Методичка ОТСИ

1. Цель практикума.

Закрепление теоретических знаний в области конструирования и исследования характеристик сетей ЭВМ. Изучение программы Net Cracker Professional 4.0, а также приобретение практических навыков проектирования и моделирования работы сети, а также оценки принятых проектных решений.
С помощью программы Net Cracker Professional 4.0 необходимо построить модель вычислительной сети заданной топологии. В соответствии с топологией сети произвести подбор необходимого сетевого оборудования конкретного производителя в базе данных программы.
Задать сетевой трафик между компьютерами и произвести анализ полученных результатов. Добиться безошибочной работы заданной топологии в течение 5 минут.


2. Теоретические сведения.
Классификация сетей – Сети часто условно делят на три большие категории: глобальные сети (WAN, Vide Area Network), городские сети (MAN, Metropolitan Area Network) и локальные сети (LAN, Local Area Network). В нашей стране локальные сети распространены гораздо больше, чем городские или глобальные. Традиционное русское сокращение для локальных сетей ЛВС (локальная вычислительная сеть).
Глобальные сети позволяют организовать взаимодействие между абонентами на больших расстояниях. Эти сети работают нa относительно низких скоростях и могут вносить значительные задержки в передачу информации. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров. Поэтому они так или иначе интегрированы с сетями масштаба страны.
Городские сети позволяют взаимодействовать на территориальных образованиях меньших размеров и работают на скоростях от средних до высоких. Они меньше замедляют передачу данных, чем глобальные, но не могут обеспечить взаимодействие на больших расстояниях. Протяженность городских сетей находится в пределах от десятков до сотен километров.
Локальные вычислительные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами. Типичная локальная сеть занимает пространство в одно здание. Протяженность локальных сетей составляет около одного километра. Их основное назначение состоит в объединении пользователей для совместной работы. Такие сети организуются внутри здания, этажа или комнаты.
Механизмы и скорости передачи данных в локальных и глобальных сетях существенно отличаются.
Кроме разницы в скорости передачи данных, между этими категориями сетей существуют и другие отличия. В локальных сетях каждый компьютер имеет сетевой адаптер, который соединяет его со средой передачи. Городские сети содержат активные коммутирующие устройства, а глобальные сети обычно состоят из групп мощных маршрутизаторов пакетов, объединенных каналами связи. Кроме того, сети могут быть частными, корпоративными, а также сетями общего пользования.
Основная задача корпоративной сети заключается в обеспечении передачи информации между различными приложениями, используемыми в организации. Под приложением, понимается программное обеспечение, которое непосредственно и нужно пользователю, например, базы данных, электронная почта и т. д. Корпоративная сеть позволяет взаимодействовать приложениям, зачастую расположенным в географически различных областях, и обеспечивает доступ к ним удаленных пользователей. На рис. 2.1 показана обобщенная функциональная схема корпоративной сети.

Рис. 2.1. Обобщенная схема корпоративной сети
Успешная работа многих организаций и компаний сегодня напрямую зависит от средств коммуникаций. Большую роль в деловой жизни стали играть Internet и мультимедиа. А успешно применять современные информационные технологии позволяют только современные программные и технические средства. Очень важно сделать правильный стратегический выбор пути развития сети своего предприятия. Для этого необходимо иметь всю информацию о современных сетевых технологиях, знать их возможности и уметь оценивать стоимость.
АТМ-технология. С точки зрения стратегии развития технология АТМ представляется одной из наиболее перспективных. Она, безусловно, сможет удовлетворить запросы большинства пользователей в обозримом будущем. С учетом того, что АТМ не стоит на месте, а постоянно развивается, границы этого будущего отодвигаются все дальше и дальше. Только богатые функциональные возможности этой технологии позволяют в полной мере использовать существующую сетевую инфраструктуру. В данном случае под словом инфраструктура понимаются магистральные каналы связи, огромное количество локальных сетей и сетевое оборудование.
Широкому внедрению технологии АТМ способствует широчайший спектр предлагаемого оборудования для построения магистрали сети, поддержки рабочих групп, доступа к глобальным и локальным сетям, сетевые адаптеры. Широкая номенклатура позволяет разработчикам гибко реагировать на все пожелания заказчиков при создании сети и решать задачу любой сложности от подключения рабочей группы до создания магистрали. Однако необходимо помнить, что установка АТМ достаточно дорогостоящее мероприятие.
Ethernet – Стандарт организации локальных сетей (ЛВС), описанный в спецификациях IEEE и других организаций. IEEE 802.3. Ethernet использует полосу 10Mбит/с и метод доступа к среде МДКН/ОС (CSMA/CD). Наиболее популярной реализацией Ethernet является 10Base-T. Развитием технологии Ethernet является Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с).
Token Ring –Спецификация локальной сети, стандартизованная в IEEE 802.5. Кадр управления (supervisory frame), называемый также маркером (token), последовательно передается от станции к соседней. Станция, которая хочет получить доступ к среде передачи, должна ждать получения кадра и только после этого может начать передачу данных.
Модель OSI
Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:
горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах
вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2.2 Модель OSI
Уровень 1, физический
Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:
Тип кабелей и разъемов
Разводку контактов в разъемах
Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1
К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:
EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.
EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.
IEEE 802.3 -- Ethernet
IEEE 802.5 -- Token ring
Уровень 2, канальный
Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.
Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:
HDLC для последовательных соединений
IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x
Ethernet
Token ring
FDDI
X.25
Frame relay
Уровень 3, сетевой
Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:
IP - протокол Internet
IPX - протокол межсетевого обмена
X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2)
CLNP - сетевой протокол без организации соединений
Уровень 4, транспортный
Транспортный уровень делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень.
Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают:
TCP - протокол управления передачей
NCP - Netware Core Protocol
SPX - упорядоченный обмен пакетами
TP4 - протокол передачи класса 4
Уровень 5, сеансовый
Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.
Уровень 6, уровень представления
Уровень представления отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня. Протоколы уровня представления обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.
Уровень 7, прикладной
Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.
К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:
FTP - протокол переноса файлов
TFTP - упрощенный протокол переноса файлов
X.400 - электронная почта
Telnet
SMTP - простой протокол почтового обмена
CMIP - общий протокол управления информацией
SNMP - простой протокол управления сетью
NFS - сетевая файловая система
FTAM - метод доступа для переноса файлов

Стандарты локальных сетей IEEE 802.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) является профессиональной организацией (США), определяющей стандарты, связанные с сетями и другими аспектами электронных коммуникаций. Группа IEEE 802.X содержит описание сетевых спецификаций и содержит стандарты, рекомендации и информационные документы для сетей и телекоммуникаций.
Публикации IEEE являются результатом работы различных технических, исследовательских и рабочих групп.
Рекомендации IEEE связаны главным образом с 2 нижними уровнями модели OSI - физическим и канальным. Эти рекомендации делят канальный уровень на 2 подуровня нижний - MAC (управление доступом к среде) и верхний - LLC (управление логическим каналом).
Часть стандартов IEEE (802.1 - 802.11) была адаптирована ISO (8801-1 - 8802-11, соответственно), получив статус международных стандартов. В литературе, однако, гораздо чаще упоминаются исходные стандарты, а не международные (IEEE 802.3, а не ISO/IEC 8802-3).
Ниже приведено краткое описание стандартов IEEE 802.X:
802.1 - задает стандарты управления сетью на MAC-уровне, включая алгоритм Spanning Tree. Этот алгоритм используется для обеспечения единственности пути (отсутствия петель) в многосвязных сетях на основе мостов и коммутаторов с возможностью его замены альтернативным путем в случае выхода из строя. Документы также содержат спецификации сетевого управления и межсетевого взаимодействия.
802.2 - определяет функционирование подуровня LLC на канальном уровне модели OSI. LLC обеспечивает интерфейс между методами доступа к среде и сетевым уровнем. Прозрачные для вышележащих уровней функции LLC включают кадрирование, адресацию, контроль ошибок. Этот подуровень используется в спецификации 802.3 Ethernet, но не включен в спецификацию Ethernet II.
802.3 - описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей с немодулированной передачей (baseband networks), использующих шинную топологию и метод доступа CSMA/CD. Этот стандарт был разработан совместно с компаниями Digital, Intel, Xerox и весьма близок к стандарту Ethernet. Однако стандарты Ethernet II и IEEE 802.3 не полностью идентичны и для обеспечения совместимости разнотипных узлов требуется применять специальные меры. 802.3 также включает технологии Fast Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl).
802.5 - описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей с кольцевой топологией и передачей маркеров. Этому стандарту соответствуют сети IBM Token Ring 4/16 Мбит/с.
802.8 - отчет TAG по оптическим сетям. Документ содержит обсуждение использования оптических кабелей в сетях 802.3 - 802.6, а также рекомендации по установке оптических кабельных систем.
802.9 - отчет рабочей группы по интеграции голоса и данных (IVD). Документ задает архитектуру и интерфейсы устройств для одновременной передачи данных и голоса по одной линии. Стандарт 802.9, принятый в 1993 году, совместим с ISDN и использует подуровень LLC, определенный в 802.2, а также поддерживает кабельные системы UTP (неэкранированные кабели из скрученных пар).
802.10 - в этом отчете рабочей группы по безопасности ЛВС рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI.
802.11 - имя рабочей группы, занимающейся спецификаций 100BaseVG Ethernet 100BaseVG. Комитет 802.3, в свою очередь, также предложил спецификации для Ethernet 100 Мбит/с
Отметим, что работа комитета 802.2 послужила базой для нескольких стандартов (802.3 - 802.6, 802.12). Отдельные комитеты (802.7 - 802.11) выполняют в основном информационные функции для комитетов, связанных с сетевыми архитектурами.
Отметим также, что разные комитеты 802.X задают разный порядок битов при передаче. Например, 802.3 (CSMA/CD) задает порядок LSB, при котором передается сначала наименее значимый бит (младший разряд), 802.5 (token ring) использует обратный порядок - MSB, как и ANSI X3T9.5 - комитет, отвечающий за архитектурные спецификации FDDI. Эти два варианта порядка передачи известны как "little-endian" (канонический) и "big-endian" (неканонический), соответственно. Эта разница в порядке передачи имеет существенное значение для мостов и маршрутизаторов, связывающих различные сети.
Сетевые протоколы.
Сетевой протокол есть формат описания передаваемых сообщений и правила, по которым происходит обмен информацией между двумя или несколькими системами.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления передачей/протокол Internet) Известен также как стек протоколов Internet (Internet Protocol Suite). Данный стек протоколов используется в семействе сетей Internet и для объединения гетерогенных сетей.
IPX/SPX - Internet Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange. IPX используется в качестве основного протокола в сетях Novell NetWare для обмена данными между узлами сети и приложениями, работающими на различных узлах. Протокол SPX содержит расширенный по сравнению с IPX набор команд, позволяющий обеспечить более широкие возможности на транспортном уровне. SPX обеспечивает гарантированную доставку пакетов.
NetBEUI - NetBIOS Extended User Interface. Транспортный протокол, используемый Microsoft LAN Manager, Windows for Workgroups, Windows NT и других сетевых ОС.
Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) - это периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.
Сетевой концентратор – В локальных сетях нашли применение топологии различных типов. Наряду с широко распространенной «шиной» применяются топологии «пассивная звезда» и «дерево». Все типы топологий могут использовать репитеры и пассивные концентраторы для объединения разных сегментов сети. Основное требование к данным топологиям отсутствие петель (замкнутых контуров).
Если сети на базе спецификаций 10BASE-2 или 10BASE-5 имеют небольшие размеры, то вполне можно обойтись без концентраторов. Но концентраторы обязательно должны применяться для спецификации 10BASE-T, имеющей топологию «пассивная звезда».
Для подключения к сети удаленных групп могут быть использованы концентраторы с дополнительным волоконно-оптическим портом. Существуют три разновидности реализации такого порта:
вставляемый в гнездо расширения slide-in-микротрансивер,
вставляемый в гнездо разъема AUI навесной микротрансивер,
постоянный оптический порт.
Оптические концентраторы применяются в качестве центрального устройства распределенной сети с большим количеством отдельных удаленных рабочих станций и небольших рабочих групп. Порты такого концентратора выполняют функции усилителей и осуществляют полную регенерацию пакетов. Существуют концентраторы с фиксированным количеством подключаемых сегментов, но некоторые типы концентраторов имеют модульную конструкцию, что позволяет гибко подстраиваться к существующим условиям. Чаще всего концентраторы и репитеры представляют собой автономные блоки с отдельным питанием.
Для технологии Fast Ethernet определены два класса концентраторов:
1) Концентраторы первого класса преобразуют приходящие из сегментов сигналы в цифровую форму. И только после этого передают их во все другие сегменты. Это позволяет подключать к таким концентраторам сегменты, выполненные по разным спецификациям: 100BASE-TX, 100BASE-T4 или 100BASE-FX.
2) Концентраторы второго класса производят простое повторение сигналов без преобразования. К такому концентратору можно подключать сегменты только одного типа.
Трафик
Характеристики трафика
Можно выделить две характеристики трафика единица данных и способ упаковки этих единиц. Единицей данных может быть: бит, байт, октет, сообщение, блок. Они упаковываются в файлы, пакеты, кадры, ячейки. Они могут также передаваться без упаковки.
Скорость измеряется в единицах данных за единицу времени. Например, пакеты в секунду, байты в секунду, транзакции в минуту и т. д. Скорость также определяет время, требуемое для передачи единицы данных по сети.
Реальный размер передаваемых по сети данных складывается из непосредственно данных и необходимого информационного обрамления, составляющего накладные расходы на передачу. Многие технологии устанавливают ограничения на минимальный и максимальный размеры пакета. Так, например, для технологии Х.25 максимальный размер пакета составляет 4096 байт, а в технологии Frame Relay максимальный размер кадра составляет 8096 байт.
Можно выделить четыре наиболее общие характеристики трафика:
«взрывообразность»,
терпимость к задержкам,
время ответа,
емкость и пропускная способность.
Эти характеристики с учетом маршрутизации, приоритетов, соединений и т. д. как раз и определяют характер работы приложений в сети.
«Взрывообразность» характеризует частоту посылки трафика пользователем. Чем чаще пользователь посылает свои данные в сеть, тем она больше. Пользователь, который посылает данные регулярно, в одном темпе, сводит показатель «взрывообразности» практически к нулю. Этот показатель можно определить отношением максимального (пикового) значения трафика к среднему. Например, если максимальный объем пересылаемых данных в часы пик составляет 100 Мбит/с, а средний объем 10 кбит/с, показатель «взрывообразности» будет равен 10.
Терпимость к задержкам характеризует реакцию приложений на все виды задержек в сети. Например, приложения, обрабатывающие финансовые транзакции в реальном масштабе времени, не допускают задержек. Большие задержки могут привести к неправильной работе таких приложений.
Приложения сильно различаются по допустимому времени задержки. Есть приложения, работающие в реальном времени (видеоконференции) там время задержки должно быть крайне малым. С другой стороны, встречаются приложения, терпимые к задержкам в несколько минут или даже часов (электронная почта и пересылка файлов). На рис. 2.3 показано, из чего составляется общее время реакции системы.

Рис. 2.3. Общее время ответа сети
Понятия емкости и пропускной способности сети связаны между собой, но, по сути, это не одно и то же. Емкость сети это реальное количество ресурсов, доступных пользователю на определенном пути передачи данных. Пропускная способность сети определяется общим количеством данных, которые могут быть переданы в единицу времени. Емкость сети отличается от пропускной способности сети из-за наличия накладных расходов, которые зависят от способа использования сети. Таблица 2.1 содержит характеристики трафика для различных приложений.
Нет ни пользователей, ни разработчиков, которые не были бы озабочены оптимальностью создаваемой сетевой инфраструктуры. При этом главный вопрос:
будет ли работа сети удовлетворительной по истечении некоторого времени после ее внедрения?
Таблица 2.1. Характеристики трафика разных приложений
Приложение/
Характеристика
Загружен-ность трафика
Терпимость к задержкам
Время ответа
Пропускная
способность,
Мбит/с

Электронная почта
Высокая
Высокая
Регламентируется
0.004-0.20

Передача файлов
Высокая
Высокая
Регламентируется
0.01-600

CAD/CAM-системы
Высокая
Средняя
Близко к РВ
1-100

Обработка транзакций
Высокая
Низкая
Близко к РВ
0.064-1.544

Связь локальных сетей
Высокая
Высокая
Реальное время
4-100

Доступ к серверу
Средняя
Высокая
Реальное время
4-100

Высококачественное аудио
Низкая
Низкая
Реальное время
0.128-1


Больше всего проблем возникает при попытке «собрать» множество одно-функциональных сетей в одну гибкую многосервисную сеть. Еще трудней получить такую сеть, которая бы смогла разрешить абсолютно все проблемы, хотя бы в обозримом будущем. Сетевые специалисты понимают, что бизнес-функции организации постоянно меняются. Организация совершенствует свою структуру, рабочие группы формируются и исчезают, производство перепрофилируется и т.д. В свою очередь, меняются и приложения, ориентированные на работу в сети. Пользовательские рабочие станции сейчас предоставляют услуги по обработке сообщений, видеоинформации, телефонии и т. д.
В этой связи, при создании сети с комбинированными функциями нужно гарантировать необходимый уровень сервиса для каждого приложения. В противном случае пользователи будут вынуждены отказаться от многосервисной сети в пользу старой специализированной сети. Как показывает текущее состояние сети Internet, обработка всего графика на равных правах приводит к серьезным проблемам, особенно при ограниченной пропускной способности. Некоторые приложения требуют быстрой реакции сети. Поэтому возникла необходимость гарантировать время реакции, пропускную способность сети и подобные параметры. Такая технология была разработана и получила название качество обслуживания (Quality of Service, QoS). Качество обслуживания использует распределение по категориям и назначение приоритетов графикам, что позволит гарантировать графику с большим приоритетом лучшие условия передачи через сетевую магистраль, вне зависимости от требований к пропускной способности графиков менее важных приложений. Технология качества обслуживания может применяться для определения стоимости услуг многосервисной сети. Качество обслуживания позволяет связать стоимость сетевых услуг с сетевой производительностью.
Однако возникает вопрос: какую именно технологию качества обслуживания должен выбрать сетевой специалист? Существует несколько вариантов: организация приоритетных очередей в маршрутизаторах, использование протокола RSVP, применение QoS ATM и т. д. Но следует отметить, что всегда можно отказаться от технологии качества обслуживания. Это можно сделать, например, введя «силовые» методы распределения полосы пропускания и не используя эти методы там, где не нужно. Для выбора конкретной технологии качества обслуживания необходимо провести анализ требований пользователей к качеству обслуживания и рассмотреть возможные альтернативы.
Трафик разных приложений
В последнее время все отчетливее прослеживается тенденция введения в приложения услуг телефонии, групповой работы над документами, обработки сообщений, видео и т. д. Эта тенденция определяет требования к сетевой магистрали, которая, комбинируя ЛВС-, MAN- и WAN-магистрали, должна иметь многосервисную основу и передавать любые типы трафика с требуемым качеством.
Можно условно разделить трафик на три категории, отличающиеся друг от друга требованиями к задержке при передаче:
D Трафик реального времени. К этой категории относятся трафик с аудио-и видеоинформацией, не допускающий задержки при передаче. Задержка обычно не превышает 0,1 с, включая время на обработку на конечной станции. Кроме того, задержка должна иметь небольшие колебания во времени (эффект «дрожания» должен быть сведен к нулю). Следует отметить, что при сжатии информации трафик данной категории становится очень чувствительным к ошибкам при передаче. При этом из-за требования малой задержки возникающие ошибки не могут быть исправлены с помощью повторной посылки;
U Трафик транзакций. Эта категория требует задержки до 1 с. Увеличение этого предельного значения заставляет пользователей прерывать свою работу и ждать ответа, потому что только после получения ответа они могут продолжить отправлять свои данные. Поэтому большие задержки приводят к уменьшению производительности труда. Кроме того, разброс в значениях задержки приводит к дискомфорту в работе. В некоторых случаях превышение допустимого времени задержки приведет к сбою рабочей сессии и пользовательским приложениям потребуется начать ее вновь;
О Трафик данных. Эта категория трафика может работать практически с любой задержкой, вплоть до нескольких секунд. Особенностью такого трафика является повышенная чувствительность к доступной пропускной способности, но не к задержкам. Увеличение пропускной способности влечет за собой уменьшение времени передачи. Приложения, передающие большие объемы данных, разработаны, в основном, так, что захватывают всю доступную полосу пропускания сети. Редкими исключениями являются приложения потокового видео. Для них важны и пропускная способность и минимизация времени задержки.
Внутри каждой рассмотренной категории графики классифицируются по присвоенным им приоритетам. Трафик, имеющий более высокий приоритет, получает предпочтение при обработке. Примером приоритетного трафика может быть транзакция с заказом.
Введение приоритетов неизбежно при недостаточности ресурсов сети. Приоритеты могут использоваться для выделения групп, прикладных программ и отдельных пользователей в группах.
Передача аудио- и видеоинформации чувствительна к изменению задержки или, иными словами, к дрожанию. Например, превышение допустимого порога дрожания может привести к достаточно ощутимым искажениям изображений, необходимости дублирования видеокадров и т. д. Передача звука также чувствительна к дрожанию, так как человеку трудно воспринимать неожиданные паузы в речи абонента.
Проведенные исследования показали, что в случае передачи низкокачественной аудиоинформации по сети, максимальная задержка сигнала должна находиться в пределах от 100 до 150 мс. В случае передачи изображений этот параметр не должен превышать 30 мс. Таблица 2.2 определяет диапазон приемлемых задержек при передаче аудиоинформации.

Таблица 2.2. Воздействие задержек на восприятие голосового сигнала
Задержка
Эффект для пользователя

>б00 мс
Взаимодействие невозможно

600 мс
Взаимодействие затруднено

250 мс
Искажение речевого потока. Необходима адаптация к каналу связи

100 мс
Задержки практически незаметны

50 мс
Передача без искажений


Кроме того, так как потоки аудио- и видеоинформации следуют через различные устройства, которые обрабатывают трафик с учетом эффекта дрожания на основе разных алгоритмов, может быть быстро потеряна синхронизация между изображением и голосом (как это бывает в плохих фильмах). С эффектом дрожания можно бороться, применяя буферную память на принимающей стороне. Но следует помнить, что объем буфера может достигать значительных размеров, а это приводит как к удорожанию аппаратуры, так и к обратному эффекту увеличению задержки за счет накладных расходов при обработке информации в большом буфере.

Описание программы Net Cracker.
Программа Net Cracker Professional предназначена для моделирования компьютерных сетей всех типов, а также имитации процессов в созданных сетях. При имитации процессов в созданных проектах сетей программа позволяет выдавать отчеты по результатам имитации.

Методика построения проекта включает следующие шаги:

В окно проекта заносится сетевое оборудование, которое будет использоваться для построения сети. Если необходимо, то в рабочие станции и/или сервера добавляются сетевые адаптеры из списка. Возможно конфигурирование рабочих станций и серверов, которое выполняется при нажатии на них правой кнопкой мыши.

В режиме “Link devices” соединяются сетевое оборудование и компьютеры.


Для того, чтобы можно было задать трафик на серверы обязательно устанавливается соответствующее общее программное обеспечение (ПО) (в списке оборудования выбирается опция Network and Enterprise Software).

Поддержка по умолчанию общим ПО типов трафика приведена в таблице 2.3.



Таблица 2.3. Поддержка трафика о умолчанию.
Общее ПО
Поддерживаемый трафик

E-mail server
SMTP; POP3

File-server
File client-server

SQL-server
SQL

FTP-server
FTP

Small office database server
Data base client-server; SQL

HTTP – server
HTTP


Если выбранное общее ПО не поддерживает конкретный тип трафика, то настройка осуществляется следующим образом:
кликнуть правой клавишей по серверу в окне проекта;
выбрать опцию Configuration в контекстном меню;
выделить в окне конфигурации установленное на сервер общее ПО и нажать клавишу Plug-in Setup;
выбрать вкладку Traffic;
установить необходимые флаги типов трафика;
нажать клавишу OK;
закрыть окно конфигурации.
В это же окне конфигурации, на вкладке Server можно задать параметры ответа сервера на поступающие запросы.
4. После выбора типа трафика необходимо задать сам трафик между компьютерами. Для этого на панели инструментов надо нажать кнопку “Set Traffic, затем поочередно щелкнуть левой кнопкой мыши станцию-клиента и сервер, с которым клиент будет обмениваться данными. Трафик можно также задать и между клиентами. Направление трафика определяется от первого щелчка ко второму. Изменять свойства трафика можно с помощью пункта меню “Global”=>” Data Flow”, в том числе добавлять и удалять сетевой трафик.
5. При выборе компьютера или сегмента сети необходимо в соответствии с вариантом задания указать типы отображаемой статистики. Для этого следует выбрать в выпадающем меню пункт “Statistics”, а в появившемся окне галочками отметить, в каком виде выводить статистику. Статистику можно выводить в виде диаграммы, числа, графика или голосом. Далее нажать OK.
6. В случае многоуровневого проекта, когда при построении сети один фрагмент сети верхнего уровня детально показывается на нижнем уровне (например, когда требуется показать связи между зданиями и показать строение сети внутри здания), следует выделить раскрываемый фрагмент, нажать на правую кнопку мыши, и в выпадающем меню выбрать пункт => Expand. После этого можно продолжать рисовать сеть на новом листе.
7. Процесс имитации запускается с помощью кнопки “Start”.

После окончания процесса имитации отчеты выводятся следующим образом: в меню выбирается пункт “Tools” => “Reports” => “Wizard” => “Statistical” => в зависимости от задания. Отчет можно также получить, не используя услуги мастера, а просто выбрав соответствующий пункт в подменю “Reports”. Полученный отчет можно распечатать или сохранить в виде файла.
Полученный рисунок сети можно вывести на печать, используя меню File=>Print.

Примечания:
Во всех вариантах длины кабелей берутся произвольно (длины не должны превышать допустимые стандартом значения).
Для сетей с топологией FDDI в базе данных нет устройств MSAU. Поэтому для этой топологии в базе следует выбрать “Generic LAN’s”=>FDDI (схематический рисунок FDDI).
Устройства типа сервера удаленного доступа можно найти в базе устройств Routers and Bridges => Access Server => открыть любого производителя => найти там подходящее устройство. После этого к нему можно подключить либо модемы, либо устройства DSU/CSU.
Построение многоуровневого (иерархического) проекта необходимо начинать с самого верхнего уровня (корня), раскрывая подуровни через контекстное меню (Expand) выделенного объекта текущего уровня.
Фоновое изображение карты местности (Map) выбирается при настройке: меню Sites => Site Setup =>Background.

3. Порядок выполнения задания:

Ознакомиться с описанием.
Получить у преподавателя вариант задания.
При помощи пакета Net Cracker собрать сеть с заданной топологией и спецификацией.
Задать сетевой трафик.
Вывести статистику в зависимости от варианта
Запустить модель и добиться устойчивой работы сети (без перегрузки).
Показать результаты преподавателю.
Примечание: Все промежуточные файлы проекта *.net сохранять!!!

4. Варианты заданий:

Вариант 1. Построить ЛВС следующей топологии: 5 персональных компьютеров (РС) и сервер образуют сегмент 10BASE-T. Другие пять компьютеров объединены в сегмент по технологии 10BASE-2 , оба сегмента соединены мостом. Сервер может обслуживать клиентов базы данных, CAD/CAM-приложений и предоставлять FTP доступ к файлам. Рабочие станции сегмента 10BASE-T являются клиентами CAD/CAM приложений, рабочие станции сегмента 10BASE-2 являются клиентами базы данных. Кроме этого, все рабочие станции обращаются на сервер за файлами по FTP, а внутри каждого сегмента взаимодействуют друг с другом по трафику Small office peer-to-peer.
Размер ответа сервера на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание – 1000, дисперсия - 800, размер в байтах. Задержка ответа на запрос (Replay Delay) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, время в секундах.
Вывести статистику: для сервера - текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для сегмента 10BASE-2 - процент использования (average utilization).

Вариант 2. Построить ЛВС следующей топологии: сегмент 10BASE-T, состоящий из 3-х РС (РС1-РС3) на базе 10/100Мбит/с концентратора фирмы DLink, и сегмент на базе концентратора Fast Ethernet из 2-х РС (РС4, РС5) соединены с помощью коммутатора (SWITCH'а) по технологии 100BASE-TX, к которому подключены 2 сервера по той же технологии. Сервер (1) обслуживает клиентов CAD/CAM приложений и является файл-сервером. РС1-РС3 являются клиентами CAD/CAM-приложений, РС4 и РС5 - клиентами файл-сервера. Сервер (2) обслуживает HTTP, FTP, POP3 - клиентов. РС4-РС5 являются FTP, POP3 -клиентами. Все рабочие станции являются также HTTP-клиентами. Помимо серверов рабочие станции внутри каждого сегмента взаимодействуют друг с другом по трафику Small office peer-to-peer.
Размер ответа сервера (1) на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание –1000, дисперсия - 800, размер в байтах. Задержка ответа сервера (1) на запрос (Replay Delay) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, время в секундах. Для сервера (2) сохраняются установки по умолчанию.
Вывести статистику: для серверов текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для концентраторов - процент использования (average utilization).

Вариант 3. Создать проект ЛВС следующей топологии: Внутри здания (1) три рабочих станции (PC1-PC3) образуют сегмент 10BASE-T на базе концентратора, который подключен к SWITCH'у. К SWITCH'у также подключен сегмент 10BASE5 из трех рабочих станции (РС4-РС6) и по 10Мбит/с витой паре многопротокольный маршрутизатор. К маршрутизатору подключено устройство DSU/CSU использующее технологию ATM (например, DataSMART T3 ADSU/ATM фирмы ADC Kentrox). Устройство DSU/CSU имеет WAN-соединение с сетью ATM. К сети АТМ, в свою очередь, через витую пару подключено другое здание (2). PC1 - PC3 обрабатывают данные, передаваемые из здания (2). От PC1 в здание (2) поступают данные. От рабочих станций РС4-РС6 поступают данные в здание (2). Весь трафик межсетевой ( Small interLAN traffic).
Вывести статистику: текущую нагрузку (current workload) для станции PC(3), время прохождения пакета от PC(1) до концентратора, процент использования (average utilization) концентратора; текущую нагрузку (current workload) канала от сети АТМ до DSU/CSU; Текущую нагрузку (current workload) канала от здания (2) до сети АТМ.

Вариант 4. Построить ЛВС следующей топологии: Имеется 2 HUB’а (10BASE-2). К первому HUB’у с помощью коаксиального кабеля (10BASE-2) непосредственно подключены рабочие станции (work station) (1),(2),(3), а станции (4),(5) -соединены с ним общей шиной (10BASE-2). К сегменту Thin Ethernet подключены HUB(2) и сервер(1). К хабу (2) подключены непосредственно станции (6),(7) и сервер(2), а через сегмент Тhin Ethernet подключена станция (8).
Сервер(1) может обслуживать клиентов базы данных и предоставлять FTP-доступ к файлам. Сервер (2) обслуживает HTTP, POP3. Все рабочие станции являются HTTP-клиентами.
Станции 1-5 являются POP3-клиентами сервера(2).
Станции 6-8 являются database-клиентами сервера(1).
Станциям 6-8 предоставлен FTP-доступ к файлам на сервере(1).
Размер ответа сервера (1) на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание –1000, дисперсия - 800, размер в байтах. Задержка ответа сервера (1) на запрос (Replay Delay) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, время в секундах.
Размер ответа сервера (2) на запрос (Reply Size) рассчитывается по равномерному закону. Мат. ожидание – 400, дисперсия - 1000, размер в байтах. Задержка ответа сервера (2) на запрос (Replay Delay) рассчитывается по нормальному закону, мат. ожидание – 1, дисперсия – 0,7 время в секундах.
Вывести статистику: для серверов – текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для коаксиального сегмента от станций (4),(5) до HUB'а - процент использования (average utilization).

Вариант 5. Построить ЛВС следующей топологии: рабочие станции (work station) (WS1)-(WS6) и сервер(1) соединены между собой в FDDI сеть, используя неэкранированную витую пару категории 5. FDDI кольцо, в свою очередь, посредством маршрутизаторов связано с двумя сетями Token Ring, в каждую из которых входит по одному серверу и по две рабочих стации. Сервер (1) может обслуживать клиентов базы данных (WS4-WS6) и CAD/CAM-приложений (WS1-WS3). Сервер (2) предоставляет FTP-доступ к файлам. Сервер (3) обслуживает HTTP, POP3, - клиентов. Все рабочие станции являются HTTP-клиентами.
Рабочие станции сетей Token Ring являются также FTP, POP3 - клиентами. Кроме этого все рабочие станции обращаются на сервер (2) за файлами. Помимо серверов рабочие станции взаимодействуют внутри своих сетей друг с другом по трафику Small office peer-to-peer..
Размер ответа сервера (1) на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание – 2048, дисперсия-1024, размер в байтах. Задержка ответа сервера на запрос (Replay Delay) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание –5, время в секундах.
Размер ответа сервера (2) на запрос (Reply Size) рассчитывается по экспоненциальному закону. Мат. ожидание – 512, размер в байтах. Задержка ответа сервера (2) на запрос (Replay Delay) рассчитывается по равномерному закону, мат. ожидание – 1, дисперсия - 0,5, время в секундах.
Размер ответа сервера (3) на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание –2048, дисперсия - 512, размер в байтах. Задержка ответа сервера (3) на запрос (Replay Delay) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 2, время в секундах.
Вывести статистику: для любого сервера - текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для сегмента от маршрутизатора до сети Тoken Ring текущую нагрузку.

Вариант 6. Построить ЛВС следующей топологии: рабочие станции РС1-РС3 и сервер (1) образуют сегмент 10BASE-T на базе HUB'а. HUB, в свою очередь, подключен к Switch’у по технологии 100BASE-TХ. Switch подключен к маршрутизатору по этой же технологии. Станции (РС4),(РС5) и сервер (2) соединены с помощью UTP5-кабеля со Switch’ом . Маршрутизатор соединен с сервером удаленного доступа (Access server) через Thick Ethernet Segment. К серверу доступа подключены 2 устройства: DSU/CSU и телефонный модем, обеспечивающие доступ к сетям ISDN и PSTN соответственно.
К этому серверу имеют доступ удаленные рабочие станции (РС6) и (РС7) через сети ISDN и PSTN соответственно. На рабочей станции(РС6) установлен адаптер ISDN. Сервер(1) может обслуживать HTTP, POP3-клиентов. Сервер(2) предоставляет FTP-доступ к файлам и может обслуживать клиентов базы данных. Все рабочие станции являются HTTP, POP3-клиентами. Станция (РС2) является клиентом базы данных сервера(2). При обращении к этому серверу станции (РС1) и (РС5) создают обычный (равноправный) сетевой трафик. Кроме того, сервер(2) предоставляет FTP-доступ к файлам удаленным станциям (РС6) и (РС7).
Размер ответа всех серверов на запрос (Reply Size) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание – 1024, дисперсия - 512, размер в байтах. Задержка ответа на запрос (Replay Delay) сервера (1) рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, сервера (2) – по равномерному закону, мат. ожидание – 2, дисперсия – 1, время в секундах.
Вывести статистику: Текущую нагрузку (current workload) для витой пары ISDN и PSTN. Для серверов (1) и (2)-текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов в секунду; для Switch'а - процент использования (average utilization).

Вариант 7. Построить ЛВС следующей топологии: Имеется сеть Frame Relay. К этой сети с использованием витой пары подключены устройства Frame relay access device – FRAD (1) и (2), а также маршрутизатор. К устройству FRAD (1) подключен концентратор Fast Ethernet. Рабочая группа (WG1), станция РС1 и сервер(1) подключены к концентратору витой парой 100BASE-TХ К FRAD(2) подключен сегмент 10BASE-T c сервером(2), рабочей станцией РС2 и сетевым принтером. Маршрутизатор, используя оптоволоконный кабель подключен к двум сетям FDDI. К FDDI(1) подключены оптоволокном рабочие станции (РС3), (РС4) и выделенный сервер (3), к FDDI(2) через витую пару – рабочие группы (WG2-WG5).
Сервер(1) обслуживает клиентов базы данных из рабочих групп, сервер(2) -CAD/CAM-приложений, сервер(3) предоставляет FTP-доступ к файлам удаленной станции РС2 и локальным РС3 и РС4. РС1 является клиентом сервера (2). Станции (2) и (3) используют CAD/CAM приложения на сервере (2). Станция (2) периодически посылает данные на принтер.
Размер ответа на запрос (Reply Size) сервера (2) рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание –1024, дисперсия-768, размер в байтах. Задержка ответа на запрос рассчитывается по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, время в секундах. Для серверов 1 и 3 - установки по умолчанию.
Вывести статистику: для серверов - текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для маршрутизатора - процент использования (average utilization), для FRAD – среднюю нагрузку..

Вариант 8. Имеется ЛВС следующей топологии: рабочие станции (work station) (1),(2),(3) и сервер (1) соединены между собой в FDDI сеть, используя неэкранированную витую пару категории 5. FDDI кольцо, в свою очередь, посредством маршрутизатора и моста, связано с сетями 16 Мбит/с Token Ring и 100 Мбит/с Ethernet соответственно.
Рабочие станции (4),(5)и сервер(2) соединены в сеть Token Ring. Станции (6),(7),(8) и сервер(3) соединены по технологии Fast Ethernet. FDDI cервер обслуживает WS1-WS3 - клиентов базы данных и CAD/CAM-приложений. Сервер Token Ring является файл-сервером для WS4, WS5 и обслуживает их как клиентов базы данных. Сервер Ethernet обслуживает HTTP, FTP, POP3 - клиентов. Все рабочие станции являются HTTP-клиентами.
Рабочие станции (3), (5), (7), (8) являются также POP3-клиентами. Кроме этого все рабочие станции обращаются на FTP-сервер за файлами. Помимо серверов рабочие станции внутри своих сетей взаимодействуют друг с другом по трафику Small office peer-to-peer.
Размер ответа на запрос (Reply Size) всех серверов рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание - 2048, дисперсия - 512, размер в байтах. Задержка ответа на запрос (Replay Delay) сервера (1) распределена по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 5, сервера (2) – по нормальному закону, мат. ожидание – 2, дисперсия – 0,7, сервера (3) – по закону Эрланга, мат. ожидание – 1,5, дисперсия – 0,4, время в секундах.
Вывести следующую статистику: для всех серверов - текущую нагрузку (current workload) и количество полученных пакетов; для сегментов - процент использования (average utilization).

Вариант 9. Два компьютера через внешние модемы и телефонную сеть общего пользования PSTN имеют FTP-доступ к серверу, расположенному в локальной сети отдельного здания. Эта ЛВС имеет следующую топологию: рабочие станции (РС1-РС4), серверы(1) и (2), а также сервер удаленного доступа (Access Server) образуют сегмент сети 100Base-T. К серверу (2) подключен принтер. К серверу удаленного доступа подключен внешний модем, имеющий доступ к PSTN, и через сегмент Thick Ethernet - сервер (3) и рабочие станции (РС5-РС8). Эти станции через сервер(3) имеют доступ к серверам (1) и (2) и принтеру на сервере(2). Сервер(1) может обслуживать клиентов базы данных и CAD/CAM-приложений. Рабочие станции (1), (2), являются клиентами баз данных. Рабочие станции (3) и (4), являются CAM/CAD клиентами. Кроме этого, все рабочие станции обращаются на сервер(2) за файлами по протоколу FTP, а локальные станции (5)-(8) регулярно запускают на нем офисные приложения (Small office data base client-server). Принтер обслуживает все локальные рабочие станции. Помимо серверов локальные рабочие станции взаимодействуют друг с другом по трафику Small office peer-to-peer. Сервер (3) является HTTP, POP3 сервером. Все локальные станции являются HTTP, POP3 клиентами.
1) Размер ответа на запрос (Reply Size) для всех серверов рассчитывается по нормальному закону. Мат. ожидание – 1024, дисперсия - 768, размер в байтах. Задержка ответа на запрос (Replay Delay) распределена по экспоненциальному закону, мат. ожидание – 2, время в секундах.
2) Вывести статистику: для серверов - текущую нагрузку (current workload); для сегмента Fast Ethernet - процент использования (average utilization).

Вариант10. Построить географически распределенную интерсеть, в состав которой включить подсети следующих технологий: Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, Frame Relay, ISDN, X.25, PSTN. Для организации сети использовать различные типы каналов связи, в том числе спутниковые. Обеспечить доступ к сети удаленным пользователям, в том числе по радиоканалу. Трафик и статистику задавать по своему усмотрению. Использовать многоуровневый проект и карты местности, где расположены подсети.

5. Контрольные вопросы
Что такое LAN? Назовите типы сетей и их особенности.
Сети Ethernet, типы.
Сетевые протоколы и их назначение.
Модель OSI и её уровни.

6. Литература.
Галкин В.А., Григорьев Ю.А. «Телекоммуникации и сети», М.,МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003.










13PAGE 15


13PAGE 14315







Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 515

Приложенные файлы

  • doc 283250
    Размер файла: 744 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий