Modelowanie i symulacje sieci

Jak redukować koszty przy zachowaniu tej samej jakości obsługi? Jedną z metod optymalizacji jest wykorzystanie narzędzi do modelowania i symulacji sieci.

Jak redukować koszty przy zachowaniu tej samej jakości obsługi? Jedną z metod optymalizacji jest wykorzystanie narzędzi do modelowania i symulacji sieci.

Symulatory oraz narzędzia do modelowania zagadnień sieciowych wywodzą się ze środowisk naukowych oraz ośrodków naukowo-badawczych. Zapotrzebowanie na oprogramowanie tego typu dla projektantów i naukowców wynika często z braku narzędzi i środków technicznych do projektowania i testowania nowych protokołów oraz szybkiej analizy sieci. Symulatory pozwalają np. na przetestowanie sieci po rekonfiguracji lub rozbudowie, bez potrzeby realizacji kosztownego modelu fizycznego. Dzisiaj symulatory sieciowe są również coraz częściej stosowane w przedsiębiorstwach komercyjnych jako narzędzia szybkiej analizy protokołów oraz konfiguracji sieciowych. Przykładowo pozwalają one na:

  • dostarczenie statystyk wykorzystania zasobów sieci, przepustowości łączy, opóźnień przy różnych parametrach obciążenia ruchem;

  • określenie "wąskich gardeł" sieci;

  • optymalizowanie wydajności sieci przez wykorzystanie informacji dotyczących efektywności mechanizmów sterowania przepływem, wykorzystania pasma czy narzutu protokołów.

Co dają symulatory?

Modelowanie i symulacje sieci

Badanie wybranego fragmentu sieci Ethernet przy użyciu symulatora CNET 2.0

Realizując i testując nowe konfiguracje sieci za pomocą oprogramowania tego typu, można uzyskać:

  • redukcję kosztów podstawowych (optymalizacja doboru i wykorzystania urządzeń oraz elementów sieciowych);

  • poprawę wydajności operacyjnej (automatyczna, powtarzalna diagnostyka i funkcje oceny technicznej pozwalają na optymalne wykorzystanie zasobów ludzkich przy wdrażaniu projektu);

  • zwiększenie produktywności biznesowej (optymalizacja: opóźnień odpowiedzi aplikacji związanych z zapytaniami klienta i serwera, czasu propagacji, transmisji oraz działania implementowanych protokołów; sprecyzowanie zatorów w pracy aplikacji oraz wspomaganie bezproblemowego wprowadzania nowych aplikacji);

  • redukcję ryzyka (możliwość zamodelowania i opracowania scenariuszy ratunkowych w razie problemów lub uszkodzeń elementów sieciowych, a w związku z tym minimalizacja ryzyka wystąpienia awarii).
Obecnie wydaje się, że są to najbardziej efektywne narzędzia nie tylko dla ośrodków naukowo-badawczych, ale również dla firm komercyjnych, ponieważ nakłady finansowe ponoszone na licencjonowanie komercyjnego oprogramowania tego typu mogą być mniejsze niż koszty rzeczywistych urządzeń i wdrożeń. Ponadto oprogramowanie do symulacji wybranych zagadnień sieciowych może być wykorzystywane w procesie kształcenia kadry przedsiębiorstwa lub np. studentów.

Bezpłatne i komercyjne

Modelowanie i symulacje sieci

OMNET++ służy do symulacji sieci telekomunikacyjnych, ale jest stosowany również w przypadku złożonych systemów IT

Ogólnie oprogramowanie to można podzielić na dwie grupy: oprogramowanie bezpłatne - najczęściej dystrybuowane na zasadzie Open Source, licencji GPL (General Public Licence) lub APL (Academic Public Licence) oraz komercyjne.

Oprogramowanie zamieszczone w tabelach jest tylko częścią całej gamy oprogramowania do symulacji sieci dostępnego na rynku. Jak duża jest grupa protokołów i środowisk sieciowych, tak duża jest liczba dedykowanych symulatorów. Gros z nich to symulatory służące do prac badawczych i rozwojowych (głównie oparte na oprogramowaniu z otwartym kodem źródłowym i rozwijanym w ośrodkach naukowo-badawczych).

Modelowanie i symulacje sieci

Symulacja jako narzędzie usprawniające prace projektowe sieci

Oprogramowanie komercyjne posiada bogatą dokumentację, użytkownik może liczyć na bezpośrednie wsparcie techniczne, a komponenty wykorzystywane w symulacjach są na bieżąco aktualizowane. Niestety koszt komercyjnego pakietu może sięgać kilkudziesięciu, a nawet kilkuset tysięcy złotych. Wpływ na to ma przede wszystkim wąska grupa odbiorców, do której trafia takie oprogramowanie.

Modelowanie i symulacje sieci

Oprogramowanie Optiwave służy do modelowania elementów składowych, jak również w pełni funkcjonalnych podsystemów warstwy optycznej sieci telekomunikacyjnej

Oprogramowanie objęte licencją GPL, obok zalet otwartego źródła i braku kosztów licencyjnych, może mieć pewne wady. Zazwyczaj dokumentacja dostarczana wraz z oprogramowaniem jest bardzo uboga, brakuje ścisłych procedur instalacji i nie istnieje wsparcie techniczne (w przypadku oprogramowania do symulacji wsparcie techniczne ma niekiedy kluczowe znaczenie, a producenci żądają wysokich cen za wsparcie).

Oprogramowaniu objętemu licencją APL towarzyszy bardzo interesująca polityka producentów w stosunku do różnego rodzaju ośrodków naukowych (uniwersytetów, uczelni technicznych, laboratoriów badawczych). Coraz częściej udostępniają oni licencje edukacyjne (obniżając koszty zakupu), tworzą programy edukacyjne oraz próbują nawiązać ścisłą współpracę w celu rozwoju swojego oprogramowania.

Symulacje przed testami

Modelowanie i symulacje sieci

Shunra\Cloud - Network Emulator for the Small Business Performance Lab to łatwy w użyciu symulator sieci WAN

Należy zdać sobie sprawę, że istnieje wiele sytuacji, kiedy administratorzy chcą usprawnić działającą sieć, a testowa rozbudowa o nowe elementy nie jest możliwa. Przykładowo, gdy usprawnienia wymaga połączenie pomiędzy oddziałami odległymi o kilkaset kilometrów, to wstępne testowanie sprzętu na tak dużych odległościach wydaje się nieekonomiczne. Również wtedy, gdy sieć ma znaczenie krytyczne dla działania przedsiębiorstwa i wszelkie testy oraz zmiany prowadzone na "żywym organizmie" są niewskazane. Tu nieocenioną pomocą będą wszelkie pakiety symulacyjne.

Modelowanie i symulacje sieci

Oprogramowanie OPNET pozwala modelować sieć jako całość - włącznie z urządzeniami, protokołami, aplikacjami itp.

Z drugiej strony nieprawdą byłoby stwierdzenie, że narzędzia symulacyjne rozwiążą wszystkie problemy związane z rozwojem sieci. Są one świetnym sposobem przeanalizowania różnych konfiguracji i topologii. Pozwalają na określenie potencjalnych problemów i sprawdzenie, jak efektywnie działa nasza sieć. Końcowy etap dodania nowych elementów w sieci musi jednak uwzględniać test w rzeczywistym środowisku sieciowym z rzeczywistymi elementami.

Wiarygodność symulacji

Wadą czy raczej immanentną cechą wszelkich symulacji (nie tylko w informatyce czy w telekomunikacji) są uogólnienia. Ponieważ bardzo trudno byłoby uwzględniać wszystkie zjawiska pojawiające się w testowanym środowisku, niektóre z nich pomija się, by uczynić symulację szybszą. Teoretycznie czyni to wynik symulacji niewiarygodnym, w praktyce jednak wprowadzenie pewnych uogólnień sprawia, że symulację można szybciej analizować, nie tonąc w gąszczu parametrów, a i wynik nie będzie znacznie odbiegał od rzeczywistości.

Modelowanie i symulacje sieci

NIST-SIP to parser wiadomości sygnalizacyjnych protokołu SIP

Należy również zdawać sobie sprawę, że dokładne symulacje korporacyjnych sieci (szczególnie LAN i WAN) dla przedsiębiorstw muszą zawierać definicje komponentów sieciowych pochodzących od różnych producentów. Te definicje muszą być aktualne i pochodzić od producentów sprzętu. Wykorzystanie w środowisku symulacyjnym elementu, jakim jest np. "Ruter", musi uwzględnić od jakiego producenta pochodzi to urządzenie. W przeciwnym razie symulacja może być niewiarygodna (szczególnie gdy sieć korporacyjna jest heterogeniczna). To uwydatnia kolejną, wspomnianą już cechę symulatorów, jaką jest nieodzowne wsparcie techniczne. Komponenty oprogramowania muszą być często aktualizowane, a definicje elementów sieciowych pochodzić bezpośrednio od producentów.

Modelowanie i symulacje sieci

Darmowe oprogramowanie do symulacji sieciowych (open source, GPL, APL)

Niebagatelne znaczenie ma również platforma sprzętowa. Wiele symulatorów (np. OPNET) napisano z myślą o systemie operacyjnym jednego typu i na to też trzeba zwrócić uwagę przy wyborze takiego programu.

Niezmiernie ważnym parametrem jest czas symulacji. Przetwarzanie sieci, nawet o kilku elementach przy prostych założeniach, może zająć nawet minuty. Stąd programy te powinny być instalowane na wydajnych obliczeniowo jednostkach.

Kłopoty z przeglądem

Modelowanie i symulacje sieci

Komercyjne oprogramowanie do symulacji sieciowych

Przegląd oprogramowania tego typu jest niezwykle trudny ze względu na liczbę istniejących obecnie protokołów sieciowych, poruszanych zagadnień, mnogość struktur, a także dynamiczne zmiany zachodzące w technologiach informatycznych (HTTP, FTP, P2P, SAN itd.) czy sieciowych (Ethernet, ATM, IP, MPLS, sieci optyczne oraz bezprzewodowe itd.). Ponadto oprogramowanie tego typu powstaje często na potrzeby konkretnych projektów badawczych i nie jest dalej rozwijane (niemniej może być one przydatne do rozwiązywania istniejących problemów sieciowych i warto o nim wspomnieć).

Istnieje wiele programów i skryptów niewymienionych tutaj, służących do symulacji tylko jednego wąskiego zagadnienia sieciowego (np. przepływu komórek pomiędzy dwoma komutatorami ATM). Nieocenioną składnicą takich programów jest np. centrum wymiany plików MATLABA (http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange ), skąd programy można ściągnąć za darmo.


TOP 200