Bài tập lớn môn cơ sở truyền dữ liệu đại học bách khoa hà nội

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN SỐ LIỆU Dành cho SV chuyên ngành ĐTVT – Trường ĐHBK Hà nội Giảng viên: TS Trần Thị Ngọc Lan, Email: latranth@gmail.com Mục đích Trong mơn Cơ sở Truyền số liệu , sinh viên làm quen với phương pháp đánh giá hoạt động hệ thống thông tin phương pháp phân tích tốn học, đặc bi ệt mơ hình liên quan đến hệ th ống hàng đợi đơn, mạng hàng đợi, c sở cho chế điều ển luồng định tuyến mạng Trong phần tập lớn, sinh viên làm quen với mộ t ph ương pháp khác để đánh giá hiệu năng, phương pháp mơ Bài tập lớn có số mục đích sau: Kiểm nghiệm kết phân tích, đánh giá hệ thống dùng phương pháp phân tích tốn học phương pháp mô Làm quen với công cụ mô OMNET++ – công cụ mô mạng thông dụng Phát triển kỹ làm việc theo nhóm Phát triển kỹ làm việc độc lập Phương thức chấm điểm Bài tập lớn: 30% Thi cuối kỳ: 70% Hướng dẫn thực Sinh viên chia thành nhóm, nhóm tối đa 05 người Các nhóm phải làm việc độc lập với Trong nhóm, sinh viên phải phân công công việc cụ thể, không trùng lặp với công việc củ a sinh viên khác; thành viên nhóm tự phân cơng cơng việc với Sau thực hiện, nhóm viết báo cáo gửi cho cô giáo Hạn nộp: Trước kết thúc học kỳ tuần - Hard copy ( báo cáo nộp cho cô vào buổi học) - Softcopy ( báo cáo + toàn folder project) gửi vào địa latranth@gmail.com Báo cáo phải có nội dung sau: o Họ tên sinh viên theo nhóm o Nhi ệm vụ sinh viên tập lớn o Mơ tả q trình thực tập lớn o Kết cuối cùng: đưa kết cuối dạng số, đồ thị, nói rõ số lần thí nghiệm, thời gian chạy mơ phỏng, đặc biệt quan trọng kết luận rút từ kết thu p Phần code hay file ( có chỉnh sửa với ngun gốc) Phân cơng nhóm Bài : Nhóm 1, Bài 2: Nhóm 2, Nhóm 12 Bài 3: Nhóm 3, Nhóm 21 Bài : Nhóm 4, Nhóm 20 Bài 5: Nhóm 5, Nhóm 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 6: Nhóm 6, Nhóm 17 Bài : Nhóm 7, Nhóm 16 Bài 8: Nhóm 8, Nhóm 18 Bài 9: Nhóm 9, Nhóm 19 Bài 10: Nhóm 10, Nhóm 14 Bài 11: Nhóm 11, Nhóm 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 1: So sánh hiệu hệ thống hàng đợi M/M/m M/D/m Tạo kịch mô với hàng đợi đơn bắ t luồng gói phát từ nguồn gửi đến đích Chiều dài hàng đợi vô tận Cho hai hàng đợi: Trường hợp – Hàng đợi M/M/m: Nguồn phát gói với tốc độ tới tuân theo phân bố Poisson với tham số λ=30 (gói/s) Trạm phục vụ phục vụ gói với tốc độ phục vụ tuân theo phân bố Poisson, với tốc độ phục vụ µ= 50 (gói/s) Trường hợp – Hàng đợi M/D/m: Nguồn phát gói với tốc độ tới o tuân theo phân bố Poisson với tham số λ=30 (gói/s) Trạm phục vụ phục vụ gói với tốc độ phục vụ cố định, tải: µ= 50 (gói/s) Với m=1, 1.1 Sử dụng kiến thức lý thuyết hàng đợi học, tính tốn tham số hàng đợi như: N, Nq, T, Tq trường hợp với m=1 1.2 So sánh tham số hàng đợi hai trường hợp Nếu giữ cho λ=30 cố định, vẽ đồ thị N, Nq, T, Tq phụ thuộc vào µ 1.3 Tạo hai kịch mơ tương ứng với hai trường hợp Chạy mô thời gian 5s o Vẽ đồ thị trễ τ cho gói độ dài hàng đợi tức thời nq(t) o Tính tham số trung bình N, Nq, T, Tq, so sánh với kết tính tốn 1.1 1.4 Tương tự 1.3, nhiên chạy mô khoảng thời gian 200s Có nhận xét kết thu từ 1.3 1.4? Với m=4 Tạo hai kịch mô tương ứng với hai trường hợp Chạy mô thời gian 5s thời gian 200s + Vẽ đồ thị trễ τ cho gói độ dài hàng đợi tức thời nq(t) + Vẽ đồ thị trể τ cho gói có trễ lớn 0.05s + Hãy tính số gói có trễ lớn 0.02s nhỏ 0.1s ( cho trường hợp 1) So sánh với lý thuyết CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 2: Đo hiệu mạng Ethernet Mạng Ethernet với tốc độ 10Mbit/s, sử dụng cấu hình kênh truyền bus (coaxial cable) Trễ truyền dẫn 100ms Biết đệm card mạng máy tính liên tục có gói gửi đến với tốc độ λ=200 gói/s, tuân theo phân bố Poisson Độ dài gói Ethernet 1500byte (Hình vẽ) 2.1 Chạy mơ phỏ ng dùng Omnet khoảng thời gian 200s Đánh giá vẽ đồ thị tổng dung lượng băng thông bị chiếm bus truyền gói b(t) tốc độ gói e(t) (tính gói/s) số máy tính nối mạng là: • máy • máy • máy • 10 máy Giả thiết máy x phát gói đến đích máy y ( sinh viên tự chọn) 2.2 Lặp lại mô trường hợp trễ truyền dẫn 1s Có nhận xét so với trường hợp đầu tiên? 2.3 Lặp lại mô cho 10 máy, trể truyền dẫn 100ms, thay đổi độ dài gói Đánh giá kết CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 3: Đo hiệu hàng đợi M/M/N/K Cho hàng đợi đơn M/M/N/K với độ dài hàng đợi K 3.1 Sử dụng kiến thức hàng đợi học để tính xác suất gói lỗi Pe, N, Nq, T, Tq Các tham số hàng đợi sau: tốc độ trung bình gói đến hàng đợi λ=50gói/s; tải ρ=0,8; độ dài hàng đợi K=4, N=1 3.2 Dùng OMNET++ thiết lập kịch mô cho hàng đợi với tham số cho 3.1 o Tính tham số hiệu với thời gian chạy mô 200s o Vẽ đồ thị tốc độ gói e(t) (tính gói/s) độ dài hàng đợi tức thời nq(t) o So sánh kết luận so với kết tính tốn 3.1 3.3 Tương tự 3.2, nhiên với tham số ρ=1 3.4 Tương tự 3.2, nhiên với K=8 K=10 Có kết luận kết thu được? 3.5 Giả sử hàng đợi có xác suất gói 20% Hãy lựa chọn giá trị K thích hợp Với giá trị K vừa tìm chạy mô So sánh kết với tính tốn ly thuyết 3.6 Với N=3, λ=40gói/s, µ= 50 (gói/s), K=0 Hãy vẽ đồ thị tốc độ gói so sánh với kết tính tốn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt :Bài 4: Băng thông công luồng Cho mạng gồ m nút hình vẽ Nút 1, 2, hàng đợi đơn hoạt động theo nguyên tắc FIFO vớ i độ lớn hàng đợi K=8 gói Có luồng d ữ liệu gửi qua mạng tương ứng (S1, D1), (S2, D2) (S3, D3) Trong Si nguồn phát liệu cịn Di đích Đường nối L1 có dung lượng 2MB/s trễ lan truyền 120ms; đường L2 có dung lượng 0,6Mb/s, trễ lan truyền 50ms Các nguồn Si phát gói vớ i độ dài cố định 125byte, khoảng thời gian gói tuân theo phân bố Poisson 4.1 Giả thiết băng thông đối đa tổng cộng mà luồng chiếm kênh truyền vật lý 70% dung lượng kênh truyền Tính tốc độ λS1, λS2, λS3 (kbit/s) để luồng chia sẻ băng thông kênh truyền theo nguyên lý công cực đại - cực tiểu (max – fairness) 4.2 Dựng kịch mô mạng với tốc độ luồng λS1, λS2, λS3 tính tốn 4.1 Chạy mô 300s 4.3 Vẽ đồ thị băng thông ri(t) mà luồng (S1, D1), (S2, D2) (S3, D3) sử dụng Vẽ đồ thị tốc độ gói ei(t) luồng (S1, D1), (S2, D2) (S3, D3) nút CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 5: Đo băng thông nhiều luồng lưu lượng gửi qua mạng gồm nhiều nút Cho mạng gồ m nút hình vẽ Nút 1, 2, 3, hàng đợi đơn hoạt động theo nguyên tắc FIFO với độ lớn hàng đợi K=5 gói Có luồng liệu gửi qua mạng tương ứng (S1, D1 ), (S2, D2 ) (S3, D3) Trong Si nguồ n phát liệu cịn Di đích Các nguồ n Si phát gói với độ dài cố định 200byte, khoảng thời gian gói tuân theo phân bố Poisson với tốc độ trung bình: λS1=600kbit/s, λS2=400kbit/s, λS3=600kbit/s Các đườ ng nối nút mạng L1, L2, L3, L4 có dung lượng 2Mb/s 5.1 Dựng kịch mô để mô mạng Chạy mơ vịng 100s, thời gian t=50s, đường liên kết L3 bị đứt, thời gian t=100s, đường L3 lại trở lại hoạt động bình thường 5.2 Vẽ đồ thị băng thông ri(t) mà luồng (S1, D1), (S2, D2) (S3, D3) sử dụng Vẽ đồ thị lưu lượng tổng cộng C1(t) tạ i liên kết L1, L4 L3 5.3 Vẽ đồ thị tốc độ gói e(t) liên kết L1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 6: Định tuyến Xây dựng topology mạng gồm 10 nút có bậc trung bình 3.2 Mỗi liên kết có dung lượng 600Mbps giả sử có khoảng cách chọn ngẫu nhiên khoảng từ đến 10 Mạng có 06 yêu cầu kết nối từ nút nguồn đến nút đích (nút nguồn nút đích chọn ngẫu nhiên) với băng thông yêu cầu khoảng từ 300Mbps đến 500Mbps Hãy so sánh đường chọn cách định tuyến đường ngắn cách thực định tuyến cưỡng Cách chọn đường ngắn có thỏa mãn điều kiện mặt băng thông không?? Bài 7: Mạng hàng đợi Tạo kịch mô cho mạng hàng đợi nối tiếp gồm hàng đợi Q1, Q2,Q3,Q4, Q5 Các hàng đợi có chiều dài hàng đợi vơ t ận Số server phục vụ cho Q1, Q3, Q5 cho Q2 Q4 Nguồn phát gói với tốc độ tới tuân theo phân bố Poisson với tham số λ=30 (gói/s) Trạm phục vụ ph ục vụ gói với tốc độ ph ục vụ tuân theo phân b ố Poisson, với tốc độ phục vụ µ1= 30 (gói/s), µ2= 50 (gói/s), µ3= 25 (gói/s), µ4= 45 (gói/s), µ5= 30 (gói/s), Hãy chạy kịch mơ cho khoảng thời gian 5s 200s Tính tốn tham số hàng đợi như: N, T Nq, Tq hàng đợi, số lượng gói TB, Trễ trung bình mạng hàng đợi So sánh với kết mơ Hãy tính số lượng gói phát đến đích Giả sử tốc độ phục vụ tất hàng đợi µ giữ giá trị λ=30 (gói/s) Thời gian truyền gói 200s Hãy lựa chọn tốc độ phục vụ µ (nhỏ có thể) cho số gói truyền lớn Giả sử hàng đợi có chiều dài hàng đợi K =5 hàng đợi khác vần có độ dài vơ cung Các thơng số khác giữ ngun Hãy tính tốn tham số hàng đợi như: N, T Nq, Tq hàng đợi So sánh với kết mô thời gian 200s Bài 8: Mạng hàng đợi Cho mạng hàng đợi hình vẽ Nguồn phát gói với tốc độ tới tuân theo phân bố Poisson với tham số λ=30 (gói/s) Trạm phục vụ ph ục vụ gói với tốc độ ph ục vụ tuân theo phân b ố Poisson, với tốc độ phục vụ µ1= 80 (gói/s), µ2= 50 (gói/s) Hãy chạy kịch mơ cho khoảng thời gian 5s 200s Tính tốn số lượng gói TB, Trễ trung bình mạng hàng đợi So sánh với kết mô CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giả sử hàng đợi có chiều dài hàng đợi K =4 hàng đợi khác vần có độ dài vô Các thông số khác giữ nguyên Hãy tính tốn tham số hàng đợi như: N, T Nq, Tq hàng đợi tốc độ gói đến đích So sánh với kết mơ thời gian 200s CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 9: Kiểm tra giao thức định tuyến theo trạng thái liên kết (link state routing) Cho m ạng hình vẽ Các đườ ng truyền vật lý nối nút mạng đề u có trễ lan truyền 5ms Đặt giao thức đị nh tuyến tr ạng thái liên kết (link state routing) Gửi gói UDP từ nút A đến nút E với tốc độ 100 gói/s (chiều dài gói UDP lấy giá trị mặc định) Việc truyền gói từ A đến E thời gian 1s Mô kết thúc thời gian 500s Tại thời gian 100s có đường kết nối vật lý bị đứt • Kết nối đứt AD • Kết nối đứt DE Trong trường hợp gói theo đường nào? Giải thích? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 10: Điều khiển luồng sử dụng TCP Tạo mạng cần mô sử dụng OMNET giống hình vẽ Tạo kết nối TCP UDP sử dụng nguồn/đích TCP nguồn/đích UDP Nguồn TCP sử dụng TCP Reno Thiết lập cửa sổ chống tắc nghẽn tối đa (maximal congestion window size) luồng TCP 32 gói Kích thước gói UDP TCP 512 bytes Các nguồn UDP TCP phát gói liên tục Luồng UDP có tốc độ phát 512kbit/s (sử dụng nguồn CBR) Chạy mô 400s Miêu tả kết quan sát a Chạy mô đo băng thơng trung bình luồng TCP (băng thơng trung bình tính bằng: Số byte truyền luồng TCP/thời gian mơ phỏng) b Lặp lại thí nghiệm trường hợp tốc độ phát luồng UDP Mbit/s, Mbit/s 4Mbit/s c Vẽ đồ thị thể băng thông TCP so sánh với băng thông UDP d Trong trường hợp tốc độ luồng UDP 500kbit/s 2Mbit/s , vẽ kích thước cửa sổ trượt “congestion window” TCP (trục tung: kích thước cửa sổ, trục hồnh: thời gian) e Có kết luận kích thước Congestion Window băng thơng luồng TCP trường hợp tải UDP xét CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 11: Mạng hàng đợi Nút s1 phát luồng gói gửi đến đầu cuối d1, nút s2 tạo luồng gói gửi tới nút d1 d2 Cả luồng thông tin truyền với theo phân bố mũ Kích thước gói s1, s2 phát tương ứng 1300bytes 1000bytes Số lượng gói phát luồng tuân theo phân bố Poisson, tốc độ 1000 gói/s Dựng kịch mơ hệ thống thơng tin nói với thời gian mô 200s Vẽ đồ thị độ trễ gói nút trễ toàn đường truyền Vẽ đồ thị biểu diễn số lượng gói đến d1 d2 bị trễ nhỏ 0.05s Thay đổi tham số chiều dài gói tin tốc độ phát sinh gói luồng thông tin giữ nguyên luồng khác.Vẽ đồ thị biểu diễn thông lượng, tỷ lệ thông tin luồng Nhận xét kết thu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .. .Bài 6: Nhóm 6, Nhóm 17 Bài : Nhóm 7, Nhóm 16 Bài 8: Nhóm 8, Nhóm 18 Bài 9: Nhóm 9, Nhóm 19 Bài 10: Nhóm 10, Nhóm 14 Bài 11: Nhóm 11, Nhóm 13 CuuDuongThanCong.com... https://fb.com/tailieudientucntt Bài 1: So sánh hiệu hệ thống hàng đợi M/M/m M/D/m Tạo kịch mô với hàng đợi đơn bắ t luồng gói phát từ nguồn gửi đến đích Chiều dài hàng đợi vô tận Cho hai hàng đợi: Trường hợp – Hàng đợi... mãn điều kiện mặt băng thơng không?? Bài 7: Mạng hàng đợi Tạo kịch mô cho mạng hàng đợi nối tiếp gồm hàng đợi Q1, Q2,Q3,Q4, Q5 Các hàng đợi có chiều dài hàng đợi vơ t ận Số server phục vụ cho