PAC
STWOWA WYŻSZA SZKOA
A ZAWODOWA W TARNOWIE
INSTYTUT POLITECHNICZNY
KIERUNEK: INFORMATYKA
ROK: IV
Bezprzewodowe systemy transmisji danych
Laboratoria
Ćwiczenie nr 5
Sieć IEEE 802.11 (CSMA/CA)
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z możliwościami symulatora COMNET III w
zakresie badania sieci standardu IEEE 802.11, dla której podstawowy algorytm dostępu
oparty jest na działaniu algorytmu CSMA/CA. Informacje na temat protokołu CSMA/CA
wraz z jego implementacją w symulatorze COMNET można znalez
ć w instrukcji do
symulatora na stronach 129-132.
W ćwiczeniu wykorzystana zostanie możliwość precyzyjnego definiowania
parametrów ruchowych przy wykorzystaniu różnego rodzaju z
ródeł ruchu. Podpinając z
ródła
ruchu do określonych obiektów, można tworzyć własne aplikacje, własne rozkłady
prawdopodobieństw, lub wykorzystać rozkłady zaimplementowane w symulatorze.
Rozbudowany zestaw parametrów ruchowych pozwala na dokładniejszą analizę zachowania
się sieci w różnych przypadkach.
W trakcie ćwiczenia utworzone zostaną dwie sieci. W jednej będzie generowany ruch
FTP, natomiast w drugiej FTP i HTTP. Analizie poddany zostanie wpływ rodzaju
generowanego ruchu oraz rozbudowa sieci o nowe stacje robocze i serwery, na obciążenie
łącza, opóz
nienie pakietów, czy liczbę kolizji.
Ćwiczenie składa się z następujących części:
- Zapoznanie się z graficznym interfejsem użytkownika
- Rozmieszczenie i połączenie urządzeń
- Zdefiniowanie rodzajów ruchu dla konkretnych urządzeń
- Symulacja sieci
- Przegląd wyników
- Rozbudowa istniejącej sieci i ponowna symulacja (do samodzielnego wykonania)
a) Zapoznanie się z graficznym interfejsem użytkownika
Interfejs użytkownika składa się dwóch części:
- Przestrzeni roboczej  środkowe okno
- Palety obiektów  pasek narzędziowy domyślnie umieszczony po lewej stronie
Przestrzeń robocza jest integralną częścią programu, w której umieszcza się i łączy
urządzenia, tworząc strukturę sieci. Po utworzeniu nowego projektu, w przestrzeni roboczej
pojawia się pusty obszar, w którym można umieszczać obiekty metodą  przeciągnij i upuść .
Paleta obiektów zawiera:
- Urządzenia sieciowe: grupa komputerów, ruter, przełącznik
- A
ącza: łącze punkt  punkt, łącze CSMA/CD (w parametrach łącza można ustawić
również inne protokoły), łącze token-passing
- Różnego rodzaju z
ródła: z
ródło wiadomości, z
ródło odpowiedzi, z
ródło aplikacji.
b) Utworzenie nowego projektu oraz przykładowej sieci
Nowy projekt tworzony jest automatycznie przy każdym uruchomieniu programu lub
po wybraniu z menu głównego programu opcji File->New. Aby zbudować sieć, z paska
narzędziowego należy wybrać i umieścić w obszarze roboczym następujące obiekty:
2
- A
ącze CSMA/CA (CSMA/CD Link) - to samo, co łącze CSMA/CD (po dwukrotnym
kliknięciu ikony obiektu, w oknie szczegółów, w polu Type należy wybrać typ łącza:
CSMA/CA),
- Węzeł przetwarzający (Processing Node) - serwer FTP,
- Grupa komputerów (Computer Group) - grupę powinno stanowić 10 komputerów.
W wyniku połączenia powstanie następujący schemat sieci:
Rysunek 1 Schemat przykładowej sieci bezprzewodowej
Wartości parametrów dla poszczególnych obiektów:
PC GROUP:
Type: Computer Group
Parameters -> DEFAULT -> Number In Group: 10
CSMA/CA
Type: CSMA/CA
Parameters: Po wybraniu przycisku z dwoma kropkami należy na listę po prawej
stronie przenieść opcję IEEE 802.11 Wireless LAN, a następnie po wybraniu przycisku
Edit ustawić następujące parametry:
Bandwidth: 11000 kbit/s
Frgmt thrshld: 2304 B
Frame OH: 42 B
Frame max: 2304 B
Pozostałe parametry należy pozostawić z wartościami domyślnymi.
c) Przypisanie parametrów ruchowych dla utworzonej sieci
COMNET III oferuje kilka metod generowania ruchu w sieci. Dwie najpopularniejsze
z nich to generowanie ruchu przy użyciu z
ródeł aplikacji oraz generowanie ruchu przy użyciu
z
ródeł ruchu. W ćwiczeniu wykorzystane zostaną obydwie z nich.
COMNET III definiuje trzy rodzaje z
ródeł ruchu:
- y
ródło wiadomości
- y
ródło odpowiedzi
- y
ródło sesji
y
ródło wiadomości (Message Source) to generator wiadomości odpowiedzialny za ich
dostarczenie do jednego lub więcej węzłów przeznaczenia. y
ródło wykorzystywane jest
między innymi do symulacji ruchu związanego z przesyłaniem plików lub wiadomości e-
mail. Edycji z
ródła można dokonać poprzez dwukrotne kliknięcie ikony obiektu.
3
 y
ródło odpowiedzi (Response Source) jest generatorem wiadomości zwrotnych dla
otrzymanych wiadomości. Wykorzystywane jest w przypadku generowania zapytań
bazodanowych, odpowiedzi na wiadomości e-mail i innych wiadomości będących
odpowiedzią dla wiadomości, które do węzła nadeszły. Wiadomości generowane przez to
z
ródło zawsze są wysyłane tylko do węzła, który wiadomość nadał.
y
ródło sesji (Session Source) jest takim z
ródłem wiadomości, które najpierw tworzy
sesję pomiędzy dwoma węzłami sieci, a następnie przesyła wiadomości między nimi. y
ródło
tego typu może być wykorzystywane w przypadku symulacji ruchu paczkowego lub w
przypadku analizy ruchu zorientowanego połączeniowo.
W poniższej tabeli znajduje się opis najważniejszych parametrów z
ródeł ruchu:
Nazwa parametru Opis
Message Name Nazwa obiektu (musi być unikalna w skali całego projektu).
Sposób generowania wiadomości. W przypadku z
ródła
wiadomości i sesji dostępne są dwie metody: iteration time
(wykorzystanie rozkładów prawdopodobieństwa) oraz received
Message Scheduling
message (lista utworzonych przez użytkownika wiadomości).
y
ródła odpowiedzi wykorzystują tylko metodę received
message.
Interarrival Czas między generowaniem kolejnych wiadomości.
First arrival Czas wygenerowania pierwszej wiadomości.
Last arrival Czas wygenerowania ostatniej wiadomości.
Parametr określa porządek pakietów w buforze. Im wyższa
wartość pola Priority tym większy priorytet ma dany pakiet.
Message Priority
Priorytet musi być liczbą naturalną od 1 do 99. Pakiety z tym
samym priorytetem umieszczane są w kolejce zgodnie z FIFO.
Jest to etykieta nadawana wiadomości, określająca
Message Routing Class
wykorzystywany protokół rutingu.
Określa protokół warstwy transportowej wykorzystywany do
przenoszenia wiadomości wygenerowanych przez dane z
ródło.
Jeśli wykorzystywany jest protokół z kontrolą przepływu (pole
Message Transport
Flow ctl), to wcześniej należy ustawić rozmiar okna oraz liczbę
Protocol
potwierdzanych pakietów. Jeśli w danym protokole kontrola
przepływu nie jest wykorzystywana, to wtedy pole flow control
powinno zostać ustawione na NONE.
Packetize Czas przetwarzania pakietu w buforze.
Message size Wielkość wiadomości.
Określa węzeł przeznaczenia danej wiadomości. Nie występuje
w przypadku z
ródeł odpowiedzi, gdyż domyślnie węzłem
Message Destination
docelowym dla wiadomości wygenerowanych przez ten typ
z
ródła jest z
ródło, które tą wiadomość nadesłało.
Tabela 1 Opis ważniejszych parametrów z
ródeł ruchu
4
Nazwa parametru Opis
Message/session Ilość wiadomości transmitowanych podczas jednej sesji
Message IAT Interwał czasowy pomiędzy kolejnymi wiadomościami w jednej
sesji.
Setup packet Liczba bajtów w pakiecie startowym.
Confirm packet Liczba bajtów w pakiecie potwierdzającym.
Tabela 2 Opis parametrów dla z
ródła sesji
Oprócz wyżej wymienionych z
ródeł, występują jeszcze z
ródła aplikacji, które
pozwalają na zaawansowaną analizę sieci pod kątem konkretnych zastosowań. y
ródła
aplikacji korzystają ze specjalnie przygotowanych w projekcie poleceń (commands). y
ródła
aplikacji mogą być stosowane tylko w przypadku takich obiektów jak: komputery, grupy
komputerów, rutery. W ćwiczeniu z
ródło aplikacji wykorzystane zostanie do przesyłania
plików z serwera FTP do węzła przeznaczenia.
W ćwiczeniu wykorzystane zostaną:
- y
ródło aplikacji (Message Source)
- y
ródło odpowiedzi (Application Source)
Obiekty te należy przenieść z paska narzędziowego na obszar roboczy i połączyć z
dwoma węzłami w sposób przedstawiony na poniższym rysunku:
Rysunek 2. Schemat sieci po podłączeniu z
ródeł
Zanim z
ródła zostaną skonfigurowane, należy zdefiniować polecenia wykorzystywane
przez z
ródło aplikacji. W tym celu, z menu głównego programu należy wybrać opcję Define -
> Global Commands, a po pojawieniu się okna szczegółów zaznaczyć opcję Answer Message
i przenieść ja na listę znajdującą się po prawej stronie. Nazwa polecenia powinna mieć
wartość FTP_ANSWER, natomiast pozostałe parametry należy pozostawić z wartościami
domyślnymi. Tak zdefiniowane polecenie jest poleceniem globalnym. W ćwiczeniu należy
również zdefiniować polecenie lokalne (za pomocą opcji Commands w szczegółach obiektu
FTP SERWER). Idea tworzenia polecenia lokalnego jest taka sama jak w przypadku polecenia
zdefiniowanego globalnie. Polecenie lokalne powinno mieć typ Read File i nazwę
FTP_FILE_READ1.
W opcjach węzła przetwarzającego (FTP SERVER), po przejściu do edycji
parametrów węzła, w sekcji File List, należy wpisać nazwy i rozmiary (od 600 MB do
800MB) dziesięciu plików do pobrania. Po zdefiniowaniu listy plików, w opcjach polecenia
FTP_FILE_READ1 należy wybrać plik, który będzie odczytywany. Dodatkowo należy
zdefiniować dziewięć poleceń lokalnych, odpowiadających za odczyt każdego z pozostałych
plików.
Aby serwer FTP obsługiwał żądania FTP, musi posiadać niezerową pojemność dysku,
na którym będzie przechowywał zdefiniowane wcześniej pliki (Node Properties ->
Parameters -> Computer Group Parameters parametr Disk (Mb) w sekcji Disc Storage).
5
Pozostałe parametry powinny posiadać wartości:
Sekcja Application Processing
Proccesing/cycle: Poi(10.0)
Time slice: none
Sekcja Packet processing
Pozostawić wartości domyślne
Sekcja Port processing
Port default: 0.000 ms
Buffer max -> Input: 100000000
Buffer max -> Output: 100000000
Buffer units: Bytes
Sekcja Disk Storage:
Disk size: 100000 MB
Parametry, które nie zostały wymienione powyżej, należy pozostawić z wartościami
domyślnymi.
Po utworzeniu poleceń i stworzeniu listy plików do pobrania należy otworzyć okno
szczegółów z
ródła aplikacji (FTP) i ustawić w nim następujące parametry:
- Tryb generowania wiadomości na Received Message
- Do listy Edit Received Message dodać FTP_REQUEST
- Do pola Command Sequence należy dodać zdefiniowane wcześniej polecenia, przy
czym każde z poleceń powinno zostać wywołane dokładnie jeden raz (pole Number of
executions w szczegółach polecenia na liście Command Sequence). Polecenie
polegające na odczycie pliku powinno się wykonać przed poleceniem FTP_ANSWER
Rysunek 3. Kolejność zapytań i odpowiedzi w z
ródle aplikacji
6
 Po ustawieniu parametrów serwera FTP i z
ródła aplikacji należy ustawić parametry
z
ródła generującego żądania FTP:
Schedule: Iteration time
Arrival times -> Interarrival: Exp(1.0)
Arrival times -> First arrival: none
Arrival times -> Last arrival: none
Msg size calc: Probability distribution
Prob distrib: Poi(10.0)
Dest type: Random neighbor
Pozostałe parametry należy pozostawić z wartościami domyślnymi.
d) Symulacja sieci
Celem symulacji jest sprawdzenie, jak się będzie zmieniało obciążenie łącza
CSMA/CA w zależności od częstości generowanych zapytań FTP_REQUEST. Za częstość
generowanych wiadomości odpowiada sekcja parametrów Arrival Times we właściwościach
z
ródła wiadomości (FTP REQUEST).
Jeszcze przed symulacją, wybierając z menu głównego programu opcję Simulate ->
Verify Model, należy sprawdzić poprawność modelu sieci. Jeśli model jest prawidłowy, to w
lewym dolnym rogu programu powinien pojawić się komunikat: No Verification Errors
Detected.
Aby ustawić czas trwania symulacji, z menu głównego programu należy wybrać opcję
Simulate -> Run Parameters, a po ukazaniu się okna z parametrami, w polu Replication
Length wpisać odpowiedni czas symulacji, na przykład 3600s.
W ćwiczeniu monitorowane będą następujące parametry:
- Liczba dostarczonych zapytań FTP do serwera FTP (Nodes -> Recived Message
Count)
- Wykorzystanie łącza CSMA/CA (Links -> Channel Utilization)
- Liczba kolizji dla łącza CSMA/CA (Links -> Collision Stat)
- Opóz
nienie wiadomości w węz
le PC2 (Message + Response Sources -> Message
Delay)
- Opóz
nienie pakietów w węz
le PC2 (Message + Response Sources -> Packet Delay)
Raporty z symulacji można wybrać otwierając okno Select Reports (opcja Repors ->
Select Reports w menu głównym programu). Aby zmienić nazwę pliku z wynikami symulacji
należy wybrać opcję Report -> Set File Name. Samo uruchomienie symulacji wywołuje się za
pomocą polecenia Start Simulation lub za pomocą ikony . Aby przyspieszyć symulację
należy wyłączyć animację podczas symulacji (Simulate -> Animate  odznaczyć opcję
Animate Packet Flow).
Plik z wynikami można otworzyć bezpośrednio z programu COMNET (Report ->
Browse Report) lub za pomocą dowolnego edytora tekstowego. Otrzymane wyniki należy
umieścić w sprawozdaniu.
COMNET III umożliwia również podgląd danych podczas symulacji. Wyboru
odpowiedniego podglądu można dokonać w oknie Select Snapshots (Reports -> Select
Snapshots). Możliwe jest również zbieranie statystyk. W tym celu, we właściwościach danego
7
obiektu należy wybrać opcję Statistics i włączyć odpowiednią statystykę (zaznaczona opcja
Collect Stats we właściwościach danej statystyki).
e) Rozbudowa istniejącej sieci
Jako zadanie do samodzielnego wykonania pozostaje rozbudowanie istniejącej
infrastruktury sieciowej. Należy utworzyć nową grupę komputerów oraz serwer WWW.
Komputery z jednej grupy powinny generować zapytania do serwera WWW, natomiast z
drugiej do serwera FTP. Poniżej zaprezentowane zostały wartości parametrów dla
poszczególnych z
ródeł i urządzeń. Wcześniej należy zdefiniować własny rozkład
prawdopodobieństwa o nazwie MY_SAMPLE (Define -> User distributions), jako Sample
only: Nor(19.4,3.8).
y
ródło WWW REQUEST:
Schedule: Iteration time
Arrival times -> Interarrival: MY_ SAMPLE
Arrival times -> First arrival: none
Arrival times -> Last arrival: none
Msg size calc: Probability distribution
Prob distrib: Uni(10.0,100.0)
Dest type: Random neighbor
Trans protocol: TCP/IP
y
ródło WWW:
Schedule: Received Message
Edit Received Message: WWW REQUEST
Serwer WWW:
Application Processing -> Processing/cycle: 0.02
Application Processing -> Time slice: Nor(100000.0,10000.0)
Packet Processing: pozostawić wartości domyślne
Port processing -> Port default -> Input/Output: 4194304
Port processing -> Buffer max -> Input/Output: 0.050
Port processing -> Buffer units -> bytes
Disk Storage -> Disk: 1075 MB
Disk Storage -> Sector: 8748 KB
Disk Storage -> Xfer: 109284
Disk Storage -> Seek: 8500
Pozostałe parametry należy pozostawić z wartościami domyślnymi.
Należy również zdefiniować polecenia do odczytu strony WWW (WWW Page Read)
oraz polecenie do odpowiedzi na żądanie WWW (WWW_ANSWER). Dla lokalnego polecenia
WWW Page Read należy utworzyć własną tablicę rozkładu prawdopodobieństwa
WWW_READ (Define -> Tabular distribution).
8
WWW_ANSWER:
Use  Echo in reports: zaznaczone
Msg size calc: (A x File Bytes) + B
A = 1
B = 0
WWW Page Read:
Bytes Read Calculation: Probability distribution: WWW_READ
Pozostałe parametry pozostawić z wartościami domyślnymi
WWW_READ:
Type: discrete
Tabela: Cum prob - prawdopodobieństwo występowania wartości, Value  wartość
Prawdopodobieństwo Wartość
0.00000 0.00000
0.05230 2154.00000
0.09630 6618.00000
0.11500 8673.00000
0.14070 9975.00000
0.19420 14494.00000
0.22910 16650.00000
0.27350 17040.00000
0.28810 17053.00000
0.31560 18197.00000
0.34770 21797.00000
0.36910 25875.00000
0.40890 28188.00000
0.43720 30167.00000
0.45460 30365.00000
0.49540 30420.00000
0.51230 36514.00000
0.54120 39625.00000
0.67360 41829.00000
0.71060 62230.00000
0.72800 69609.00000
0.75040 72317.00000
0.77150 96015.00000
0.78640 127800.00000
0.81370 134370.00000
0.93240 136681.00000
0.97870 296816.00000
1.00000 526065.00000
Tabela 3 Rozkład prawdopodobieństwa dla żądań wysyłanych do serwera WWW
9
W przypadku żądań przesyłanych do serwera WWW nie definiuje się, jak to miało
miejsce w przypadku żądań FTP, wielkości pobieranych plików. Zakłada się, że generowane
wiadomości są nieduże i zbliżone do rozmiaru pakietów. Przykładowy schemat sieci
przedstawia poniższy rysunek:
Rysunek 4. Rozbudowana sieć bezprzewodowa
Po rozbudowie należy powtórnie przeprowadzić wszystkie symulacje, zaobserwować
jak się zmienia obciążenie w sieci w zależności od częstości generowanych wiadomości, czy
liczby komputerów w grupach. Można monitorować parametry innych urządzeń oraz łączy, a
także zmieniać rozkład ruchu w sieci.
Zadania:
- Jak częstość wysyłanych wiadomości oraz dołączanie kolejnych stacji wpływa na
wydajność sieci oraz liczbę pakietów ulegających kolizji (Links -> Collision Stats)?
- Zbadać wpływ wielkości pakietów (pomiędzy 50 B a 1500 B) na wydajność sieci.
Dlaczego dla pakietów o małych rozmiarach wydajność sieci jest taka mała?
- Dla jakich rozmiarów pakietów wydajność sieci jest największa (dla sieci utworzonej
w podpunkcie e)?
- Zbadać wpływ bitowej stopy błędów na wydajność pracy sieci dla 5, 25 i 100 stacji.
10