Simulačné prostredie NCTUns

Obsah práce

1.	WDM optické siete
2.	Sieť OBS
3.	Rezervovanie zdrojov v sieti OBS
4.	Oneskorenie v siaťach OBS
5.	Simulačné prostredie NCTUns

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.

NCTUns bol navrhovaný a implementovaný Prof. S. Y. Wangom a jeho študentami na univerzite National Chiao Tung University (NCTU). Vybrané funkcie simulátora a ich popis:

• 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. (ref. 4, s. 25-26)

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. (ref. 4, s. 30-31)

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. (ref. 4, s. 27)

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

(ref. 4, s. 27)

Editor topológie

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

Dialógové okno atribútov

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

Súbor:Tg dp11.jpg

Obrázok 11: Dialógové okno atribútov

Monitor výkonnosti

Na výkonnostných monitoroch je možné sledovať grafy znázorňujúce zaťaženie linky, spojenia, priepustnosť a i.

Obrázok 12: Monitor výkonnosti

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.

Súbor:Tg dp13.jpg

Obrázok 13: Editor uzlov

Prehrávač paketových animácií

Použitím prehrávača paketových animácií je možné počas simulácie nahrané prenosy znovu prehrať pri nastaviteľnej rýchlosti. Táto vlastnosť grafického rozhrania môže veľmi pomôcť porozumieť správanie sa protokolov na jednotlivých uzloch.

Súbor:Tg dp14.jpg

Obrázok 14: Prehrávač paketových animácií

Záver

Tento projekt je súčasne aj predprípravou na moju diplomovú prácu, v ktorej sa budem venovať najmä praktickej stránke danej problematiky. Čitateľ sa v tejto práci mohol dozvedieť všeobecné poznatky z OBS sieti, ale i podrobné fungovanie určitých, zámerne vybratých procesov, ako je napríklad smerovanie, alokovanie zdrojov a i. Ďalšou nemenej podstatnou časťou je predstavenie simulačného prostredia NCTUns. Na základe týchto vedomostí budem naďalej budovať diplomovú prácu. Pribudne hlavne spomínaná praktická časť zadania t.j. analýza generátorov sieťovej prevádzky.

Použitá literatúra

1. BATTESTILLI, Tzevetelina, PERROS, Harry. An Introduction to Optical Burst Switching. IEEE Optical Communications. August 2003, no. ?, s. 10-15.
2. CISCO Networking Academy : CCNA [online]. c1992 , 26.11.2009 [cit. 2009-12-03]. Dostupný z WWW: <http://www.cisco.com/web/learning/netacad/index.html>.
3. NCTUns 6.0 Network Simulator and Emulator [online]. c1999 , 11.11.2009 [cit. 2009-12-03]. Dostupný z WWW: <http://nsl.csie.nctu.edu.tw/nctuns.html>.
4. HRUBÝ, Martin, et al. Simulátor komunikácie v počítačovej sieti. [s.l.], 2009. 59 s. Slovenská technická univerzita, Fakulta informatiky a informačných technológií. Vedúci tímovej práce Ing. I. Grellneth, PhD.
5. BAHLEDA, Miroslav. Just-in-time Optical Burst Switching. Science, Education and Society : 11th International Scientific Conference. 2003, roč. 11, s. 1-19. Dostupný z WWW: <http://www.bahleda.sk/dokumenty/pub/jit-obs.ppt>.