Використання моделювання для оптимізації продуктивності мережі
Аналізатори протоколів незамінні для дослідження реальних комп’ютерних мереж, але вони не дозволяють отримувати кількісні оцінки характеристик для ще не існуючих мереж, які знаходяться в стадії проектування. У таких випадках можна використовувати засоби моделювання, за допомогою яких розробляються моделі, що відтворюють інформаційні процеси, які протікають в комп’ютерних мережах.
Методи аналітичного, імітаційного і натурного моделювання
Моделювання є потужним методом наукового пізнання, при використанні якого досліджуваний об'єкт замінюється більш простим об'єктом, який називається моделлю. Основними різновидами процесу моделювання можна вважати два його види - математичне і фізичне моделювання. При фізичному (натурному) моделюванні досліджувана система замінюється відповідної їй іншої матеріальної системою, яка відтворює властивості досліджуваної системи зі збереженням її фізичної природи. Прикладом такого виду моделювання може служити пілотна мережа, за допомогою якої вивчається принципова можливість побудови мережі на основі тих чи інших комп'ютерів, комунікаційних пристроїв, операційних систем та програм. Можливості фізичного моделювання досить обмежені. Воно дозволяє вирішувати окремі завдання при заданні невеликої кількості досліджуваних параметрів системи. Дійсно, при натурному моделюванні обчислювальної мережі практично неможливо перевірити її роботу для варіантів з використанням різних типів комунікаційних пристроїв - маршрутизаторів, комутаторів і т.п. Перевірка на практиці близько десятка різних типів маршрутизатров пов'язана не тільки з великими зусиллями і часовими витратами, але і з чималими матеріальними витратами. Тому, при оптимізації мереж у багатьох випадках доцільнішим є використання математичного моделювання. Математична модель являє собою сукупність відношень (формул, рівнянь, нерівностей, логічних умов), що визначають процес зміни стану системи залежно від її параметрів, вхідних сигналів, початкових умов і часу. Особливим класом математичних моделей є імітаційні моделі. Такі моделі являють собою комп'ютерну програму, яка крок за кроком відтворює події, що відбуваються в реальній системі. Що стосується обчислювальних мереж, їх імітаційні моделі відтворюють процеси генерації повідомлень додатками, розбиття повідомлень на пакети і кадри певних протоколів, затримки, пов'язані з обробкою повідомлень, пакетів і кадрів усередині операційної системи, процес отримання доступу комп'ютером до поділюваного середовища, процес обробки пакетів маршрутизатором і т.д. При імітаційному моделюванні мережі не потрібно купувати дороге обладнання - його робота імітується програмамою, яка досить точно відтворює всі основні особливості і параметри такого устаткування. Перевагою імітаційних моделей є можливість підміни процесу зміни подій в досліджуваній системі в реальному часу на прискорений процес зміни подій в темпі роботи програми. У результаті за кілька хвилин можна відтворити роботу мережі протягом декількох днів, що дає можливість оцінити роботу мережі в широкому діапазоні варійованих параметрів Результатом роботи імітаційної моделі є зібрані в ході спостереження за перебігають подіями статистичні дані про найбільш важливі характеристики мережі: час реакції, коефіцієнти використання каналів і вузлів, ймовірность втрати пакетів і т.п.
Моделі теорії масового обслуговування
Протоколи канального рівня, які в даний час використовуютсья в локальних мережах, використовують методи доступу до середовища, засновані на його спільному використанні кількома вузлами за рахунок розподілення в часі. У цьому випадку, як і у всіх випадках поділу ресурсів з випадковим потоком запитів, можуть виникати черги. Для опису цього процесу зазвичай використовуються моделі теорії масового обслуговування. Механізм поділу середовища в мережі Ethernet спрощено описується найпростішою моделлю типу M/M/1 - одноканальної моделлю з пуассонівским потоком заявок і показниковим законом розподілу часу обслуговування. Вона добре описує процес обробки надходячих випадковим чином заявок на обслуговування, системами з одним обслуговуючим приладом з випадковим часом обслуговування і буфером для зберігання заявок на час, поки обслуговуючий прилад зайнятий обробкою іншої заявки
Перейти до Засоби аналізу та оптимізації мереж
