Bài thí nghiệm mô phỏng đánh giá chất lượng của mạng viễn thông sử dụng phần mền mô phỏng mạng

stics / Ethernet rồi chọn các tham số Collsion Count, Load (bits/sec), Traffic Forwarded (bits/sec), Traffic Received (bits/sec) và Utilization. 6. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results. Toàn bộ thao tác chọn này được biểu diễn trên hình 2.5 Cài đặt tham số mô phỏng 1. Chọn tab Simulation => Configure Discrete Even Simulation 2. Trong tab Common, thay đổi tham số Duration về 20 với đơn vị là second(s). 3. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. Hình 2.6. Cài đặt tham số mô phỏng. Nhân bản hoạt cảnh Tiếp theo hãy xây dựng một hoạt cảnh khác trong đó mỗi máy trạm Ethernet tạo ra lưu lượng dữ liệu lớn hơn rất nhiều. Nhờ đó có thể so sánh chất lượng của mạng LAN trong những điều kiện khác nhau. 1. Chọn Scenarios => Duplicate Scenario và gọi hoạt cảnh mới là High_load. Nhấp OK để khởi tạo hoạt cảnh. 2. Nhấp phải chuột lên bất kì máy trạm nào rồi chọn Select Similar Nodes. Tiếp theo, nhấp phải chuột lên một máy trạm rồi chọn Edit Attributes. Đánh dấu lựa chọn (3) vào hộp chọn checkbox nằm bên cạnh Apply Changes to Selected Objects. 3. Bung các thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments. Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.001). Nhấp OK để xác định các thay đổi này và đóng cửa sổ tương tác. Thời gian đến ngắn hơn có nghĩa là các gói được tạo ra với tần xuất lớn hơn. Chạy chương trình mô phỏng 1. Chọn tab Scenarios => Manage Scenarios... 2. Nhấp chuột lên trường Results trên cả hai hàng và chọn tham số hoặc . 3. Nhấp OK để chạy lần lượt cả hai hoạt cảnh. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp biểu tượng Close để đóng hộp thoại tương tác Simulation Sequence. 21 Hình 2.7. Tập hợp các hoạt cảnh để chạy mô phỏng. Xem và phân tích các kết quả mô phỏng 1. Chọn tab Scenarios => Switch to Scenario và chọn hoạt cảnh Low_load. Chọn tab Results => View Results 2. Chọn và bung thư mục Global Statistics, tiếp theo chọn mục Traffic Source / Traffic Sent (bits/sec). Để xem lưu lượng thu, bung thư mục Traffic Sink / Traffic Received (bits/sec) Hình 2.8. Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh Low_load. 3. Quan sát các kết quả mô phỏng ở chế độ As Is. Với mức tải này, tốc độ bit thu xấp xỉ bằng tốc độ bit phát đi. Nhấp lại chuột lên mục Traffic Sent (bits/sec) và Traffic Received (bits/sec) để đóng cửa sổ preview. Có thể kích lên tab Show để quan sát đồ thị ở mức chi tiết hơn. Nhấp chuột lên biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results. Hãy xem xét kết quả mô phỏng trong hoạt cảnh High_load. 1. Lặp lại các bước trên bao gồm cả việc chuyển sang hoạt cảnh High_load, chọn, xem các kết quả. Trong trường hợp này, có thể quan sát thấy lưu lượng phát lớn hơn rất nhiều lưu lượng thu. Hub trung tâm nhanh chóng bị quá tải và không thể phân phối toàn bộ lưu lượng mà nó nhận được. 22 2. Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results. Hình 2.9. Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh High_load. Tiếp theo chúng ta hãy so sánh các kết quả tạo ra từ hai hoạt cảnh. 1. Chọn tab Results => Compare Results 2. Chọn và bung các thư mục Object Statistics, Office Network, node_0, Ethernet. Chọn kết quả Load (bits/sec) và xem ở chế độ As Is. Nhấp chuột lên tab Show để xem chi tiết. Kết quả này cho biết lưu lượng đã được tạo ra từ máy trạm tương ứng. Có thể thấy giá trị quan sát được khá gần với các tính toán thu được ở phần trước thông qua các tham số cài đặt. Trong trường hợp Low_load, 100 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.004 sec) = 200 Kbps/trạm. Các tính toán tương tự có thể được áp dụng cho trường hợp High_load. Hình 2.10. So sánh kết quả Ethernet.Load của hai hoạt cảnh. 23 3. Nhấp vào biểu tượng Close và chọn Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên thư mục Load(bits/sec) để đóng cửa sổ preview. Khác biệt giữa các tốc độ phát, thu có thể được xem xét thông qua kết quả mô phỏng Collision Count. 1. Bung các thư mục Hub và Ethernet. Chọn kết quả Collision Count. Nhấp chuột lên tab Show để xem chi tiết. Việc phát lại các gói bị xung đột rõ ràng sẽ làm giảm thông lượng của mạng. Điều này đúng cho cả hai trường hợp, nhưng hoạt cảnh High_load tạo ra số xung đột lớn hơn rất nhiều. 2. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên tên thư mục này để xoá đồ thị preview. Hình 2.11. So sánh kết quả Ethernet.Colision Count của hai hoạt cảnh. Hiệu năng (Utilization) của hai hoạt cảnh được khảo sát qua kết quả mô phỏng Utilization. 1. Chọn thư mục Utilization. 2. Nhấp chuột lên biểu tượng Show để quan sát đồ thị ở mức chi tiết. Hiệu năng, về cơ bản, là độ đo phần trăm thông lượng của mạng được sử dụng. Hình 2.12. So sánh kết quả Ethernet.Utilization của hai hoạt cảnh. Vì các đường truyền 10BaseT được dùng để nối các máy trạm với hub trung tâm, dung 24 lượng do đó bằng 10 Mbps. Có thể thấy rằng tải lưu lượng của hoạt cảnh High_load đã khai thác dung lượng của hub tốt hơn rất nhiều so với trường hợp Low_load. 3. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete. Nhấp lại chuột lên tên thư mục Utilization để đóng cửa sổ preview. Cuối cùng, chúng ta sẽ xem xét đến độ trễ của các gói tin trong từng trường hợp. 1. Bung thư mục Global Statistics và Ethernet, chọn thư mục con Delay (sec). 2. Nhấp chuột lên biểu tượng Show để xem chi tiết. Tham số thống kê này cho biết độ trễ mà tất cả các gói phải trải qua trước khi được phát thành công. Hình 2.13. So sánh kết quả Ethernet.Delay của hai hoạt cảnh. Có thể thấy rằng độ trễ là khá ổn định trong trường hợp Low_load nhưng, do tải lưu lượng quá cao, tăng không ngừng trong hoạt cảnh High_load. 3. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ Compare Results. 4. Lưu lại project bằng lệnh Save rồi đóng tất cả các cửa sổ. Câu hỏi 1. Tạo thêm một số hoạt cảnh khác và thay đổi tham số thời gian đến đối với tất cả các máy trạm Ethernet tương ứng trong từng trường hợp là 0.0004, 0.0008, 0.002, 0.003, 0.005, 0.006. Chạy mô phỏng cho các hoạt cảnh này và ghi lại kết quả Traffic Received (bits/sec) cho mỗi hoạt cảnh. Dùng thêm kết quả khi thời gian đến là 0.001 và 0.004 đã mô phỏng trước đó, xây dựng đồ thị phụ thuộc giữa tham số này và Traffic Received (bits/sec). Tìm giá trị của thời gian đến mà thông lượng đạt được cực đại. Tính toán lưu lượng tải tương ứng với giá trị thời gian đến này. Tại sao khi vượt quá một ngưỡng, tải lưu lượng tiếp tục tăng mà thông lượng không tăng nữa? 2. Quay trở lại các mô phỏng với tham số thời gian đến của câu hỏi 1. Sau mỗi lần chạy mô phỏng, ghi lại Hiệu năng Utilization và Traffic Received (bits/sec). Vẽ các tham số này trên đồ thị. Tìm mối liên hệ giữa chúng? Tại sao mạng Ethernet không thể đạt 100% hiệu năng? 3. Một số ứng dụng tương tác đòi hỏi độ trễ rất nhỏ. Mặt khác, tải lưu lượng quá nặng và các xung đột vừa xảy ra làm tăng đáng kể độ trễ. Hãy thay đổi tham số thời gian đến và chạy lại mô phỏng để tìm ra thời gian đến tối thiểu và tải lưu lượng/máy trạm 25 tương ứng để sao cho độ trễ không lớn hơn 0.005 giây? 4. Thay đổi thời gian đến và chạy lại mô phỏng để xác định giá trị của tham số này phải là bao nhiêu để số xung đột/giây nhỏ không đáng kể (< 10 xung đột/giây). Tải lưu lượng/máy trạm tương ứng là bao nhiêu? 5. Trong điều kiện nặng tải, chất lượng của mạng LAN Ethernet có xu hướng xấu đi. Hãy xem lại tham số Delay của hoạt cảnh High_load. Độ trễ của các gói thay đổi như thế nào trong quá trình mô phỏng? Tại sao trạng thái đó lại xảy ra? Dự đoán độ trễ nếu tải lưu lượng tiếp tục được tạo ra ở tốc độ như vậy? 26 Bài Thí Nghiệm 3: Hub và Switch Giới thiệu chung Các hub Ethernet làm việc ở lớp vật lí, chỉ đơn giản phát lại các khung mà chúng nhận được ra các cổng khác. Do đó, chúng còn được gọi là trạm lặp đa cổng. Tất cả các nút mạng nối vào cùng một hub đều được coi là một phần của môi trường quảng bá đồng nhất. Nói cách khác, bất kì khung dữ liệu nào được phát đi từ một trong số các nút mạng đều được thu bởi tất cả các nút còn lại. Nguyên tắc hoạt động này có thể giới hạn thông lượng của toàn mạng, do tất cả các nút mạng đều phải chia sẻ dung lượng của mạng LAN. Trong khi đó các switch chỉ chuyển tiếp các khung ra đúng cổng tương ứng với địa chỉ đích trên khung. Vì các switch chuyển tiếp các khung chỉ trên một đường ra nhất định, chúng tạo ra không phải một mà nhiều môi trường quảng bá; điều này cho phép tăng đáng kể thông lượng. Tuy nhiên, thông lượng của một switch thì lại bị hạn chế bởi tốc độ xử lí, tốc độ mà tại đó nó có thể chuyển tiếp các khung ra đường ra một cách chích xác. Mục tiêu bài thí nghiệm Khảo sát sự thay đổi của thông lượng trong một mạng cục bộ khi nâng cấp từ hub lên switch. Xây dựng mô hình mô phỏng Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition. 1. Chọn tab File => New 2. Chọn Project rồi nhấp OK. Thay đổi Project Name thành xx_Switch_vs_Hub (xx là số khởi đầu). Đặt Scenario Name là Hub và nhấp OK. 3. Trên cửa sổ Initial Topology, chọn Create Empty Scenario rồi nhấp Next. 4. Trên cửa sổ Choose Network Scale, chọn Office rồi nhấp Next. 5. Trên cửa sổ Specify Size, để các giá trị mặc định rồi nhấp Next. 6. Trên cửa sổ Select Technologies, chọn họ mô hình Ethernet và Ethernet_advanced, nhấp Next. 7. Trên cửa sổ Review, nhấp OK. Hình 3.1. Hộp thoại Review của công cụ Startup Wizard. Trước hết, hãy xây dựng một mạng LAN trong đó các máy trạm được nối với nhau qua một hub trung tâm. Cách làm nhanh là sử dụng bộ công cụ Rapid Configuration. 1. Chọn tab Topology => Rapid Configuration. 2. Đặt Configuration là Star, và nhấp OK. 3. Đặt Center Node Model là ethernet16_hub. Đặt Periphery Node Model là 27 ethernet_station. Đặt Link Model to 10BaseT. Đặt Number là 12, nhấp OK để khởi tạo mạng LAN. 4. Nhấp phải chuột trên hub và chọn Set Name. Khai trường tên Name là Hub. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. Hình 3.2. Hộp thoại Rapid Configuration: Star. Tiếp theo cần cài đặt mô hình lưu lượng cho các máy trạm Ethernet. 1. Nhấp phải chuột lên một máy trạm bất kì và chọn Select Similar Nodes. 2. Sau đó nhấp phải chuột lên một máy trạm rồi chọn Edit Attributes. Đặt dấu lựa chọn (3) vào hộp chọn checkbox bên cạnh Apply Changes to Selected Objects. 3. Bung các thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments. Đặt ON State Time là Constant (1000) và OFF State Time là constant (0). Với cấu hình này các máy trạm sẽ phát dữ liệu liên tục. Hình 3.3. Cài đặt tham số cho các máy trạm. 4. Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.005) và Packet Size (bytes) là constant (1000). 5. Nhấp OK xác nhận các thay đổi này và đóng cửa sổ tương tác Attributes. Mỗi máy trạm theo đó sẽ tạo ra tải lưu lượng với tốc độ trung bình là mỗi 5 mili giây một gói 28 dữ liệu kích thước 1000 byte. Do đó có thể tính được tải lưu lượng trung bình của mỗi máy trạm, 1000 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.005 sec) = 1.6 Mbps/trạm Như vậy mạng LAN dùng hub trung tâm đã được thiết lập xong. Mô hình sẽ có dạng như hình 3.4. Hình 3.4. Mô hình mạng LAN với hub trung tâm. Chọn tham số kết quả mô phỏng 1. Chọn tab Simulation => Choose Individual Statistics 2. Bung các thư mục Global Statistics / Ethernet, chọn thư mục con Delay (sec). 3. Bung thư mục Traffic Sink và chọn Traffic Received (bits/sec). Bung thư mục Traffic Source rồi chọn Traffic Sent (bits/sec). Bung thư mục Node Statistics / Ethernet và chọn Collision Count. 4. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác Choose Results. Các tham số chọn được minh hoạ trên hình 3.6. Hình 3.5. Cài đặt tham số mô phỏng. 29 Hình 3.6. Chọn kết quả mô phỏng. Đặt cấu hình mô phỏng 1. Chọn tab Simulation => Configure Discrete Event Simulation 2. Trên tab Common, đặt Duration là 2, đơn vị là minutes(s). 3. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác Configure Simulation. Thao tác đặt cấu hình mô phỏng được minh họa trên hình 3.5. Nhân bản hoạt cảnh Hãy tạo một hoạt cảnh khác trong đó hub trung tâm của mạng được thay thế bằng switch. Với hai cấu hình khác nhau, chất lượng của mạng có thể được khảo sát, so sánh qua mô phỏng. Hình 3.7. Mô hình mạng LAN với switch trung tâm. 30 1. Chọn Scenarios => Duplicate Scenario, đặt tên cho hoạt cảnh mới này là Switch. 2. Nhấp OK để khởi tạo hoạt cảnh. Nhấp phải chuột lên hub trung tâm và chọn Edit Attributes. 3. Nhấp trái chuột lên thuộc tính model và chọn ethernet16_switch_adv từ thực đơn. 4. Nhấp OK xác nhận thay đổi. 5. Nhấp phải chuột lên switch và chọn Set Name. Đặt Name là Switch rồi nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. Hình 3.8. Đổi tên switch trung tâm. Chạy mô hình mô phỏng 1. Chọn tab Scenarios => Manage Scenarios... 2. Thay đổi trường Results trong cả hai hàng với giá trị chọn là hoặc . 3. Nhấp OK để chạy lần lượt từng hoạt cảnh. 4. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp OK để đóng cửa sổ mô phỏng. Hình 3.9. Tập hợp các hoạt cảnh để chạy mô phỏng. Xem và phân tích kết quả mô phỏng 31 Trước hết hãy khảo sát tham số độ trễ của các gói tin trong mạng của hai hoạt cảnh. Để lấy được đồ thị vẽ kết quả này, chúng ta thực hiện các thao tác sau. 1. Chọn tab Results => Compare Results 2. Chọn và bung thư mục Global Statistics / Ethernet, chọn tham số Delay (sec). Xem kết quả mô phỏng ở chế độ As Is. Hình 3.10. So sánh kết quả Ethernet. Delay của hai hoạt cảnh. 3. Nhấp biểu tượng Show để xem đồ thị trên một cửa sổ riêng. Đồ thị trên hình 3.10 biểu diễn độ trễ thời gian của các khung Ethernet được phát đi. Có thể thấy rằng độ trễ của mạng sử dụng switch là tương đối nhỏ và ổn định, trong khi độ trễ của mạng hub tăng không ngừng. Nhắc lại là mỗi máy trạm tạo ra tải lưu lượng 1.6 Mbps. Với 12 nút trong hệ thống, tải tổng cộng là 19.2 Mbps. Trong khi đó hub lại làm việc ở tốc độ 10 Mbps (10BaseT). 4. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ. Nhấp lại chuột lên tên thư mục để xoá đồ thị preview. Tiếp theo chúng ta sẽ so sánh lưu lượng gói tin nhận của hai hoạt cảnh. Tiến hành các bước sau: 1. Bung thư mục Traffic Sink, chọn tham số Traffic Received (bits/sec). Xem đồ thị ở chế độ As Is. Hình 3.11. So sánh kết quả Traffic Sink. Traffic Recieved của hai hoạt cảnh. 32 2. Nhấp Show để xem chi tiết. Đồ thị trên màn hình biểu diễn tải lưu lượng tổng cộng thu được trên tất cả các máy trạm của mạng LAN. Có thể quan sát thấy tải lưu lượng trong trường hợp mạng LAN dùng hub đạt xấp xỉ 10 Mbps, tốc độ danh định của hub. Mặt khác, switch dễ dàng phân phát tải lưu lượng gấp đôi trường hợp của hub. 3. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ đồ thị. Nhấp lại chuột lên tên thư mục để xoá đồ thị preview. Hình 3.12. Hộp thoại Compare Results với đồ thị Traffic Sent của hai hoạt cảnh. Vì toàn bộ các máy trạm của hai mạng được cấu hình giống hệt nhau nên tải lưu lượng mà chúng tạo ra phải như nhau. Kết quả này được kiểm chứng khi quan sát đồ thị so sánh được lấy ra bằng các thao tác như sau: 1. Bung thư mục Traffic Source, chọn tham số Traffic Sent (bits/sec). Xem đồ thị ở chế độ As Is. 2. Nhấp Show để xem chi tiết. Kết quả này cho biết lưu lượng tổng cộng của toàn bộ các trạm trong mạng LAN phát đi. Có thể thấy rằng tải lưu lượng được tạo ra trong cả hai hoạt cảnh là như nhau. Tuy nhiên, switch thực tế là xử lí tốt tải này. 3. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ đồ thị. Nhấp lại chuột lên tên thư mục để xoá đồ thị preview. Cuối cùng, hãy khảo sát tham số chỉ áp dụng cho trường hợp hub. 1. Chọn tab Scenarios => Switch to Scenario rồi chọn hoạt cảnh Hub. 2. Chọn tab Results => View Results... 3. Bung các thư mục Object Statistics, Office Network, Hub, Ethernet. 4. Chọn tham số Collision Count. Xem kết quả ở chế độ As Is. Tham số này biểu diễn số xung đột xuất hiện trên hub trong quá trình mô phỏng. Dễ dàng quan sát thấy có xấp xỉ 2000 xung đột/giây đã xảy ra. Nguyên nhân là do tải lưu lượng trên hub quá nặng. 5. Nhấp lên biểu tượng Close để đóng của sổ View Results. 6. Lưu lại mô hình và đóng toàn bộ các cửa sổ. 33 Hình 3.13. Hộp thoại View Results với đồ thị Collision Count của hoạt cảnh Hub. Câu hỏi 1. Dung lượng của mỗi switch sẽ xác định lưu lượng tải mà nó có thể xử lí. Nhân bản hoạt cảnh Switch, đặt tên mới là Switching_Speed. Khai lại tham số của switch, bung thư mục Bridge Parameters, đặt thuộc tính Packet Service Rate (packets/sec) là 2000. Khi đó switch chỉ xử lí được 2000 gói tin/giây. Hãy xác định tổng số gói được tạo ra theo tham số Packet Generation của các máy trạm Ethernet. Chạy lại mô phỏng và khảo sát các tham số Ethernet, Traffic Received, Traffic Sent. Nhận xét các kết quả thu được. 2. Tiếp tục với hoạt cảnh Switching_Speed đã được tạo ra từ câu hỏi 1, xác định giá trị của tham số Packet Service Rate sao cho switch có thể xử lí được toàn bộ tải lưu lượng tạo ra của cả mạng. Nói cách khác, tốc độ xử lí đó phải là bao nhiêu để Traffic Received bằng với Traffic Sent. Lập luận để đưa ra giá trị được chọn. 3. Nhân bản hoạt cảnh gốc Switch và đặt tên là Smooth_Traffic. Nhấp phải chuột lên một máy trạm rồi chọn Select Similar Objects. Cài đặt lại tham số bằng cách mở thư mục Packet Generation Parameters, đặt thời gian đến là constant (0.005). Khi đó tốc độ phát lưu lượng trung bình sẽ giống với hoạt cảnh ban đầu nhưng các khung dữ liệu được phát ra sẽ đều đặn hơn do phân bố lưu lượng bây giờ không phải là phân bố mũ nữa. Chạy lại mô phỏng, so sánh các kết quả với hoạt cảnh Switch và giải thích. 34 Bài Thí Nghiệm 4: Các Giao Thức Định Tuyến 4. Giới thiệu Giao thức thông tin định tuyến RIP (Routing Information Protocol) là một ví dụ về thuật toán định tuyến vector khoảng cách động. Giao thức này lựa chọn các đường đi trong một mạng sao cho khoảng cách của các đường đó là cực tiểu. Các thiết bị định tuyến (router) thích ứng theo các thay đổi (hỏng kết nối hoặc router) của đồ hình mạng bằng cách trao đổi thông tin với các router được kết nối trực tiếp xung quanh. Trong điều kiện bình thường, thông tin về bảng định tuyến được được cập nhật theo chu kì (thông thường là 30 giây). Tuy nhiên, nếu đồ hình mạng có thay đổi thì lập tức cơ chế cập nhật kích hoạt (triggered update) sẽ vận hành. Nếu một router nhận được thông tin định tuyến mới, thay vì đợi trong đủ 30 giây, nó sẽ chỉ đợi (ngẫu nhiên) từ 1 đến 5 giây trước khi chuyển tiếp thông tin tới các router xung quanh. Cơ chế cập nhật kích hoạt giúp cho thông tin về đồ hình truyền lan qua mạng nhanh hơn nhiều so với trường hợp thông thường vận hành theo nguyên tắc hết hạn thời gian (timeout). 5. Mục tiêu thí nghiệm Mô phỏng trạng thái của một số router sử dụng giao thức định tuyến RIP và tìm hiểu cách thức sử dụng các bảng định tuyến để tìm đường đi qua một mạng. 6. Các bước thí nghiệm Xây dựng mô hình mô phỏng Hình 4.1. Hộp thoại Review của công cụ Startup Wizard. Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition 1. Chọn thực đơn File => New 2. Chọn Project rồi nhấp OK. 3. Thay đổi Project Name là xx_RIPNetwork (trong đó xx là số khởi đầu) và nhấp OK. 4. Trong cửa sổ Initial Topology, chọn Create Empty Scenario và nhấp vào Next. 5. Trong cửa sổ Choose Network Scale, chọn Logical và nhấp Next. 6. Trong cửa sổ Review, nhấp OK. Trước hết, chúng ta có thể đọc hướng dẫn sử dụng mô hình của giao thức RIP. Hướng dẫn sẽ diễn giải cách thức cấu hình các nút mạng để sử dụng RIP và xác định ý nghĩa của các tham số. 35 Nhấp chuột lên tab Protocol => RIP => Model Usage Guide. Sau khi đọc xong hướng dẫn thì tắt cửa sổ xem file PDF. Chúng ta sẽ xây dựng một mạng con gồm các router và cài đặt các tham số RIP. 1. Chọn biểu tượng ethernet4 slip8-gtwy trong thư viện Object Palette và đặt nó vào cửa sổ làm việc workspace. Nhấp phải chuột lên biểu tượng và chọn View Node Description. Để ý là gateway này được trạng bị bốn giao diện Ethernet và tám giao diện SLIP. Đóng cửa sổ này lại. 2. Nhấp phải chuột lên router rồi chọn Edit Attributes, đặt thuộc tính name là Router1. Bung thư mục thuộc tính RIP Parameter và Timers. Lưu ý là Update Interval (seconds) được đặt là 30 giây. Điều này nghĩa là mỗi router sẽ trao đổi bảng định tuyến của nó với các router lân cận theo từng khoảng thời gian 30 giây, ngay cả khi không có thông tin mới và sự thay đổi đồ hình của mạng. Nhấp OK để đóng cửa sổ này. Hình 4.2. Cài đặt tham số cho router. 3. Nhấp trái chuột lên router và chọn Copy từ thực đơn Edit ở phái trên của của cửa sổ. Chọn Paste từ thực đơn Edit 5 lần để tạo ra 5 bản sao của router gốc trong cửa sổ làm việc workspace. Sắp xếp các router này theo một vòng tròn. 4. Nối các router vừa sắp bằng các đường truyền dẫn PPP_DS1 lấy từ thư viện Object Palette. Mỗi router sẽ kết nối với hai router kề bên. 5. Copy thêm hai router nữa vào workspace bằng lệnh Paste. 6. Sử dụng hai đường truyền PPP_DS1 nối hai router này thành một nhánh gắn vào mạng vòng ở vị trí của router 6. Mạng thiết kế sẽ có dạng như hình 4.3. 36 Hình 4.3. Mô hình mạng mô phỏng. Giao thức định tuyến được sử dụng trong mô phỏng là RIP, việc gán giao thức này cho các router được thực hiện như sau: 1. Chọn thực đơn Protocol => IP => Routing => Configure Routing Protocols 2. Nhấp vào các hộp chọn bên cạnh RIP. Apply the above selection to subinterfaces và Visualize Routing Domains. 3. Nhấp vào nút chọn bên cạnh All interfaces (including loopback). 4. Nhấp OK để đóng cửa sổ. Các thao tác vừa rồi cho phép giao thức RIP sẽ được dùng để định tuyến các gói qua tất cả các giao diện có trên các router. Để ý thấy kí hiệu RIP xuất hiện trên các đường truyền xác nhận giao thức đã được khai báo sử dụng. Tiếp theo chúng ta sẽ cài đặt để một trong số các đường truyền PPP sẽ bị hỏng trong quá trình mô phỏng. 1. Chọn utilities từ thực đơn kéo xuống trong thư viện Object Palette để hiển thị toàn bộ các phần tử có trong thư viện. 2. Chọn và đặt một phần tử Failure Recovery vào cửa sổ làm việc workspace. 3. Nhấp phải chuột lên biểu tượng này và chọn Edit Attribute. 4. Đặt tên đối tượng là Link Failure. 5. Nhấp chuột bung thuộc tính Link Failure/Recovery Specification rồi đặt rows bằng 1 và đặt Name là Logical Network.Router 1 Ù Router 6. 6. Đặt Time là 300. Lưu ý trường Status được đặt về Fail. Thao tác cài đặt vừa rồi sẽ buộc đường truyền dẫn giữa router 1 và router 6 rơi vào trạng thái hỏng sau khi tiến trình mô phỏng bắt đầu được 300 giây. 7. Nhấp OK để đóng cửa sổ cài đặt. 37 Chọn tham số kết quả mô phỏng Tải lưu lượng thu là một trong các tham số quan trọng nhất của mô phỏng này, nó phản ánh kết quả của thủ tục định tuyến trong điều kiện trạng thái của mạng bị thay đổi. Tham số này được tập hợp như minh hoạ trên hình 4.4. Hình 4.4. Chọn kết quả mô phỏng. 1. Chọn tab Simulation => Choose Individual Statistic 2. Nhấp trái chuột bung lần lượt các mục Global Statistics, RIP rồi chọn Traffic Received (bits/sec) Hình 4.5. Tập hợp chi tiết kết quả mô phỏng. Để có thể tập hợp kết quả đầy đủ hơn, chúng ta thực hiện thêm các thao tác: 1. Chọn tab Simulation => Choose Individual Statistic (advanced) 2. Bung các thư mục Global Statistics Probes và RIP Traffic Received rồi chọn Collect all values. Thao tác chọn này sẽ cho phép OPNET cung cấp một đồ thị chi tiết hơn. 38 3. Đóng cửa sổ tương tác Probe Model. Đặt cấu hình và chạy mô phỏng Hình 4.6. Đặt cấu hình chạy mô phỏng. 1. Chọn Simulation => Configure Discrete Event Simulation 2. Trong giao diện của tab Common, đặt trường Duration là 10, chọn đơn vị là minute(s). 3. Nhấp trái chuột lên tab Global Attributes, đặt trường IF Interface Addressing Mode về Auto Address/Export. 4. Đặt trường IP Routing Table Export/Import về Export. Thao tác cài đặt này cho phép các bảng định tuyến được ghi lại trong một file văn bản sau khi mô phỏng kết thúc. 5. Đặt RIP Sim Efficiency về Disable. 6. Đặt RIP Stop Time là 1000. Khi đó các router vẫn thường xuyên duy trì việc trao đổi thông tin định tuyến ngay cả khi các bảng định tuyến đã ổn định (không thay đổi). 7. Nhấp trái chuột lên Run khởi động mô phỏng. 8. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp Close đóng cửa sổ tương tác. Xem và phân tích kết quả mô phỏng Kết quả mô phỏng được khảo sát khi mở đồ thị Traffic Received như sau. 1. Chọn Results => View Results 2. Nhấp trái chuột bung các thư mục Global Statistics và RIP rồi chọn Traffic Received (bits/sec). Tham số thống kê này cho biết mức tải lưu lượng đã được tạo ra bởi thuật toán định tuyến dùng trong mô phỏng. 3. Nhấp trái chuột lên Show để tạo một cửa sổ mới biểu diễn đồ thị như hình 4.8. Chúng ta sẽ thấy tải lưu lượng của giao thức định tuyến có các đỉnh phân bố đều đặn chu kì 30 giây ngoại trừ hai điểm, một tại thời điểm bắt đầu và một tại thời điểm giữa của tiến trình mô phỏng. Chọn trục thời gian là hai phút đầu tiên của đồ thị để quan sát cận cảnh. Chúng ta sẽ nhìn thấy có nhiều lần cập nhật ngẫu nhiên về thời gian đã được thực hiện rất nhanh tại quãng thời gian bắt đầu mô phỏng. Các cập nhật tại thời điểm ban đầu này được thực hiện nhờ cơ chế cập nhật kíck hoạt được cài đặt trong R11. Các cập nhật bất thường còn lại là do sự cố đứt tuyến truyền dẫn tạo ra, xảy ra sau 300 giây. 4. Nhấp chuột tắt cửa sổ đồ thị và chọn Delete. 5. Đóng cửa sổ View Results bằng nút Close. 39 Hình 4.7. Hộp thoại View Results với đồ thị Traffic Received. Hình 4.8. Đồ thị Traffic Received trong 300 giây đầu. Tiếp theo, để dễ dàng thực hiện các so sánh, phân tích, chúng ta sẽ tạo thêm một hoạt cảnh mới trong đó mạng hoạt động mà không gặp sự cố nào. 1. Chọn Scenarios => Duplicate Scenario 2. Nhấp OK chấp nhận tên mặc định của hoạt cảnh là scenario2. 3. Nhấp trái chuột nên biểu tượng Failure để rồi chọn Edit => Cut để loại nút hỏng ra. 4. Chọn Simulation => Run Discrete Event Simulation để tạo ra các kết quả của hoạt cảnh này trong đó toàn mạng hoạt động bình thường, không có sự cố đứt tuyến. 5. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. 40 Bằng các thao tác chọn đã cài đặt ở trước, chúng ta có thể khảo sát mạng truyền dữ liệu này ở mức chi tiết hơn. Để xem thông tin về địa chỉ IP mà OPNET đã tự động gán cho các router trong quá trình mô phỏng, chúng ta thực hiện các bước sau: 1. Chọn File => Model Files => Refresh Model Directories. 2. Chọn File => Open tìm và mở Generic Data File, trong danh sách liệt kê, chọn xx_RIP Network-scenario2-ip addresses: File này ghi lại các địa chỉ IP và subnetwork mask đã được OPNET gán cho mỗi giao diện. Để ý rằng mỗi router có một giao diện được gọi là giao diện vòng hồi tiếp mà không được gắn vào bất kì đường truyền nào. Các giao diện lôgic này thường được dùng cho chức năng kiểm tra hay để cho hai chương trình có chức năng thu phát truyền thông với nhau khi đang chạy trên cùng một thiết bị. Hình 4.9 chỉ biểu diễn một phần của file dữ liệu. 3. Nhấp chuột đóng hộp thoại -ip_addresses. Hình 4.9. File dữ liệu chứa địa chỉ IP của các router. Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu bảng định tuyến của các nút mạng. 1. Chọn Select => Open 2. Tìm và chọn lại Generic Data File, từ danh sách hiển thị, chọn xx_RIP_Network- scenario2-ip_routes. Hình 4.10. File dữ liệu chứa bảng định tuyến các router. File dữ liệu này chứa các bảng định tuyến, được duy trì tại mỗi router, với các giá trị tương ứng với trạng thái của mạng ở thời điển kết thúc mô phỏng. Cấu trúc của file gồm hai phần. Phần thứ nhất liệt kê các mạng kết nối trực tiếp với mỗi router. Một mạng được kết nối trực tiếp với một router nếu một trong số các giao diện của router này có địa chỉ trùng với địa chỉ mạng trong toàn bộ độ dài của subnetwork mask. Ví dụ, Router1 có một giao diện là 41 192.0.2.1 với một subnetwork mask là 255.255.255.0 sẽ cần 24 bit đầu tiên trong địa chỉ IP của nó trùng với địa chỉ của các mạng khác để các phần tử này kết nối trực tiếp được với nhau. Do đó địa chỉ mạng 192.0.2.0 trùng với địa chỉ giao diện 192.0.2.1 và Router1 được kết nối trực tiếp với mạng 192.0.2.0. Phần thứ hai của file ip_routes biểu diễn các tuyến trong mạng không được kết nối trực tiếp. Hình minh hoạ dưới chỉ thể hiện một phần của file dữ liệu bảng định tuyến tương ứng với Router 1. File dữ liệu đầy đủ bao gồm nhiều bảng định tuyến, mỗi bảng tương ứng với một router. Lưu ý là địa chỉ trên bảng định tuyến có thể khác với hình minh họa tuỳ thuộc vào thứ tự đặt router trong workspace. Hình 4.11. Sử dụng ip_routes để tìm đường đi trong mạng. Sử dụng file ip_routes, chúng ta có thể xác định đường đi mà một gói tin sẽ truyền qua trong mạng. Xét ví dụ tìm đường đi từ router 1 đến router 8. Trong file xx_RIP_Network- scenario1-ip_addresses, tìm một giao diện trên mỗi router (không phải là các giao diện vòng kín loopback). Router1: 192.0.1.1 Router8: 192.0.13.2 Địa chỉ 192.0.13.2 thuộc về mạng 192.0.13.0 vì vậy chúng ta sẽ tìm hiểu giao diện này trong các bảng định tuyến. Để ý là để giảm kích thước của các bảng định tuyến, thao tác định tuyến được thực hiện dựa trên các địa chỉ mạng thay cho các địa chỉ IP cụ thể. Bắt đầu với bảng định tuyến của router 1, chúng ta xác định được mạng đích (trường Dest Network trong bảng) là 192.0.13.0, lấy ra trường Next Hop Addr. Trong trường hợp này Next Hop Addr là 192.0.1.2. Tiếp theo, quan sát phần Interface Information của file dữ liệu này hoặc trong file xx_RIP_Network-scenariolip_addresses để xác định router nào có một giao diện với địa chỉ này. Trong tình huống này thì đó là router 6. Sau đó tiến hành tìm địa chỉ mạng đích, 192.0.13.0, trong bảng định tuyến của router 6, lấy ra địa chỉ của chặng tiếp theo (192.0.11.2), và xác định router có địa chỉ này (router 7). Thực hiện liên tiếp các bước như vậy cho tới khi tới được router kết nối trực tiếp với mạng đích. Router 7 có một giao diện (192.0.13.1) trên mạng đích, có nghĩa là nó có một kết nối trực tiếp với router 8 (192.0.13.2). Có thể thấy rằng router 7 và router 8 ở trong cùng một mạng vì địa chỉ IP của chúng giống nhau trong toàn bộ phân subnetwork mask (24 bit) Trong ví dụ này, đường đi của gói tin sẽ là 42 Routerl (192.0.1.1) => Router2 (192.0.2.1) => Router3 (192.0.5.1) => Router6 (192.0.7.1) => Router7 (192.0.8.1) => Router8 (192.0.8.1) 3. Đóng cửa sổ ip_routes. Chúng ta cúng có thể truy cập trực tiếp vào file dữ liệu định tuyến. Sử dụng Windows Explorer, tìm trong thư mục gốc thư mục con op-models, chuyển tới thư mục này và mở file xx_RIP_Network-scenariol-ip_routes.gdf. Đây chính là file vừa được khảo sát trong OPNET. Có thể sử dụng hỗ trợ tìm kiếm bằng cách sau, chọn Edit => Preference, rồi tìm thuộc tính mod_dirs. Giá trị đi kèm là đường dẫn tới thư mục op_models. Lưu mô hình vừa khởi tạo và đóng tất cả các cửa sổ. Câu hỏi 1. Trong trường hợp các đường truyền dẫn hoàn hảo, xác định đường đi của gói tin từ router 1 đến router 8 theo file dữ liệu địa chỉ IP và bảng định tuyến lấy ra từ kết quả mô phỏng. Cài đặt đánh hỏng 1 chặng giữa hai nút bất kì tại thời điểm 300 giây sau khi mô phỏng bắt đầu, xác định lại đường đi của gói tin trên. 2. Cài đặt đánh hỏng thêm 1 chặng thứ hai ở thời điểm 500 giây sau mô phỏng, xác định đường đi của gói tin. (Có thể xét một số trường hợp khác nhau theo các vị trí của điểm hỏng để thấy được sự thay đổi của bảng định tuyến.) Xác định số làn cập nhật bảng định tuyến và thông lượng (gói tin/giây) của đường truyền trong các trường hợp có sự cố. 3. Xác định địa chỉ IP, subnetwork mask và default gateway (nếu có) của máy tính đang thực hiện bài mô phỏng. Tìm hiểu ý nghĩa của những tham số này. Gợi ý: Sử dụng lệnh cmd trong Start/Run của Windows để mở cửa sổ lệnh DOS. Sau đó gõ vào lệnh ipconfig. 43 Bài Thí Nghiệm 5: Chất lượng dịch vụ QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xếp hàng 7. Giới thiệu Trong một mạng lưu-và-chuyển, các router duy trì một hay nhiều hàng chờ cho mỗi đường ra. Việc duy trì (các) hàng chờ này là rất cần thiết vì một gói tin có thể đến rồi được chuyển tiếp tới một đường ra trong khi nó đang thực sự bận. Một cơ chế xếp hàng sẽ xác định một tập các quy tắc để đặt các gói tin vào (các) hàng chờ và lấy chúng ra khi chuyển tiếp. Cơ chế xếp hàng nguyên thuỷ là Vào trước-Ra trước (First-In, First-Out - FIFO) đối xử với tất cả các luồng dữ liệu như nhau và do đó khá đơn giản trong việc thực hiện. Một gói tin vừa mới tới sẽ được xếp ở cuối hàng và phải chờ đến lượt để được chuyển tiếp. Tuy nhiên, ngày nay khi mạng Internet còn được dùng để truyền cả các luồng thoại cũng như video thì các cơ chế FIFO đơn giản là không đủ. Các ứng dụng thoại và video đòi hỏi các yêu cầu khá cao về độ trễ và biến thiên trễ (jitter) truyền tải. Một cách để đáp ứng các chỉ tiêu này là đối xử với các gói tin theo cách khác nhau trong các hàng chờ của router. Đối với cơ chế Xếp hàng Công bằng Trọng số (Weighted Fair Queuing - WFQ), mỗi cấp ưu tiên sẽ sử dụng một hàng chờ. Các trọng số được gắn với các hạng ưu tiên khác nhau dựa trên mức độ quan trọng của nó. Các hàng chờ sẽ được phục vụ (hay các gói tin sẽ được lấy ra từ các hàng và được gửi tới đường ra) với tốc độ dựa vào trọng số của chúng. Ví dụ, nếu hàng chờ A được gán trọng số bằng 1 còn hàng chờ B được gán trọng số là 2 thì cứ 2 gói tin của hàng B được chuyển đi thì sẽ có 1 gói tin của hàng A được phục vụ. Bằng cách gán các luồng thoại và video vào 1 hàng chờ có trọng số cao, chúng sẽ được chuyển tiếp với tốc độ cao hơn tải tin tiêu chuẩn. Đối với cơ chế xếp hàng ưu tiên, nhiều hàng chờ được duy trì dựa trên cấp ưu tiên mà gói tin được gán. Trong trường hợp này, toàn bộ các gói tin có mức ưu tiên cao sẽ được chuyển tiếp trước mọi gói tin có mức ưu tiên thấp. Giả thiết chúng ta có hai hàng chờ, một hàng dành cho tải lưu lượng có mức ưu tiên một, còn một hàng cho tải lưu lượng mức ưu tiên hai, hàng chờ mức ưu tiên hai sẽ được xử lí cho đến hết, sau đó hàng chờ ưu tiên một mới được phục vụ. Nếu có gói tin mức ưu tiên hai đến thì việc phát gói tin mức ưu tiên một sẽ bị chặn lại để phục vụ gói tin mới đến có mức ưu tiên cao hơn trước. 8. Mục tiêu thí nghiệm Khảo sát các ảnh hưởng khi áp dụng các cơ chế xếp hàng khác nhau ở router. Tỉ lệ mất gói tin do tràn bộ đệm tại router cũng như độ trễ xếp hàng và biến thiên trễ (jitter) sẽ được khảo sát một cách chi tiết ở mỗi loại cơ chế khác nhau. 9. Các bước thí nghiệm Xây dựng mô hình mô phỏng Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition 1. Chọn thực đơn File => New 2. Chọn Project rồi nhấp OK. 3. Thay đổi Project Name là xx_QoS_Queuing (trong đó xx là số khởi đầu), đặt tên hoạt cảnh Scenario Name là PQ rồi nhấp OK. 4. Trong cửa sổ Initial Topology, chọn Create Empty Scenario và nhấp vào Next. 5. Trong cửa sổ Choose Network Scale, chọn Choose From Maps và nhấp Next. 6. Trong cửa sổ Choose Map chọn usa rồi nhấp Next. 7. Trong cửa sổ Choose Technologies nhấp Next. 8. Trong cửa sổ Review, nhấp OK. 44 Hình 5.1. Hộp thoại Review của công cụ Startup Wizard. Đầu tiên chúng ta sẽ cấu hình hai ứng dụng nền FTP tương tự nhau ngoại trừ mức ưu tiên. 1. Chọn biểu tượng Application Config từ thư viện công cụ Object Palette và rồi đặt nó vào không gian thiết kế workspace. 2. Nhấp phải chuột lên biểu tượng rồi chọn Edit Attributes. Đặt thuộc tính name là Applications. 3. Bung thư mục Application Definitions, đặt giá trị về Default. Hình 5.2. Khai báo thuộc tính Applications. 4. Tiếp tục bung thư mục Application Definitions, đặt thuộc tính rows là 2. 5. Bung thư mục row 0, đặt trường tên Name là FTP_Low_Priority_Application. a. Bung thư mục thuộc tính Description, tiếp theo phải đặt thuộc tính Database về Off để có thể cài đặt giá trị cho thuộc tính Ftp. b. Nhấp phải chuột vào vị trí Off ngang hàng với thuộc tính Ftp, chọn Edit 45 c. Trong cửa sổ (Ftp) Table vừa hiện ra, đặt các tham số cho thuộc tính Inter-Request Time (sec) như sau, Distribution Name là exponential, Mean Outcome là 5. Lưu ý là cần đặt trường Special Value về Not Used để có thể thay đổi các tham số thuộc tính. Nhấp OK để đóng cửa sổ “Inter-Request Time”. d. Tương tự, đặt thuộc tính File Size (bytes) là constant (500000). e. Trường Type of Service được đặt về Best Effort (0). Best Effort là mức ưu tiên thấp nhất. Ứng dụng vừa được cài đặt sẽ truyền liên tục các file có kích thước 500 KB với khoảng thời gian trung bình giữa mỗi lần truyền là 5 giây. f. Nhấp OK để đóng cửa sổ (Fpt) Table. Hình 5.3. Hộp thoại (FTP) Table của ứng dụng Low_Priority. 6. Tiếp theo, bung thuộc tính row 1 và đặt tên là FTP_High_Priority_Application. a. Đặt Inter-Request Time (sec) là exponential(5) và File Size (bytes) là constant (500000). b. Thay đổi trường Type of Service về Exellent Effort (3). Exellent Effort cho phép mức ưu tiên cao hơn Best Effort. c. Nhấp OK hai lần để đóng cửa sổ. Hình 5.4. Hộp thoại (FTP) Table của ứng dụng High_Priority. Tiếp theo profile của mô hình mạng sẽ được định nghĩa thông qua các thao tác sau: 1. Chọn đối tượng Profile Config từ thư viện công cụ Object Palette rồi đặt vào workspace. 2. Nhấp phải chuột lên đối tượng và chọn Edit Atttributes. Đặt thuộc tính name là Profiles. 3. Bung thuộc tính Profile configuration và đặt rows là 2. 4. Bung thuộc tính row 0 rồi đặt Profile Name là FTP_Low_Priority_Profile. a. Bung thuộc tính Applications và đặt row là 1. b. Bung thuộc tính row 0, đặt trường Name là FTP_Low_Priority_Application. c. Đặt Duration (seconds) là End of Last Task. d. Bung thuộc tính Repeatability và đặt Inter-repeatition Time (seconds) là constant (0). 46 Hình 5.5. Cài đặt tham số cho profiles. 5. Bung thuộc tính row 1, đặt Profile Name là FTP_High_Priority_Profile. a. Bung thuộc tính Applications và đặt rows là 1. b. Bung thuộc tính row 0 rồi đặt trường Name là FTP_High_Priority_Application. c. Đặt Duration (seconds) là End of Lask Task. d. Bung thuộc tính Repeatability và đặt Inter-repetition Time (seconds) là constant(0). 6. Nhấp OK để đóng cửa sổ (Profiles) Attributes. Các cài đặt vừa rồi cho chúng ta các profile cần dùng cho mô phỏng. Tiếp theo chúng ta sẽ xây dựng một mạng truyền dữ liệu sử dụng các profile này. 1. Chọn thiết bị ppp_wkstn từ thư viện công cụ Object Palette và đặt nó vào workspace. a. Nhấp phải chuột lên máy trạm này và chọn Edit Atributes. b. Đặt trường name là FTP Low Client. c. Bung thuộc tính Application: Support Profiles, đặt thuộc tính row là 1. d. Bung row 0 rồi chọn Profile Name là FTP_Low_Priority_Profile. e. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. 2. Chọn thiết bị ppp_wkstn từ thư viện công cụ Object Palette và đặt nó vào workspace. a. Nhấp phải chuột lên máy trạm này và chọn Edit Atributes. b. Đặt trường name là FTP High Client. c. Bung thuộc tính Application: Support Profiles, đặt thuộc tính row là 1. d. Bung row 0 rồi chọn Profile Name là FTP_High_Priority_Profile. e. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác. 47 Hình 5.6. Cài đặt tham số cho FTP Low Client. Tiếp theo chúng ta sẽ cài đặt máy chủ server hỗ trợ cả hai ứng dụng FTP vừa được định nghĩa. Hình 5.7. Cài đặt tham số cho FTP Server. 1. Chọn thiết bị ppp_server trong thư viện đối tượng Object Palette rồi đặt nó vào 48 workspace. 2. Nhấp phải chuột lên thiết bị rồi chọn Edit Attributes. 3. Thay đổi thuộc tính name của server thành FTP Server. 4. Nhấp phải chuột lên thuộc tính () ngang hàng với Application: Supported Services, chọn Edit. 5. Cửa sổ (Application: Supported Services) Table xuất hiện. Đặt thuộc tính Rows là 2. 6. Đặt trường Name trong hàng thứ nhất là FTP_Low_Priority_Application. 7. Đặt trường Name trong hàng thứ hai là FTP_High_Priority_Application. 8. Nhấp OK hai lần để đóng các cửa sổ giao diện. Hình 5.8. Cài đặt tham số cho Application: Supported Services. Việc chọn hai router và tạo các kết nối trong mạng này được thực hiện như sau: Hình 5.9. Mô hình mạng truyền số liệu mô phỏng. 49 1. Chọn hai thiết bị ethernet4_slip8_gtwy trong thư viện đối tượng và đặt chúng vào workspace. 2. Nhấp phải chuột lên một router rồi chọn Set Name. Đặt tên của router này là Router 1. 3. Làm tương tự để đặt tên router còn lại là QoS Router. 4. Chọn đường truyền PPP_DS1 trong thư viện đối tượng, dùng nó để nối hai máy trạm FTP với Router 1 và nối hai router với nhau. 5. Chọn đường truyền PPP_DS3 trong thư viện đối tượng và dùng nó để nối máy chủ FTP với QoS Router. Tiếp theo chúng ta cần thiết lập các cơ chế xếp hàng sẽ được dùng trong các router. Nhấp phải chuột lên QoS Router và chọn Select Similar Nodes để có thể áp dụng các thay đổi cho cả hai router đồng thời. Hình 5.10. Cài đặt cơ chế xếp hàng PQ. 1. Trên cửa sổ workspace, chọn tab Protocols => IP => QoS => Configure QoS 2. Đặt QoS Scheme là Priority Queuing. 3. Để ý là thuộc tính QoS Profile được đặt ở ToS Based, nghĩa là các router sẽ dùng các mức ưu tiên Type of Service vừa được cài đặt thông qua việc sử dụng trường định nghĩa này. 4. Nhấp phải chuột lên khoanh chọn bên cạnh Interfaces on selected router(s). 5. Nhấp OK để đóng cửa sổ QoS Configuration. Chúng ta vừa cài đặt để QoS Router sử dụng cơ chế xếp hàng phù hợp ở các giao diện của chúng. Lưu ý là một đối tượng QoS Parameters sẽ tự động xuất hiện trong workspace. Nguyên nhân là do chúng ta đã cấu hình QoS Router sử dụng các cơ chế xếp hàng vừa được định nghĩa trước đó. Tiếp theo chúng ta sẽ tiến hành kiểm tra tên giao diện được gán cho QoS Router. 1. Nhấp phải chuột lên đường truyền PPP nối QoS Router với Router 1, chọn Edit Attributes. 2. Kiểm tra các thuộc tính port a và port b để xem giao diện nào đang được sử dụng trên QoS Router (trong ví dụ này là IF10). Khi xây dựng bài thí nghiệm, chúng ta có thể nhận được tên giao diện khác tuỳ thuộc vào cách đặt đường truyền PPP. 3. Nhấp OK để đóng cửa sổ (Router 1 QoS router) Attributes. 50 Hình 5.11. Tên giao diện được gán cho QoS Router. Chúng ta sẽ sử dụng thông tin vừa tìm được để thay đổi kích thước bộ đệm của giao diện này sao cho tràn bộ đệm nhanh chóng xảy ra. 1. Nhấp phải chuột lên QoS Router và chọn Edit Attributes. 2. Bung thư mục IP Routing Parameters, rồi thư mục Interface Information và thư mục hàng đối với giao diện vừa tìm được, row 10 trong ví dụ này. 3. Tiếp tục bung thư mục QoS Information, đặt thuộc tính Buffer Size (bytes) là 100000. Bằng cách đặt kích thước bộ đệm trên giao diện này tương đối nhỏ, tràn bộ đệm sẽ nhanh chóng xảy ra, cho phép chúng ta quan sát các kết quả của các cơ chế xếp hàng khác nhau dễ dàng hơn. Để ý là dù thế nào thì tràn bộ đệm cuối cùng cũng sẽ xảy ra vì máy chủ FTP Server sản sinh ra tải lưu lượng khá lớn, được truyền trên đường truyền DS3 nối với QoS Router, nhưng QoS Router chỉ sử dụng đường truyền DS1 để chuyển tiếp các gói tin tới các máy trạm. 4. Nhấp OK để đóng cửa sổ (QoS Router) Attributes. Hình 5.12. Thay đổi kích thước bộ đệm của giao diện được gán cho QoS Router. 51 Chọn tham số kết quả mô phỏng 1. Nhấp phải chuột lên QoS Router và chọn Choose Individual Statistics. 2. Bung thư mục IP Interface, chọn Buffer Usage (packets), Queuing Delay Variation (sec), Queuing Delay (sec) và Traffic Dropped (packets/sec). 3. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results. Hình 5.13. Chọn tham số kết quả mô phỏng. Đặt cấu hình chạy mô phỏng 1. Chọn Simulation => Configure Discrete Event Simulation 2. Trong tab Common, đặt Duration là 10, chọn đơn vị thời gian là minute(s). 3. Nhấp Run để chạy mô phỏng. 4. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp Close để đóng cửa sổ Simulation Sequence. Hình 5.14. Đặt cấu hình chạy mô phỏng. Khảo sát và phân tích kết quả mô phỏng 52 Trước tiên chúng ta sẽ xem xét lưu lượng rớt của hai hàng chờ. 1. Chọn tab Results => View Results 2. Chọn và bung các thư mục Object Statistics, Choose From Maps Network, QoS Router và IP Interface. 3. Nhấp phải chuột chọn các tham số kết quả PQ Traffic Dropped (Packets/sec) IF10 Q1 và PQ Traffic Dropped (Packets/sec) IF10 Q1 (Default Queue). Lưu ý là giao diện 10 (IF10) là giao diện trên QoS Router nối với Router 1. Nếu trong quá trình xây dựng mô hình thí nghiệm chúng ta gặp một giao diện có tên khác thì phải thay đúng giao diện đó trong các bước phân tích kết quả tiếp theo. Sử dụng chế độ As Is để xem các toàn bộ các kết quả. Các tham số kết quả được chọn cho biết có bao nhiêu gói tin đã bị đánh mất do tràn bộ đệm. Q1 tương ứng với tải lưu lượng có mức ưu tiên cao trong khi Q0 tương ứng với tải tin mức ưu tiên thấp. Để ý là hàng chờ mức ưu tiên cao có tỉ lệ mất gói tin thấp hơn so với hàng chờ mức ưu tiên thấp. Hình 5.15. Hộp thoại View Results với các đồ thị Traffic Dropped của hai hàng chờ có cấp ưu tiên khác nhau. 4. Nhấp phải chuột lên các kết quả một lần nữa để tắt đồ thị preview. Đồ thị độ trễ của hai hàng chờ, minh hoạ trên hình 5.15, được lấy ra như sau: 1. Chọn kết xem quả PQ Queue Delay (sec) IF10 Q1 và PQ Queue Delay (sec) IF10 Q0 (Default Queue). Các kết quả này cho biết lượng thời gian các gói tin phải đợi trong hàng chờ trước khi được gửi đi. Có thể quan sát thấy tải tin có mức ưu tiên thấp (Q0) phải chờ lâu hơn đáng kể so với các gói tin có mức ưu tiên cao hơn (Q1). 2. Nhấp phải chuột lên các thư mục này để tắt đồ thị preview. Cũng như độ trễ, biến thiên trễ cũng thay đổi tuỳ theo cấp độ ưu tiên của hàng chờ như biểu diễn của hình 5.16. 1. Chọn xem kết quả PQ Queue Delay Variation (sec) IF10 Q1 và PQ Queue Delay Variation (sec) IF10 Q0 (Default Queue). Các giá trị này cho biết mức biến thiên độ trễ (jitter) trong hàng chờ mà các gói tin phải trải qua. Nhận thấy ngay rằng các gói tin có mức ưu tiên cao hơn chịu lượng jitter ít hơn nhiều so với các gói tin có mức ưu tiên thấp. 2. Nhấp phải chuột lại các thư mục này để tắt đồ thị preview. 53 Hình 5.16. Hộp thoại View Results với các đồ thị Queuing Delay của hai hàng chờ có cấp ưu tiên khác nhau. Hình 5.17. Hộp thoại View Results với các đồ thị Queuing Delay Variation của hai hàng chờ có cấp ưu tiên khác nhau. Cuối cùng, độ đầy bộ đệm được khảo sát theo các bước sau: 1. Chọn xem PQ Buffer Usage (packets) IF10 Q1 và PQ Buffer Usage (packets) IF10 Q0 (Default Queue). Các kết quả này cho biết số gói tin phải đợi trong hàng chờ tại mỗi thời điểm trong thời gian mô phỏng. Dễ dàng quan sát thấy có rất nhiều gói tin có mức ưu tiên thấp phải đứng trong hàng chờ tại mọi thời điểm trong khi đó rất ít gói tin mức ưu tiên cao phải xếp hàng chờ. 2. Nhấp lại chuột lên các thư mục này để tắt đồ thị preview. 54 3. Lưu mô hình vừa xây dựng và tắt hết các cửa sổ giao diện. Hình 5.18. Hộp thoại View Results với các đồ thị Buffer Usage của hai hàng chờ có cấp ưu tiên khác nhau. Câu hỏi 1. Nhân bản hoạt cảnh và đặt tên là WFQ ( viết tắt của Weighted Fair Queuing). Đánh dấu cả hai router rồi chọn tab Protocol => IP => QoS => Configure QoS Đặt QoS Scheme là WFQ. Để ý là trường QoS Profile phải là ToS Based, để router sẽ dùng trường ToS đã được chúng ta định nghĩa trước đó cho ứng dụng này để xác định gói tin nào sẽ nhận được quyền ưu tiên. Nhấp phải chuột lên khoanh chọn cạnh Interfaces on selected router(s). Nhấp OK để đóng cửa sổ QoS Configuration. Chạy lại mô phỏng và kiểm tra các kết quả tỉ lệ mất gói tin, độ trễ, biến thiên trễ và độ đầy bộ đệm. Lập luận diễn giải các kết quả nhận được. 2. Nhân bản hoạt cảnh và đặt tên là FIFO ( viết tắt của First-In First-Out). Đánh dấu cả hai router rồi chọn tab Protocol => IP => QoS => Configure QoS Đặt QoS Scheme là FIFO. Để ý là trường QoS Profile phải là ToS Based. Nhấp phải chuột lên khoanh chọn cạnh Interfaces on selected router(s). Nhấp OK để đóng cửa sổ QoS Configuration. Chạy lại mô phỏng và kiểm tra các kết quả tỉ lệ mất gói tin, độ trễ, biến thiên trễ và độ đầy bộ đệm. Lập luận diễn giải các kết quả nhận được. 3. Hãy so sánh các cơ chế xếp hàng Công bằng trọng số (Weighted Fair Queuing), xếp hàng Ưu tiên (Priority Queuing) và xếp hàng Vào trước ra trước (FIFO) trên các khía cạnh tỉ lệ mất gói tin, độ trễ, biến thiên trễ. Phân tích ưu nhược điểm của mỗi loại cơ chế. 4. Nhấp phải chuột lên đối tượng QoS Parameters, chọn Edit Attributes. Bung thuộc tính WFQ Profiles => ToS Based, khảo sát chi tiết các hàng có trong thư mục này. Các trọng số nào được gán cho các giá trị ToS khác nhau trong sơ đồ WFQ? Các trọng số đó ảnh hưởng tới hoạt động của router như thế nào? 5. Tiếp tục khảo sát thư mục thuộc tính Priority Queuing Profiles => ToS Based. Có bao nhiêu mức ưu tiên được định nghĩa? Các giá trị ToS nào được gán với mỗi mức ưu tiên? 55 Tài liệu tham khảo 1. URL: (2008-05-31) 2. URL: (2008-05-31) 3. Kevin Brown & Leann Christianson – Opnet Lab Manual to accompany Data & Computer Communications by W. Stallings. Pearson, 2005. ISBN 0-13-148252-1. 4. Tommy Svensson, Alex Popescu. “OPNET Modeler - Development of laboratory exercises based on OPNET Modeler”. Master thesis MEE 03:24, Blekinge Institute of Technology, 2003. 5. William Stallings. Computer Networking with Internet Protocols and Technology, 7nd Ed. Upper Saddle River, NJ:Prentice Hall Inc., 2004. ISBN: 0131006819. 6. Bertsekas, Dimitri, and Robert Gallager. Data Networks. 2nd Ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1991. ISBN: 0132009161. 7. Peterson and Davie. Computer Networks. 2nd Ed. San Francisco, CA: Morgan Kaufmann Publishers, 1999. ISBN: 1558605142 . 8. Tanenbaum, A. S. Computer Networks. 4th Ed. Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall, 2003. ISBN: 0130661023. 9. Alberto Leon-Garcia, Indra Widjaja. Computer Networks – Fundemental Concepts and Key Architectures. 2nd Ed. NY: McGraw Hill, 2003. ISBN: 0071198482. 56