальных сетей, насчитывающих несколько десятков компьютеров, до межгосударственных глобальных сетей, построенных с использованием спутниковой связи.

В составе программного обеспечения OPNET имеется мощная база данных сетевых устройств ведущих производителей: рабочих станций, серверов, сред передачи, сетевых адаптеров, повторителей, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, используемых для различных типов сетей и сетевых технологий.

В случае если разработчика сети не удовлетворяют предложенные варианты оборудования, с помощью OPNET можно самому создавать новые устройства на базе аналогов или же уникальные с абсолютно новыми характеристиками.

OPNET позволяет разрабатывать многоуровневые проекты с заданной проектировщиком степенью детализации; при этом имеется достаточно удобный интерфейс и средства быстрого просмотра всех уровней проекта.

Для реализаций функций имитационного моделирования в составе OPNET предусмотрены средства задания характеристик трафиков различных протоколов; средства визуального контроля заданных параметров; средства накопления статистической информации и формирования отчетной документации о проведенных экспериментах.

.3 Рекомендации по подготовке к циклу лабораторных работ

Данный цикл лабораторных работ предназначен для углубленного изучения инструментальных средств OPNET и приобретения профессиональных навыков разработки, моделирования и исследования сетевых решений реальных проектов компьютерных сетей. Даются рекомендации по технологии проектирования, разработке и обоснованию проектных решений, анализу результатов имитационного моделирования аппаратного обеспечения компьютерных сетей.

При подготовке к выполнению лабораторных работ необходимо обстоятельно изучить материал теоретической части занятий и нужные разделы рекомендуемой литературы; понять и усвоить требования к проведению работ; ответить на все вопросы, предлагаемые в части «Вопросы для самоконтроля знаний».

Для более полного представления о целях и задачах лабораторной работы рекомендуем ознакомиться с требованиями к содержанию отчетной документации по работе.

Требования к отчетной документации

Необходимость разработки отчетов о проведенных экспериментах определяется следующим:

при составлении отчета о проведенных экспериментах приобретаются навыки составления отчетной документации по проектированию и анализу компьютерных сетей;

требования к содержанию отчетной документации являются указаниями уделить особое внимание данным вопросам при выполнении тех или иных экспериментов;

отчетная документация может быть использована при аттестации (сдаче лабораторных работ) в качестве иллюстрационного материала;

при самостоятельном выполнении лабораторных работ в условиях дистанционного образования отчетная документация является обязательной, и должна предоставляться в электронном виде для ее проверки.

Содержание отчетов по работе определено в конце каждого занятия.

.4 Методические рекомендации

Лабораторная работа № 1

Тема: Оценка вариантов подключения Интернета для малой домашней PC сети

Цель: 1. Изучить особенности использования OPNET IT Guru.

. Изучить процесс моделирования, исследования и управления сетевыми инфраструктурами.

. Исследование работы приложения и планирование способностей, изменяя скорость связи между домашним LAN и его ISP.

. Исследование производительности приложения и планирование загрузки путем изменения скорости связи между домашним LAN и его ISP.

. Введение

OPNET’s IT Guru обеспечивает виртуальную сетевую среду, которая моделирует поведение сетей, включая их маршрутизаторы, переключатели, протоколы, серверы, и индивидуальные приложения. Виртуальная сетевая среда разрешает IT менеджерам, сетевым и системным планировщикам, и персоналу более эффективно диагностировать трудные проблемы, утвердить изменения прежде, чем они вступают в силу, и планировать будущие сценарии типа роста трафика и сетевых отказов.

Вы можете выполнить "что-если” исследования (названые сценарии в IT Guru) на сетевых разработках, так как будто выполняется в электронных таблицах с финансовыми деловыми моделями. Однако, вместо того, чтобы смотреть "на практический результат" финансовых чисел, Вы будете смотреть, как время ожидания (задержки) и другие сетевые_критерии качества работы изменятся при различных сетевых подходах к разработкам.

Чтобы создавать сетевое моделирование (названный проектом в IT Guru), Вы определяете узлы (компьютеры, переключатели, маршрутизаторы, и т.д.) в вашей сети, связи между узлами и приложениями, которые будут выполняться в узлах.

В этом упражнении построен начальный проект. Он моделирует домашнюю PC-сеть, которая имеет три PC, связанные с Интернетом для игр, навигации по сети, электронной почты, аудио потока, и FTP (протокол передачи файлов).

Ваша цель будет состоять в том, чтобы провести ряд «что-если» моделирований (сценариев), чтобы видеть, как выполнение отличается, если семейство соединяется с Интернетом, используя 1) медленную загрузку через модем в 20 kbps, 2) более быстрая загрузка через модем в 40 kbps, 3) загрузка через кабельный модем или линию DSL в 512 kbps, или 4) линия T1 со скоростью загрузки 1.544 Mbps. (Хотя модемы, кабельные модемы, и соединения DSL часто рекламируются как являющийся быстрее, эти числа - реалистические нормы производительности, которые пользователи получают типично практически. Модемные соединения стоят приблизительно 25 $ в месяц, в то время как кабельный модем и соединения DSL стоят приблизительно 50 $ в месяц, а линия T1 стоит несколько сотен долларов в месяц.)

Для каждого сценария Вы установите скорость загрузки в имитационной модели, выполните моделирование, рассмотрите результаты и оцените, стоят ли применять более быстрые связи по более высоким ценам за домашнюю сеть.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

IT Guru состоит из проектов и сценариев. Каждый сценарий представляет разный «что-если» анализ, выполненный пользователями. Сценарии могут содержать различные версии той же самой сети или моделей различных сетей. Проект состоит из одного или более сетевых сценариев. В этой лабораторной работе, Вы создадите 4 различных сценария, сравнивая прикладную работу с различными скоростями подключения к ISP.

. Запустить IT Guru.

. Выбрать File\Open … и удостовериться, что выбран пункт Проект из выпадающего меню наверху.

. Пролистайте вниз к проекту по имени Home_LAN, выберите его и нажмите OK.

Если Вы не видите проектный файл, то удостоверьтесь, что Вы загрузили файлы лабораторной. Тогда разархивируйте файл, и добавьте директорию с разархивированными файлами лабораторной работы, выполнив: File\Model File\Add Model Directory и выбрав этот каталог. Проект теперь должен быть добавлен.

Здесь - три PC, выполняющие в этой сети различные задачи. Каждый PC соединяется с семейством через 100 Mbps switch сети Ethernet по UTP подключению. Switch соединяется с маршрутизатором, также через UTP. Эти два элемента показаны здесь как разделенные, чтобы сделать логику более очевидной. Кабельный модем не изображен; он подразумевается как WAN связь, подключающая домашнюю PC сеть к Интернет. Три Интернет сервера обеспечивают различные услуги клиенту PC.

В верхней части рисунка - два блока, которые не представляют физические компоненты: Приложения и Профили. Узел Приложений содержит данные о приложениях, используемых в сети, типа просмотра Сети. Более точно, трафик связан с каждым приложением, так что есть различие между “легким просмотром Сети” и “тяжелый просмотр Сети. ” Внутренний файловый сервис и сервис печати не изображены; иначе было бы слишком легко найти разницу в производительности, поскольку Интернет WAN соединение является слабым звеном этой сети. В значке Profiles, различные приложения связаны с различными PCs.

Шаг 2: Конфигурация связи на 20 Kbps

В первом сценарии сконфигурируйте WAN связь как 20 kbps линию модемной связи.

. Щелкните правой кнопкой мыши на WAN ссылке, выберете Edit Attributes. Здесь можно увидеть различные атрибуты соединения. Мы будем изменять атрибут data rate (скорость передачи данных) этого соединения.

. Нажмите в поле Value атрибута data rate и выберите Edit …

. Введите 20000; нажмите Enter, и затем щелкните OK.

Шаг 3: Конфигурирование и запуск модели

Чтобы моделировать эту сеть, будем использовать высокоточное дискретное моделирование события. Модель моделирует пакеты клиент/серверных приложений, которые представляют реальный мировой сетевой трафик.

. Нажать кнопку configure/run simulation (сконфигурировать/выполнить моделирование)  .

. Удостоверьтесь, что Duration (Продолжительность) Моделирования установлена на 8 часов, чтобы представить обычный день.

. Щелкнуть Run (Выполнить), контролируйте полосу прогресса по мере прогресса моделирования.

. Когда моделирование завершается, Нажмите Close (Закрыть).

Шаг 4: Просмотр Результатов

Теперь мы можем рассмотреть различную статистику, включая время отклика приложения сети, определенное Исследователем и использованием WAN соединения.

Чтобы просмотреть статистику, необходимо выполнить следующее:

Производительность WAN соединения

. Щелкнуть правой кнопкой мыши на WAN соединении, и выбрать View Results, чтобы рассмотреть результаты utilization для этого соединения.

. Развернуть pint-to-point, и выбрать utilization в обоих направлениях.

. Выбрать Overlaid Statistics из выпадающего меню в нижнем правом углу чтобы разместить результаты в ту же самую панель.

. Выбрать Show и затем щелкнуть Close в окне View Results.

Производительность для PC2 (PC Исследователя)

. Щелкнуть правой кнопкой мыши на клиенте PC2 Researcher, и выбрать View Results, чтобы рассмотреть сеть Response Time и Traffic Received.

. Расширить Client Http, и выбрать Page Response Time (в секундах). Также удостоверьтесь, что выпадающее меню в правом нижнем углу установлено в As Is.

7. Нажать Close в окне View Results.

8. Вы можете использовать кнопку hide or show all graphs , чтобы скрыть/показать графы.

Результаты должны быть подобны графикам выше. download link Utilization составляет приблизительно 80%, а upload link Utilization -приблизительно 2%. С использованием ссылки загрузки на 80%, это не дает много доступной пропускной способности для новых потенциальных приложений или пользователей. Response Time, которое необходимо Исследователю для испытания, находится в диапазоне от 5 до 7.5 секунд, что крайне долго. Это медленное WAN соединение сильно перегружено.

Шаг 5: Сценарий 40 kbps

Осуществите подключение быстрой модемной загрузки в 40 Kbps. Это - реальная производительность для модема, скорость загрузки которого оценена в 56 Kbps.

1. Выбрать Scenarios\ Duplicate Scenario… и назвать сценарий как 40K_dialup_connection.

2. Щелкнуть OK. Это создаст копию существующего сценария.

Щелкнуть правой кнопкой мыши на WAN link и измените атрибут data rate на 40000.

Шаг 7: Выполните 40 Kbps Моделирования

Повторно выполните моделирование. Вы можете обратиться к шагам, уже описанным выше, чтобы установить продолжительность и выполнять моделирование.

Шаг 8: Просмотр Результатов для 40Kbps Сценария

Следуйте теми же самыми шагами, упомянутыми прежде, чтобы рассмотреть utilization соединения, и Response Time исследователем PC.

Имейте в виду, что Utilization соединения уменьшено наполовину.

Response Time (Время отклика) приложения сети также понизилось приблизительно с 6 секунд до приблизительно 2.25 секунд. Это - существенное усовершенствование как в Utilization (Использовании) так и в Response Time (Времени реакции).

Шаг 9: Установите соединение на 512 Kbps и выполните моделирование

В третьем сценарии смоделируете скорость загрузки 512 kbps. Это - реальная производительность загрузки для кабельного модема или DSL линии. Это WAN подключение.

Дублирует сценарий как прежде и назовите его

K_Cable_Modem_connection.

Установите data rate (скорость передачи данных) для WAN Link на 512000.

Повторно выполните моделирование.

Просмотрите результаты для link utilization (использования соединения), Response Time М (Времени реакции) Traffic Received (Трафика, полученного PC Исследователем) Исследователем PC.

Utilization снизилось до 4%, а Response Timeдля Исследователя снизилосьдо 0.15 секунды. Кабельный модем сильно уменьшает наше время загрузки. Время реакции так же очень хорошее.

Шаг 10: Сконфигурируйте соединение к линии T1 и запустите моделирование

Линии T1 обеспечивают номинальную скорость 1.544 Mbps в обоих направлениях. Это также его фактическая производительность. Единственная проблема состоит в том, что линия T1 стоит несколько сотен долларов в месяц. Телефонная компания должна проложить две пары проводов второго класса к дому и осторожно управлять линией T1, потому что гарантируется номинальная скорость и также, потому что есть гарантийные обязательства. Четвертый сценарий примет во внимание все преимущества использования T1 WAN соединения в ISP.

Продублируйте сценарий снова и назовите его T1_connection.

Измените data rate WAN link для T1 из выпадающего меню.

Повторно выполните моделирование.

Шаг 11: Сравните Результаты

Вместо того, чтобы рассматривать результаты для одного T1 соединения, сравните результаты Utilization и Response Time для всех 4 сценариев. Это даст нам более широкое представление эффекта изменения data rate.

. Выбрать Results \ Compare Results…

. Чтобы сравнивать статистику utilization, выберите следующую статистику:

. Удостоверьтесь, что выбраны All Scenarios.

. Щелкнуть Show. Чтобы сравнивать Response Time, уберите пометку с предыдущей статистики, измените фильтр в правом нижнем углу с As Is на avarage и затем выбрать следующую статистику:

В результате получится следующий результат:

Мы можем видеть из этих результатов, что с повышением data rate от 20 КБ до 40 КБ и к 512K, Utilization становится лучше. Также Web Aplication respinse time (время ответа WEB приложений) становится лучше.

Однако, Response timeиUtilizationне очень затрагиваются, при изменении скорости передачи данных с 512 КБ до линии T1. Для текущего числа пользователей, T1 подключение не дает много преимуществ. Следовательно, обновление соединения до T1 не будет экономически приемлемо для улучшения производительности, которое оно предлагает.

Шаг 12: Рекомендации

Теперь подумайте, не кривя душой. Что бы Вы порекомендовали семье? Чтобы обосновать вашу рекомендацию, пользуйтесь числами, а не просто вновь заявляйте результат. Вамплатят за хорошие рекомендации.

. Задание

Используя пошаговые инструкции, приведенные выше выполните дополнительные сценарии.

Дополнительный Сценарий 1. На WAN соединении собирается много статистических данных, таких как производительность и задержка очереди. Рассмотрите эти 2 результата для четырех рассмотренных сценариев и подготовьте краткий отчет о вашем наблюдении.

Дополнительный Сценарий 2. Создайте двойной сценарий. Измените скорость передачи данных WAN соединения между Маршрутизатором и ISP, чтобы получить среднее время реакции 1 сек. (Подсказка: из результатов, мы можем видеть, что скорость передачи данных могла бы упасть в диапазон от 40 Kbps до 512 Kbps.) Какую вы нашли скорость WAN, чтобы получить это время реакции?

Дополнительный Сценарий 3. Есть непрерывный поток между сервером музыки и PC1, определенный объектом запроса трафика. Вы можете рассмотреть этот объект, выбрав View \ Demand Objects \ Show All в меню. Пробуйте изменить Объем трафика для этого запроса. (Подсказка: Редактируйте Трафик (пакеты/сек.) и атрибуты Трафика (биты/сек.) Объекта Запроса.) Пронаблюдайте этот эффект на время реакции сети для исследователя. Кратко опишите измененные Вами значения данных и воздействие на исследователя.

Дополнительный Сценарий 4. Что бы случилось, если было бы еще два PC? Выберите и Скопируйте Исследователя PC. Затем вставьте PC. Скопируйте еще один PC подобным способом. Подключите эти два PC к Switch, копируя и вставляя соединения, подключающие первого PC исследователя с Switch. Выполните моделирование и просмотрите Response Time сети каждого из этих PC для всех скоростей передачи данных.

Что Вы обнаружили?

Дополнительный Сценарий 5. Вот более сложная задача. Добавьте больше приложений к исследователю PC, и отметьте Response Time, которое он получает. (Подсказка: для добавления приложения клиенту, Вы должны редактировать атрибуты Профиля объекта и редактировать Profile Configuration.)

Лабораторная работа № 2

Тема: Оценка многоэтажного формирования Lan

Цель: 1. Оценка времени задержки приложения при различных способах подключения switch’ами.

. Введение

В данной лабораторной работе проводится исследование производительности двух различных сетевых архитектур: Шлейфовое подключение и Объединенная магистраль. Основной switch связан непосредственно со switch’ами рабочих групп на каждом этаже. Следующей вариант - связывание переключателей через шлейфовое подключение. В этом подходе, основной базовый switch связан непосредственно со switch’ом на первом этаже, switch первого этажа связан непосредственно с switch’ом второго этажа, и т.д.

Здание имеет 10 этажей, на каждом - много пользователей, связанных с 10Base-T switch’ем рабочей группы в телекоммуникационном помещении этажа. Пользователи в основном совместно используют сервер Oracle, 7 серверов файлов и сервер печати.

В Сценарии 1, switch’и на каждом этаже соединены шлейфами к основному базовому switch’у. Будет показано, что подход шлейфового подключения способствует высокому времени ожидания приложения для пользователей на самом высоком этаже.

В Сценарии 2, топология шлейфового подключения сохранена, но основной switch размещен на пятом этаже. Будет показано, что это уменьшает время ожидания на самом высоком этаже, но увеличивает его на самом нижнем этаже.

В Сценарии 3, основной switch размещается в помещении цокольного этажа, но используется объединенная магистраль, в которой основной switch в помещении цокольного этажа связан непосредственно с switch’ами рабочих групп на каждом этаже.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

1. Запустите IT Guru.

. Выберите File \ Open…

3. Пролистайте вниз к проекту по имени MultiStory_Building_LAN, выберите его и нажмите OK.

Несколько пользователей связаны со switch’ом на каждом из этих 10 этажей. Пользователи в основном совместно используют сервер Oracle, 7 серверов файлов, сервер печати, и сервер электронной почты.

Подсеть: подсеть является контейнером, используемым для создания иерархии сетевых уровней. Дважды щелкните на подсети, названной “7 File Print & Email Servers”, чтобы войти в него. Здесь мы можем видеть серверы, сгруппированные вместе. Щелкните правой кнопкой мыши в рабочем пространстве, и выберите Go To Parent Subnet, чтобы перейти в верхнюю подсеть.

Также значки LAN представляют несколько рабочих станций, соединенных переключаемой LAN. Количество рабочих станций может быть установлено редактированием его атрибутов.

Пользователи на различных этажах выполняют 2 Tier Oracle приложение. Изучим работу этого приложения.

Шаг 2: Сконфигурируйте и Запустите Моделирование

Оцените производительность сети днем в час-пик.

. Нажмите кнопку configure/run simulation на панели инструментов.

. Удостоверьтесь, что Duration (Продолжительность) моделирования установлена на 1 час.

. Нажмите Run (Выполнить). Контролируйте полосу продвижения по мере продвижения моделирования.

. Когда моделирование завершится, нажмите Close (Закрыть).

Шаг 3: Просмотр Результатов

Просмотрите Response Time (время ответа) приложения Oracle для пользователей на Этажах 1, 5, и 10.

. Щелкните правой кнопкой мыши на объекте 95 Users Floor 10, и выберите View Results (Просмотр Результатов).

2. Расширьте Requesting Client Custom Application и выберите Response Time (sec).

3. Выберите Show (Показать). Это - граф времени ответа приложения общения oracle, которое будет обсуждаться позже, так что не закрывайте окно графа.

4. Нажмите Close в окне View Results.

5. Щелкните правой кнопкой мыши на объекте 50 Users Floor 10, и выберите View Results.

6. Выберите Requesting Client Custom Application \ Application Response Time (sec).

7. Щелкните Add (Добавить) и потом нажмите на панели первого созданного Вами графа. Это сделано, чтобы отобразить статистику пользователей на различных этажах на той же самой панели.

. Повторите шаги 5 - 7, чтобы добавить прикладное время ответа для пользователей на этаже 1 к тому же самому графу.

Обратите внимание: Чтобы включать или выключить графы, используйте кнопку hide or show all graphs (скрывать или показывать все графы).

Теперь у нас есть статистика для пользователей на всех этажах на одном графе.

Ваши результаты должны быть подобны графу выше.

Как мы видим, прикладное Response Time - близкое к 6 секундам для пользователей на 10 этаже

Оно уменьшается, когда двигаемся на более низкие этажи. Пользователи на 1 этаже имеют наименьшее время ответа. Это видно по времени ожидания, представленного switch’ами.

Пользователи на самом высоком этаже сообщают о высоком времени ответа приложений. Так что компания решает уменьшить число хопов для пользователей на верхних этажах, перемещая основной переключатель и серверы к пятому этажу.

Шаг 4: Переход к Следующему Сценарию

ВыберитеScenarios\Switch To Scenario\ Daisy_Chain_Network_Server_On_Fifth_Floor.

Компания реструктурировала сеть без дополнительных аппаратных затрат, чтобы достигнуть лучшей работы приложений для пользователей на верхних этажах.

Шаг 5: Сконфигурируйте и Выполните Моделирование

Повторно выполните моделирование в час-пик, чтобы увидеть, получают ли пользователи на 10 этаже лучшее время ответа как, предполагалось.

Обратитесь к предыдущим шагам, чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 6: Сравнение результатов

Сравним Прикладное Время Ответа для пользователей на различных этажах. Мы ожидаем, что реструктурирование сети должно уменьшить прикладное время ответа для пользователей на верхних этажах.

. Щелкните правой кнопкой мыши 95 Users Floor 10, и выберите Compare Results (Сравнить Результаты).

2. Выбрать Requesting Client Custom Application \ Application Response Time (sec).

. Щелкните Show и затем щелкните Close в окне Просмотра Результатов.

. Повторите те же самые шаги для 50 Users Floor 5 и 70 Users Floor 1.

Как ожидалось, Время Ответа приложения Oracle понизилось для пользователей 5 и 10 этажа.

Но пользователи на 1 этаже получили увеличение времени ответа.

Компания решает заменить архитектуру Шлейфового подключения на архитектуру сети с Общей Магистралью, в надежде получить одинаковую скорость работы приложений для всех пользователей.

Шаг 7: Исследование Следующего Сценария

Выберите Scenarios \ Switch To Scenario \ Collapsed_Backbone_Network.

Шаг 8:Сконфигурируйте и выполните моделирование

Повторно выполните моделирование в час-пик, чтобы оценить производительность сети.

Обратитесь к предыдущим шагам чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 9: Сравнение результатов

Сравним Времена Ответа для всех 3 сценариев. Это даст нам ясное представление лучшей архитектуры для этого вида сети. Следуйте тем же самым инструкциям как и в Шаге 6, чтобы получить графы.

3. Выводы

. Задание

Подготовьте краткий отчет, содержащий ваши заключения. Но не просто повторите результаты моделирований.

Дайте свои рекомендации по поводу того, что фирма должна сделать. Учтите также в вашей рекомендации затраты на покупку кабелей.

Лабораторная работа № 3

Тема: Оценка производительности приложения

Цель: Исследование производительности приложения

. Введение

Сеть состоит от 20 пользовательских PC, совместно использующих три принтера, локальный файл и почтовый сервер. Пользователи выполняют различные сетевые приложения, включая электронную почту, просмотр сети, потоковое видео, и FTP. Пользователи также выполняют в локальном масштабе обслуживаемые приложения подобно интранету: электронная почта, печать,и доступ к базе данных. Задача состоит в том, чтобы оценить время реакции для двух критических задач: загрузка с FTP и загрузка Web-страницы. Проведем анализ использования соединения между LAN и ISP.

После предварительной оценки, мы разобьем LAN на две переключаемые подсети и добавим дополнительное соединение T1 между LAN и ISP, чтобы удвоить полезную (доступную) мощность. Балансирование загрузки будет гарантировать, что оба соединения T1 используются одинаково.

Оценим эффект выхода от строя одного от устройств и увидим преимущества наличия избыточного соединения.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

1. Запустить IT Guru.

. Выбрать File => Open …

3. Пролистайте вниз к проекту с именем Small_Company_LAN_over_WAN, выберите его и щелкните OK.

Компания также имеет общедоступную локальную электронную почту и Файловый Сервер. В качестве упражнения, добавьте сервер из Набора Объектов, и сконфигурируйте его для приложений Предоставления файловых ресурсов (File Sharing) и Электронной почты. Это будет вам примером того, как добавлять объекты для изменения модели сети.

Шаг 2: Добавление локального Сервера

Откройте Object Palette (Набор Объектов).

2. Есть много различных объектов, которые представляют сетевые компоненты.

Из выпадающего меню наверху, Вы можете выбрать группу компонентов продавцом (vendor) или протоколом.

3. Выбрать сеть Ethernet из выпадающего списка.

. Выбрать ethernet_server из Object Palette и щелкнуть на рабочем пространстве, чтобы применить сервер. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, чтобы не применять больше серверов.

. Для добавления соединения, подключающего сервер и switch, выберите 10BaseT соединение из Object Palette.

. Нажать на 10BT_Switch, а затем, на только что добавленный Вами сервер. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, для прекращения добавления новых соединений.

. Закрыть Object Palette.

Шаг 3: Сконфигурируйте местный сервер для Совместного использования Файлов и Электронной почты

Сконфигурируйте новый сервер, чтобы тот поддерживал Электронную почту (E-mail) и приложения Предоставления файловых ресурсов (File Sharing Applications).

Эти приложения уже определены в Объекте Приложений.

. Щелкнуть правой кнопкой мыши на новом сервере, и выберите Edit Attributes (Изменение атрибутов).

. Установить свойство названия Email & File Server.

. Нажать на колонке Value (значение) для Application: Supported Services, где установлено None, и выберать Edit …

4. Сконфигурировать оба приложения следующим образом:

Установите число Rows (Строк) в 2.

Щелкните по столбцу Name для первой строки и выберите Email (Heavy).

Щелкните по второй строчке и выберите Database.

5.Дважды нажмите ОК.

.Сохраните проект: Нажмите File \ Save.

Шаг 4: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Теперь, когда локальный сервер Электронной почты и сервер Предоставления файловых ресурсов были сконфигурированы, оцените производительность сети днем в час-пик.

.Щелкните по configure/run simulation на панели инструментов.

.Убедитесь, что Duration (длительность) моделирования установлена на 1 час.

.Нажмите Run (Запустить). По мере продвижения моделирования пронаблюдайте за панелью прогресса. Процесс моделирования займет чуть более 2-х минут.

. По завершению моделирования нажмите Close (Закрыть).

Шаг 5: Просмотр Результатов

Просмотрите различную статистику типа Времени Ответа Web-приложения Сети (Web Application Response Time), Времени Ответа FTP Загрузки (FTP Download Response Time) и использование WAN соединения (WAN link utilization).

. Щелкните правой кнопкой мыши на WAN соединении и выберите View Results (просмотр результатов), чтобы просмотреть результаты использования для этого соединения.

. Расширьте point-to-point (точка-к-точке) и выберите utilization <- поскольку мы заинтересованы только в использовании соединения загрузки.

3. Выберите Show (Показать). Это - график использования, который будет рассмотрен позже, поэтому не закрывайте окно графика.

. Нажмите Close (Закрыть) в окне View Results (просмотра результатов).

. Щелкните правой кнопкой мыши на пустом месте рабочего пространства, и выберите View Results (просмотр результатов), чтобы рассмотреть глобальное Приложение Сети и Время Ответа FTP Загрузки.

. Выберите Global Statistics (Глобальная Статистика) => HTTP => Page Response Time (Время Ответа Страницы).

. Щелкните Show (Показать).

. С такой же самой выбранной статистикой (HTTP Response Time), измените фильтр в правом нижнем углу на average и нажмите Add (Добавить).

. Щелкните на график, который Вы только что создали, чтобы поместить среднюю кривую на той же панели.

. Повторите ту же самую процедуру, чтобы просмотреть Время Ответа Ftp Загрузки (Ftp Download Response Time (sec)). Уберите предыдущую статистику перед выбором новой.

Примечание: для вкл\выкл графиков, используйте кнопку hide or show all graphs (спрятать\показать) все графики .

Ваши результаты должны быть подобны графикам выше.

Использование соединения Загрузки составляет в среднем 92 %.

Время Ответа Приложения Сети - близко к 1.3 секундам.

Время Ответа FTP Загрузки - близко к 2.5 секундам.

С таким высоким использованием загрузки соединения это не предоставляет достаточной пропускной способности для потенциальных пользовательских приложений.

Теперь, мы выполним два эксперимента. Мы сначала добавим избыточное соединение T1, чтобы удвоить мощность. Балансирование загрузки используется, чтобы гарантировать, что трафик равномерно распределен между двумя соединениями. Затем, мы отключим одно из устройств, чтобы увидеть преимущество добавления нового соединения.

Шаг 6: Переключитесь на Новый Сценарий

Выберите Scenarios (сценарии) => Switch To Scenario (переключение между сценариями) => Small_Company_LAN_With_Two_Switches_Over_WAN (Малая_LAN_Сеть_Через_WAN_Соединение_С_Двумя_Переключателями).

Сеть компании разделена на две меньших сети, каждая связана со switch’ом. LAN связана с Интернетом через две линии T1. EIGRP используется, для балансирования загрузки на двух соединениях.

Шаг 7: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Повторно выполните моделирование днем в час-пик, чтобы увидеть, сбалансирована ли загрузка через два соединения, как предполагалось.

Повторите предыдущие шаги для установки продолжительности и выполнения моделирования.

Шаг 8: Сравнение Результатов

Сравните использование соединений, Время Ответа Приложения Сети и FTP Загрузки. Ожидается, что дополнительное соединение к ISP должно уменьшить время ответа приложений. Два соединения должны также разделить использование соединения.

. Щелкните правой кнопкой мыши на нижнем WAN соединении, и выберите Compare Results (сравнение результатов).

. Расширить точка-к-точке при Company_LAN.WAN LINK 1[0] и выбрать utilization (использование) .

. Щелкните Show (Показать).

. Нажмите Close (Закрыть) в окне View Results (просмотр р-тов).

5. Щелкните правой кнопкой мыши на верхнем WAN соединении и выбрать View Results.

. Расширьте точка-к-точке, и выбрать utilization .

. Щелкните Show и выберите Close в окне View Results. Поскольку это соединение не присутствовало в предыдущем сценарии, мы только видим график для текущего сценария.

. Теперь сравните Времена Ответа. Щелкните правой кнопкой мыши на пустом месте в рабочем пространстве, и выберите Compare Results.

9. Выберите Global Statistics (Глобальная Статистика) ⇒ Ftp ⇒ Download Response Time (sec).

10. Из выпадающего, меню в правом нижнем углу, выберите average (среднее значение) и щелкните Show (Показать).

11. Повторите вышеуказанные шаги, чтобы выбрать Page Response Time (seconds) в Global Statistics / HTTP. Снимите выделение предыдущей статистики перед выбором новой.

Как ожидалось, использование соединения для нижнего соединения уменьшилось с 92 % до 55 % и использование нового соединения - близко к 48 %. Таким образом, балансирование загрузки осуществлено.

Время Ответа Приложения Сети снизилось с приблизительно 1.1 до 0.45 секунды.

Время Ответа FTP Загрузки снизилось с 1.25 до 0.6 секунд.

Это - существенное усовершенствование, как использованных соединений, так и времени ответа.

Преимущество использования дополнительной линии T1 заметно, если отключить один из маршрутизаторов или соединений. Мы отключим один из маршрутизаторов и сравним использование, и время ответа приложений.

Шаг 9: Переключитесь на следующий сценарий

Выберите Scenarios ⇒ Switch To Scenario ⇒ Small_Company_LAN_Failed_One_Router_Over_WAN

Шаг 10: Отключите одно из устройств

Мы отключим один из маршрутизаторов, подключающих LAN к ISP.

Щелкните правой кнопкой мыши на любом из маршрутизаторов и выберите Fail This Node (Отключить Этот Узел). Красный «Х» появляется на маршрутизаторе.

Шаг 11:Сконфигурируйте и выполните моделирование

Повторно выполните моделирование днем в час-пик, чтобы оценить сетевую работу.

Повторите предыдущие шаги, чтобы установить продолжительность и выполнять моделирование.

Шаг 12: Сравните результаты

Сравните результаты использований и Время Ответа для всех 3 сценариев. Это явно продемонстрирует эффект от наличия дополнительного соединения T1.

. Выбрать Results ⇒ Compare Results…

. Чтобы сравнивать статистику использования нижнего соединения, выберите Object Statistics ⇒ Company_LAN ⇒ WAN LINK 1 [0] ⇒ использование .

3. Щелкните Show.

. Чтобы сравнить использование соединения для верхнего соединения T1, отмените предыдущую статистику, затем выберите Object Statistics ⇒ Company_LAN ⇒ WAN LINK 2 [0] ⇒ использование  и щелкните Show.

. Чтобы сравнить время ответа, выберите Global Statistics ⇒ Ftp ⇒ Download Response Time (sec).

6. Выбрать average (среднее значение) из выпадающего меню в правом нижнем углу.

7. Нажмите Show.

. Повторите эту же процедуру для сравнения Времени ответа страницы HTTP (HTTP Page Response Time).

. Выводы

Эти результаты показывают, что дополнительное T1 соединение существенно улучшает соединение и время ответа приложений.

Также, если одно из соединений или один из маршрутизаторов откажет, все пользователи все равно будут иметь доступ к Интернету за счет более эффективного использования сети и времени ответа.

. Задание

Расширенный Сценарий 1. Создайте дубликат сценария Small_Company_LAN_With_One_Switch_Over_WAN, и измените скорость передачи данных WAN соединения, чтобы получить среднее время ответа сети 0.5 секунд. После, дублируйте сценарий Small_Company_LAN_With_Two_Switches_Over_WAN и установите скорость передачи данных для обоих WAN соединений на значение, которое Вы использовали в предыдущем сценарии. Пронаблюдайте за временем ответа сети при данном значении скорости передачи данных.

Расширенный Сценарий 2. Есть непрерывный поток между сервером музыки и несколькими пользователями, определенными объектом запроса трафика. Вы можете рассмотреть этот объект, выбрав View => Demand Objects => Show All. Попробуйте изменить объем трафика для этих требований.

ПОДСКАЗКА: Редактируйте признаки объекта запроса Трафик (пакеты/секунда) и Трафик (биты/секунда). Пронаблюдайте за его влиянием на WEB-приложение и Время Ответа FTP Загрузки.

Расширенный Сценарий 3. Продублируйте последний сценарий. Активируйте отключенный маршрутизатор, и затем отключите одно из WAN соединений. Проверьте, не изменились ли результаты.

Лабораторная работа № 4

Тема: Исследование производительности приложения

Цель: Изучить методику оценки производительности приложения

. Введение

Стандартный Чартерный Банк имеет 70 отделов, Главное здание, и Центр Обработки Ричмонда.

Чтобы подключиться к узлам сети, в банке проложена трехранговая сеть. Во-первых, индивидуальные отделы связаны с региональными маршрутизаторами. Во-вторых, региональные маршрутизаторы связаны с областью Frame Relay Verizonа. Эта область Frame Relay имеет внутреннюю опорную сеть ATM.

Результатом договоренности стало то, что каждый отдел не нуждается в отдельном PVC к Центру Обработки Ричмонда. Во-первых, единственные PVCs находятся между каждым региональный маршрутизатором и ядром ATM. Во-вторых, посредничество ядра ATM означает, что Центр Обработки Ричмонда нуждается только в единственном PVC к ядру ATМ. Что сильно отличается от чистых сетей Frame Relay, которые требовали бы отдельное PVC от Центра Обработки к каждому переходу или, по крайней мере, каждому региональному маршрутизатору.

Первоначально, региональный маршрутизатор филиала PVCs передал значение частоты передачи информации (CIRs) 64 kbps и может посылать «вспышки» данных до 128 kbps. Доступные соединения между региональными маршрутизаторами и областью Frame Relay достигают 256 kbps.

Подключение Frame Relay между Центром Обработки и Frame Relay может выполняться на Соединении доступа T1. Которое имеет 1 Mbps CIR.

Необходимо изучить время ответа приложения Предоставления файлового ресурса и приложения Передачи файла по различным сопряжениям Frame Relay между банком и Verizonом.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

1. Запустите IT Guru.

. Выберите File => Open…

3. Пролистайте вниз к проекту с именем Standard_Charetered_Bank_Network, выберите его и щелкните OK.

 подключающие все переходы к области фрейма конфигурированы с 64 kbps CIR. Даже при том, что параметры сопряжения, согласованные между банком и Verizon’ом могут быть выполнены 128 kbps соединением доступа, Verizon имеет 256 kbps соединение доступа, проложенное от региональных маршрутизаторов к облаку фрейма, для дальнейшего обновления в будущем или дополнительных отделов банка. PVC от центра обработки к облаку фрейма имеет 1 Mbps CIR. Чтобы увидеть эту конфигурацию, дважды щелкните на любой подсети. Щелкните правой кнопкой мыши на пунктирной линии соединения, выходящей из маршрутизатора и выберите Edit Attributes (редактировать атрибуты). Если Вы не видите это соединение, выберите View => Demand Objects => Show All из меню. В окне Attributes (атрибуты), дважды щелкните в столбце Value (значение) для Contract Parameters (Параметров соединения). Параметры соединения Frame Relay PVC, между компанией и Verizonом может быть сконфигурировано здесь же. Дважды нажмите Cancel (Отмена), чтобы возвратиться назад к подсети.

Шаг 2: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Оцените производительность приложений днем в час-пик.

1. Нажмите на кнопке configure / run simulation

на инструментальной панели моделирования.

. Удостоверьтесь, что Duration (Продолжительность) моделирования установлена на 1 час.

. Щелкните Run (Выполнить). Контролируйте полосу прогресса по мере хода моделирования.

. Когда моделирование завершится, Нажмите Close (Закрыть).

Шаг 3: Просмотр Результатов

Рассмотрите Время Ответа Загрузки FTP (FTP Download Response Time) и Время Ответа совместно используемого Файла (File Sharing Response Time).

. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выберите View Results (Просмотр результатов).

2. Выберите Global Statistics => DB Query => Response Time (sec).

3. Щелкните Show.

. Отменить выбор предыдущей статистики. Выберите Global Statistics => Ftp => Download Response Time (sec).

5. Щелкните Show.

Обратите внимание: Чтобы вкл\выкл. графы, используйте кнопку hide or show all graphs (скрыть или показать все графы).

Ваши результаты должны быть подобны графам выше.

 Cреднее Время Ответа совместно используемого Файла составляет приблизительно 20 секунд.

 Время Ответа FTP Загрузки высоко для некоторых пользователей по сравнению с другими. Вариации во времени ожидания и сетевого скопления воздействуют на время ответа. Однако среднее Время Ответа Загрузки FTP высоко.

Чтобы улучшать производительность приложений, компания решила модернизировать параметры соединения для PVCs, которые соединяют региональные маршрутизаторы и Frame Relay, чтобы получить 128 kbps CIR.

Шаг 4: Продублируйте сценарий

. Выберите Scenarios (Сценарий) => Duplicate Scenario… (Продублировать Сценарий …)

. Укажите имя PVCs_With_CIR_128k и щелкните OK.

Шаг 5: Сконфигурируйте PVCs

Сконфигурируйте PVCs, соединяя переходы с Frame Relay, чтобы получить 128 kbps CIR.

. Дважды щелкните на подсети Феникса, чтобы войти в нее.

. Щелкните правой кнопкой мыши на пунктирной линии соединения, выходящей из маршрутизатора Феникса, которая представляет Фрейм PVC и выберите Select Similar Demands (выбрать похожие требования). Если Вы не видите соединения, то выберите View (Вид) => Demand Objects (Требуемый объект) => Show All (Показать Все).

. Щелкните правой кнопкой мыши на том же самом соединении снова, и выберите Edit Attributes (редактировать атрибуты).

. Нажмите на поле Value (значение) атрибутов Contract Parameters (Параметров соединения) и выберите Edit (редактировать)…

. Установить Outgoing CIR (Выходящий CIR) в 128000 и Outgoing Bc (Выходящие Bc) и Outgoing Be (Выходящие Be) в 64000.

6. Щелкните OK.

. Отметьте блок для Apply Changes to Selected Objects (Применение Изменений к Выбранным Объектам) и щелкните OK.

Обратите внимание: Параметры соединения PVC в Центре Обработки также изменились. Так что мы должны установить их в 1 Mbps CIR.

. Щелкнуть правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выбрать Go To Parent (Следовать к Родителю).

. Дважды щелкните на подсети Richmond - Processing Center (Ричмонде - подсеть Центра Обработки).

. Щелкните правой кнопкой мыши на PVC выходящему из Центрального Обрабатывающего Маршрутизатора, и выберите Edit Attributes.

. Дважды щелкните на поле Value для Contract Parameters.

. Установите Outgoing CIR в 1024000, Outgoing Bc в 256000 и Outgoing Be в 256000.

. Щелкните OK, чтобы закрыть окно и затем закройте также окно параметров.

Шаг 6: Сконфигурируйте и выполните моделирование

PVCs были реконфигурированы. Повторно выполните моделирование днем в час-пик, чтобы увидеть эффект от обновления для работы приложения.

Обратитесь к предыдущим шагам, чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 7: Сравните результаты

Сравните Предоставление файлового ресурса и Время ответа FTP загрузки. Предполагается, что дополнительная пропускная способность, доступная с новым PVCs, должна уменьшить время ответа приложения.

. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выберите Compare Results (сравнение результатов).

. Выберите Global Statistics (Глобальная Статистика) => DB Query (Запрос БД) => Response Time (sec) (Время Ответа (секунды)).

3. Щелкните Show.

. Отмените выбор предыдущей статистики и повторить те же самые шаги для Ftp Download Response Time (sec).

5. Нажмите Close в окне View Results.

Выводы

Результаты показывают, что времена ответа Предоставления файловых ресурсов, и время ответа Загрузки FTP значительно уменьшаются, при модернизации параметров соединения.

Verizon обычно обслуживает соединения доступа между отделами и Frame Relay. Поэтому компания не сможет его модернизировать. Таким образом, модернизирование параметров соединения было бы выполнимым решением для компании и, как показано во втором сценарии, это действительно улучшает производительность приложений.

Лабораторная работа № 5

Тема: Прогнозирование влияния размера окна TCP на работу приложения

Цель: Исследование влияния размера окна на работу приложения

. Введение

Предположим, что Хост А передает сегмент к Хосту B. Значение поля размера окна сообщает Хосту B, сколько еще байт данных Хост B может передать перед получением другого TCP сегмента с полем размера окна, чтобы увеличить число байт, которые Хост B может послать. Если значение поля размена окна установлено слишком маленькое, Хост B будет вынужден часто ждать, чтобы передать данные, поскольку он достиг своего лимита передачи. В крайнем случае, Хост А должен ждать после каждой переданной сегмента TCP, чтобы получить ответ перед посылкой следующей доли. Необходимость ожидания значительно понизит производительность. С другой стороны, если значение поля размера окна установить слишком большим, Хост B сможет передать так много сегментов, что Хост А будет перегружен. Поле размера окна обеспечивает управление потоком данных, регулируя частоту, с которой процессы транспортировки на обоих хостах могут передавать данные.

Стандартный Чартерный Банк имеет одно из отделений расположенное в Сиднее, Австралии, откуда он передает ежедневную учетную запись и 25 Мбайт транзакционной информации к его резервному центру (центр данных) в Вашингтоне, округ Колумбия.

Отделение и резервная станция связаны через сеть Frame Relay со временем ожидания 5 мс. Время для передачи файла размером 25 Мбайт по T1-соединению оценено группой IT и приблизительно равно 130 секундам. Вначале Мы будем наблюдать фактическое время передачи для этой передачи по T1-соединению.

После наблюдения очень высокого времени передачи файла, IT группа решает модернизировать соединение к Frame Relay на соединение T3, предполагая, что задержка вызвана низкой пропускной способностью.

Даже повышение пропускной способности не дает желательных результатов. Компания решает возвратиться к T1-соединению и увеличить размер окна TCP от начального 8 КБ до 65 КБ. В то время как обновление WAN-соединения обходится дорого, оптимизация параметров конфигурации типа размеров окна - бесплатная.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

1. Запустите IT Guru.

. Выберите File => Open…

3. Пролистайте вниз к проекту с именем TCP_Window_Size, выберите его и щелкните OK.

Здесь мы имеем одну из резервных станций Стандартного Чартерного Банка в Вашингтоне, округе Колумбии, связанную с одним из ее отделений в Сиднее, Австралии, через сеть Frame Relay. Сиднейское отделение ежедневно выполняет передачу файла размером 25 Мбайт, чтобы сохранить учетную запись и информацию о транзакции.

Шаг 2: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Передача 25 Мбайтного файла по соединению T1 не должна занять более 130 секунд. Выполните моделирование на час и увидите, на сколько долго будет длиться передача этого файла.

. Нажать кнопку configure/run simulation на панели инструментов.

. Удостоверьтесь, что моделирование установлено на 1 час.

. Щелкните Run. Контролируйте полосу прогресса по мере продвижения моделирования.

. Когда моделирование завершится, Нажмите Close.

Шаг 3: Просмотр Результатов

Рассмотрите фактическое время ответа для передачи файла.

1. Выберите Results => View Results…

. Выберите Global Statistics => Ftp => Upload Response Time (sec) и щелкните Show.

Фактическое время ответа - приблизительно 550 секунд.

Это намного больше, чем значение, оцененное компанией.

IT группа немедленно предполагает, что линии T1 недостаточно, чтобы передать такой большой файл.

Поэтому, они планируют модернизировать соединение между маршрутизаторами и Frame Relay с T1 на T3.

. Нажмите на кнопке hide or show all graphs, чтобы скрыть граф.

Шаг 4: Дублирование Сценария

. Выберите Scenarios => Duplicate Scenario…

2. Назавите сценарий Window_Size_8K_WAN_Link_T3.

Шаг 5: Сконфигурируйте WAN соединение на T3

Модернизируйте соединения, подключающие маршрутизаторы к Frame Relay к T3.

. Щелкните правой кнопкой мыши на соединении, подключающему Станцию Резервирования Вашингтона, округа Колумбии и Frame Relay, и выберать Select Similar Links (Выбрать похожие Соединения).

. Щелкните правой кнопкой мыши на той же самой связи снова, и выбрать Edit Attributes (редактирование атрибутов).

. Нажмите на поле Value для модели и выберите FR_T3_int.

Обратите внимание: Удостоверьтесь в том, что помечена опции, которая гласит Apply Changes to Selected Objects (Применить Изменения к Выбранным Объектам).

Это изменит оба соединения, подключающие маршрутизаторы к Frame Relay к соединению T3.

Шаг 6: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Повторно выполните моделирование в течение часа, чтобы увидеть, ведет ли обновление пропускной способности к лучшему времени ответа.

Обратитесь к предыдущим шагам, чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 7: Сравнение Результатов

Сравним Время Ответа Ftp. Компания ожидает, что обновление соединения уменьшит время ответа приложения.

1. Выберите Results => Compare Results…

. Выберите Global Statistics => Ftp => Upload Response Time (sec).

. Щелкните Show и выберите Close в окне View Results.

Время ответа уменьшилось приблизительно с 550 секунд до 475 секунд.

IT группа вычислила, что передача 25 Мбайтного файла по соединению T3 должно занять приблизительно 5 секунд.

Результаты показывают, что пропускная способность не является узким местом сети.

Компания тогда решила возвратиться к соединению T1 и вместо этого увеличить размер окна TCP с значения по умолчанию 8 КБ до 65 КБ, предполагая, что могли быть некоторые проблемы протокола.

Осуществим эти изменения и сравним время ответа приложения.

Шаг 8: Переключение к Предыдущему Сценарию

Выберите Scenarios => Switch To Scenario => Window_Size_8K_WAN_Link_T1

Шаг 9: Дублирование Сценария

. Выберите Scenarios => Duplicate Scenario…

2. Назовите сценарий Window_Size_65K_WAN_Link_T1.

Шаг 10: Сконфигурируйте Размер Окна TCP сервера

Сконфигурируем резервный сервер станции для Размера Окна TCP 65 КБ.

. Дважды щелкните на подсети, маркированной Washington Backup Station (Резервная Станция в Вашингтоне).

. Щелкните правой кнопкой мыши на Backup Server (Резервном Сервере), и выберите Edit Attributes (Редактирование атрибутов).

. Щелкните на поле Value для TCP Parameters и выбрать Edit…

4. Чтобы установить размер окна, измените Value для Receive Buffer (bytes) (Буфера Получения) на 65535.

. Дважды щелкните OK, чтобы закрыть все окна.

Шаг 11: Сконфигурируйте Размер Окна TCP Клиента

Теперь сконфигурируйте Размер Окна TCP для отделения в Сиднее.

. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выберите Go To Parent Subnet (Переход к родительской подсети).

. Дважды щелкните на подсети, маркированной Sydney Branch (Сиднейским Отделением).

. Щелкните правой кнопкой мыши на Сиднейской рабочей станции и выберите Edit Attributes.

. Сконфигурируйте Размер Окна TCP на 65 КБ тем же самым способом, каким мы делали для сервера.

Шаг 12: Сконфигурируйте WAN соединение на T1

Обратитесь к шагу 5, чтобы реконфигурировать WAN соединения обратно к T1.

Шаг 13: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Теперь, когда размер окна TCP был увеличен, повторно выполните моделирование на час, чтобы оценить сетевую работу.

Обратитесь к предыдущим шагам, чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 14: Сравните Результаты

Сравните результаты времен ответа для всех 3 сценариев. Это даст ясное представление об эффекте, полученном от увеличения размера окна TCP.

1. Выберите Results => Compare Results…

. Выберите Global Statistics => Ftp => Upload Response Time (sec).

3. Щелкните Show и затем закройте окно View Results.

Заключение

Результаты показывают, что пропускная способность не была причиной высокого времени ответа.

Увеличивая размер окна TCP с 8 КБ до 65 КБ и сохраняя пропускную способность к T1, мы были способны достигнуть почти оцененных результатов. Другими словами, сведения об оптимизации параметров TCP обходятся недорого или вообще даром, но при этом, лучше работают, чем дорогое WAN обновление.

. Задание

Расширенный Сценарий 1. Дублируйте последний сценарий. Сохраняя размер окна в 65 КБ, пробуйте модернизировать пропускную способность для соединений, подключающих маршрутизаторы и Frame Relay к T3 и пронаблюдайте его эффект на Времени Ответа Ftp.

Расширенный Сценарий 2. Продублируйте сценарий 1и увеличьте окно TCP до 200 КБ. Также допустите масштабирование окна TCP, значащееся в параметрах TCP и для сервера и для клиента, как это затрагивает Время Ответа Ftp.

Лабораторная работа № 6

Тема: Оценка политики межсетевой защиты для управления сетевым трафиком

Цель: Изучить основные принципы осуществления политики межсетевой защиты

. Введение

Сеть главного отделения Стандартного Чартерного Банка соединяется с Интернетом через Межсетевую защиту CISCO PIX. Пользователи используют различные сетевые приложения, включая, электронную почту, просмотр сети, и авторизацию кредитной карточки. Кроме того, некоторые пользователи осуществляют незаконную передачу файлов, пиратской музыки и видео. Сначала мы оценим прикладную работу без политики межсетевой защиты. Таким образом, никакой незаконный трафик не блокируется.

Самое критическое приложение Стандартного Чартерного Банка - авторизация кредитной карточки. Время ответа этой операции должно занимать меньше 2 секунд.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Запуск лабораторной работы

1. Запустите IT Guru.

. Выберите File => Open…

3. Пролистайте вниз к проекту с именем Firewall_Implementation, выберите его и щелкните OK.

Смоделируйте сеть днем в час-пик, чтобы оценить работу критического приложения.

Шаг 2: Сконфигурируйте и Выполните Моделирование

Оцените сетевую работу днем в час-пик.

Нажмите кнопку configure/run simulation панели инструментов.

Удостоверьтесь, что Duration (Продолжительность) Моделирования установлена на 1 час.

Щелкните на Run. Контролируйте полосу прогресса, по мере хода моделирования.

. Когда моделирование завершится, Щелкните Close.

Шаг 3: Просмотр Результатов

Рассмотрите время ответа авторизации кредитной карточки для всех пользователей и также использование WAN соединения. Как упомянуто ранее, критическое время ответа приложения авторизации кредитной карточки обязано быть менее 2 секунд.

Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выбрать View Results.

Выберите Global Statistics => DB Query => Response Time (sec).

Выберите Show. Теперь добавьте среднюю кривую к этому окну.

Измените фильтр c As Is (Как есть) на average и щелкните Add.

5.Щелкните по окну графа, имеющему дискретные точки данных для этой статистики, чтобы добавить эту кривую на той панели.

Щелкните Close в окне View Results.

7.Щелкните правой кнопкой мыши на WAN соединении и выбрать View Results, чтобы просмотреть его использование.

8.Выберите point-to-point => utilization и щелкните Show.

Обратите внимание: для того чтобы hide or show all graphs, используют кнопку

9.Закрыть окно View Results.

Ваши результаты должны быть подобны графикам выше.

Результаты показывают, что Время Ответа Авторизации Кредитной карточки выше требуемого предела 2 секунд.

Использование WAN соединения также высоко, что может внести свой вклад в недопустимое время ответа приложения.

Компания решила сконфигурировать межсетевую защиту, чтобы блокировать передачу файлов между одноранговыми узлами, и пронаблюдать эффект от ее использования на работу приложений.

Шаг 4: Дублирование Сценария

.Выберите Scenarios => Duplicate Scenario…

.Дайте имя Firewall Implemented (Внедрение Межсетевой защиты).

Шаг 5: Сконфигурируйте Межсетевую защиту CISCO PIX

Сконфигурируйте межсетевую защиту, чтобы блокировать видео трафик.

.Щелкните правой кнопкой мыши на CISCO PIX Firewall, и выберите Edit Attributes (редактирование атрибутов).

Нажмите в поле Value для Proxy Server Information (Информация о Прокси-Сервере).

3. Пролистайте вниз до пункта Voice и измените значение для Proxy Server Deployed (Установлен Прокси-Сервер) с Yes на No и затем щелкните OK два раза.

Шаг 6: Сконфигурируйте и выполните моделирование

Повторно выполните моделирование днем в час-пик, чтобы увидеть, улучшает ли примененная межсетевая защита работу приложения.

Обратитесь к предыдущим шагам чтобы установить продолжительность и выполнить моделирование.

Шаг 7: Сравнение Результатов

Сравните Время Ответа Приложения Авторизации Кредитной карточки и использования WAN соединения.

.Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем пространстве, и выберите Compare Results.

2.Выберите Global Statistics => DB Query => Response Time (sec).

. Щелкните Show и затем щелкните Close в окне View Results.

4. Щелкните правой кнопкой мыши на WAN соединении и выберите Compare Results.

5. Выберите point-to-point => utilization <-.

6. Щелкните Show и затем закройте окно View Results.

Заключение

Как ожидалось, результаты показывает, что, внедрение межсетевой защиты существенно улучшило работу приложения авторизации кредитной карточки.

График использования показывает существенное сокращение использования WAN соединения из-за политики межсетевой защиты, таким образом улучшая работу приложений.

Внедряя политику межсетевой защиты для предотвращения незаконной передачи файлов между одноранговыми узлами, компания способна достигнуть требуемой работы для критического приложения авторизации кредитной карточки.

. Задание

Расширенный Сценарий 1. Продублируйте сценарий Without_Firewall_Implementation, а затем, вместо того, чтобы внедрить межсетевую защиту, модернизируйте WAN соединение и пронаблюдайте эффект на время ответа критического приложения.

Лабораторная работа № 7

Тема: Поиск неисправностей и прогнозирование работы приложения Oracle

Цель: Проведение исследования и прогнозирования временя ответа приложений для конкретного приложения Oracle.

Введение

Прикладная Среда Характеристики OPNET (АСЕ) обеспечивает мощную визуализацию и возможности диагностики, которые помогают в анализе приложения. Сетевые менеджеры и прикладные разработчики могут использовать АСЕ для:

Точного определения узких мест сети и приложения.

Диагностирования проблем приложения.

Исследования предложенных решений проблем в существующих приложениях.

Прогноза производительности приложения для различных конфигураций и состояний сети.

В этой лабараторной работе проанализируем производительность двухуровневого (клиент/сервер) приложение Oracle. Исследуем вероятные узкие места, которые ведут к недопустимому времени ответа. Рассматриваемое приложение выполняется на следующей топологии. Клиенты обращаются к Серверу Oracle в центре данных через Городскую Сеть с высокой пропускной способностью и низким временем ожидания. Все было рассчитано таким образом, чтобы время ответа приложения клиента было 12 секнд.

При решении проблем, связанных с производительностью приложений, с использованием АСЕ, важно следовать правильному методу сбора данных. АСЕ разработан для диагностирования одной транзакции приложения. Вы должны обеспечить достоверные данные: файл пути, который включает только трафик приложения. Вы должны отфильтровать посторонние пакеты, потому что АСЕ полагает, что они будут частью исследуемого приложения. В идеале, вы должны фиксировать путь, который представляет только одну транзакцию. В действительности, вы вероятно будете должны отфильтровать посторонние сообщения.

Вы можете фильтровать сообщения в три различных этапа:

Когда вы фиксируете файл пути из сети. Фильтрация с помощью адреса или порта создает меньшие файлы сбора данных, которые требуют меньшей постобработки. Это - рекомендованный этап, для фильтрации.

В течение импорта.

В пределах редакторов АСЕ, как показано в этой лабораторной работе.

Для файла сбора данных этой лабораторной работы, сборы пути были сделаны одновременно и в клиенте и в сервере. Эти сборы данных были объединены, для получения лучшего анализа задержек в каждом компьютере и сети.

. Порядок выполнения

Шаг 1: Откройте Приложение Oracle в АСЕ

. Запустите IT Guru.

. Выберите File (Файл) => Open (Открыть)

. Выбрать Application Characterization (Прикладную Характеристику) из випадающего меню.

. Пролистайте вниз к проекту по имени Oracle_2_Tier_Application, выберите его и щелкните OK. Если Вы получаете сообщение о невозможности открыть файл, то выберите Oracle_2_Tier_Application_B и нажмите OK.

Шаг 2: Визуализиация приложения

Появится Диаграмма Обмена Данных (Data Exchange Chart). Она изображена на следующем рисунке.

Подробно анализируйте приложение, используя эту Диаграмму.

Диаграмма Обмена Данных показывает данные, переданные между уровнями на временном диапазоне.

Цвета сообщений приложения представляют размер сообщений.

Каждая цветовая группа представляет гистограмму размеров сообщения.

. Порядок уровней может быть изменен, для более простой интерпритации диаграммы, перетаскиванием имени уровня вверх или вниз. В нашем случае, сохраните уровни в том же самом порядке, с уровнем Oracle_Client вверху и уровне Oracle_Server внизу.

. Для каждой группы, приблизительно 1/3 сообщений желтая (101 - 500 байт на сообщение), и около 2/3 оранжевые (1 - 100 байт на сообщение). Это показывает что, приложение посылает много маленьких сообщений.

. Дифференцируйте сообщения, идущие в разные направления. Выберите View (Вид) => Split Groups (Разбить Группы).

. Теперь сообщения разбиты на две группы, и Вы можете обнаружить больше деталей. Можно заметить, что

Верхняя группа представляет сообщения от клиента к серверу, а нижняя группа представляет сообщения от сервера к клиенту.

В группе сообщений клиент-сервер, приблизительно половина сообщений оранжевая.

В группе сообщений сервер-клиент, около 2/3 сообщений оранжевая.

. Просмотрите подсказку, подведя мышь над первой группой сообщений.

Подсказка показывает, что первая группа сообщения представляет 183 сообщения в каждом направлении.

Шаг 3: Анализ с помощью AppDoctor

Сумма задержек, которую предоставляет AppDoctor, обеспечивает понимание первопричины общей задержки приложения. Он делит полное время ответа приложения на четыре компонента:

Уровень обработки задержки - полное время, которое понадобится для выполнения приложения на каждом уровне, включая время на раздумие пользователя.

Задержка Времени ожидания - часть задержки на время ожидания в сети. (Время ожидания - время, требуемое для передачи 1 бита по сети. Пингование - один из способов измерения время ожидания.)

Задержка Пропускной способности - часть задержки, вызванная ограниченной пропускной способностью сети.

Задержка Протокола/Скопления это мера ограничения сетью потока пакетов. Это ограничение может быть вызвано пакетом, стоящим в очереди в сети (скопление) или механизмами управления потоком данных, наложенными в соответствии с сетевыми протоколами. TCP, например, имеет несколько встроенных механизмов управления потоком данных.

. Выберите AppDoctor => Summary of Delays (Сумма задержек).

2. Чтобы увидеть подсказку, поместите курсор над красной частью панели диаграммы.

Обратите внимание, что фактором вносящим самый большой вклад во время ответа приложения является задержка распространения. Для этой транзакции, задержка распространения составляет почти 60 процентов от 12 секунд времени ответа. Функция Diagnosis (Оценка) AppDoctor’а должна дать нам более глубокое понимание причины этой задержки.

Шаг 4: Рассмотрение Оценки AppDoctor

Оценки AppDoctor’а обеспечивает более детальное представление потенциально узких мест, затрагивающих эту транзакцию. Оценка проверяет текущую транзакцию на наличие проблем, которые часто причиняют проблемы с производительностью в сетевых приложениях, сгруппированных по категорям. Значения, которые превышают указанный (установливаемый пользователем) порог, отмечены как узкие места или потенциальные узкие места.

Чтобы отобразить оценку необходимо:

. Выберите AppDoctor => Diagnosis (Оценка) из меню.

. Исследуйте эти четыре узких места: Protocol Overhead (Протокол верхнего уровня), Chattiness (Болтливость), Network Effects of Chattiness (Эффект от болтливости на сеть), and Effect of Latency (Эффект от времени реакции).

3. Щелкните по слову Bottleneck (Узкое место), чтобы увидеть описание оценки в нижней части окна для каждого узкого места.

. Закройте окно AppDoctor Diagnosis.

. В Диаграмме Обмена Данных, отключите вид с разделением на группы, выбирая View => Split Groups.

Шаг 5: Исследование обмена данными

Сумма задержек и оценка, которую предоставляет AppDoctor, показало наличие проблем и с сетью и с обменом данными между уровнями. Теперь, когда Вы знаете больше о возможных проблемах, Диаграмма Обмена Данными может обеспечить дополнительное понимание. Исследуйте начало транзакции (то есть трафик между 6.1 и 6.3 секундами) более тщательно.

. Измените масштаб окна, чтобы увидеть полностью области диаграммы, которая представляет период между 6.1-6.3 секундами. Сделать это можно следующим образом:

Щелкнуть правой кнопкой мыши в рабочем пространстве Диаграммы Обмена Данных.

Выборать Zoom to Rectangle (Масштабирование к прямоугольнику) из всплывающего меню и затем переместите курсор, чтобы создать блок вокруг требуемой области.

Если вас не устраивает ваш текущий масштаб, вы можете выбрать Previous Zoom (Предыдущий масштаб) из всплывающего меню и пробовать снова. После того, как вы настроите масштаб изображения, вы можете использовать клавиши курсора, для прокрутки во всех направлениях.

После того, как вы подгоните масштаб окна под Диаграмму Обмена Даннми, группы сообщений превратятся в индивидуальные сообщения приложения.

2. Изучить индивидуальные сообщения. Стрелка указывает направление, куда идет сообщение.

. Обратите внимание, что

Приложение состоит из многих маленьких сообщений (обозначенных оранжевыми и желтыми цветами).

Создается впечатлени, что повторяется простой запрос и образец ответа. Каждое изменение направления называют прикладным поворотом - приложение изменяет направление потока данных. Приложения с большим числом поворов вообще считают болтливыми и чувствительными к задержке сети. Чувствительность возникает, потому что каждое сообщение должно быть получено в уровне прежде, чем послан соответствующий ответ, и таким образом на каждое сообщение влияет время ожидания сети.

. Вы делаете вывод, что визуализация Диаграммы Обмена Данными, подтверждает анализ, предсказанный Суммой задержек и Оценкой: приложение болтливо, и болтливость означает, что сетевая задержка сильно замедляет приложение.

AppDoctor также обеспечивает итоговую статистику для прикладной транзакции.

Рассмотрите статистику для этого приложения.

Шаг 6: Итоговая Статистика

Несколько статистических данных уместны для этого изучения. Вы в частности будете исследовать только два: число поворотов приложения и максимальный объем данных на одном повороте.

Выберите AppDoctor => Statistics (Статистика) из меню.

Обратите внимание, что приложение имеет 2157 поворотов (циклы запроса/ответа), для обмена 182 056 байтами данных.

Также, максимальное количество данных, посланных в одном повороте - 258 байтов в одном направлении (А --> B) и 455 байтов в другом (А <-- B). Болтливость свойственна приложениям базы данных и часто является первопричиной «слабого» времени ответа.

Здесь одна задержка распространения, усугудленная 2 157 поворотами, составляет приблизительно 6.97 секунд полного времени ответа транзакции. Поскольку время ожидания - в значительной степени зависит от географического местоположения и сетевых хопов, то увеличение полосы пропускная будет иметь минимальный эффект на время ответа. Уменьшение этой составляющей, как и времени ожидания, может быть осуществлено путем уменьшения числа цепей или поворотов приложения. Время ожидания - физическое ограничение; следовательно изменение поведения приложения является более практичным.

Закройте окно статистики AppDoctor.

Шаг 7: Прогнозирование Работы Приложения

AppDoctor’s QuickPredict - это аналитический механизм моделирования, который позволяет Вам быстро тестировать производительность приложения с разными состояниями сети. С помощью QuickPredict, Вы можете тестировать возможные обновления сети, чтобы исследовать их возможное влияние на работу приложения. Давайте посмотрим, как бы Время ожидания повлияло на производительность приложения, если бы это приложение было применено на WAN?

1. Выберите AppDoctor => QuickPredict из меню.

. Выберите Latency для X Axis и установите Min Latency в 0ms , а Max Latency в 20ms.

3. Нажмите на кнопке Update Graph (Обновить Граф).

Этот граф показывает, что Время ожидания непосредственно пропорционально пропускной способности. Так что если это приложение должно быть запущено на WAN, очень важно перезаписать приложение, чтобы иметь лучшие времена ответа.

Заключение

Эта лабораторная работа показала, как может использоваться ACE, для визуализации и диагностировать проблемы производительности приложений. Первоначально, Вы знали только то, что приложение имело время ответа 12 секунд. К концу, Вы узнали, что медленный ответ был следствием прежде всего болтливости приложения, ухудшенной сетевым временем ожидания. Вы видели, как несмотря на то, что время ожидания между клиентом и сервером было всего 3.2 мс, задержка стала существенной, поскольку она сказывалась на каждом повороте приложения.

В этом случае, лучшим решением является перезапись приложения, чтобы оно реже передавало большие сообщения. Использование графиков, статистики и декодерований протокола (не доступные в Академической Версии) обеспеченные в ACE, Вы должны быть способны убедить разработчиков базы данных изменить транзакцию базы данных согласно требованию.

5. ОХОРОНА ПРАЦI

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ УМОВ ПРАЦІ КОРИСТУВАЧА ЕОМ

.1 Аналіз умов праці користувача ПЕОМ

Робота користувача ЕОМ у комп'ютерному залі завжди зв'язана з впливом шкідливих факторів і вимагає наступного підходу з боку охорони праці і техніки безпеки:

підвищення технічного озброєння;

вибір оптимальних технологій;

виключення зайвих витрат робочого часу;

найбільш повне використання устаткування;

оптимальний ритм і темп роботи;

раціональна організація робочого місця у виді елементів моделей процесу;

скорочення обсягу інформації;

оптимальне висвітлення, шуми і вібрація;

З погляду забезпечення умов праці і вимог техніки безпеки для роботи користувача необхідно наступне: достатнє висвітлення екрана дисплея і робочого місця; повна технічна справність устаткування, його електробезпечність; достатня пожежобезпека приміщення; оптимальний мікроклімат, що сприяє продуктивній роботі; відповідність робочого місця вимогам ергономіки.

Ускладнення функціональної структури діяльності в зв'язку із застосуванням ЕОМ пред'являє нові, часом підвищені вимоги до організму людини. Недооблік ролі людського фактора при проектуванні й створенні ОЦ неминуче відбивається на якісних і кількісних показниках діяльності працівників, у тому числі приведе до уповільнення чи помилок у процесі прийняття рішення. Користувачі ПК піддаються впливу шкідливих і небезпечних факторів виробничого середовища: електромагнітних полів ( радіочастот), статичній електриці, шуму, недостатньо задовільних метеорологічних умов, недостатньої освітленості і психоемоційної напруги.

Особливості характеру і режиму праці, значна розумова напруга й інші навантаження приводять до зміни в користувачів ПК функціонального стану нервової системи, центральної нервової системи, нервово-м'язового апарата рук ( при роботі з клавіатурою, введення інформації). Нераціональні конструкція і розташування елементів робочого місця викликають необхідність підтримки змушеної робочої пози. Тривалий дискомфорт в умовах гіпокенезії викликає підвищене позіотонічної напруги м'язів і обумовлює розвиток загального стомлення і зниження працездатності. При тривалій роботі за екраном дисплея в користувачів відзначається виражена напруга зорового апарата з появою скарг на незадоволеність роботою, головні болі, дратівливість, порушення сну, утома і хворобливі відчуття в очах, у попереку, в області шиї, руках і ін.

Праця користувачів ПК повинна відноситися до I-II класу по гігієнічних умовах праці: її вага не повинна перевищувати оптимальної, а напруженість - припустимих величин.

Користувач ПЕОМ при роботі з дисплеєм піддається впливу низькоенергетичного рентгенівського й Уф-ізлучення, електромагнітному випромінюванню, статичній електриці, а також шуму, незадовільному висвітленню і мікроклімату.

Спостерігається підвищення температури повітря на робочому місці на 3-4 градуса вище, ніж у навколишнім середовищі і більш високі в порівнянні з припустимими рівні шуму, що досягають 60-68 дб. Перше відбувається через наявність тепловиделення від дисплея, недоліку виробничих площ і великої щільності робочих місць, а також недостатньо ефективної вентиляції, друге - через неприйняття елементарних заходів для зниження шуму від дисплейної техніки.

При вимірах у робочій зоні дисплея виявляється наявність електромагнітних випромінювань у високому, середньому і низькочастотному діапазонах. Їхні рівні перед екраном, як правило, нижче встановлених припустимих значень. Однак, збоку від екрана напруженість електромагнітного поля може перевищувати норму в 1.5 рази.

Напруженість електростатичного полю в робочій зоні дисплеїв досягає 85-62 кв/м при нормованої 20 кв/м. Вплив електростатичних полів у сполученні зі зниженою вологістю повітря може викликати захворювання шкіри обличчя і кісток рук у виді висипки, почервоніння, сверблячки і шелушиння.

Невідповідність параметрів робочого місця антропометричним характеристикам людини-оператора приводить до порушень його кістково-м'язової системи.

Розглядаючи питання охорони праці працюючих з дисплеями, особлива увага варто приділити захисту від випромінювань.

У реальних умовах рівні УФ-А випромінювання ( 320-400 мкм ) у десятки разів нижче припустимого рівня 10 Ут/м. В інших діапазонах випромінювання ( УФ-В, УФ-С ) ультрафіолетове опромінення взагалі не реєструється. Теоретично синій люмінофор до 10% енергії може випромінювати при довжині хвилі менше 400 мкм, але практично це випромінювання не проходить через скло екрана.

Те ж саме можна сказати і про м'яке рентгенівське випромінювання, що у кілька разів нижче норми 100 мкр/с. При закритій задній стінці й анодній напрузі, встановленій у паспорті на ОТ, відеомонітор не буде джерелом небезпеки по м'якому рентгенівському випромінюванню.

При роботі монітора виникають електростатичні й електромагнітні випромінювання. Перше виникає в результаті опромінення екрана потоком заряджених часток. Пил, що накопичується на електростатично заряджених екранах, попадає на користувача під час його роботи з дисплеєм і може викликати запалення шкіри, привести до появи вугрів і навіть зіпсувати контактні лінзи.

Електромагнітне випромінювання створюється магнітними котушками відхиляючої системи, що знаходяться біля цокольної частини ЕЛТ.

Учені припускають, що понаднизькочастотні електричні перемінні поля підвищують викид іонів кальцію з кісткової тканини, а магнітні поля впливають на електричні напруги між клітками тіла. Низькочастотні випромінювання ( електромагнітне поле з частотою 60 Гц ) можуть ініціювати біологічні зрушення ( аж до порушення синтезу ДНК ).

Екрани дисплеїв найбільше інтенсивно випромінюють, починаючи з частоти 10 кгц. Найбільш могутнє випромінювання відповідає частоті рядкового розгорнення, рівної звичайно 15 кгц. Можна вимірювати випромінювання приблизно до частоти 20 Мгц, після якого апаратура не працює, тому що сигнал цієї радіочастоти просто розсіюється. Якщо бажано позбутися від таких випромінювань, необхідно придбати монітор з металевим корпусом. Т.ч. невидимі силові поля з'являються навіть навколо голови користувача під час його роботи за дисплеєм.

.2 Заходи щодо створення комфортних умов праці

.2.1 Мікроклімат

Тому що при роботі ПЕОМ у навколишній простір виділяється значна кількість тепла, також при життєдіяльності людин виділяє теж тепло, то в приміщенні повинні підтримуватися наступні параметри мікроклімату.

У приміщеннях повинні подаватися обсяги зовнішнього повітря не менш 20 куб.м./год, тому що кубатура приміщення складає 21 куб.м. на одного працюючого.

У холодні періоди року температура повітря, швидкість його руху і відносна вологість повітря повинні відповідно складати: 22-24 град.; 0,1 м/с; 60-40%; температура повітря може коливатися в межах від 21 до 25 град. при збереженні інших параметрів мікроклімату в зазначених вище межах. У теплі періоди року температура повітря, його рухливість і відносна вологість повинні відповідно складати : 23-25 град ; 0,1-0,2 м/с, 60-40%; температура повітря може коливатися від 22 до 26 град. при збереженні інших параметрів мікроклімату в зазначених межах.

У випадку, коли природна вентиляція не може забезпечувати дані параметри мікроклімату, уводиться кондиціонування. Кондиціонування повітря повинне забезпечувати автоматичну підтримку параметрів мікроклімату в необхідних межах протягом усіх сезонів року, очищення повітря від пилу і шкідливих речовин. Температура повітря, подаваного в приміщеннях ОЦ повинна бути не нижче 19 град.

.2.2 Організація робочих місць у приміщеннях

Організацію робочих місць на ОЦ необхідно здійснювати на основі сучасних ергономічних вимог. Конструкція робочих меблів ( столи, крісла чи стільці ) повинна забезпечувати можливість індивідуального регулювання відповідно росту працюючого і створювати зручну позу. Часто використовувані предмети праці й органи керування повинні знаходитися в оптимальній робочій зоні. Робоче місце для виконання робіт у положенні сидячи повинно відповідати вимогам ДСТ 12.2.032-78, ДСТ 22269-76, ДСТ 21829-76 і вимогам технічної естетики. У конструкції його елементів необхідно враховувати характер роботи, психологічні особливості людини і його антропометричні дані.

Робочий стіл повинний регулюватися по висоті в межах 680-760 мм : при відсутності такої можливості його висота повинна складати 720 мм . Оптимальні розміри робочої поверхні стільниці 1600х900 мм . Під стільницею робочого столу повинне бути вільний простір для ніг з розмірами по висоті не менш 600 мм, по ширині 500 мм, по глибині 650 мм. На поверхні робочого столу для документів необхідно передбачати розміщення спеціальної підставки, відстань якої від очей повинне бути аналогічним відстані від очей до клавіатури, що дозволяє знизити зорове стомлення.

Робочий стілець ( крісло ) повинний бути постачений підємно-поворотним пристроєм, що забезпечує регуляцію висоти сидіння і спинки; його конструкція повинна передбачати також зміни кута нахилу спинки. Робоче крісло повинне мати підлокітники. Регулювання кожного параметру повинні легко здійснюватися, бути незалежними і мати надійну фіксацію. Висота поверхні сидіння повинна регулюватися в межах 400-500 мм. Ширина сидіння повинна складати не менш 400 мм, глибина - не менш 380 мм. Висота опорної поверхні спинки повинна бути не менш 300 мм, ширина - не менш 380 мм. Радіус її кривизни в горизонтальній площині 400 мм. Кут нахилу спинки повинний змінюватися в межах 90-110 градусів до площини сидіння. Поверхня сидіння і спинки повинна бути напівм'якими, нековзними, неелектризуючим повітропроникним покриттям.

На робочому місці необхідно передбачати підставку для ніг. Її довжина повинна складати 400 мм, ширина 350 мм. Необхідно передбачати регулювання висоти підставки межах 0-150 мм і кута її нахилу - у межах 0-20 град. Вона повинна мати рифлене покриття і бортник висотою 10 мм по нижньому краї.

Робочі місця повинні розташовуватися між собою на відстані не менш 1,5 м, відстань від відеомонітора до стіни не менш 1 м.

.2.3 Рекомендації з усунення шкідливих факторів, що діють на користувача ПЕОМ

.2.3.1 Шум

Шум на робочих місцях і в приміщенні створюється внутрішніми джерелами: технічними засобами ( принтер ), пристроями кондиціонування повітря й іншим устаткуванням, а також шумом, що проникає ззовні. Рівні шуму в приміщеннях, де працюють математики-програмісти й оператори ПЕОМ, не повинні перевищувати 50 дба.

Для зниження шуму, створюваного на робочих місцях внутрішніми джерелами, а також шуму, що проникає ззовні, випливає:

послабити шум самих джерел, зокрема, передбачити застосування в їхніх конструкціях акустичних екранів, звукоізолюючих кожухів і т.д.;

знизити ефект сумарного впливу на робоче місце відбитих звукових хвиль за рахунок звукопоглинання енергії прямих звукових хвиль поверхнями конструкцій, що відбивають, як звуковбирного матеріала повинні використовуватися перфоровані плити, панелі, мінераловатні плити й інший матеріал аналогічного призначення, а також щільна бавовняна тканина, якою драпіруються стелі і стіни;

застосовувати раціональне планування устаткування;

використовувати архітектурно-планувальні і технологічні

рішення, спрямовані на ізоляцію джерел шуму.

.2.3.2 Захист від статичної електрики і випромінювань

Для запобігання утворення і захисту від статичної електрики в приміщеннях ОЦ необхідно використовувати нейтралізатори й уволожнювачи, а підлоги повинні мати антистатичне покриття. Захист від статичної електрики повинний проводитися відповідно до санітарно-гігієнічних норм припустимої напруженості, електричного поля. Припустимі рівні напруженості, що допускаються, електростатичних полів не повинні перевищувати 20 кв протягом 1 години ( ДСТ 12.1045-84 ).

Пристрої візуального відображення генерують кілька типів випромінювання, у тому числі рентгенівське, ультрафіолетове, видиме, Ик-випромінювання й ін. Нормовані значення складають:

для рентгенівського - 75 мкр/година ( діапазон - більш 1.2 Кэв );

для ультрафіолетового - 0.01 Ут/м.кв. ( діапазон 220-280нм );

для видимого - 10 Ут/м.кв. ( діапазон - 320-700 нм );

для яскравості - не менш 35 кд/м.кв.;

для Ик-випромінювання - 100 Ут/м.кв. ( діапазон - 700нм-1мм );

для електростатичного поля - 20-60 кв/м ( діапазон- 0.1 Гц ).

Оптимальним рівнем аероіонізації в зоні подиху працюючого вважається зміст легень аероіонів обох знаків від 1, 5х100 до 5х10 у 1 куб.см повітря ( "Указівка по компенсації аероіонної недостатності в приміщеннях промислових підприємств і експлуатації аероіонізаторів. N 1601-77 і "Санітарно-гігієнічні норми припустимих рівнів іонізації повітря виробничих і суспільних приміщень" N 2152-80 ).

.2.3.3 Вплив випромінювань різного роду

Для захисту від широкого діапазону випромінювань рекомендують установлювати на екрани монітора спеціальні фільтри. Хоча вони цілком не поглинають ЕМП, вони частково екранують його й усувають статичні поля. Фільтр повинний бути заземлений.

Для захисту від електромагнітного випромінювання використовують: екранування ( джерело електромагнітного випромінювання поміщають у металевий корпус ), захист часом, а також захист відстанню.

Щоб хоча б частково поліпшити ситуацію, треба, у першу чергу, перепинити доступ поганій техніці. Усі ВДТ повинні проходити іспити на відповідність санітарно-гігієнічним і ергономічним вимогам і мати відповідний сертифікат, що дозволяє чи забороняє працювати в тих чи інших умовах.

.2.4 Освітленість

Висвітлення в приміщеннях ОЦ повинне бути змішаним ( природним і штучним ).

Природне висвітлення в приміщеннях ОЦ повинне здійснюватися у виді бічного висвітлення. Величина коефіцієнта природної освітленості ( к.п.о. ) повинна відповідати нормативним рівням по Сніп П-4-79 "Природне і штучне висвітлення. Норми проектування". При виконанні роботи категорії високої зорової точності к.п.о. повинен бути не нижче 1,5%, при зоровій роботі середньої точності - не нижче 1,0%. Орієнтація світлопроємів для приміщень з ЕОМ і ВДТ повинна бути північною.

Штучне висвітлення в приміщеннях ОЦ варто здійснювати у виді комбінованої системи висвітлення з використанням люмінесцентних джерел світла у світильниках загального висвітлення.

Як джерела загального висвітлення повинні використовуватися люмінесцентні лампи типу ЛБ і ДРЛ з індексом передачі кольору не менш 70 ( Р 70 ), як світильники - установки з переважно відбитим чи розсіяним світлорозподілом ( тип УСП-5-2х40, УСП-35-2х40, ЛВ003-2х40-002 ).

Світильники загального висвітлення варто розташовувати над робочими поверхнями в рівномірно-прямокутному порядку.

Рівні штучної освітленості на робочих місцях у приміщеннях ОЦ повинні відповідати нормативним величинам по Сніп 11-4-79.

Величина освітленості при штучному висвітленні люмінесцентними лампами повинна бути в горизонтальній площині не нижче 300 лк - для системи загального висвітлення і не нижче 750 лк - для системи комбінованого висвітлення. З урахуванням зорової роботи високої точності ( розряд Ш, підрозряд "б" ) величина освітленості для системи комбінованого висвітлення може бути збільшена до 1000 лк.

Величина штучної освітленості для виконання робіт високої зорової точності ( розряд III, підрозряд "м" ) при одному загальному висвітленні повинна бути не нижче 200 лк, для виконання робіт середньої зорової точності ( розряд ІУ, підрозряд "а" і "б" ) рівні штучної освітленості повинні бути відповідно не нижче 300 і 200 лк.

Для запобігання засвіток екранів дисплеїв прямими світловими потоками повинні застосовуватися світильники загального висвітлення, розташовані між рядами робочих місць чи зон з достатнім бічним зсувом. При цьому лінії світильників розташовуються паралельно світлопроємам.

Освітлювальні установки повинні забезпечувати рівномірну освітленість за допомогою переважно відбитого чи розсіяного світлорозподілу; вони не повинні створювати сліпучих відблисків на клавіатурі й інших частинах пульта, а також на екрані відеотермінала в напрямку очей користувача.

Для виключення відблисків відображення на екранах від світильників загального висвітлення необхідно застосовувати антиблікорні сітки, спеціальні фільтри для екранів, захисні козирки чи розташовувати джерела світла паралельно напрямку погляду на екран ВДТ з обох його сторін. При рядному розміщенні устаткування ( ВДТ ) не допускається розташування дисплеїв екранами друг до друга.

Місцеве висвітлення забезпечується світильниками, установленими безпосередньо на стільниці ( столу ) чи на його вертикальній панелі, а також вмонтованими в козирок пульта. Якщо виникає необхідність використання індивідуального світлового джерела, то воно повинне мати можливість орієнтації в різних напрямках і бути оснащено пристроєм для регулювання яскравості і захисними ґратами, що охороняють від осліплення і відбитого блиску.

Джерела світла стосовно робочого місця варто мати у своєму розпорядженні такий образ, щоб виключити влучення в очі прямого світла. Захисний кут арматури в цих джерелах повинний бути не менш 30 градусів.

Пульсація освітленості використовуваних люмінесцентних ламп не повинна перевищувати 10%. При природному висвітленні варто застосовувати засіб сонцезахисту, що знижує перепади яскравостей між природним світлом і світінням екрана ВДТ. Як такі засоби можна використовувати плівки з металізованим покриттям чи регульовані жалюзі з вертикальними ламелями. Крім того, рекомендується розміщення вікон з однієї сторони робочих приміщень. При цьому кожне вікно повинне мати світлорозсіювачені штори з коефіцієнтом відображення 0,5-0,7.

При установці ВДТ у великих приміщеннях для зниження перепадів яскравості необхідно використовувати пересувні вертикальні перегородки, висота яких забезпечує захист погляду працюючого від сусідніх зон з яскравістю, що відрізняється. Ці перегородки повинні мати матову поверхню сірий чи темно-зелений тони.

У полі зору користувача ВДТ повинен бути забезпечений відповідний розподіл яскравості. Відношення яскравості екрана ВДТ до яскравості навколишніх його поверхонь не повинне перевищувати в робочій зоні 3:1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе выполнено следующее:

. Разработаны методические рекомендаций по выполнению лабораторных работ с использованием системы структурно-логического проектирования и моделирования OPNET фирмы Opnet Technologies по следующим темам:

Оценка вариантов подключения Интернета для малой домашней PC сети.

Оценка многоэтажного формирования Lan.

Оценка производительности приложения.

Исследование производительности приложения.

Прогнозирование влияния размера окна TCP на работу приложения.

Оценка политики межсетевой защиты для управления сетевым трафиком.

Поиск неисправностей и прогнозирование работы приложения Oracle.

. Рассмотрены средства анализа и оптимизации локальных сетей, экспертиза, проектирование и реинжиниринг инфраструктуры информационных ресурсов предприятия, использование моделирования для оптимизации производительности сети.

. Изучено влияние топологии связей и производительности коммуникационных устройств на пропускную способность сети.

. Разработаны практические задания и контрольные вопросы к лабораторным работам.

. Разработана электронная система заданий на проведение лабораторных работ, которая содержит справочные материалы по отрабатываемым темам, порядок выполнения лабораторных работ, контрольные вопросы и задания, позволяющие самостоятельно отрабатывать учебный материал.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соммервил, Иан. Инженерия программного обеспечения, 6-издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом “Вильямс”, 2002. - 624с. : ил.

. Технологии разработки программного обеспечения: Учебник/ С.Орлов. - СПб.: питер, 2002. - 464 с.: ил.

. Принципы проектирования и разработки программного обеспечения. Учебный курс MCSD/пер. с англ. - 2-е изд., испр. - М.: издательско-торговый дом “русская редакция”, 2002. - 736 с.: ил.

. Стерн М., Монти Г., Бэчманн В. Сети предприятий на основе Windows NT. Спб.: Питер.1999. - 442 с.: ил.

. Менаске Дэниел, Алмейда Виргилио. Производительность Web-служб. Анализ, оценка и планирование: Пер. с англ./ Дэниел А. Менаске, Виргилио А. Ф. Алмейда. - СПб: “ДиаСофтЮП”, 2003. - 480 с.

. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. -СПб: Издательство «Питер», 1999. -672 с.: ил.

. Новиков Ю.В., Карпенко Д.Г. Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка/ Под общей редакцией Ю.В. Новикова. -М., Издательство ЭКОМ, 1998. -288 с.: ил.

. Дайсон П. Словарь по современным сетевым технологиям: К.:Комиздат,1997. -320 с.: ил.

. Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. Структурированные кабельные системы. Стандарты, компоненты, проектирование, монтаж и техническая эксплуатация. -М.: КомпьютерПресс, 1999. - 472 с.: ил.

. Фролов А.В., Фролов Г.В. Глобальные сети компьютеров. - М.:ДИ-АЛОГ-МИФИ, 1996. - 288 с.: ил.

. Основы теории вычислительных систем. Под ред. С.А. Майорова. Учеб. пособие для вузов. М.: «Высш. школа», 1978. -408 с.: ил.

. Администрирование сети Microsoft Windows NT 4.0. Учебный курс. Экзамен № 70-073.