Разработка имитационной модели многосегментной сети TCP. Время передачи пакета пропорционально его размеру (200 байт) и скорости передачи

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Лабораторная работа №3

По дисциплине: Протоколы СПД

Разработка имитационной модели многосегментной сети TCP

Студент:    

Группа 5111

Преподаватель:

Санкт-Петербург

2004

Задание: В системе PtolemyII разработать модель многосегментной сети передачи данных, использующей транспортный протокол TCP. Сеть имеет звездообразную топологию с узлом-коммутатором  в центре и четырьмя узлами приемо-передатчиками на окончаниях лучей.

Модель должна удовлетворять следующим требованиям:

1)  Время передачи пакета пропорционально его размеру (200 байт) и скорости передачи.

2)  Должна иметься возможность задавать задержку распространения и вероятность потери TCP-пакета (сегмента) индивидуально для каждого сегмента сети.

3)  Генерация данных для передачи в узлах сети должна выполняться периодически блоками размером по 4 TCP-сегмента. Период задается для каждого узла индивидуально. Значение «0» отключает передачу. Каждый  сегмент имеет фиксированный размер 200 байт.

4)  Для коммутатора задается время коммутации пакета, используемая по следующему правилу: если пакет пришел на свободный коммутатор, то он обрабатывается в течение заданного времени, если на коммутатор поступают несколько пакетов одновременно, то промежуток времени совместной коммутации увеличивается в n-раз, где n – число поступивших пакетов. Время коммутации не зависит от размера пакета и его отправителя.

5)  Модель должна обеспечивать возможность моделирования процесса взаимодействия для нескольких TCP-соединений одновременно. Этапы установления и разрыва соединения не моделируются. Соединения описываются не этапе конфигурирования модели. Один узел поддерживает только одно соединение.

6)  Модель должна поддерживать механизм управления потоком  «с выдачей кредитов». Кредит выдается исходя из требования сохранения размера окна W. Размер окна задается как параметр модели.

7)  Реализовать механизм фиксированного таймаута повторной передачи со стратегией повторной передачи только первого сегмента.

По результатам моделирования нужно построить графические зависимости  нормализованной пропускной способности TCP-канала S от скорости передачи данных R  для ряда размеров окна W  равных 1000, 65535, 2²⁰,  для вероятностей потери пакета на сегменте сети равных 0 и 0,5, для 1-го и 2-х TCP-соединений. В данном случае период генерации данных выбирать таким, чтобы обеспечить  постоянное наличие данных для передачи в буфере передачи. Построить аналогичные зависимости по теоретической формуле (12.1), в книге [1] и проверить соответствие им зависимостей, полученных путем имитационного моделирования с перечисленными выше наборами параметров. Для случаев расхождения результатов проанализировать и объяснить причину.

Выводы

Построенная имитационная модель многсегментной сети TCP адекватнее отражает реальные процессы при передаче данных, чем теоретические формулы, что сказывается на заметной разнице между теоретическими и практическими результатами.

Существенное влияние на снижение имитационной нормализованной пропускной способности оказали оговорённые в задании положения, в частности пропорциональность времени обработки пакетов в коммутаторе их там количеству.

Теоретическая формула не учитывает очереди  в коммутаторе, которые могут значительно увеличить время передачи кадра, время обслуживания тоже не учитывается.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Полученные результаты.

D=10 мкс

Tcomm =10 мкс

TimeOut = 1 мс

Табл. 1 Нормализованная пропускная способность канала для размера окна W=1000 байт.

R Мбит/с	P=0 C=1	P=0 C=2	P=0.5 C=1	P=0.5 C=2	S Teor
100	0.6239	0.39329	0.00072	0.00080	0.63580
300	0.2085	0.13042	0.00033	0.00030	0.21190
500	0.1159	0.07711	0.00019	0.00019	0.12720
700	0.0902	0.05522	0.00015	0.00014	0.09080
900	0.0692	0.04297	0.00011	0.00011	0.07060
1100	0.0543	0.03497	0.00006	0.00008	0.05780

Табл. 2 Нормализованная пропускная способность канала для размера окна W=65535 байт.

R Мбит/с	P=0 C=1	P=0 C=2	P=0.5 C=1	P=0.5 C=2	S Teor
100	1.00000	0.38139	0.00120	0.00097	1.00000
300	0.25419	0.12712	0.00040	0.00038	1.00000
500	0.15251	0.07627	0.00019	0.00019	1.00000
700	0.10894	0.05448	0.00015	0.00014	1.00000
900	0.08473	0.04237	0.00013	0.00013	1.00000
1100	0.06932	0.03467	0.00006	0.00005	1.00000

Табл. 3 Нормализованная пропускная способность канала для размера окна W= 1048576 байт.

R Мбит/с	P=0 C=1	P=0 C=2	P=0.5 C=1	P=0.5 C=2	S Teor
100	1.00000	0.38139	0.00106	0.00111	1.00000
300	0.25419	0.12712	0.00043	0.00024	1.00000
500	0.15251	0.07627	0.00039	0.00022	1.00000
700	0.10894	0.05448	0.00026	0.00020	1.00000
900	0.08473	0.04237	0.00012	0.00011	1.00000
1100	0.06932	0.03467	0.00010	0.00002	1.00000

Рис. 10 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для размера окна W=1000 байт.

Рис. 11 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для размера окна W=65535 байт.

Рис. 12 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для размера окна W=2^20 байт.

Рис. 13 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для различных размеров окон. Вероятность потери пакета P = 0.0. Количество одновременных соединений C = 1.

Рис. 14 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для различных размеров окон. Вероятность потери пакета P = 0.0. Количество одновременных соединений C = 2.

Рис. 15 График зависимости нормализованной пропускной способности канала S от скорости передачи данных R для различных размеров окон. Вероятность потери пакета P = 0.5. Количество одновременных соединений C = 1.

Рис. 16 График зависимости нормализованной пропускной способности канала