Lokalne sieci komputerowe 1 - laboratorium
Ćwiczenie 2: Badanie własności modelu warstwowego TCP/IP, szacowanie
pasma usług internetowych
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zbadanie własności modelu warstwowego TCP/IP, w tym zbadanie
wielkości narzutu informacyjnego wnoszonego przez nagłówki pakietów w poszczególnych
warstwach. Następnie przeprowadzenie badań mających na celu zbadanie jakie pasmo
(przepustowość) jest potrzebna dla poszczególnych usług Internetowych oraz wybór
optymalnego łącza do Internetu dla podanych założeń. Do przychwytywania ruchu
sieciowego wykorzystywany jest program Wireshark.
Wprowadzenie
W Internecie jest oferowanych obecnie wiele usług, np. WWW, poczta elektroniczna,
komunikatory, radio, video. Wiedza na temat pasma potrzebnego dla poszczególnych usług
może być wykorzystana do wyliczenia sumarycznego ruchu sieciowego i wyboru łącza do
Internetu. Obecnie oferowanych jest wiele sposobów dostępu do Internetu: dostęp
komutowany (modem), ISDN, DSL, telewizja kablowa, dostęp bezprzewodowy, telewizja
satelitarna. A
ącza do Internetu dzielą się na symetryczne i asymetryczne. A
ącze symetryczne
oferuje tą samą przepustowość w obu kierunkach. A
ącze asymetryczne oferuje większą
przepustowość do użytkownika niż od użytkownika.
Jedną z ważnych elementów modelu warstwowego jest enkapsulacja danych  jednostki
danych (np. pakiety) protokołu N warstwy są przesyłane w polu danych (ang. payload)
protokołu warstwy (N-1) z dodanym nagłówkiem (ang. header) protokołu warstwy (N-1). Jest
to widoczne na Rys. 1. Powoduje to, że dla warstwy dostępu do sieci (np. technologii
Ethernet) narzut informacji sterujących (kolejnych nagłówków) może wynosić od kilku do
kilkudziesięciu procent. Tym samym umiejętność szacowania narzutu jest istotna podczas
doboru przepustowości łączy telekomunikacyjnych.
TCP UDP
Warstwa
strumień wiadomość
aplikacji
Dane Dane
Warstwa
segment pakiet
transportowa
N Dane N Dane
Warstwa
datagram datagram
Internet
N N Dane N N Dane
Warstwa
dostępu
ramka ramka
do sieci
N N N Dane N N N Dane
Rys 1. Przepływ danych dla modelu TCP/IP.
Literatura oraz wymagane informacje
Instrukcja obsługi programu Wireshark (www.wireshark.org)
Model TCP/IP oraz ISO/OSI .
Wybrane protokoły sieciowe (IP, TCP, UDP , HTTP, DNS, FTP- dokumenty RFC (np.
www.ietf.org), książki, artykuły, strony WWW).
Podstawowa znajomość usług sieciowych oferowanych w Internecie, np. WWW, poczta
elektroniczna, komunikatory, radio, video, ftp i inne. Znajomość protokołów sieciowych, za
pomocą których realizowane są w/w usługi.
Podstawy technologii Ethernet (książki, artykuły, strony WWW).
Zadania do wykonania
1. Dla jak największej liczby usług sieciowych oferowanych w Internecie (np. WWW,
poczta elektroniczna, komunikatory, radio, video, ftp, gry i inne) zarejestrować
wysyłane i odbierane dane w okresie czasu około 15 minut (dla każdej usługi starać
się korzystać z kilku różnych serwerów). Przeanalizować przechwycone pakiety i
obliczyć dla każdej usługi ilość wysłanych i odebranych danych. Podać wyniki w
wartościach bezwzględnych (czyli, B lub KB lub MB) oraz w ruchu na sekundę (czyli,
b/s lub Kb/s lub Mb/s). Określić zmienność natężenia ruchu w czasie dla różnych
usług.
2. Dla dwóch wybranych usług w warstwie aplikacji (np. HTTP, FTP, poczta, telnet), dla
każdej z 3 niższych warstw modelu TCP/IP (warstwa dostępu do sieci - Ethernet,
warstwa sieciowa - protokół IP oraz transportowa - TCP lub UDP) policzyć narzut
informacyjny wnoszony przez tę warstwę, czyli jaki procent przesyłanych danych to
informacje sterujące (nagłówki) a jaki procent to dane warstw wyższych. Dla każdej z
dwóch wybranych usług pomiar i obliczenia powinny być wykonane co najmniej 3
razy dla różnych serwerów, w wyniki ostatecznie uśrednione (obliczyć średni łączny
narzut dla każdego serwera oraz uśredniony dla 3 serwerów). W celu analizy i
obliczeń należy wykorzystać możliwości filtrowania pakietów oraz inne funkcje
dostępne w programie Wireshark. W sprawozdaniu zamieścić ekrany ze statystykami
wiresharka.
Zakładając, że łącze powrotne do Internetu (od providera do komputera użytkownika)
ma pasmo 512 kb/s policzyć, według wcześniej otrzymanych współczynników narzutu
informacyjnego, ile czasu będzie trwało ściąganie pliku o wielkości 2 MB oraz 120
MB z serwera providera za pomocą protokołu HTTP lub FTP. Należy również
policzyć minimalny czas ściągania pliku zakładając pełne wykorzystanie pola danych
ramek Ethernet.
3. Dla uzgodnionych z prowadzącym danych dotyczących firmy (lokalizacja, liczba
pracowników (użytkowników sieci) oraz ich czasu pracy w sieci), obliczyć
wykorzystując wyniki uzyskane w pkt. 1, przepustowość łącza do Internetu
potrzebnego dla tej firmy. Uwzględnić ruch w obie strony. Następnie spośród
oferowanych na rynku ofert wybrać takie łącze do Internetu, dostępne w miejscu gdzie
znajduje się rozważana firma, które najbardziej odpowiada potrzebom rozważanej
firmy. Podać warunki podłączenia oraz ceny.
Sprawozdanie
W formie pisemnego sprawozdania przygotować dokładną analizę wykonanych zadań.
Sprawozdanie należy zrealizować według następującego planu:
1. Krótki opis sposobów generowania ruchu  programy, otwierane strony, pobierane pliki,
transmisje radiowe, itp.
2. Analiza otrzymanych logów (w tym sposób filtrowania pakietów dla każdej z usług).
3. Wyliczenia pasma i ruchu związanego z poszczególnymi usługami, analiza zmienności w
czasie.
4. Analiza logów dwóch wybranych usług pod względem narzutu informacyjnego.
5. Wyliczenia narzutu informacyjnego, przykładowe wykresy.
6. Wyliczenie czasu ściągania pliku dla podanych założeń.
7. Wyliczenie przepustowości łącza do Internetu dla rozważanej firmy.
8. Wybór i opis łącza do Internetu dla rozważanej firmy.
9. Wnioski.
Ocena
Na ocenę z tego ćwiczenia będzie wpływać: przygotowanie teoretyczne do ćwiczenia z
zakresu wymaganych protokołów, praca w czasie realizacji zadań w laboratorium,
sprawozdanie oddane na następnych (po wykonaniu zadania) zajęciach oraz dyskusja z
Prowadzącym na temat ćwiczenia i sprawozdania.