Σπύρος Δενάζης sdena@upatras.gr Εργαστήρια Δικτύων Υπολογιστών Εργαστήριο 1ο : Εισαγωγή στην εξομοίωση και στο εργαλείο ΟΡΝΕΤ Σπύρος Δενάζης sdena@upatras.gr

Σύνοψη Γενικά για λογισμικό εξομοίωσης Οδηγίες εγκατάστασης ΟΡΝΕΤ Εισαγωγή στο ΟΡΝΕΤ Παράδειγμα: Δημιουργώντας ένα μικρό δίκτυο

Γενικά περί εξομοίωσης Αντικείμενο έρευνας Στόχος είναι η δημιουργία αξιόπιστων μοντέλων Τα μοντέλα αυτά θα πρέπει να αντανακλούν όλες εκείνες τις παραμέτρους που πραγματικά επηρεάζουν τη συμπεριφορά του συστήματος Δίνει τη δυνατότητα να μελετηθούν σε σύντομο χρόνο διάφορες λειτουργίες του συστήματος και να δοκιμαστούν διάφορες εναλλακτικές λύσεις. Μειονέκτημα είναι ο χρόνος που χρειάζονται μεγάλης κλίμακας προσομοιώσεις. Είναι ένα από τα βασικά εργαλεία αξιολόγησης νέων συστημάτων/αρχιτεκτονικών κλπ στα δίκτυα Άλλα εργαλεία είναι τα αναλυτικά μοντέλα, εργαστηριακά πρωτότυπα (μικρής κλίμακας), πειραματισμός σε μεγάλη κλίμακα και πραγματικές συνθήκες.

Οδηγίες Εγκατάστασης ΟΡΝΕΤ Το λογισμικό ΟΡΝΕΤ βρίσκεται http://license.ece.upatras.gr:5432/opnet/ Οδηγίες εγκατάστασης για περιβάλλοντα Windows & Linux http://license.ece.upatras.gr:5432/opnet/installdoc.htm Σε περιβάλλον Windows είναι πιο δύστροπη η εγκατάσταση Για να μπορείτε να το τρέχετε εκτός πανεπιστημίου θα χρειαστείτε σύνδεση μέσω VPN.

Σύνοψη Γενικά για λογισμικό εξομοίωσης Οδηγίες εγκατάστασης ΟΡΝΕΤ Εισαγωγή στο ΟΡΝΕΤ Παράδειγμα: Δημιουργώντας ένα μικρό δίκτυο

Εισαγωγικές έννοιες Καλό είναι να εξοικειωθείτε και με το εγχειρίδιο του ΟΡΝΕΤ Π.χ ΟΡΝΕΤ Modeller 16.0 documentation Tutorials Βασικές λειτουργίες ΟΡΝΕΤ Δημιουργία μοντέλου δικτύου Επιλογή είδους στατιστικών προς συλλογή Εκτέλεση προσομοίωσης Ανάλυση στατιστικών - Συμπεράσματα

Βασικά εργαλεία ΟΡΝΕΤ Project editor Node Editor Process Editor Είναι ο βασικός χώρος εργασίας μέσω του οποίου επιτυγχάνονται οι βασικές λειτουργίες του ΟΡΝΕΤ Δημιουργία διαφόρων σεναρίων εξομοίωσης και παραλλαγών του μοντέλου εξομοίωσης με στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων Node Editor Process Editor Άλλοι editors Link editor, Packet Format editor κ.α

Project Editor

Το παράθυρο του Project Editor

Node Editor

Process Editor

Σχέσεις μεταξύ Editors-Μοντέλων

Σύνοψη Γενικά για λογισμικό εξομοίωσης Οδηγίες εγκατάστασης ΟΡΝΕΤ Εισαγωγή στο ΟΡΝΕΤ Παράδειγμα: Δημιουργώντας ένα μικρό δίκτυο

Παράδειγμα Δημιουργώντας ένα μικρό δίκτυο Στόχοι αυτού του παραδείγματός είναι: Δημιουργία ενός τοπικού δικτύου από έτοιμα μοντέλα-αντικείμενα του ΟΡΝΕΤ μέσω των διαφόρων editors και κυρίως του Project Editor Επιλογή συγκεκριμένων στατιστικών που είναι αναγκαία για την μελέτη της απόδοσης του δικτύου Τον τρόπο με τον οποίο δοκιμάζουμε διαφορετικά σενάρια (παραλλαγές) του μοντέλου Εκτέλεση εξομοιώσεων των διαφόρων σεναρίων Συλλογή, προβολή και αξιολόγηση των στατιστικών.

Το αρχικό δίκτυο και οι παραλλαγές του Υποθέτουμε ότι υπάρχουν 30 σταθμοί εργασίας οι οποίοι συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός μεταγωγέα (switch) με τοπολογία αστέρα (star) Πάνω στο μεταγωγέα συνδέεται και ένας εξυπηρετητής (server) με τον οποίο επικοινωνούν οι 30 σταθμοί. Θέλουμε να μελετήσουμε την επέκταση του δικτύου αυτού μέσω της διασύνδεσής του με ένα άλλο τοπικό δίκτυο με 15 σταθμούς που βρίσκεται σε άλλο όροφο. Η διασύνδεση των 2 υποδικτύων γίνεται μέσω ενός δρομολογητή (router) Όλες οι συνδέσεις είναι με ethernet με διαμετακομιστική ικανότητα 10 Mbps

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Πρώτα πρέπει να δημιουργήσουμε ένα project και ένα σενάριο Το project αντιπροσωπεύει μία ομάδα σεναρίων μέσω των οποίων διερευνούμε εναλλακτικές συμπεριφορές. Επιλέξτε File > New… Επιλέξτε Project και πατήστε OK. Ονομάστε το project: <τα αρχικά σας>_Sm_Int , π.χ SD_Sm_Int Ονομάστε το σενάριο αυτό: first_floor Μετά τη δημιουργία του project χρησιμοποιούμε τον Startup Wizard ο οποίος ανοίγει αυτόματα για να δημιουργήσουμε ένα νέο σενάριο. Οι επιλογές που έχετε θα σας επιτρέψουν να ορίσετε την τοπολογία του δικτύου, το μέγεθος και την κλίμακά του καθώς και ένα χάρτη της επιφάνειας

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Δώστε τις τιμές του πίνακα Dialog Box Name Value 1. Initial Topology Δώστε την προκαθορισμένη τιμή: Create empty scenario. 2. Choose Network Scale Επιλέξτε Office. Επιλέξτε Use metric units. 3. Specify Size Επιλέξτε το προκαθορισμένο μέγεθος: 100 m x 100 m 4. Select Technologies Επιλέξτε την οικογένεια μοντέλων Sm_Int_Model_List. 5. Review Ελέγξτε ότι δώσατε τις σωστές τιμές και πατήστε Finish.

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Τα διάφορα μοντέλα δικτύου δημιουργούνται μέσω του Project Editor κάνοντας χρήση των διαφόρων δικτυακών συσκευών (network nodes) και των συνδέσμων (links). Τα αντικείμενα αυτά είτε δίνονται από το λογισμικό ΟΡΝΕΤ είτε έχουν δημιουργηθεί από τους διάφορους editors του ΟΡΝΕΤ και έχουν ενσωματωθεί στο εργαλείο Object Palette. Υπάρχουν τρεις τρόποι που μπορούν και να συνδυαστούν για να φτιάξει κάποιος την τοπολογία ενός δικτύου Εισαγωγή υπάρχουσας τοπολογίας μέσω της δυνατότητας Import Χρήση της παλέτας αντικειμένων (object palette) Μέσω της επιλογής της μεθόδου Topology>Rapid Configuration..

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Η μέθοδος Rapid Configuration επιλέγεται από το Μενού Topology>Rapid Configuration Επιλέξτε Star Από το παράθυρο επιλέξτε τις παρακάτω τιμές και μετά πατήστε ΟΚ

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Ήδη έχει δημιουργηθεί ένα μεγάλο μέρος του δικτύου που έχει την παρακάτω μορφή Για να το δείτε καλύτερα πατήστε View > Zoom > To All

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Για να εμπλουτίσουμε το δίκτυό μας και με άλλα αντικείμενα χρησιμοποιούμε την άλλη μέθοδο με τη χρήση της Object Palette. Ανοίξτε το εργαλείο Object Palette είτε επιλέγοντας το εικονίδιο από τη μπάρα με τα εργαλεία είτε μέσω του μενού Topology>Open Object Palette Επιλέξτε από την οικογένεια αντικειμένων Sm_Int_model_List το αντικείμενο (δικτυακός εξυπηρετητής) Sm_Int_server και μετά κρατώντας πατημένο το ποντίκι σύρετε το αντικείμενο αυτό στην επιφάνεια εργασίας του Project Editor στο σημείο που θέλετε να το τοποθετήσετε. Στη συνέχεια κάντε δεξί click για να ελευθερώσετε το αντικείμενο. Αν συνεχίσετε να πατάτε το αριστερό κουμπί πάνω στην επιφάνεια εργασίας θα δημιουργείτε αντίγραφα του αντικειμένου που επιλέξατε. Στη συνέχεια επιλέξτε τον σύνδεσμο 10_BaseT και σύρετε τον στο αντικείμενο της επιφάνειας εργασίας που θέλετε να συνδέσετε το ένα άκρο του και στη συνέχεια πηγαίνετε στο αντικείμενο με το οποίο θέλετε να συνδέσετε το άλλο άκρο του Στο παράδειγμά μας θα πρέπει να συνδέσετε τον εξυπηρετητή με το μεταγωγέα Τέλος εντοπίστε από την ίδια ομάδα τα αντικείμενα Sm_Application_Config και Sm_Profile_Config και τοποθετήστε τα με την ίδια μέθοδο στην επιφάνεια εργασίας και κλείστε το εργαλείο Object Palette.

Βήματα δημιουργίας του αρχικού δικτύου Το τελικό αποτέλεσμα της τοπολογίας είναι

Επιλογή στατιστικών για συλλογή Μετά τη δημιουργία του δικτύου προσομοίωσης πρέπει να επιλέξουμε το είδος των στατιστικών που θέλουμε το πρόγραμμα εξομοίωσης να συλλέξει Στατιστικά μπορούν να επιλεγούν Είτε ανά αντικείμενο (object statistics) Είτε για όλο το δίκτυο (global statistics) Τα στατιστικά που θα επιλέξουμε σχετίζονται με το πρόβλημα που θέλουμε να επιλύσουμε Π.χ Ο εξυπηρετητής θα είναι εις θέση να ανταπεξέλθει στον επιπλέον φόρτο του 2ου τοπικού δικτύου; Η συνολική καθυστέρηση σε όλο το δίκτυο λόγω της προσθήκης κίνησης από το 2ο δίκτυο θα κυμανθεί σε αποδεκτά επίπεδα; Για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις θα πρέπει να δούμε πρώτα ποια είναι η κατάσταση με το ένα δίκτυο και μετά να συγκρίνουμε την κατάσταση με την ύπαρξη και του 2ου υποδικτύου. Για τους λόγους αυτούς θα επιλέξουμε ένα στατιστικό που αφορά τον εξυπηρετητή (object statistic) δηλ. το Server Load, και ένα καθολικό στατιστικό (global statistic), δηλ. το Ethernet Delay.

Επιλογή στατιστικών για συλλογή Tο Server load είναι ένα σημαντικό στατιστικό που αφορά τη συνολική συμπεριφορά του δικτύου αν και σχετίζεται με τον εξυπηρετητή αφού όλοι οι σταθμοί εργασίας επικοινωνούν με αυτόν. Για να επιλέξουμε αυτό το στατιστικό κάνουμε τα εξής βήματα: Δεξί κλικ στον κόμβο (node_31) και επιλέγουμε Choose Individual DES Statistics από το μενού που εμφανίζεται και αφορά στον αντικείμενο εξυπηρετητή Το κουτί διαλόγου Choose Results εμφανίζεται το οποίο οργανώνει ιεραρχικά όλα τα είδη στατιστικών που προσφέρονται από το ΟΡΝΕΤ. Επιλέγουμε από την ομάδα Ethernet το Load (bits/sec) Για να επιλέξουμε τα καθολικά στατιστικά κάνουμε πάλι δεξί κλικ σε οποιοδήποτε άλλο σημείο του Project Editor προσέχοντας να μην επιλέξουμε κάποιο συγκεκριμένο αντικείμενο και στη συνέχεια επιλέγουμε Choose Individual DES Statistics  Global Statistics  Ethernet  Delay (sec)

Επιλογή στατιστικών για συλλογή Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τις επιλογές των στατιστικών για τις 2 περιπτώσεις.

Εκτέλεση εξομοίωσης Στα πλαίσια προετοιμασίας για την εξομοίωση επιλέγουμε Edit > Preferences. Πληκτρολογήστε την τιμή network sim στο πεδίο Search for: και πατήστε το κουμπί Find. Αν η Τιμή του πεδίου Value της επιλογής Network Simulation Repositories δεν είναι stdmod, κάντε κλικ πάνω από το πεδίο και θα διαπιστώσετε ότι το κουτί διαλόγου Network Simulation Repositories ανοίγει. Κάντε κλικ στην τρέχουσα τιμή (π.χ. “<empty>”), και μετά πατήστε το Insert κουμπί. Πληκτρολογήστε stdmod και μετά πατήστε Enter. Πατήστε δύο φορές OK για να κλείσουν με τη σειρά τα κουτιά διαλόγου Network Simulation Repositories και Preferences. Για να εκτελέσουμε την εξομοίωση και να συλλέξουμε στατιστικά Επιλέγουμε από το μενού DES > Configure/Run Discrete Event Simulation ή από την μπάρα εργαλείων επιλέγουμε το Discrete Event Simulation (DES) εικονίδιο Στο παράθυρο που άνοιξε δίνουμε τις παρακάτω τιμές.

Εκτέλεση εξομοίωσης Είμαστε έτοιμοι να εκτελέσουμε την εξομοίωση πατώντας το κουμπί Run το οποίο μας εμφανίζει το παράθυρο προόδου της εξομοίωσης του δικτύου.

Παρουσίαση αποτελεσμάτων Στο σημείο αυτό έχουν ήδη συλλεχτεί τα αποτελέσματα από το πακέτο εξομοίωσης και είναι διαθέσιμα από το χρήστη οποίος μπορεί να τα δει και να τα επεξεργαστεί με διάφορους τρόπους. Ένας από αυτούς είναι ο παρακάτω: Κάνουμε δεξί κλικ στον κόμβο (node_31) και από το μενού που εμφανίζεται και αφορά στο αντικείμενο εξυπηρετητή επιλέγουμε View Results. Τότε ανοίγει ένα παράθυρο με τίτλο Results Browser Για να δει κάποιος τα αποτελέσματα που αφορούν στο στατιστικό που είχαμε επιλέξει, δηλ. Ethernet Load, επεκτείνουμε την ιεραρχία Object Statistics > Office Network > node_31 > Ethernet και επιλέγουμε το κουτί επιλογής Load (bits/sec) Για να δούμε και τα καθολικά στατιστικά, Load, ακολουθούμε την ίδια διαδικασία όπως προηγουμένως με τη διαφορά ότι κάνουμε δεξί κλικ σε οποιοδήποτε άλλο σημείο της επιφάνεια εργασίας που δεν περιλαμβάνει κάποιο συγκεκριμένο αντικείμενο. Τα αποτελέσματα που αφορούν σε αυτά τα 2 στατιστικά φαίνονται όπως παρακάτω

Επέκταση αρχικού δικτύου Η επέκταση του αρχικού δικτύου με την προσθήκη του τοπικού δικτύου που βρίσκεται στο 2ο όροφο θα γίνει με τη δημιουργία ενός 2ου σεναρίου στα πλαίσια του ίδιου project Θα κάνουμε χρήση εντολών του ΟΡΝΕΤ που μας δίνει αυτή την δυνατότητα. Από το μενού επιλέγουμε ScenariosDuplicate Scenario Πληκτρολογήστε expansion ως το όνομα του νέου σεναρίου και στη συνέχεια επιλέξτε ΟΚ. Το σενάριο με το όνομα expansiοn έχει αντιγραφεί και περιέχει όλους τους κόμβους, διάρθρωση του προηγούμενου σεναρίου Πάνω σε αυτό το νέο σενάριο θα δουλέψουμε στη συνέχεια για να το επεκτείνουμε με το νέο τοπικό δίκτυο. Η δημιουργία του νέου τοπικού δικτύου θα γίνει πάνω στην ίδια επιφάνεια εργασίας όπως ακριβώς κάναμε και με το αρχικό με τη μόνη διαφορά ότι τώρα έχουμε 15 σταθμούς εργασίας

Επέκταση αρχικού δικτύου Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Rapid Configuration επιλέγεται από το Μενού Topology>Rapid Configuration Επιλέξτε Star Από το παράθυρο επιλέξτε τις παρακάτω τιμές και μετά πατήστε ΟΚ

Επέκταση αρχικού δικτύου Αυτό που απομένει είναι να συνδέσουμε τα 2 τοπικά δίκτυα με ένα δρομολογητή (router) έτσι ώστε οι σταθμοί εργασίας του τοπικού δικτύου του 2ου ορόφου να έχουν πρόσβαση στον εξυπηρετητή. Πρέπει λοιπόν να επιλέξουμε ένα router από τη Object Palette με ανάλογο τρόπο που επιλέξαμε επιπλέον αντικείμενα όταν κατασκευάζαμε το αρχικό μας δίκτυο. Ανοίγοντας την Object Palette επιλέγουμε από την οικογένεια αντικειμένων Sim_Int_Model_List το δρομολογητή Cisco 2514 όπως παρακάτω και το μεταφέρουμε στην επιφάνεια εργασίας

Επέκταση αρχικού δικτύου Τέλος συνδέουμε τους 2 μεταγωγείς με το δρομολογητή με τους ίδιους συνδέσμους 10BaseT όπως κάναμε με τη σύνδεση εξυπηρετητή και μεταγωγέα στο αρχικό μας δίκτυο. Σώζουμε το project και εκτελούμε την εξομοίωση και με αυτό το σενάριο

Σύγκριση αποτελεσμάτων Στο σημείο αυτό έχουν ήδη συλλεχτεί τα αποτελέσματα από το πακέτο εξομοίωσης και για αυτό το σενάριο και είναι διαθέσιμα στο χρήστη για να τα συγκρίνει με αυτά από το προηγούμενο σενάριο: Για να δούμε τα νέα αποτελέσματα καθώς και τη σύγκρισή τους με τα παλιά ακολουθούμε παρόμοια διαδικασία με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων του πρώτου σεναρίου. Κάνουμε δεξί κλικ στον κόμβο (node_31) και από το μενού που εμφανίζεται και αφορά στο αντικείμενο εξυπηρετητή επιλέγουμε View Results. Τότε ανοίγει ένα παράθυρο με τίτλο Results Browser Επιλέγουμε Current Project από το συρόμενο μενού Results for: Επιλέγουμε και τα 2 σενάρια από τα κουτιά κάτω από το Results for: Από την περιοχή Presentation, επιλέγουμε από το συρόμενο μενού Overlaid Statistics. Για να δει κάποιος και να συγκρίνει τα αποτελέσματα των 2 σεναρίων και αφορούν στο στατιστικό που είχαμε επιλέξει, δηλ. Ethernet Load, επεκτείνουμε την ιεραρχία Object Statistics > Office Network > node_31 > Ethernet και επιλέγουμε το κουτί επιλογής Load (bits/sec) Αν θέλουμε να δούμε μέσες τιμές τότε Από την περιοχή Presentation, επιλέγουμε από το συρόμενο μενού αντί της επιλογής As Is την επιλογή time_average

Σύγκριση αποτελεσμάτων Για να δούμε και τα καθολικά στατιστικά, Load, ακολουθούμε την ίδια διαδικασία όπως προηγουμένως με τη διαφορά ότι κάνουμε δεξί κλικ σε οποιοδήποτε άλλο σημείο της επιφάνεια εργασίας που δεν περιλαμβάνει κάποιο συγκεκριμένο αντικείμενο. ΠΡΟΣΟΧΗ!! Κλείστε το project σώζοντας το. Επαναφέρετε τις ρυθμίσεις στο Preferences σβήνοντας την τιμή stdmod που είχατε θέσει για το Network Simulation Repositories επιλέγοντας Edit > Preferences, search for Network Simulation Repositories, κλικ στο πεδίο Value και επιλέξτε Delete.