Bài thực hành nhóm môn: hiệu năng mạng

BÀI THỰC HÀNH NHÓM Môn: HIỆU NĂNG MẠNG GVHD : Ts. VÕ THANH TÚ Nhóm SVTH : BÙI HÀ LINH NGUYỄN TƯ PHONG NGUYỄN THANH TRÀ LY Mở đầu: Đánh giá hiệu năng là một trong những vấn đề quan trọng cho thiết kế mạng máy tính.Tiêu chuẩn đánh giá khác nhau dẫn đến các chiến lược điều khiển và tính toán thiết kế khác nhau. Để xây dựng một hệ thống mạng tối ưu thì trước hết phải phân tích, đánh giá được các độ đo hiệu năng, chất lượng cũng như độ tin cậy của hệ thống mạng đó. Mục đích : Giúp sinh viên hiểu và đánh giá được các tiêu chí của hệ thống mạng. Từ đó có thể thuyết kế các hệ thống mạng phù hợp và chạy ổn định đối với người dùng. Công cu: Phần mềm mô phỏng mạng NS-2 . Công cụ trình diễn mô phỏng đồ họa NAM. Bộ phân tích file trace TraceGraph BÀI 2 : TOPOLOGY MẠNG ĐƠN GIẢN VÀ KỊCH BẢN MÔ PHỎNG I, Yêu cầu bài toán: thiết kế mô hình mạnh theo kịch bản sau II. Trình bày H1: Thiết kế hệ thống mạng topology. Mạng trên bao gồm 4 node: node1, node 2. Node 3. Node 4. Agent : TCP gắn với node1 ,TCPsink gắn với node 4, UDP gắn với node 2 , NULL gắn với node 4. Bộ khởi tạo lưu lượng FTP và CBR tương ứng được gắn lần lượt vào agent TCP và UDP. Agent TCP có thể tạo packet với max size = 1 Kbyte. CBR được cấu hình để tạo ra packet 1 KByte tại tốc độ 1 Mbps ,được thiết lập cho start bắt đầu tại thời điểm 0.1 giây và kết thúc tại thời điểm 4.5 giây. FTP bắt đầu lúc 1.0 giây và kết thúc lúc 4.0 giây. Các node dùng hàng đợi DropTail, max size (kích thuớc lớn nhất) = 10. Trường hợp 1: Duplex link (liên kết truyền nhận dữ liệu hai chiều diễn ra đồng thời) giữa node 1 và node3, node 2 và node 3 có bandwidth = 2 Mbps, delay = 10 ms. Duplex link giữa n2 và n3 có bandwidth = 1.7 Mbps và delay = 20 ms. Các hình ảnh mô phỏng: Hình 3: Mô hình truyền gói tin của trường hợp 1(các gói tin bị drop) Hình 4: Mô phỏng tracegraph của trường hợp 1 Hình 5: Mô phỏng thông tin Nhận xét: Số gói tin bị rơi: 208 gói ,Số gói tin bị mất: 246 gói Số gói tin truyền thành công: 2541 gói Độ trễ trung bình là 0,07116369419 giây Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 94,15% Trường hợp 2:Simplex-link (liên kết truyền nhận dữ liệu một chiều) giữa node 1 và 3, 2 và 3 có bandwidth (băng thông) = 5 Mbps, delay (thời gian trì hoãn) giữa node 1 và 3, node 2 và 3 = 15 ms. Duplex link giữa 3và 4 có bandwidth = 1.2 Mbps và delay = 10 ms. Các node dùng hàng đợi DropTail, max size (kích thuớc lớn nhất) = 1000 byte. Hình 6: Mô hình truyền gói tin của trường hợp 2(các gói tin bị drop) Hình 7: Mô phỏng tracegraph của trường hợp 2 Hình 8: Mô phỏng thông tin Nhận xét: Số gói tin bị rơi: 148 gói , Số gói tin bị mất: 170 gói Độ trễ trung bình là 0,06438 giây Số gói tin truyền thành công: 2271 gói Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 93,45% So sánh mô hình Trường hợp 1 và Trường hợp 2: Thông số thay đổi Mô hình bài 2a Mô hình bài 2b Băng thông Node 1à3: 2mbps Node 2à3: 2mbps Node 3à4: 1,7mbps 5mbps 5mbps 1,2mbps Độ trễ Node 1à3: 10ms Node 2à3: 10ms Node 3à4: 20ms 15ms 15ms 10ms Packet size / Rate 1000byte / 1mb 1000byte /1mb Time FTP: 1à4 (s) CBR: 0,1à4,5(s) FTB: 1à4 (s) CBR: 0,1à4,5(s) Thông tin so sánh Độ trễ trung bình Số gói tin gửi Số gói tin rơi Số gói tin mất Số gói tin nhận được Tỷ lệ truyền thành công Trường hợp 1 0,071163s 2427 208 206 2541 94,15% Trường hợp 2 0,06438s 2430 148 170 2271 93,45% Nhận xét chung của 2 mô hình: trong cùng 1 thời gian, số gói tin gửi, Số gói tin rơi của của Trường hợp 2 nhiều hơn so với Trường hợp 1 Số gói tin mất của Trường hợp 2 ít hơn so với Trường hợp 1 là: 36 gói Số gói tin rơi của Trường hợp 2 ít hơn so với Trường hợp 1là:60 gói Bài 3.Thiết kế mô hình mạng cơ bản Hình 8: Mô hình thông số cơ bản bài 3 Yêu cầu : a) Xem xét thông lượng số gói tin rơi, mất và độ trể trung bình tỷ lệ truyền thành công. b) So sánh hiệu năng trong trường hợp node liên kết 5->6 tăng lên từ 5à50mb/s thì độ trể trung bình. c) Tại node 5 thay cơ chế quản lý hàng đợi DropTail bằng FQ,FSQ,RED .So sánh số gói tin rơi. d)Thay TCP thành TCP Romo đánh giá tham số như câu a và so sánh hiệu năng. Cấu hình Tham số cGiá trị cụ thể Link 1-5 10mbits/sec - Độ trể 20ms Link 2-5 10mbits/sec- Độ trể 20ms Link 3 -5 10mbits/sec - Độ trể 20ms Link 4-5 100mbits/sec- Độ trể 20ms Link 5-6 5mbits/sec – Độ trể 20ms Kịch bản mô phỏng: Mô hình trên bao gồm 6 node (1, 2, 3, 4, 5, 6 ). Duplex-link (liên kết truyền nhận dữ liệu hai chiều diễn ra đồng thời) giữa node 1 và 6, 2 và 6, 3 và 6 có bandwidth (băng thông) = 10 Mbps, giữa node 4 và 6 có bandwidth = 100Mbps; Delay (thời gian trì hoãn) giữa các cặp node trên đều = 20ms. Duplex link giữa 5và 6 có bandwidth = 5 Mbps và Delay = 20ms. Các node dùng hàng đợi DropTail, max size (kích thuớc lớn nhất) = 1000 byte. Agent “tcp-1” gắn với 1 và agent “TCPsink-1” gắn với 6, Agent “tcp-2” gắn với 2 và agent “TCPsink-2” gắn với 6. Các Agent “tcp” có thể tạo packet với max size = 1000 byte. Agent tcp “sink” tạo và gửi packet dạng ACK cho sender (sender là agent gửi packet đi) và giải phóng packet nhận được. Agent “udp-3” gắn với 3 sẽ kết nối với agent “null-3” gắn với 6, Agent “udp-4” gắn với 4 sẽ kết nối với agent “null-4” gắn với 6. Agent “null” chỉ giải phóng packet đã nhận được. Bộ khởi tạo lưu lượng “ftp” và “cbr” tương ứng được gắn vào agent “tcp” và “udp”. “cbr” gắn ở node 3 được thiết lập cho start bắt đầu tại thời điểm 1 giây và kết thúc tại thời điểm 5 giây, “cbr” gắn ở node 4 được thiết lập cho bắt đầu tại thời điểm 0,2 giây và kết thúc tại thời điểm 5 giây, “ftp” gắn ở node 1 được thiết lập cho bắt đầu lúc 0.1 giây và kết thúc lúc 5 giây, “ftp” gắn ở node 2 được thiết lập cho bắt đầu lúc 1 giây và kết thúc lúc 4,5 giây. Các hình ảnh mô phỏng bài 3a từ quá trình thực hiện trên file NAM và trên TRACEGRAPH Hình 9: Mô hình mạng hữu tuyến khi hoạt động của bài 3 Hình 10: Thông lượng gỡi gói tin Hình 11.Thông tin mô tả bài 3 Từ thông tin mô tả cho ta biết Số gói tin bị rơi 2 Số gói tin bị mất 84 Số gói tin truyền thành công 59907 Độ trể trung bình 0,04063 giây Tỷ lệ gói tin truyền thành công 99,923% Ghi chú: Công thức tính tỷ lệ gói truyền thành công Tỉ lệ gói truyền thành công = Số gói tin truyền thành công/Tổng số gói tin Với các thông số về băng thông và độ trễ như thiết kế của mô hình trên thì tỷ lệ truyền các gói tin thành công là cao b. So sánh hiệu năng trong trường hợp thay dổi băng thông giữa node 5->6 : thay đổi từ 5à50mb/s thì có độ trể trung bình Bước 1: Thay đổi băng thông giữa node 5 và 6 từ 5Mbps à 50Mbps và độ trễ là 20ms. Hình 12.Mô hình mạng bài 3b Các hình ảnh mô phỏng bài 3b từ quá trình thực hiện trên file NAM và trên TRACEGRAPH Hình 13: Mô hình truyền gói tin của bài 3b Hình 14. Mô hình thông lượng sinh ra goi tin của bài 3b Hình 15. Thông tin mô tả bài 2b Từ thông tin mô tả cho ta biết Số gói tin bị rơi 0 Số gói tin bị mất 81 Số gói tin truyền thành công 60238 Độ trể trung bình 0,0401727 giây Tỷ lệ gói tin truyền thành công 99,99% Bước 2: So sánh mô hình bài 3a với mô hình bài 3b Thông tin so sánh Độ trễ trung bình Số gói tin gửi Số gói tin rơi Số gói tin mất Số gói tin nhận được Tỷ lệ truyền thành công Mô hình bài 2a 0,04063s 59953 2 83 59907 99,92% Mô hình bài 2b 0,0401727s 60258 0 81 60238 99,99%% Nhận xét sau khi đã thay đổi một số thông số từ mô hình 1 thành mô hình 2: Số gói tin gửi của mô hình 2 tăng lên so với mô hình 1 trong cùng 1 thời gian. Số gói tin rơi của mô hình 2 tăng lên so với mô hình 1 Số gói tin mất của mô hình 2 tăng lên so với mô hình 1 Số gói tin nhận được của mô hình 2 thì lại tăng lên so với mô hình 1 Từ những thông số trên, ta nhận thấy rằng sau khi thay đổi băng thông,độ trễ từ mô hình 1 sang hình 2 như đã được miêu tả theo kịch bản ở trên thì: Quá trình truyền các gói tin trong mô hình 2 sẽ ít ổn định so với mô hình 1và tỷ lệ truyền các gói tin đến đích sẽ ít hơn. Bài 3c: Thay đổi cơ chế hàng đợi Drop Tail bằng FQ, SFQ, RED tại node 5 Trường hợp 1: Thay đổi bằng FQ Các hình ảnh mô phỏng bài 3c từ quá trình thực hiện trên file NAM và trên TRACEGRAPH khi thay đổi hàng đợi thành FQ: Hình 16. Mô hình truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi FQ Hình 17. Thông tin truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi FQ Trường hợp 2: Thay đổi bằng SFQ Hình 18.Mô hình truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi SFQ Hình 12. Thông tin truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi SFQ Trường hợp 3: Thay đổi bằng RED Hình 19. Mô hình truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi RED Hình 20. Thông tin truyền gói tin bài 3c với cơ chế hàng đợi RED So sánh số gói tin rơi và mất của 3 trường hợp trên: Thông số so sánh DropTail FQ SFQ RED Số gói tin rơi 2 0 2 0 Số gói tin mất 83 82 84 82 Nhận xét: Từ việc thay đổi cơ chế hàng đợi FQ,SFQ,RED cho ta thấy qua các thông số thu được từ những cách thay đổi cơ chế hàng đợi trên thì ta thấy rằng là: tỷ lệ các gói tin bị rớt,bị mất khi thay đổi hàng đợi là không thay đổi gì đáng kể d. Agent TCP_Reno TCP_Reno là một cải tiến của TCP_Tahoe, ở đây sau “phát lại nhanh” không phải là “bắt đầu chậm” mà là “hồi phục nhanh”, tức là các gói tin sẽ có cơ chế truyền nhanh hơn. Trường hợp 5: Thay đổi agent TCP thành TCP_Reno, ta thay đổi code OTcl trong file .ns # Create agents. set agent(1) [new Agent/TCP/Reno] $ns attach-agent $node(1) $agent(1) $ns color 1 "#00000000ffff" $agent(1) set fid_ 1 $agent(1) set packetSize_ 210 Đây là đoạn code minh họa Chương trình hiện tại chưa thay đổi kịp