Báo cáo bài tập lớn môn_ Cơ sở mạng thông tin

11/10/2012 Báo cáo bài tập lớn môn: Cơ sở mạng thông tin

1/12dc314.4shared.com/doc/VxmLxwWK/preview.html

Bài tập lớn môn Cơ sở mạng thông tin ĐT10-K49

Báo cáo bài tập lớn

Môn: Cơ sở mạng thông tinBài 1

Sinh viên thực hiện: + Chu Thái Bảo

+ Lê Huy Bình

+ Từ Văn Hiếu

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Văn Tiến

Mục lục



I/ Đề bài:

Bài tập 1: Cho mạng thông tin với cấu hình như sau:

Nút s1 phát ra luồng gói gửi đến đầu cuối d1, trong khi nút s2 tạo ra 2 luồng gói gửi tới nút d1 và d2. cả 3 luồng thông tin đều truyền đi với giao thứcUDP. Kích thước gói do s1, s2 phát ra tương ứng là 1300bytes và 1000bytes. Số lượng gói phát ra trên mỗi luồng tuân theo phân bố Poison, tốc độ 1000 gói/s.

1. Dựng kịch bản mô phỏng hệ thống thông tin nói trên vói thời gian mô phỏng dài hơn 50s.

2. thu thập và vẽ đồ thị số liệu liên quan đến độ trễ của các gói tại từng nút và trễ trên toàn đường truyền.

3. thu thập và vẽ đồ thị biểu diễn số lượng gói đến d1 d2 bị trễ nhiều hơn 0.5s.

4. thay đổi tham số chiều dài gói tin và tốc độ phát sinh gói của từng luồng thông tin trong khi giữ nguyên các luồng khác.Vẽ đồ thị biểu diễn khả thông, tỷ lệ

mất thông tin của từng luồng và đồ thị mục 3. Nhận xét kết quả thu được.

Chú ý:

Trễ truyền lan là 10ns

Kích thước hang đợi là 50 gói

Các luồng thông tin truyền đồng thời.

II/ Phân tích bài toán và lời giải:

A) Phân tích:

Với những yêu cầu đề bài đưa ra, bài toán cần giải quyết những vấn đề sau:

1. Vẽ sơ đồ mô phỏng hệ thống mạng có 6 nút , với 3 luồng thông tin

2. Cả 3 luồng thông tin đều dung giao thức UDP và đặc biệt vì số lượng gói phát ra trên mỗi luồng tuân theo phân bố Poison nên với Application của UDP

chúng ta phải sử dụng kiểu traffic source là Exponential (phân bố mũ) và thiết lập các thông số burst_, idle_ … để thoả mãn đề bài.

3. Phải tính toán được các liên kết nào cần có hang đợi với nguyên lý : nếu luồng thông tin đưa vào một liên kết lớn hơn tài nguyên mạng thì trên đường truyền

đó phải có hang đợi.

4. Các câu hỏi xoay quanh các vấn đề của liên kết , đường truyền , nút mạng nên phải tìm hiểu kiến thức về trace file, monitor-queue…

5. Về công cụ, sử dụng NAM để vẽ mô phỏng, xgraph để vẽ đồ thị, ngôn ngữ gawk/awk và graph để “lọc” dữ liệu.

B) Lời giải:

1. Mô phỏng:

+ tính toán tốc độ của từng luồng:



Luồng 0: 1300bytes/packet

1000packets/sec

� rate= 1300*8*1000 = 10.4* 10̂6 (bits)= 10.4Mbps

Luồng 1 và 2: 1000bytes/packet

1000packets/sec

� rate = 1000*8*1000 = 8Mbps

Để mô phỏng hệ thống mạng trên, chúng em đã sử dụng các câu lệnh

Kết quả:

Hình 1.0 Chạy mô phỏng trong terminal



Luồng 2(s2-d3):

Hình 1.1 Bài tập mô phỏng dùng NAM

Ngoài ra để tiện cho quá trình theo dõi hoạt động của mạng nhóm còn tính và vẽ đồ thị biểu diễn các thông số như: thông lượng của từng luồng, kích

thước hang đợi của mỗi liên kết , độ mất gói tại các liên kết với đầu vào như đề bài cho.

Luồng 2(s2-d3):

Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn thông lượng của từng luồng

(màu của các luồng trong đồ thị giống với quá trình mô phỏng thuận tiện cho người theo dõi)

Nhận xét: Quan sát đồ thị kết hợp với chúng ta thấy :

Cả 3 luồng khởi tạo đồng thời lúc 1s, thời gian mô phỏng là 55s, 3 luồng thông tin kết thúc vào các thời điểm khác nhau.

Tỷ lệ mất gói của luồng 2 rất lớn, mất gói hoàn toàn khi thông lượng của luồng này bằng 0.

Trục hoành x biểu diễn thời gian mô phỏng tính bằng s, trục tung y biểu diễn Bandwidth của từng luồng thông tin tính bằng Mbits.

Thông lượng của cả 3 luồng đều nhỏ hơn nhiều so với giá trị đưa vào là 10.4Mbps và 8Mbps. Luồng 2 có thông lượng lớn nhất cũng chỉ lên tới hơn

2Mbps, phần lớn bằng không,mặc dù luồng tin đưa vào lên tới 8Mbps. Còn luồng 0 và 1 cũng có thông lượng maximum vào cỡ 1.5Mbps. Điều đó chứng

tỏ tỷ lệ mất gói đáng kể.



Hình 1.3 Đồ thị biểu diễn kích thước hang đợi tại các liên kết

Chú ý: size[ij] là kí hiệu kích thước hàng đợi trong liên kết i-j

Nhận xét:

Quan sát đồ thị trên, ta thấy các liên kết 0-2,1-2,2-3,3-4 đầy rất nhanh khoảng 1s nên đồ thi dốc gần thẳng đứng.

Tuy nhiên kích thước hang đợi trong liên kết 3-5 gần như bằng 0 trong suốt thời gian mô phỏng đồng nghĩa với việc các gói đến liên kết này gần như bị mất

toàn bộ trong quá trình truyền.

Hình1.4 Phóng to giao điểm của các đường



Hình 1.4 Biểu diễn tỉ lệ mất gói trên từng luồng

Nhận xét: Theo dõi các số liệu trên ta thấy đồ thị biểu diễn là chính xác

Để có được hình trên, chạy lệnh sau:

Gwak –f measure-loss-flows.awk outAll.tr

Trong đó :

+ measure-loss-flow.awk là file xử lý trace file

+ outAll.tr là trace file của chương trình mô phỏng.

Để kiểm tra các gói mất trên luồng 1 (từ nút 0 đến nút 4) , sử dụng câu lệnh sau:

Grep “^d” outAll.tr | grep “1 0.0 4.0” > drop_flow1.txt

� lọc tất cả các gói bị mất trên luồng 0 (nút 0 đến nút 4) ra file text có tên là drop_flow1.txt

Hình 1.5 Biểu diễn tỉ lệ mất gói trên các liên kết

Để có được hình trên chạy lệnh sau (các chú thích hoàn toàn tương tự trên):

Gwak –f measure-loss-links. awk outAll.tr

Để kiểm tra các gói đã mất trên môt liên kết chỉ việc sử dụng câu lệnh sau:

Grep “^d” outAll.tr | grep “0 2 exp” > drop0-2.txt

� File xuất ra là drop0-2.txt, có thể vào file này để kiểm tra giá trị tính trong hình trên.



2. Tính độ trễ của gói tại từng nút và trễ trên toàn đường truyền.

2.1/ Độ trễ gói tại từng nút:

Độ trễ của gói tại từng nút là khoảng thời gian kể từ khi gói đó được xếp và hang đợi “+”đến khi gói đó được phục vụ (hay ra khỏi nút đó) “r”

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn độ trễ của các gói tại nút 3

Nhận xét:

Đồ thị biểu diễn độ trễ gói tại nút 3 với truc tung là thòi gian trễ [s] và trục hoành là packet_id.

Nhìn vào đồ thị ta thấy độ trễ gói tại nút 3 gần như bằng nhau, dao động xung quanh 0.01s và ổn định đến packet có id khoảng 198000.

Để có thể hiểu kỹ hơn đồ thị trên, có thể chạy lệnh sau:

Gwak –f measure-delay-3.awk outAll.tr > measure-delay-3.txt

Trong đó: + measure-delay-3.awk là file awk có nhiệm vụ tính độ trễ tại nút 3

+ outAll.tr là trace file của chương trình mô phỏng.

+ mesure-delay-3.txt là file output sau khi đã xử lý trace file bằng .awk và đây là file chúng ta có thể quan sát được các số liệu cụ thể ứng với đồ thị trên.

Vẽ xgraph bằng lệnh sau:

Xgraph measure-delay-3.txt –geometry 800x400 –t “Delay at node 3” –x “packet_id” –y “Time”

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn độ trễ gói tại nút 2



Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn độ trễ gói tại 2 nút 2 và 3 được vẽ trên cùng đồ thị

Đường biểu diễn độ trễ gói tại nút 3

Đường biểu diễn độ trễ gói tại nút 2

2.2/ Tính độ trễ tại từng luồng:

Hình 2.4 Độ trễ gói trên luồng 1(s1-d1)

Hình 2.5 Độ trễ gói trên luồng 2 (s1-d1)

Hình 2.6 Đô trễ gói trên luồng 3(s2-d3)

Hình 2.7 Đồ thị so sánh độ trễ của từng luồng

Hình 2.8 Đồ thị phóng to độ trễ của luồng 1 và 2 (giúp việc quan sát và so sánh tốt hơn)

Nhận xét:

Xgraph measure-delay-src0.txt measure-delay-src1-0.txt measure-delay-src1-1.txt –geometry 800x400 &

3. Tính số lượng gói đến d1 và d3 bị trễ nhiều hơn 0.5s:

3.1/Kết quả: không có gói nào trong các luồng đến d1 và d3 có độ trễ lớn hơn 0.5s.



3.2/ Sơ đồ thuật toán:

3.2.1. Cách thức giải quyết:

Số liệu thu thập ở câu 3 là độ trễ của các gói có độ trễ lớn hơn 0.5s từ mảng độ trễ gói tính được.Việc còn lại là phải đếm các gói có độ trễ như

nhau từ các số liệu vừa lọc ra được. Số các gói có độ trễ như nhau đó cùng với độ trễ tương ứng được xuất ra 1 file .txt để vẽ đồ thị.Trục X của đồ thị làsố lượng gói; trục Y là thời gian trễ.

3.2.2. Tư tưởng thuật toán:

Trong mảng độ trễ của các gói nếu độ trễ gói nào lớn hơn 0.5s thì kết nạp vào mảng a. Mảng a có k phần tử.

Dùng hai biến chạy i và j. i chạy từ 0 đến k-2; j chạy từ i+1 đến k-1. Nếu a[i]=a[j] thì tăng biến đếm num lên 1 và đưa a[j] về 0.

Nếu a[i] != 0 thì in ra file.txt cặp số (num và a[i]).

Vẽ số liệu từ file .txt.

3.2.3. Quá trình tiến hành:

Ở câu 3, khi thu thập số liệu về độ trễ của các gói đi đến d1 hoặc d2 thì dều có cùng kết quả đó là không có gói nào có độ trễ lớn hơn 0.5s cả.Vì

vậy, ở câu 3 không có số liệu nào được đưa ra file.txt để vẽ đồ thị.

3.3/ Kết luận:

Kết qủa bằng 0 là do tốc độ đầu vào quá lớn khiến cho tỷ lệ mất gói cao và độ trễ thấp .

4. Thay đổi tham số đầu vào và tốc độ cho từng luồng vẽ khả thông và tỷ lệ mất thông tin :

Công thức tổng quát để tính thông lượng trên từng liên kết hay trên từng luồng là:

(lượng thông tin ra - lượng thông tin vào)*8/khoảng thời gian lấy mẫu

4.1/ Tính và vẽ đồ thị biểu diễn khả thông trên từng liên kết và trên từng luồng:

4.1.1/ Giữ nguyên giá trị đầu vào

Để có được các đồ thi của ác liên kết chỉ việc thay đổi [nút đầu] [nút cuối]

set qmon_size [$ns monitor-queue [nút đầu ] [nút cuối ] $qs 0.05]

Ví dụ set qmon_size [$ns monitor-queue $n0 $n2 $qs 0.05]

Hình 4.1 đồ thị biểu diễn khả thông của liên kết n0-n2



Hình 4.2 đồ thị biểu diễn k ích thước hàng đợi liên kết n0-n2

Hình 4.3 đồ thị biểu diễn độ mất thông tin

4.1.2/ Thay đổi giá trị luồng vào

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn khả thông của từng luồng thông tin khi thay đổi tốc độ luồng 0 là 8Mbps , luồng 1 và 2 là 6Mbps

4.2/ Tính tỷ lệ các gói có độ trễ lớn hơn 0.5s

Sau khi chuyển đổi (theo chiều hướng tăng) một số tham số liên quan đến chiều dài của gói thì đã có các gói có độ trễ trên 0.5s. Sau khi chạy chươngtrình theo thuật toán ở trên ta thu được cặp số liệu số lượng-độ trễ và xuất ra file.txt để vẽ. Kết quả ra chính xác với những tính toán ở bên ngoài

17

Báo cáo bài tập lớn môn_ Cơ sở mạng thông tin

Documents