АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ В ПРОГРАММНОМ ПАКЕТЕ CISCO PACKET TRACER

THE ANALYSIS OF COMPUTER NETWORKS IN THE SOFTWARE PACKAGE OF CISCO PACKET TRACER

Valery Kobylyansky

сandidate of Science, associateprofessor of Novosibirsk State Technical University,

Russia, Novosibirsk

Aleksandra Sementsova

master of Novosibirsk State Technical University,

Russia, Novosibirsk

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассмотрены возможности программного пакета Cisco Packet Tracer на примере локальной сети факультета «Прикладной математики и информатики» Новосибирского Государственного технического университета, а также сетевого оборудования Сisco. Полученные результаты позволяют получить полную картину о процессах, протекающих в компьютерных сетях, выявить узкие места в сети, решить вопросы по их оптимизации.

ABSTRACT

In this work the possibilities of a software package of Cisco Packet Tracer on the basis of network of department of "Applied mathematics and informatics" of the Novosibirsk State technical university, and also the network equipment Cisco are considered. The received results allow to receive a full picture about the processes proceeding in computer networks, to reveal bottlenecks in network, to resolve issues on their optimization.

Ключевые слова: компьютерная сеть, модель, Cisco Packet tracer, маршрутизатор, концентратор, коммутатор.

Keywords:  computer network, model, Cisco Packet tracer, router, hub, switch.

Введение

Существуют несколько методов моделирования компьютерных сетей: физические (натурные), аналитические, имитационные и комбинированные. При физическом методе моделирования измерение характеристик на исследуемых системах осуществляется в режиме реального времени, т.е. проводится эксперимент. Результатом данного метода является модель с высокой адекватностью реальной системе. Несмотря на достоинства данный метод имеет недостаток — это высокая стоимость оборудования для создания модели.

Аналитическая модель представляет собой совокупность аналитических выражений, которые отражают функциональные зависимости между параметрами реальной системы в процессе ее работы. Такие модели применяются для простых систем при отсутствии требований к высокой точности полученных результатов.

Имитационная модель представляет собой компьютерную программу, которая воспроизводит события, происходящие в реальной системе. Имитационные модели компьютерных сетей осуществляют разбиение сообщений на пакеты и кадры определенных протоколов, позволяют отслеживать потерю пакетов и кадров, а также дают возможность анализировать процесс получения доступа компьютером к разделяемой сетевой среде. Результатом работы имитационной модели являются собранные статистические данные о важных характеристиках сети.

В данной статье рассматривается программный пакет для имитационного моделирования Cisco Packet tracer, который позволяет строить свои собственные сети без знания языков программирования.

Основные функциональные возможности Cisco Packet Tracer

Packet Tracer – программой пакет для моделирования большого количества устройств различного назначения, различных типов связей, что позволяет проектировать сети любого размера на высоком уровне сложности. Данный пакет позволяет моделировать следующие устройства:

• коммутаторы второго и третьего уровня;
•  концентраторы;
•  рабочие станции;
• беспроводные устройства;

Каждое устройство в программном продукте Cisco Packet Tracer может быть сконфигурировано. Физические параметры устройства – добавление в маршрутизаторы и коммутаторы новых модулей, в рабочие станции и серверы дополнительных сетевых адаптеров. Параметры сетевых интерфейсов – IP- адрес, маска подсети, параметры беспроводной сети. Параметры маршрутизации – статическая по протоколу RIP [2].

Модель сети факультета «Прикладной математики и информатики»

Локальная сеть факультета «Прикладной математики и информатики» (ПМИ) состоит из 144 рабочих станций, 4 коммутаторов третьего уровня, 8 коммутаторов второго уровня, 6 серверов и 1 межсетевого экрана.

При построении модели введем некоторые допущения:

• вместо коммутатора второго уровня HP Procurve 1800G, будем использовать Cisco Catalyst 2960G, так как моделирование коммутаторов HP   в данном программном пакете невозможно [1];
• в модели будем использовать одну рабочую станцию вместо нескольких, расположенных в одной аудитории.

Логически сеть факультета ПМИ разбита на 6 сегментов с помощью технологии Vlan (таблица 1).

Таблица 1.

Параметры локальной сети факультета ПМИ

Vlan – логическая локальная сеть, представляющая собой группу хостов с общим набором требований, которые могут взаимодействовать между собой независимо от их местонахождения. Vlan обладает свойствами физической локальной сети, но с единственным отличием – позволяет оконечным устройствам группироваться вместе, даже если они не находятся в одной физической сети.

Построенная модель факультета ПМИ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Модель сети факультета ПМИ в программном пакете Cisco Packet Tracer

На схеме модели сети факультета ПМИ (рисунок 1) обозначены коммутаторы второго уровня Cisco Catalyst серии 2960 (S1,…S7), коммутаторы третьего уровня Cisco Catalyst 3560 (MS1,..MS4), оконечные устройства (PC-PT 206, где 206 номер аудитории, в которой располагается данное устройство), серверы (Server1,…Server7), межсетевой экран Cisco ASA 5505 (ASA0).

Проведем модельные эксперименты по определению правильности работы сети.

1) Проверим доступность узла Деканат из терминального класса 203а. Пинг не выполнился, т.к. деканат находиться в другой виртуальной сети 101 (рисунок 2а).

2) Проверим с компьютера 203а доступность одного из узлов 307 терминального класса. Результат проверки положительный (рисунок 2б).

a                                                                                               б

Рисунок 2. Результаты эксперимента

3) Повторим второй эксперимент, но с нагрузкой на сеть с помощью утилиты Traffic Generator (рисунок 3). При этом укажем количество передаваемых эхо запросов 100.

Рисунок 3. Утилита Traffic Generator

Установим в поле size генератора трафика размер пакета в cisco packet tracer 500 байт. Далее размер пакета будем увеличивать с шагом 500 байт, пока значение не достигнет максимального размера пакета 15 000 байт. Результаты эксперимента представлены на рисунке 4 [3].

Рисунок 4. Зависимость числа потерянных пакетов от нагрузки на канал

Полученные результаты эксперимента позволяют утверждать, что канал при таком варианте нагрузки выходит из рабочего состояния, пинг между устройствами происходит с потерей пакетов. При максимальной нагрузке на канал потери составили 25% от общего количества передаваемых эхо запросов.

Одним из путей решения проблемы перегрузки является применение технологии программного управления сетью, моделированию которой посвящена работа [4].

Заключение

Программный пакет Cisco Packet Tracer позволяет анализировать как сети на стадии проектирования, так и оптимизировать уже существующие сети. При этом положительной стороной использования данного пакета является то, что любое преобразование сети можно смоделировать, оценить последствия и только потом приступить к его непосредственной реализации. Это поможет избежать ошибки на этапе проектирования сети.

В результате построения модели факультета ПМИ и проведения модельных экспериментов был выявлен слабый участок сети, который при высокой нагрузке будет является критическим звеном в функционировании всего сегмента сети.

Список литературы:

1. Коммутаторы Cisco – сетевые коммутаторы Cisco [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – URL:http://www.cisco.com/c/ru_ru/products/switches/index.html (дата обращения: 17.10.16)
2. Хилл Б. Полный справочник по Cisco.: пер. с англ. М. : Вильямс, 2004. –1078 с.
3. Хьюкаби Д., Мак-Квери С. Руководство Cisco по конфигурированию коммутаторов Catalyst: пер. с англ. М.: Вильямс, 2004. – 560 с.
4. V. G. Kobylyansky, A. V. Kurochkin. Simulation of data streams in networks with multiple compound of segments – Proceedings of 11 International Forum of Strategic Technology (IFOST-2016) Jun 1-3, 2016. – Novosibirsk, Russia. –Part 1, P.347-349.