Wojskowa Akademia Techniczna

im. Jarosława Dąbrowskiego

Zarządzanie sieciami teleinformatycznymi,

Laboratorium

Prowadzący: dr inż. Tomasz Malinowski

Ćwiczenie wykonał:

Karol Tobota

Grupa:

I2H1S4

Data: 15.06.2013

1. Zadanie

Treść:

Opracować model sieci teleinformatycznej, który będzie użyty w badaniach porównawczych QoS. Model sieci powinien uwzględniać.

• Strukturę fizyczna i logiczną sieci teleinformatycznej z łączem stanowiącym „wąski gardło”, gdzie będą implementowane LLQ, WFQ, PQ

• Ustalone zasady wymiany informacji między węzłami (hostami) sieciowymi (zasady generowania ruchu sieciowego, powiązane z wybranymi aplikacjami sieciowymi). Tu należy wybrać modele ruchu sieciowego, sparametryzować je i uzasadnić swój wybór.

• Przeprowadzić eksperyment symulacyjny wskazujący użyteczność kolejkowania LLQ (na tle kolejkowania WFQ)

• Wykazać, że kolejkowanie PQ prowadzi do „zagłodzenia” ruchu sieciowego w obecności ruchu uprzywilejowanego (z najwyższym priorytetem)

Zebrać wyniki przeprowadzonych eksperymentów, udokumentować i skomentować. Klasyfikowanie ruchu sieciowego powinno być realizowane z wykorzystaniem IP Precedence (lub DSCP). Opracowanie powinno cechować się unikalnym podejściem do postawionego zadania badawczego. Badania przeprowadzić z wykorzystaniem pakietu symulacyjnego OPNET IT Guru Academic Edition.

1. Topologia

Na potrzeby zadania projektowego została zbudowana sieć:

Rysunek Topologia Sieci

Siec jest złożona z:

• Router CISCO 7204 x 2

• Switch CISCO 1912XL

• Serwer FTP

• Serwer http

• Klienci FTP, http

• Nadawcy, Odbiorcy rozmowy

W sieci zostały skonfigurowane trzy aplikacji, każda do innego rodzaju ruchu. Pierwszą skonfigurowana aplikacji jest aplikacja HTTP, jest ona oparta o typ serwisu AF 11 (40), ruch, jaki będzie wykonywany poprzez tą aplikację to przeglądanie stron. Czas pomiędzy żądaniami stron został ustawiony na 1 sekundę a strona na 10kb, dodatkowo pobieranie obrazka, co 5 sek.

Kolejną aplikacją jest FTP, która symuluje pobieranie plików poprzez protokół FTP została ona oparta o serwis AF 22 (72), rozmiar pliku został ustawiony na 50kb a czas pomiędzy żądaniami na 1 sekundę.

Ostatnią aplikacją jest aplikacja symulująca rozmowy głosowe, Voice i została ona oparta o serwis EF (184), w aplikacji Voice w połączeniach przychodzących\wychodzących fale rozmowy zostały ustawione na wykładnicze(0,352), cisza(0,65).

Następnie w przedstawionym modelu stworzone zostały profile, które odpowiadają za konkretne aktywności klientów oraz maszyn.

Klient	Profil	Usługa
Klient 1 FTP	Klient FTP	-
Klient 2 FTP	Klient FTP	-
Klienci http	Klient http	-
Odbiorcy rozmowy	-	Voice
Nadawcy rozmowy	Rozmowa	-
Serwer FTP	-	FTP
Serwer HTTP	-	HTTP

1. Symulacja

Symulacja została przeprowadzone dla trzech scenariuszy

- Symulacja przepływu pakietów z kolejkowaniem WFQ

- Symulacja przepływu pakietów z kolejkowaniem WFQ i LLQ

- Symulacja przepływu pakietów z kolejkowaniem PQ

1. Wyniki

Do przedstawienia wyników uzyskano wykresy przepływu pakietów, wykresy zostały pobrane z Routera 1. Wykresy zostały pobrane dla każdej z symulacji. Na wykresach kolorem zielonym zostały oznaczone przebiegi dla aplikacji Voice, kolor niebieski odpowiada za przebiegi aplikacji http a kolor czerwony za przebiegi aplikacji symulującej FTP.

Interpretacja wyników zostanie przedstawiona wykorzystując wykresy z każdej symulacji. Na wykresach przedstawione będzie:

• Wysłane pakiety na sekundę

• Odrzucone pakiety na sekundę

• Opóźnienie kolejek w sekundach

• Wykorzystanie bufora w bajtach

1. Kolejkowanie WFQ

Rysunek Wysłane pakiety na sekundę WFQ Rysunek 3 Odrzucone pakiety na sekundę WFQ

Rysunek Opóźnienie kolejek w sekundach WFQ Rysunek 5 Wykorzystanie bufora w bajtach WFQ

1. Kolejkowanie WFQ + LLQ

Rysunek Wysłane pakiety na sekundę WFQ + LLQ Rysunek 7 Odrzucone pakiety na sekundę WFQ + LLQ

Rysunek Opóźnienie kolejek w sekundach Rysunek 9 Wykorzystanie bufora w bajtach

1. Kolejkowanie PQ

Rysunek Wysłane pakiety na sekundę PQ Rysunek 11 Odrzucone pakiety na sekundę PQ

Rysunek Opóźnienie kolejek w sekundach Rysunek 13 Wykorzystanie bufora w bajtach

1. Wnioski

Analizując wykresy wyraźnie widać, iż największym generatorem ruchu w sieci jest aplikacja HTTP. Czytając wyniki pod kątem wysyłanych pakietów na sekundę nie da się odróżnić metody kolejkowania WFQ oraz WFQ + LLQ jednak przy kolejkowaniu PQ widać, iż liczba wysyłanych pakietów na sekundę za pomocą HTTP posiada większą różnorodność.

Podczas analizy wykresów pod względem ilości odrzuconych pakietów na sekundę nie widać, aby kolejkowanie WFQ lub WFQ + LLQ odrzucało pakiety, może to być spowodowane za dużą przepustowością wąskiego gardła, jednak podczas kolejkowania PQ i ustawionym najwyższym priorytecie dla aplikacji Voice widać odrzucenia pakietów http, dzieje się tak, ponieważ pakiety głosowe mają wyższy priorytet obsługi, więc obsługiwane są na pierwszym miejscu.

Z wykresów reprezentujących opóźnienie kolejek w sekundach ponownie nie widać większych różnic pomiędzy kolejkowaniem WFQ a WFQ + LLQ. W obu przypadkach ruch z najmniejszym priorytetem ma największe opóźnienia. Kolejkowanie PQ jest gorsze od kolejkowania pozostałymi sposobami, ponieważ wprowadza opóźnienia zarówno do aplikacji symulującej HTTP i FTP jak i do uprzywilejowanej aplikacji Voice.

Analizując wykresy przedstawiające wykorzystanie bufora w bajtach w przypadku WFQ oraz WFQ + LLQ widać, iż bufor odpowiadający za komunikację głosową nie jest zbytnio obciążony, w tym wypadku najbardziej obciążonym buforem jest bufor odpowiadający za ruch HTTP. Podczas kolejkowania PQ bufory FTP i HTTP wymagają takiej samej wielkości.

Celem zadania projektowego było stworzenie środowiska symulującego działanie sieci, w której możliwe będzie zaimplementowanie trzech rodzajów kolejkowania (WFQ, WFQ + LLQ, PQ), środowisko zostało stworzone za pomocą narzędzia OPNET, które umożliwia symulowanie sieci a także ruchu pomiędzy urządzeniami w sieci. Za pomocą środowiska OPNET można również analizować statystyki ruchu sieciowego.

W zaprojektowanej sieci wąskie gardło okazało się zbyt przepustowe, ponieważ nie można było zauważyć różnic pomiędzy kolejkowaniem WFQ a WFQ + LLQ, jednak nawet przy tak przepustowym wąskim gardle widać wyraźny spadek wydajności działania całej sieci podczas używania kolejkowania PQ.