«Разработка программно-аппаратного комплекса отладки алгоритмов обслуживания очередей в узлах коммутации» Студент группы С-104 Черняк А.Ю. Научный руководитель: Леохин Ю. Л Дипломная работа на тему:

Актуальность Развитие информационных сетей и увеличение объемов обмена информацией в современных корпоративных системах ведёт к усложнению конфигурации сетей и управления потоками информации. Новые поколения приложений, используемых в бизнесе, становятся всё более мультимедийными, увеличивая нагрузку на корпоративные сети. В этих условиях, как показывает анализ моделей интегрированного и дифференцированного сервисов (IntServ; DiffServ), общими важными элементами управления корпоративными сетями являются механизмы обслуживания очередей.

Свойства современных корпоративных сетей Обслуживание гетерогенного трафика Предоставление интегрального и дифференциального сервиса обслуживания Мультисервисность Широкоплосность Интелектуальность Инвариантность доступа Расширяемость Масштабируемсоть

Модель интегрированного сервиса (Intserv) Принцип действия: отдельная обработка потоков трафика, запросивших определённый уровень качества обслуживания. Услуги: -Гарантированное обслуживание -Регулируемые нагрузки Используемый протокол: RSVP – протокол резервирования сетевых ресурсов (Resource Reservation Protocol)

Модель дифференцированного сервиса (Diffserv) Принцип действия: разделение трафика по классам, для каждого из которых определяется свой уровень QoS. DiffServ состоит из: -управления формированием трафика (классификация пакетов, маркировка, управление интенсивностью) - управления политикой (распределение ресурсов, политика отбрасывания пакетов)

Цель дипломной работы Целью дипломной работы является разработка архитектуры и логической структуры аппаратных и программных средств аппаратно-программного комплекса отладки алгоритмов обслуживания очередей в узлах коммуникации, и реализация пилотного проекта программы комплекса.

Задачи дипломной работы сформировать требования к аппаратно-программному комплексу проанализировать существующие технологические решения для отладки алгоритмов обслуживания очередей в узлах коммутации на их соответствие сформированным требованиям разработать логическую структуру аппаратно-программного комплекса для отладки алгоритмов обслуживания очередей в узлах коммутации; провести эксперимент по тестированию пилотной программы написать инструкцию по применению пилотной программы

Математические методы Математические методы теории массового обслуживания обеспечивают возможность решения многочисленных задач расчета характеристик качества функционирования различных компонент компьютерных сетей. Сюда входят: - оценки вероятностно-временных характеристик узлов коммутации и маршрутизации; - анализ производительности локальных сетей и сетей с множественным доступом; - анализ буферной памяти узлов и методов локального и глобального управления потоками; - расчета потерь и загрузки линий связи.

Основные алгоритмы обслуживания очередей Алгоритм первый вошёл – первый вышел (FIFO first in – first out) Приоритетное обслуживание PQ (Priority Queuing), также называют «подавляющим» Алгоритм взвешенного равномерного обслуживания WFQ (Weighed Fair Queuing)

Задачи, стоящие перед АПК: 1) Имитировать работу сети по заданным параметрам нагрузки трафика и его качественному составу 2) Регистрировать и вычислять следующие параметры в коммуникационном узле: - время поступления пакета в узел, - время трансляции пакета узлом в сеть, - время задержки пакета в узле, - изменение задержки, - количество потерянных пакетов, - изменение длин очередей и их текущих значений. 3) обеспечить возможность выбора алгоритма обслуживания очередей из библиотеки алгоритмов, настройку параметров буфера узла коммуникации

Требования предъявляемые к АПК Масштабируемость Надежность Максимально информативная подсистема сбора информации о характеристиках потоков информации в узлах коммуникации Стандартизированность используемых в комплексе аппаратных и программных средств Доступность и открытость

Структура АПК

Cтруктура программных средств АПК

Язык программирования : С++ Среда программирования: СBuilder 6.0 Хранение информации : База данных Access 2002 Обработка информации: MicroSoft Excel Выбор инструментальных средств разработки

Математическая модель входящего трафика Временная модель входящего трафика: где R i – реализация фрактального гауссовского шума, построенного методом случайных чисел X i – параметр интенсивности входного трафика F i – параметр Фано входного (отношение дисперсии числа событий на временном интервале к математическому ожиданию этой величины) i – равен приоритетности части трафика i = {0…3}

Интерфейс пилотной программы АПК

Импортированный в Excel результат обработки тремя алгоритмами

Результаты тестирования Результаты исследования с помощью пилотной иммитационной программы показали: при загрузке канала не более 0,4 влияние конкурирующих потоков минимально и можно использовать простейший алгоритм обработки очередей FIFO при увеличении загрузки канала, но невысокой доле трафика реального времени (около % от всего трафика) следует применить алгоритм PQ при высокой доле трафика реального времени следует применить алгоритм WFQ

Выводы Разработаны: архитектура АПК отладки алгоритмов обслуживания очередей в узлах коммутации логические структуры аппаратного и программного обеспечения АПК алгоритм функционирования АПК пилотная программа, имитирующая входной трафик сети, и моделирующая обработку трафика в узле коммуникации тремя алгоритмами: FIFO, PQ, WFQ

Спасибо за внимание Вопросы? Контакты: