1 Перелік лабораторних робіт Лабораторна робота № 5
Тема. Вивчення програмного середовища OPNET
Мета: набуття практичних навичок моделювання корпоративної мережі та мережі MAN у програмному продукті OpNet та аналіз отриманих результатів, проектування мереж масштабу підприємства, вибору мережевих технологій і компонентів, обґрунтовування вибору, освоєння найпростіших методів імітаційного моделювання обчислювальних мереж, оцінки отриманих результатів.
Короткі теоретичні відомості
Основу інформаційної системи корпоративної мережі становить обчислювальна система, що містить такі компоненти, як кабельна мережа та активне мережеве обладнання, комп'ютерне та периферійне устаткування, обладнання зберігання даних (бібліотеки), системне програмне забезпечення (операційні системи, системи керування базами даних), спеціальне ПЗ (системи моніторингу та керування мережами) і в деяких випадках прикладне ПЗ. Як правило, у корпоративній мережі використовується централізована система керування мережею.
Ядро мережі являє собою маршрутизатор і сервери різного призначення. На маршрутизаторі зберігається і розраховується таблиця маршрутизації. За принципами формування таблиці маршрутизації бувають статичні та динамічні.
При моделюванні корпоративної мережі рекомендується використовувати статичні таблиці маршрутизації, оскільки кількість маршрутизаторів у середньому не перевищує трьох, при побудові більш великих мереж зі складною конфігурацією обладнання доцільно використовувати динамічну маршрутизацію. Доступ користувачів до ядра мережі здійснюється через комутатори, що організують локальні мережі. Основною технологією для побудови корпоративної мережі на сьогодні є технологія Ethernet.
Далі наведено короткий теоретичний опис кроків, які необхідно виконати в лабораторній роботі.
1. Надати ескіз мережі. У пояснювальній записці описати підприємство, сферу діяльності, організаційну структуру, пояснити необхідність взаємодії між відділами та зовнішніми організаціями, обґрунтувати вибір обладнання, додатків, алгоритмів маршрутизації, програмного забезпечення.
2. Змоделювати мережу в OpNet. При створенні моделі мережі спочатку необхідно дати назви проекту і сценаріям у ньому: File-New – назва проекту (рис. 1).
Рис. 1 – Назва проекту
Далі вибираємо розмір мережі (у першій частині роботи будуємо корпоративну мережу, вибираємо campus або office), виділяємо необхідний і натискаємо клавішу Next (рис. 2).
Рис. 2 – Вибір розміру мережі
На наступному етапі необхідно вибрати конкретні розміри місцевості (м), на якій буде розташовуватися мережа (механізм вибору розмірів місцевості аналогічний вибору розміру мережі). Далі необхідно визначитися з вибором устаткування і технологій, які будуть представлені в проекті. Для цього в списку виділяємо необхідний елемент, при цьому в поле Include з'явиться напис Yes – означає, що цей пакет включено до проекту (рис. 3).
Рис. 3 – Вибір обладнання та технологій
Після натискання клавіші Next, програма пропонує переконатися в правильності введених даних. Після перевірки параметрів створюваного проекту і натиснення клавіші Ок з'являється робоча область, де буде створюватися мережа, і палітра, де відображаються елементи, які можна використовувати у проекті (рис. 4).
Рис. 4 – Палітра проекту та робоча область
Набір елементів можна змінити шляхом натискання клавіші Configure Palette. Елементи на робочу область можна переносити з палітри. Для цього виділяємо елемент у палітрі натисканням лівої кнопки миші (ЛКМ), другим аналогічним натисканням, але вже в робочій області, додаємо елемент до робочої області.
Крім того, у програмі є можливість створення комбінованих елементів із шаблонів. Для цього вибираємо на панелі інструментів Topology -> Rapid Configuration і, слідуючи пунктам, конфігуруємо шаблон. Приклад побудови офісної мережі зображений на рис. 5.
Рис. 5 – Приклад побудови мережі
Мережа розташована на двох поверхах, на кожному поверсі користувачі підключені до комутаторів, які у свою чергу, об'єднані маршрутизатором. Один комутатор з'єднаний із сервером. Поруч з сервером додані елементи, які визначають тип трафіка в мережі, і тип додатків, що працюють у цій мережі.
Після побудови моделі мережі її необхідно верифікувати, тобто перевірити топологію мережі. Для цього на панелі інструментів натискаємо кнопку з червоною галочкою. Якщо мережа побудована неправильно, OpNet червоними хрестиками позначить некоректні з’єднання, які необхідно виправити. У разі правильної побудови в робочій області не буде ніяких змін.
3. Поставити профілі трафіка, налагодити обладнання, вибрати тип статистики. Для налагоджування обладнання необхідно натиснути правою клавішею миші (ПКМ) на цьому обладнанні та вибрати в меню пункт Edit Attributes (рис. 6). Залежно від вибраного обладнання в робочій області з'явиться вікно з різним набором параметрів, що настроюються.
Рис. 6 – Пункт Edit Attributes
3.1. Налагоджування маршрутизатора. При налагоджуванні обладнання побудувати статичну таблицю маршрутизації, задати інтерфейси, вибрати тип статистики, що збирається. Оскільки моделюється невелика корпоративна мережа, що містить не більше трьох маршрутизаторів, у якій рідко відбуваються зміни (підключення нового вузла, додавання нового маршруту тощо), доцільно будувати статичну таблицю маршрутизації.
При побудові великої мережі, що містить 3 і більше маршрутизаторів, використовується динамічна таблиця маршрутизації. Для налаштування параметрів маршрутизатора потрібно натиснути правою кнопкою миші на його назву та вибрати графу Edit Attributes (рис. 7).
Рис. 7 – Приклад налагоджування маршрутизатора
Для побудови статичної таблиці маршрутизації необхідно вручну прописати IP-адреси і маски, для цього в полі Attribute обираєм пункт IP Routing Parameters – Static Routing Table.
У рядку rows вказуємо кількість активних інтерфейсів маршрутизатора. Для кожного інтерфейсу (рядки row) прописуємо IP-адресу та маску.
Для того щоб задати параметри інтерфейсів, у полі Attribute вибираємо пункт Interface Information, у якому номер рядка (row) відповідає номеру інтерфейсу. Для кожного інтерфейсу, відповідного одному або декільком активним портам, задаємо IP-адресу та маску підключеного обладнання. Аналогічно налагоджуємо Loopback Interface.
Loopback Interface – це IP-інтерфейс з адресою в мережі 127.0.0.1 використовується для адресації вузлом самого себе (loopback, інтерфейс зворотнього зв'язку). Звернення за адресою Loopback Interface означає зв'язок із самим собою (без виходу пакетів даних на рівень доступу до мережі); для протоколів на транспортному рівні та вище таке з'єднання не відрізняється від з'єднання, яке проходить через мережу, що зручно використовувати, наприклад, для тестування мережевого ПЗ.
Для того щоб після процесу симуляції можна було подивитися таблицю маршрутизації, необхідно в полі Attribute вибрати пункт Routing Table Export і встановити полю Status значення Enabled.
Переглянути отриману таблицю маршрутизації після симуляції можна, натиснувши View Results і вибрати третю вкладку – DES Run Tables (рис. 8).
Рис. 8 – DES Run Tables
Після того як налагодження обладнання завершено, необхідно вказати тип зібраної статистики. Для цього на досліджуваному обладнанні або сполучної лінії натиснути ПКМ і вибрати графу Choose Individual Statistics. Далі для кожного мережевого елемента пропонують на вибір варіанти збору результатів моделювання (рис. 9).
Рис. 9 – Вибір типу статистики для маршрутизатора
Для маршрутизатора обов'язково зібрати наступні статистичні показники: завантаження процесора, обсяг трафіка переданого, отриманого, відкинутого за протоколом IP.
3.2. Налагодження комутатора. Як правило, додаткова настройка комутатора не потрібна, якщо немає необхідності реконфігурації портів або настройки VLAN. Для комутатора можна вказати тип зібраної статистики – натиснути ПКМ на комутаторі та вибрати графу Choose Individual Statistiс. Далі галочками вибрати потрібні параметри.
Для комутатора обов'язково зібрати наступні статистичні показники: обсяг трафіка переданого, отриманого, відкинутого.
3.3. Налагодження сервера. При налагодженні сервера потрібно прописати тип трафіка, що генерується користувачами (рис. 10).
Рис. 10 – Налагодження додатків на сервері
Найпоширеніші типи трафіка: дані, голос, відео. Кожен з них висуває різні вимоги до передачі, забезпечення необхідної якості обслуговування, виділення достатньої пропускної здатності. Залежно від напряму діяльності підприємства/фірми по мережі буде передаватися трафік різного роду. Відповідно при проектуванні важливо правильно розрахувати завантаження каналів та обладнання. Перевірити розрахунки дозволяє моделювання планованої навантаженості. Так, наприклад, голос – це трафік, чутливий до затримок, але не вимагає великої пропускної здатності каналу, тому особливу увагу при проектуванні мережі варто приділити забезпеченню необхідної якості обслуговування при передачі голосу.
Трафік VoD чутливий до затримок і втрат і потребує високої пропускної здатності та налагодження протоколу PIM і IGMP.
Тип трафіка задається за допомогою елемента палітри Application Definition. Елемент Application Definition необхідно перенести з палітри в робочу область і розмістити поряд із сервером.
Application Definition містить характеристики додатків, створюваних у вигляді потоків, і мають власні параметри трафіка. Для створення потоків на Application Definition необхідно натиснути ПКМ і вибрати графу Edit Attributes (рис. 9), де створено 16 стандартних потоків для таких випадків. Сюди входить доступ до баз даних, обробка електронної пошти, передача файлів, робота в Інтернеті і т. д.
Після створення потоків програм необхідно сконфігурувати профілі користувачів, що працюють у спроектованій мережі. Цю функцію виконує елемент палітри Profile Definition (рис. 11).
Рис. 11 – Налагодження профілів користувачів
Кожному профілю дають назву й описують ряд користувацьких характеристик: час початку роботи, тривалість, закінчення, інтенсивність його перебування і роботи в мережі та якими із запропонованих (створених) додатків він користується. Зазначені параметри задаються в Application Definition через пункт меню Edit Attributes.
Тип зібраної статистики вказується також через пункт меню Choose Individual Statistics. Для сервера необхідно зібрати наступні типи статистики: завантаження процесора, звернення до додатків сервера:
1) отриманий і відправлений трафік (Application Demand – Traffic Sent, Traffic Received);
2) завантаження сервера FTP, HTTP, E-mail, DB (виберіть лише використовувані вами в роботі, але не менше двох);
3) у розділі Requesting Server Custom Application вибрати Application Response, Traffic Received/Sent, Applicayion/Group Response Time, установити значення завантаження в Responding Server Custom Application.
3.4. Налагодження кінцевих користувачів. При налагоджуванні обладнання для кінцевих користувачів потрібно задати IP-адреси і маски, указати назву і тип користувача. Кінцевий користувач може бути представлений двома способами: елементом LAN, який емітує якусь мережу абонентів, або робочою станцією.
У випадку, коли елемент LAN підключений до маршрутизатора, тобто є групою кінцевих користувачів, настройка параметрів даного елемента відбувається наступним чином. Вибираємо пункт меню Edit Attributes. Заносимо число користувачів до графи Number of Workstations. Виходячи із цього параметра, заповнюється графа Application-Supported Profiles, яка вказує, скільки і якого роду користувачі будуть присутні у цій підмережі. Тут аналогічно серверу створюються потоки, що враховують користувачів мережі, на основі профілів, створених в елементі робочої області Profile Definition (рис. 12).
Рис. 12 – Налагодження LAN
Необхідно вказати кількість профілів користувачів у графі Rows. Профілі користувачів утворюють потоки трафіка певного типу. Далі для кожного створеного таким чином потоку вказується назва профілю та число користувачів.
Число користувачів усіх типів у результаті має дорівнювати числу користувачів всієї підмережі. При налагоджуванні LAN можна прописати статичну таблицю маршрутизації так само, як на маршрутизаторі.
У випадку, коли кінцевим користувачем є робоча станція, настройка параметрів принципово не змінюється. Тільки кількість користувачів завжди буде 1. Тип зібраної статистики вказується через пункт меню Choose Individual Statistics.
Для кінцевих користувачів зняти наступну статистику:
• затримку, варіацію затримки, обсяг трафіка отриманого, відправленого для типів додатків: Video Conferencing, Voice Application;
• завантаження процесора;
• кількість завантажених об'єктів / сторінок (Downloaded Objects / Pages) для Client http;
• розміри завантажених файлів (Downloaded File Size) і Downloaded Response Time для Client Ftp;
• обсяги отриманого / переданого трафіка (Traffic Received/Sent) для Client E-mail і Client DB;
• завантаження, затримку, обсяг отриманого / переданого трафіка (Traffic Received/Sent) у розділі Ethernet;
• Utilization у розділі EtherChannel.
Тепер можна приступати до симуляції, попередньо зберігши проект, натиснувши в меню проекту кнопку Save. Проект буде збережений у C:\Documents and Settings\Guest\op_models. При повторному запуску програми OpNET для відкриття існуючого проекту необхідно в меню File вибрати Open і назву свого проекту.