Студент группы С-104 Черняк А.Ю. Научный руководитель : Леохин Ю. Л

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

2. 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.

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

4. 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)

5. 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)

6. 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.

7. 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

8. 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.

9. 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)

10. Задачи, стоящие перед АПК: 1) Имитировать работу сети по заданным параметрам нагрузки трафикаи 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

11. 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

12. Структура АПК

13. Cтруктура программных средств АПК

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

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

16. Интерфейс пилотной программы АПК

17. Импортированный в Excel результат обработки тремя алгоритмами

18. 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 10 -15% от всего трафика) следует применить алгоритм PQ • при высокой доле трафика реального времени следует применить алгоритм WFQ

19. 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

20. Спасибо за внимание Вопросы? Контакты: E-mail: Andrey.Chernyak@2011.auditory.ru