Современные информационные технологии/2.Вычислительная техника и программирование
ст.
Репрынцев А.А., Телятников А.О.
Донецкий
национальный технический университет, г.Донецк, Украина
РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
ДЛЯ АНАЛИЗА РАБОТЫ ИНТЕРНЕТ-УЗЛОВ.
Введение
Использование высокоуровневого
моделирования позволяет гарантировать полноту и правильность выполнения
информационной системой функций, определенных заказчиком. Моделирование как
метод исследования используется на всех этапах работы с вычислительной системой
– от этапа проектирования до этапа эксплуатации. Поэтому проблема моделирования
вычислительных систем, в частности вычислительных сетей, имеет в настоящее
время большую актуальность[1].
Цель работы – создание системы для
моделирования и анализа работы Интернет-узлов, позволяющей обеспечить легкость
моделирования и достаточный уровень достоверности полученных данных, а также
способности к принятию решений по модернизации модели. В качестве Интернет-узла
могут рассматриваться любые информационные системы: Интернет-провайдеры, ЦОД,
участки глобальной компьютерной сети, сети предприятий.
В настоящее время над вопросом
моделирования Интернет-узлов работают крупнейшие корпорации, которые стремятся
создать полнофункциональную и
достоверную систему[2]. Среди самых заметных разработок, можно выделить:
·
American HYTech, Prophesy;
·
CACI Product, COMNET III;
·
Make System, NetMaker XA;
·
NetMagic System, StressMagik;
·
Network Analysis Center, MIND.
Разрабатываемая система для
моделирования Интернет-узлов должна позволять:
·
Определять наиболее важные
параметры системы, такие как: источники задержек и узких мест сети; пики и
спады трафика как функцию времени; задержки
между конечными и промежуточными узлами сети; пропускные способности
каналов; коэффициенты использования сегментов;
·
Собирать и анализировать показатели
производительности и надёжности моделируемой системы с учётом приоритета
трафика сети и особенности клиентских станций;
·
Иметь способность представлять
проанализированные результаты в виде числовых (текстовых) и графических данных
по отдельным частям сети и по системе в целом;
·
Предлагать способы модернизации
сети.
Общие характеристики и принципы
работы Интернет-узлов
Интернет-узел – комплекс аппаратных
и программных средств созданных для предоставления телекоммуникационных услуг.
В роли таких узлов могут рассматриваться: ISP, сети предприятий и организаций,
ЦОД и т.д.
В качестве основного метода
исследований было решено использовать объектно-ориентированное моделирование. Объектное
моделирование – моделирование, при котором все моделируемые компоненты системы
представляются в виде объектов с особенной структурой, набором параметров и
методов, описанных при помощи компьютерных языков моделирования [3]. Такой
подход позволит достаточно легко описывать компоненты системы, их
взаимодействие и процесс обработки этими компонентами поступающих данных, что
сделает модель максимально похожей на реальную систему. Поскольку события,
происходящие в локальных вычислительных сетях, носят случайный характер, то для
моделирования трафика сети необходимо использовать вероятностные математические
модели теории массового обслуживания на основе одноканальных СМО с потерями.
Рисунок 1 – Схема модели одноканальной СМО с потерями
Механизм
разделения среды протокола Ethernet упрощенно описывается простейшей моделью
типа M/M/1 - одноканальной моделью с пуассоновским потоком заявок и
показательным законом распределения времени обслуживания. Она хорошо описывает
процесс обработки случайно поступающих заявок на обслуживание системами с одним
обслуживающим прибором со случайным временем обслуживания и буфером для
хранения поступающих заявок на время, пока обслуживающий прибор занят
выполнением другой заявки. Передающая среда Ethernet представлена в этой модели
обслуживающим прибором, а пакеты соответствуют заявкам[4].
Рисунок 2 – Применение модели
теории массового обслуживания M/M/1 для анализа трафика в сети Ethernet
У условиях современного прорыва в
области информационных технологий в состав Интернет-узла может входить огромное
количество различного оборудования. Каждое такое устройство имеет достаточно
сложную структуру с большим количеством варьируемых параметров. Для создания
модели такой системы необходимо заранее выделить наиболее используемые
устройства, разработать их классы и описать свойства.
Целью выделения основных классов
моделируемой системы является конкретизация схемы взаимодействия модулей
программного обеспечения. На рисунке 3 представлена схема взаимодействия
основных типов классов разрабатываемой системы. На схеме показано, каким
образом классы будут взаимодействовать между собой.
Рисунок 3 – Диаграмма взаимодействия основных типов
классов модели Интернет-узла
Для хранения всех параметров
моделируемой системы и свойств её компонентов необходимо наличие БД. В качестве
такой БД будем использовать систему MySQL Server.
MySQL — свободная система управления базами данных (СУБД). MySQL является собственностью компании Sun Microsystems, осуществляющей разработку и поддержку приложения.
Распространяется под GNU General Public License
и под собственной коммерческой лицензией, на выбор. Разработанная БД состоит из
23 таблиц, которые содержат информацию о свойствах моделируемых объектов и их
пространственном расположении.
Рисунок 4 – Схема БД
Прикладное ПО разработано с
использованием языка программирования Borland Builder 6.0. Это программный продукт, инструмент быстрой
разработки приложений (RAD), интегрированная среда программирования (IDE),
система, используемая программистами для разработки программного обеспечения на
языке C++.
Визуальное оформление программного
обеспечения состоит из нескольких форм, главные из которых:
1.
Главное окно программы – основная
форма программы, предназначенная для взаимодействия всех остальных форм
программы.
2.
Карта сети – форма, на которой
визуально отображается созданный Интернет-узел.
3.
Результаты программы – форма, на
которой отображаются результаты моделирования.
Выводы
В процессе выполнения данной
магистерской работы будут выполнены задачи по анализу и усовершенствованию
методов и средств разработки Интернет-узлов. Результаты данной работы смогут
использоваться для создания или усовершенствования систем крупными фирмами по
производству программного обеспечения, проектными, научно-исследовательскими и эксплуатационными
организациями при проектировании, разработке, внедрении и модернизации
Интернет-узлов. Полученная модель сети позволит произвести оценку её
производительности с учетом изменчивости характеристик входных неоднородных
потоков. Разработанные рекомендации позволят повысить производительность сетей
с неоднородными потоками на этапе их проектирования, а также оценить резерв и
допустимую нагрузку существующих. Объектно-ориентированного моделирование – не
новое, но очень перспективное научное направление, являющееся средством,
которое позволяет существенно повысить точность моделирования путём более
подробного описания системы.
Литература:
[1] Динамическое моделирование и
анализ корпоративных вычислительных систем. №6.2001 [Электронный ресурс]
Режим доступа: http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/6/40
[2] Сетевые технологии. [Электронный
ресурс]/ CITFORUM.RU. Режим доступа: http://www.citforum.ru/netshttp://book.itep.ru/4/45/modl4517.htm
[3] А.М. Андреев, Ю.А. Кантонистов.
Объектная СУБД Jasmine: широкие возможности построения
приложений // PC WEEK, 37, 1998. - с. 10 - 11.
[4] Динамическое моделирование и анализ корпоративных вычислительных систем.
№6.2001 Режим доступа: http://www.setevoi.ru/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/6/40