BÀI TẬP NHÓM_HIỆU NĂNG MẠNG.doc

BÀI TẬP NHÓM_HIỆU NĂNG MẠNG

Trang 1

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Trang 2

Lời Mở Đầu

Trong những năm gần đây mạng máy tính phát triển ngày càng mạnh mẽ tạo nên một bước ngoặt quan trọng trong công nghệ thông tin Mạng máy tính ngày nay có mặt trong rất nhiều các hoạt động trong đời sống Các công nghệ, các kỹ thuật phục vụ cho môi trường mạng đã được xây dựng nhiều, và đang còn được tiếp tục phát triển, cải tiến.

Muốn có một mạng thật để thử nghiệm các công nghệ mới thì thật tốn kém, không phải cá nhân, tổ chức nào cũng có thể đáp ứng được Hơn nữa các mạng cục bộ này không những phải đảm bảo các tính năng của một mạng thông thường mà còn phải thực hiện được những bài toán thử nghiệm cũng như giúp cho sinh viên thấy được tính khả thi của chúng đối với các bài toán mới Cách tốt nhất để giải quyết những yêu cầu đặt ra đó là dùng một môi trường mạng ảo để xây dựng và thử nghiệm các công nghệ mới Giả lập mạng (network simulator) ra đời với mục đích đó, chương trình NS có thể dùng để thực hiện các kịch bản mạng như áp dụng các mô hình UDP/TCP, các bài toán routing vào các tôpô thích hợp.

Trang 3

Mô hình trên bao gồm 4 node (1, 2, 3, 4) Simplex-link (liên kết truyền nhận dữ liệu một chiều - đường truyền đơn công) giữa node 1 và 3, 2 và 3 có bandwidth (băng thông) = 2 Mbps, delay (thời gian trì hoãn) giữa node 1 và 3, node 2 và 3 = 10 ms Giữa 3và 4 có bandwidth = 1.7 Mbps và delay = 20 ms Các node dùng hàng đợi DropTail, max size (kích thuớc lớn nhất) = 1000 byte

Bước 2: Kết quả mô phỏng mô hình 1:

Trang 4

Hình 2: Mô hình truyền gói tin của mô hình 1

Hình 3: Thông lượng các gói tin

Trang 5

Hình 4: Thông tin mô tả

Nhận xét chung của mô hình 1: - Số gói tin bị rơi: 24 gói - Số gói tin bị mất: 24 gói

- Số gói tin truyền thành công: 2680 gói - Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 99,11%

Mô hình 2:

Bước 1: Mô hình mạng đơn giản và kịch bản mô phỏng của mô hình 2

Hình 5: Mô hình mô phỏng bài2b

Trang 6

Kịch bản mô phỏng:

Mô hình trên bao gồm 4 node (1, 2, 3, 4) 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

Bước 2 : Kết quả mô phỏng mô hình 2

Hình 6: Mô hình truyền gói tin của mô hình 2

Trang 7

Hình 7: Mô hình thông lượng

Hình 8: Thông tin mô tả

Nhận xét chung của mô hình 2:

- Số gói tin bị rơi: 32 gói

- Số gói tin bị mất: 32 gói

- Số gói tin truyền thành công: 2699 gói - Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 98,83%

Trang 8

Bước 2: So sánh mô hình 1 với mô hình 2

Trang 9

- 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 tăng so với mô hình 1 - Tỉ lệ truyền thành công của mô hình 2 thì giảm xuống

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 3: Mô hình mạng đơn giản và kịch bản mô phỏng:

Mô hình 1:

Hình 9: Mô hình mạng bài 3a

Trang 10

Yêu cầu bài ra :

a Xem xét thông lượng, số gói tin rơi, mất và độ trễ trung bình, tỷ lệ truyền

thành công ?

b. So sánh hiệu năng trong trường hợp liên kết 5  6 tốc độ truyền từ 5  50 mbps, thì độ trễ trung bình bằng bao nhiêu ?

c Tại nút 5, thay cơ chế quản lý hàng đợi DropTail bằng FQ, SFQ, RED So

sánh số gói tin rơi ?

d. Thay TCP bằng TCP Reno  đánh giá tham số như câu a và b, so sánh hiệu năng mạng ?

Nội dung mô phỏng: Bước 1:

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 = 10ms Các node dùng hàng đợi DropTail, max size (kích thuớc lớn nhất) = 1000 byte

- Agent 1” gắn với 1 và agent “TCPsink-1” gắn với 6, Agent “tcp-2” gắn với 2 và agent “TCPsink-“tcp-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 0.1 giây và kết thúc tại thời điểm 5.5 giây, “cbr” gắn ở node 4 được thiết lập cho bắt đầu tại thời điểm 0.5 giây và kết thúc tại thời điểm 5.5 giây, “ftp” gắn ở node 1 được thiết lập cho bắt đầu lúc 0 giây và kết thúc lúc 5 giây, “ftp” gắn ở node 2 được thiết lập cho bắt đầu lúc 0.3 giây và kết thúc lúc 5 giây.

Trang 11

Bước 2 : Kết quả mô phỏng mô hình 3a

Hình 10: kết quả mô phỏng

Trang 12

Hình 11: Thông lượng các gói tin

Hình 12: thông tin mô phỏng

Nhận xét chung về các thông số xem xét được:

- Số gói tin truyền thành công: 3255 gói

- Độ trể trung bình: 0,0721528807 giây

- Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 59,03%

Mô hình 2: Thay đổi băng thông giữa node 5 và 6 từ 5Mbps  50Mbps và độ trễ là

10ms.

Trang 13

Hình 13: Mô hình mạng bài 3b

Kết quả mô phỏng mô hình 3b

Trang 14

- Số gói tin bị rơi: 2195 gói - Số gói tin bị mất: 2250 gói

- Số gói tin truyền thành công: 3236 gói - Độ trể trung bình: 0.0723224713 giây - Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 59.12%

So sánh giữa hai mô hình

Trang 16

Mô hình 3: Thay đổi cơ chế hàng đợi Drop Tail bằng node 5 FQ, SFQ, RED

Lý thuyết:

Cơ chế quản lý hàng đợi

- DropTail (FIFO – Vào trước ra trước) : phục vụ theo nguyên tắc gói tin

vào trước được truyền đi trước Đây là thuật toán được sử dụng một cách rộng rãi, không phân biệt giữa các gói tin có yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau Nếu các gói tin đến và hàng đợi đã đầy thì gói tin bị hủy bỏ, ta gọi là hủy bỏ phần đuôi (Drop Tail).

- PQ (Priority Queue – Hàng đợi ưu tiên) : Bộ định tuyến thực hiện

nhiều hàng đợi FIFO, mỗi hàng đợi có một độ ưu tiên riêng để đảm bảo các gói tin cần được ưu tiên xử lý trước, tránh khả năng bị hủy bỏ Các gói tin có độ ưu tiên cao sẽ được truyền trước.

- FQ (Fail Queuing - Hàng đợi cân bằng) : Khắc phục nhược điểm có

hàng đợi chờ mãi không được phục vụ và bị tràn gói tin cùa FIFO Số gói tin được truyền từ mỗi lớp hoặc băng thông dành cho mỗi trong mỗi vòng tròn là đã được xác định bởi thuộc tính của lớp đó Đảm bảo cho mỗi lớp sữ nhận được phần nào đó của băng thông liên kết

- WFQ (Weight Fair Queue – Hàng đợi cân bằng trọng số): Dùng nhiều

hàng đợi để tách biệt các luồng và cấp lượng băng thông như nhau vào mỗi luồng Thuật toán này cho phép băng thông được chia sẽ một cách công bằng, không sử dụng danh sách truy cập hay các tác vụ quản lý tốn thời gian khác.

- RED (Random Early Detection) : Là router có chương trình quản lý có

độ dài hàng đợi và khi kiểm tra thấy sắp xảy ra tắc nghẽn thì thông báo cho trạm nguồn hiệu chỉnh cửa sổ tắc nghẽn RED thông báo cho trạm nguồn về tình trạng tắc nghẽn bằng cách cho rơi sớm gói tin, như vậy trạm nguồn nhận biết thông qua “time out” hoặc “duplicate ACK” và trạm nguồn giảm tốc độ phát với hi vọng không phải hủy bỏ nhiều gói tin sau khi truyền RED rất hữu dụng trong các mạng TCP tốc độ cao để tránh tắc nghẽn.

TCP và TCP Reno

Trang 17

chậm”, “tránh tắc nghẽn” và “phát lại nhanh” Sau “phát lại nhanh” là “hồi phục nhanh” chứ không phải là “bắt đầu chậm – cwnd (cửa sổ tắc nghẽn)=1”.

- Cơ chế của TCP Reno : Theo chuẩn TCP Reno, khi độ lớn của cửa sổ phát đặt về bằng 1, giá trị ngưỡng threshold bằng W(t)/2, trong gia đoạn này cửa sổ phát tăng rất chậm nhưng giảm rất nhanh theo cấp số nhân.

- Khi dữ liệu bị mất hay quá thời gian chờ ACK, TCP Reno đặt lại cửa sổ phát bằng 1, sử dụng cơ chế “phát lại nhanh” và “khôi phục nhanh” sau khi nhận được một giá trị ngưỡng của số báo nhận ACK lặp lại bằng 3 Khi số báo nhận lặp đạt đến một ngưỡng trạm gữi sẽ phát lại gói dữ liệu.

Trường hợp 1: Thay đổi bằng FQ

Kết quả mô phỏng:

Trang 18

- Độ trể trung bình: 0.1796451397 giây

- Tỷ lệ gói tin truyền thành công: 53.96%

Trường hợp 2: Thay đổi bằng SFQ

Trang 19

Trang 20

Trường hợp 3: Thay đổi bằng RED

Mô hình 4: Thay đổi TCP bằng TCP RENO

Kết quả mô phỏng mô hình 3d

Trang 21