Simulačné prostredie NCTUns

Obsah práce

1.	WDM optické siete
2.	Sieť OBS
3.	Simulačné prostredie NCTUns
4.	Simulácia v NCTUns
5.	Vyhodnotenie simulácie vlastností generátorov prevádzkových tokov

Sieťový simulátor NCTUns je verejne prístupný a široko použiteľný simulátor rôznych protokolov používaných v IP sieťach. Je vyvíjaný v univerzitnom prostredí pod operačným systémom FreeBSD a je prístupný aj jeho zdrojový kód a používateľská príručka, čo je nespornou výhodou pri optimalizácii spúšťania simulátora. Posledná uvoľnená verzia je NCTUns 6.0 zo septembra 2009.

NCTUns bol navrhovaný a implementovaný Prof. S. Y. Wangom a jeho študentami na univerzite National Chiao Tung University (NCTU).

Prostredie NCTUns je spustiteľné v operačných systémoch Linux, súčasná verzia 6.0 je podporovaná v distribúciách Red – Hat, Fedora 11 – Leonidas. Samozrejmosťou je podpora distribúcií ako Debian, avšak je potrebná menšia konfigurácia operačného systému. [4]

Funkcie a vlastnosti NCTUns

• Spolupráca s reálnym svetom. Externý host z reálneho sveta môže komunikovať s uzlami (napr. router, host...) v sieti namodelovanej v NCTUns.
• Využívanie TCP/IP protokolov z jadra operačného systému.
• Existuje možnosť kooperácie s Unix aplikáciami. Aplikácie vytvorené počas simulácie je možné premiestniť na reálny Unix stroj.
• Možnosť využiť konfiguračné nástroje na monitorovanie (napr. route, ifconfig, netstat...)

Už spomenutá výhoda, podobnosť s reálnymi sieťami, robí tento program vhodným na využitie vo výskume a univerzitnom prostredí. Existuje tak možnosť reálne si nacvičiť konfigurovanie sietí v takmer reálnych podmienkach. Simulovať je možné GPRS siete, LAN, optické siete, samozrejmosťou je podpora aj pre OBS siete. Práve možnosť podpory OBS hrala úlohu pri voľbe simulačného nástroja.

Program disponuje silným grafickým prostredím, ktoré je užívateľsky orientované. V prostredí je možné vytvoriť topológiu, konfigurovať sieťové prvky, analyzovať výsledky simulácií.

Simulátor využíva jednoduchú syntax pre popis nastavení a konfigurovanie úloh. Opis syntaxe je generovaný grafickým prostredím, ktoré je však možné obísť jednoduchým textovým editorom. V praxi to môže nastať, ak je jedno alebo viacero zariadení v simulácii nepodporovaných GUI. Týmto je možné docieliť aj celkové obchádzanie GUI a pomocou textového editora a skriptov je možné ovládať simulátor. [4]

Komponenty NCTUns

Na architektúru NCTUns je možné pozerať ako na balík pozostávajúci z nasledujúcich komponentov:

1. Grafické rozhranie, v ktorom môže používateľ editovať topológiu siete, konfigurovať uzly, špecifikovať počiatočné hodnoty, atď.
2. Simulátor, ktorý poskytuje základné, no dôležité simulačné služby ako plánovač udalostí, manažment časovača, manipulátor paketov, atď.
3. Množina protokolových modulov, z ktorých každý implementuje špecifický protokol alebo funkciu (napr. plánovanie paketov, manažment buffera).
4. Plánovač úloh. Jeho funkciou je rozdeliť simuláciu medzi dostupné servre.
5. Koordinátor - nachádza sa na každom počítači, kde beží server simulátora. Proces koordinátor sa zaregistruje u rozdeľovača úloh, vykoná výpočty, ktoré mu boli pridelené a ktoré sú potrebné pri simulácii a signalizuje plánovačovi svoj stav.
6. Záplaty jadra operačného systému, ktoré sú potrebné k správnej funkcii simulátora na Unix-ovskom stroji.
7. Ďalším komponentom sú rôzne používateľské aplikácie. Vďaka použitej metodológii (prepojenie simulátora s reálnymi sieťami) je možné spúšťať Unix-ovské aplikácie na simulovanej sieti.
8. Posledným komponentom sú služby operačného systému známe pod názvom - démon, ktoré bežia počas simulácie. NCTUns poskytuje 2 takéto démony: RIP a OSPF.

Nasledujúca schéma zobrazuje blokové znázornenie komponentov NCTUns.

Obrázok 13: Architektúra komponentov NCTUns

Na obrázku je vidieť fyzická nezávislosť grafického rozhrania od ostatných služieb ako je Plánovač úloh. Práve táto vlastnosť zdôrazňuje univerzálnosť a dáva naplno vyniknúť systému a jeho distribučným vlastnostiam.

Emulácia

NCTUns je možné veľmi jednoducho prepnúť do režimu emulátora. V tomto režime si môžu uzly v emulátory vymieňať pakety s uzlami v reálnych sieťach. Takýmto spôsobom sa dá veľmi jednoducho otestovať funkčnosť a výkon reálneho zariadenia pri rôznych podmienkach. Vlastnosť emulátora je veľmi užitočná, pretože funkcie a výkon reálneho zariadenia sa dajú otestovať pri rôznych simulovaných sieťových podmienkach. [4]

Používateľské prostredie

Mocným nástrojom je príjemné grafické používateľské rozhranie, ktoré umožňuje:

• nakresliť sieťovú topológiu
• konfigurovať protokolové moduly používané v uzloch
• špecifikovať počiatočné umiestnenia a trasu mobilných uzlov
• sledovať výkonnostné grafy siete
• prehrať animácie logovaných paketových prenosov [6]

Editor topológie

Práca v editore je veľmi jednoduchá a intuitívna a silne graficky orientovaná.

Obrázok 14: Editor topológie

Dialógové okno atribútov

Sieťové zariadenie (uzol) môže mať niekoľko atribútov. Nastavenie a modifikovanie týchto atribútov prebieha v prehľadných dialógových oknách.

Obrázok 15: Dialógové okno atribútov

Editor uzlov

Editor uzlov poskytuje vhodné prostredie, v ktorom používateľ môže flexibilne konfigurovať protokolové moduly používané v sieťových uzloch. Použitím tohto nástroja používateľ môže jednoducho pridávať, odoberať alebo nahradzovať moduly svojimi.

Obrázok 16: Editor uzlov