Краткое описание пакета программ Opnet

Вкратце рассмотрим технологию IT Guru, а прежде всего рабочую область программы и редактор проекта.

Под технологией IT Guru подразумевают совокупность действий для создания модели сети и проведение на ней имитационных экспериментов. Для этого рассмотрим редактор проекта (Project Editor). С его помощью можно создавать модель сети, выбирать требуемую статистику, собираемую с каждого объекта сети или со всей сети, запускать процесс моделирования и осуществлять просмотр результатов.

Когда открыт какой-либо проект, то экран редактора будет выглядеть так, как показано на рисунке 16. Если же в начале какого-нибудь слота среда оказывается занятой, то вычитания единицы не происходит, и таймер «замораживается». В этом случае станция начинает новый цикл доступа к среде, изменяя только алгоритм выбора слота для передачи. Как и в предыдущем цикле, станция следит за средой и при ее освобождении делает паузу в течение межкадрового интервала. Если среда осталась свободной, то станция использует значение «замороженного» таймера в качестве номера слота и выполняет описанную выше процедуру проверки свободных слотов с вычитанием единиц, начиная с замороженного значения таймера отсрочки.

Рисунок 16 – Редактор транспортных сетей

Перед созданием новой модели сети необходимо добавить новый проект (project) и сценарий (scenario). Проект – это группа зависимых сценариев, каждый из которых описывает различные детали сети. Проект может содержать множество сценариев.

После создания нового сценария для добавления нужно использовать начальный < мастер запуска > (Startup Wizard). Параметры мастера позволяют:

– определить начальную топологию сети;

– определить масштаб и размер сети;

– выбрать карту для фона сети (план здания, города);

– сопоставить палитру компонентов (базу ресурсов сети) сценарию.

<Мастер запуска> автоматически открывается каждый раз при создании проекта и помогает выбрать необходимые свойства сетевой среды.

Для создания нового сценария с помощью мастера необходимо:

– запустить IT Guru;

– выбрать пункт <файл>–>новый... (File– >New...);

– из выпадающего меню выбрать < проект> (Project) и нажать Ok;

– назвать проект и сценарий по следующему принципу:

– название проекта – <ваши инициалы>_Sm_Int

4.3 Построение сети на базе Ethernet и Wi-Fi в программе Opnet
Modeler

C помощью утилиты OPNET Modeler мы построили сеть на базе технологий Ethernet и Wi-Fi. Из оборудования потребовался коммутатор Ethernet, Wi-Fi роутер, проводные и беспроводные рабочие станции, сервер. На рисунке 17 изображенf cеть построенная в программе Opnet.

Рисунок 17 – Сеть построенная в программе Opnet

Технологии сетевого уровня – это принципы построения и организация взаимодействия средств (аппаратных и программных), которые должны обеспечивать возможность объединения множества сетей (подсетей), в общем случае построенных на базе различных технологий, в единую сеть (составную сеть или internet).

Подсети, как локальные, так и составные в единой сети соединяются между собой маршрутизаторами. В пределах каждой подсети все узлы взаимодействуют по некоторой единой технологии, например, Ethernet, FDDI, X.25 и др. Однако ни по одной отдельно взятой технологии невозможно построить сеть, обеспечивающую информационную связь между произвольно выбранными узлами, которые принадлежат подсетям, использующим различные технологии.

Именно эту задачу – обеспечение взаимодействия между любой произвольной парой узлов в составной, крупной, охватывающей большую территорию, сети эффективно решают протоколы стека ТСР/IP. На основе технологии ТСР/IP построена самая развитая в настоящее время глобальная составная сеть Internet. На рисунке 15 изображена модель взаимодействия в сети.

Каждый компьютер в сетях TCP/IP для идентификации сетевого интерфейса имеет три типа адресов:

– локальный (аппаратный) адрес – MAC-адрес;

– сетевой адрес – IP–адрес;

– символьный адрес (доменный) – DNS-имя.

На рисунке 18 изображена модель взаимодействия в сети.

Рисунок 18 – Модель взаимодействия в сети

Теперь рассмотрим структуру сетевых элементов с помощью Node Model.

Локальный или физический адрес узла, определяется технологией, на базе которой построена сеть, и в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети, – это МАС–адрес сетевого адаптера ПК или порта маршрутизатора, например, 11–А0–17–3D–BC–01.

В большинстве технологий LAN для адресации узлов при обмене данными используются МАС–адреса. В технологиях X.25, ATM, Frame relay и пр. Применяются свои системы адресации. Однако при объединении различных сетей эти локальные (аппаратные) адреса становятся элементами адресов технологии, которая включает их в составную сеть, в данном случае В стеке протоколов ТСР/IP подсети рассматриваются как вспомогательные средства (аппаратные), необходимые лишь для перемещения пакета до ближайшего шлюза – пограничного маршрутизатора. Например, сеть IPX/SPX может сама состоять из подсетей, в которых узлы идентифицируются как аппаратными, так и сетевыми IPX-адресами. IPX/SPX и рассматривает (использует) в качестве локальных адресов узлов подсети IPX/SPX адреса сетевого уровня данной технологии. На рисунке 19 изображена модель взаимодействий рабочей станции.

Рисунок 19 – Модель взаимодействий рабочей

станции

Сетевой адрес (IP-адрес) в технологии ТСР/IP используется для собственной адресации составной сети, не зависящей от способов адресации узлов в отдельных подсетях.

Адрес составной сети (IP-адрес) состоит из номера подсети и номера узла. В качестве номера узла может выступать либо локальный адрес узла подсети, например, МАС-адрес либо сетевой, как для подсетей IPX/SPX. Возможно в качестве IP-адреса использование некоторого числа, никак не связанного с технологией данной подсети, но однозначно идентифицирующее узел этой подсети. По технологии ТСР/IP всякий раз, когда пакет направляется через составную сеть адресату в заголовке пакета указывается IP-адрес узла назначения, в котором содержится номер подсети назначения. По этому номеру каждый очередной маршрутизатор находит адрес следующего маршрутизатора в соответствии с записью в таблице маршрутизации.

Поскольку маршрутизатор по своему назначению входит одновременно в состав нескольких подсетей, каждый его интерфейс (порт) имеет собственный IP-адрес. Конечный узел (ПК) также может входить в несколько подсетей, например, VLAN, и имеет столько же IP-адресов.

Следовательно, IP-адрес идентифицирует не отдельное устройство – ПК или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. На рисунке 20 изображена модель взаимодействий сервера.

Рисунок 20 – Модель

взаимодействий

сервера

Номер сети может быть выбран администратором произвольно, если она не включается в глобальную сеть Internet.

Если сеть должна работать как составная часть Internet, то IP-адрес назначается по рекомендации специального подразделения Internet.

Обычно провайдеры услуг Internet получают значения диапазонов IP-адресов у подразделений NIC, а затем распределяют IP–адреса между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла.

Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла – гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться произвольно.

Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP–адресов, по числу сетевых связей.

Символьный адрес или DNS-имя заменяет цифровое представление IP-адреса узла (компьютера) набором символов, назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени узла, имени организации, имени домена (SERV1.IBM.COM). На рисунке 21 изображена модель взаимодействий Ethernet коммутатора

Рисунок 21 – Модель взаимодействий Ethernet коммутатора

Главной целью изменения системы адресации было не механическое увеличение адресного пространства, а повышение эффективности работы стека TCP/IP в целом. Переход на новую систему снизил затраты на маршрутизацию за счет увеличения числа уровней иерархии адресов, групповой адресации и др. В частности, предусмотрено три основных типа адреса: индивидуальный, групповой и произвольной рассылки. Тип адреса определяется значением нескольких старших битов адреса, которые названы «префиксом формата».

Адрес содержит следующие поля:

– префикс формата (FP) имеет размер 3 бита и описывает три уровня идентификации сетей;

– агрегирование верхнего уровня (TLA) имеет размер 13 бит идентифицирует сети самых крупных поставщиков услуг;

– агрегирование местного уровня (SLA) имеет размер 16 бит идентифицирует подсети отдельных абонентов, например, подсети корпоративной сети;

Идентификатор интерфейса имеет размер 64 бита идентифицирует отдельные узлы абонентов (совпадает с локальным адресом). Его размер – 64 бита позволяет поместить, например, при маршрутизации адрес Х25 (до 60 бит).

Рисунок 22 – Модель взаимодействий

Wi-Fi рабочей станции

Процедуры назначения номеров сетям и узлам сетей, входящих в составную сеть, являются централизованными и регламентируются стандартом RFC 2050 – темы для обсуждения.

Если подсеть является частью сети Internet и технически поддерживается установкой соответствующих маршрутизаторов, то IP-адресация обеспечивается усилиями специальных органов.

Однако при включении ее в Internet может возникнуть коллизия адресов. Чтобы этого не произошло, в стандартах Internet указаны процедуры частной адресации узлов сети для автономного использования, предусматривающие возможность в будущем включения ее в глобальную сеть Internet.

Основной проблемой централизованного распределения адресов является их дефицит. На рисунке 23 изображена Модель взаимодействий Wi-Fi роутера.

Рисунок 23 – Модель взаимодействий Wi-Fi роутера

На рисунке 24 изображен вариант интегрированной сети на базе технологий Ethernet и Wi-Fi.

Рисунок 24 – Вариант сети на базе технологий Ethernet и Wi-Fi

В режиме доступа DCF применяются меры для устранения эффекта скрытого терминала. Для этого станция, которая хочет захватить среду и в соответствии с описанным алгоритмом начинает передачу кадра в определенном слоте, вместо кадра данных сначала посылает станции назначения короткий служебный кадр RTS (Request To Send – запрос на передачу). На этот запрос станция назначения должна ответить служебным кадром CTS (Clear To Send – свободна для передачи), после чего станция–отправитель посылает кадр данных. Кадр CTS должен оповестить о захвате среды те станции, которые находятся вне зоны сигнала станции–отправителя, но в зоне досягаемости станции–получателя, то есть являются скрытыми терминалами для станции–отправителя.

Максимальная длина кадра данных 802.11 равна 2346 байт, длина RTS-кадра 20 байт, CTS-кадра – 14 байт. Так как RTS- и CTS-кадры гораздо короче, чем кадр данных, потери данных в результате коллизии RTS- или CTS-кадров гораздо меньше, чем при коллизии кадров данных. Процедура обмена RTS- и CTS-кадрами не обязательна. От нее можно отказаться при небольшой нагрузке сети.