Ход работы

В данной работе необходимо:

1. В

   - 124 - - 125 -

   вести сеть рабочей группы ЭВМ, состоящую из N рабочих станций и одного сервера, объединенных концентратором, где N варьируется от 1 до 10-ти. Интенсивность обмена: размер запроса (100 + 10*L) байт, где L - номер по списку (закон распределения - експоненциальный); размер ответа 700 + [700/L] байт. Время подготовки заявки (L mod 10) миллисекунд. Время обработки (10 - L mod 10) миллисекунд. Скорость сетевых контроллеров сервера и рабочих станций - 10 Мбит/с.

2. Провести аналитическое моделирование 10 раз, изменяя количество рабочих станций от 1 до 10.

3. Построить графики: зависимость времени передачи заявки от количества абонентов, загрузки сервера и концентратора от количества абонентов, общую производительность концентратора (объем переданной информации в битах за единицу времени) от количества абонентов.

4. Проанализировать полученные результаты.

Контрольные вопросы

1. Какие возможности предоставляет программа ORLAN?

2. Какое сетевое оборудование можно имитировать в среде ORLAN?

3. Какие параметры и характеристики можно настраивать для компонентов среды ORLAN?

4. Как сказывается настройка временных параметров оборудования на работе смоделированной сети?

5. От чего зависит производительность сетевых узлов?

6. Как зависит общая производительность концентратора в сети от количества абонентов?

Содержание отчёта

Отчет должен содержать наименование работы, цель, ответы на контрольные вопросы, необходимые записи по выполненным заданиям и выводы по выполненной работе.

Лабораторная работа №13

ТЕМА: Моделирование работы вычислительной сети на основе коммутатора в среде ORLAN и анализ полученных результатов

ЦЕЛЬ: Анализ производительности сети при использовании в сети коммутатора с переменным числом рабочих станций на основании результатов моделирования

Краткие теоретические сведения

Коммутатор (switch) – это многопортовый мост, имеющий механизм коммутации, позволяющий сегментировать сети, а также выделять РС определенную пропускную способность в сети. Кроме того, коммутаторы позволяют создавать логические сети, т.е. поддерживать работу виртуальных сетей, использование которых в последнее время возрастает. Коммутаторы, как и мосты, работают на канальном уровне модели OSI.

В последние годы наметилась тенденция вытеснения мостов коммутаторами. Это связано с тем, что мосты появились, когда сети делились на два или более сегмента, а обмен между ними был небольшой, на скоростях до 1 Мбит/с. В начале 90-х годов значительно выросли производительность компьютеров и нагрузка в сетях. Это потребовало использования быстродействующих специализированных устройств, которые поддерживают алгоритмы работы моста, но значительно быстрее обрабатывают информационные потоки. Поэтому и появились коммутаторы, т.е. мультипроцессорные многопортовые мосты, параллельно обрабатывающие кадры одновременно между всеми парами своих портов. коммутаторы также используют алгоритмы прозрачного моста или маршрутизацию от источника, но кадры обрабатываются не последовательно, а параллельно, что значительно повышает эффективность работы. Производительность коммутаторов составляет несколько миллионов кадров в секунду, а мостов – до 5...10 тысяч. Значительно увеличить производительность удалось благодаря тому, что в коммутаторах используют высокоскоростной коммутационный узел – коммутационную матрицу.

Структурная схема коммутатора изображена на рис. 13.1.

С

- 126 - - 127 -

истемный модуль поддерживает работу адресной таблицы. Коммутационная матрица обеспечивает передачу кадров между портами, которые имеют собственные процессоры и буфера памяти. После получения портом кадра процессор направляет его в буфер, чтобы прочитать адресную информацию и определить с помощью адресной таблицы, на какой порт посылать информацию. Формирование соединения портов осуществляет коммутационная матрица. Если в адресной таблице нет адреса получателя, то кадр передается на все порты, за исключением порта, с которого он поступил.

На сегодня производители изготовляют три типа коммутаторов: на базе коммутационной матрицы; с общей шиной; с распределенной многовходовой памятью.

Коммутаторы с коммутационной матрицей выполняют коммутацию портов быстрее, чем мосты. Принцип их работы заимствован из технологии коммутации каналов. Количество портов в таких коммутаторах ограничено, поскольку сложность реализации коммутатора пропорциональна числу портов. Основной недостаток этих коммутаторов – отсутствие буферизации данных в коммутационной матрице, поскольку без внутренней буферизации кадры, которые ожидают освобождения выходного порта, могут быть утрачены.

Коммутаторы с общей шиной. Используют высокоскоростную шину для связи процессоров входных/выходных портов. Высокоскоростная шина выполняет вспомогательную роль, а процессоры портов – основную. Для уменьшения задержек, которые могут возникнуть в процессе передачи кадра по шине от порта к порту, а также для реализации режима псевдопараллельной передачи кадров, кадр должен передаваться небольшими блоками. Размер блока устанавливает производитель коммутаторов. Шина и коммутационная матрица используют не прямую буферную память, а общую, что является недостатком.

Коммутаторы с многовходовой распределенной памятью. В них входные блоки процессоров портов соединяются через переключатели входа с распределенной памятью. Такая же ситуация и с выходными портами. Блок управления портами управляет переключателями входа и выхода, что позволяет организовать по одной очереди на каждый выходной порт. Блок управления также контролирует длину очереди и по мере ее заполнения осуществляет поочередное подключение многовходовой памяти к выходным портам коммутатора.

На практике в функционально сложных коммутаторах используют все три метода коммутации вместе, что позволяет осуществлять их конфигурацию в зависимости от проблем, которые решаются в сети.

В ЛВС и глобальных сетях используют три типа коммутации:

• коммутация “на лету” (cut-through). Кадр (пакет) с данными передается на выходной порт сразу после определения адреса назначения. При этом анализ всего пакета не проводится, что может привести к передаче в сеть пакетов с ошибками, но это быстрейший тип коммутации;

• коммутация с буферизацией (store and forward switching). Входной пакет полностью буферизуется, проверяется на наличие ошибок и при их отсутствии передается на выходной порт. Это позволяет осуществить фильтрацию пакетов на наличие ошибок, но снижает пропускную способность коммутатора;

• безфрагментная коммутация (fragment-free switching) занимает промежуточное место между вышеупомянутыми типами. Буферизуются только первые 64 байта пакета. Если этими байтами пакет заканчивается, то коммутатор проверяет его на наличие ошибок, а если нет, то он передается на выходной порт без проверки.

Кроме основных функций – передачи пакета с порта на порт, коммутаторы, как и мосты, способны поддерживать дополнительно:

• трансляцию протоколов канального уровня (например, Ethernet в FDDI, Token Ring в Fast Ethernet);

• алгоритмы Spanning Tree;

• разные классы обслуживания (приоритетная обработка, дополнительная фильтрация кадров и т.п.);

• механизмы построения виртуальных сетей.