Cấu hình mô phỏng trên được thực hiện 3 lần, đồng thời đo thông lượng của 3 kết nối được kết quả như sau:
Kết quả thực hiện mô phỏng lần 1: (01h38 – 08/06/2008)
Hình 5.17(a) Kết quả mô phỏng lần 1
C Modem ADSL NSE FTP1 FTP2 Internet ADSL line A B D E UDP
Kết quả thực hiện mô phỏng quả lần 2: (01h52 – 08/06/2008)
Hình 5.17(b) Kết quả mô phỏng lần 2 Kết quả thực hiện mô phỏng lần 3: (02h25 – 09/06/2008)
Trên các hình 5.17(a), 5.17(b) và 5.17(c), thông lượng trung bình (TLTB) được tính sau các khoảng thời gian 5s. Để thấy rõ hơn sự thăng giáng TLTB của các kết nối trên, chúng tôi sẽ tính TLTB trong các khoảng thời gian 0.5s, các kết quả được trình bày dưới đây:
Hình 5.18(a) Kết quả mô phỏng lần 1với thời gian tính TLTB là 0.5s
Hình 5.18(c) Kết quả mô phỏng lần 3 với thời gian tính TLTB là 0.5s Từ các kết quả phân tích mô phỏng như trên, chúng tôi rút ra được một số nhận xét như sau:
1. Nguồn phát lưu lượng sử dụng TCP luôn chia sẻ đường truyền với các kết nối TCP khác một cách “công bằng”, còn kết nối UDP thì không và luôn phát với thông lượng không đổi. Điều này dễ dàng thấy được ở cả ba lần quan sát lưu lượng như trên, các nguồn lưu lượng TCP luôn giảm thông lượng đột ngột khi có bất kỳ nguồn lưu lượng nào khác bắt đầu phát, còn nguồn lưu lượng UDP thì phát với tốc độ cố định phụ thuộc vào yêu cầu của các ứng dụng.
2. Với TCP, thông lượng đến nút (chạy NS) thăng giáng mạnh, do sử dụng cơ chế cửa sổ trượt có kích thước thay đổi (Hình 5.18(a), Hình 5.18(b) và Hình 5.18(c)).
3. Với UDP, thông lượng đến nút (chạy NS) gần như không đổi, vì lý do giao thức UDP không có cơ chế điều khiển lưu lượng nên nguồn phát UDP luôn phát với tốc độ ổn định mà không cần quan tâm đến băng thông đường truyền, ngay cả trong trường hợp mạng tắc nghẽn thì thực thể gửi của giao thức UDP vẫn phát dữ liệu. Điều này giải thích câu hỏi “Tại sao hiện nay các
ứng dụng thời gian thực như Video online, TV online, Music online, … người ta vẫn dùng giao thức TCP thay vì dùng UDP, RTP, …?”. Hơn nữa, với điều kiện băng thông còn hạn chế như hiện nay, nếu tất cả các ứng dụng thời gian thực trên Internet dùng giao thức UDP thì hệ thống mạng sẽ bị tắc nghẽn. Đây cũng là lý do mà hầu hết (hơn 90%) lưu lượng trên Internet là do giao thức TCP vận chuyển.
4. Ngược lại với giao thức UDP, TCP luôn giảm thông lượng truyền khi băng thông đường truyền giảm nhằm thích nghi với đường truyền. Do đó, giao thức TCP không phù hợp với các ứng dụng truyền thông thời gian thực. Tuy nhiên, trong điều kiện băng thông còn hạn chế thì UDP không phải là giải pháp tốt để vận chuyển dữ liệu thời gian thực.
KẾT LUẬN
Đánh giá hiệu suất bằng phương pháp lập mô hình mô phỏng là phương pháp nghiên cứu hiện đại, được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhờ có những ưu điểm vượt trội, đó là: nhanh chóng, chính xác và hiệu quả, đặc biệt với chi phí thấp nên thích hợp cho đông đảo người sử dụng.
NS-2 là một trong những công cụ mô phỏng có nhiều ưu điểm như trên, cho phép người sử dụng dễ dàng lập mô hình mô phỏng cho nhiều loại mạng khác nhau, đáp ứng hầu hết các nhu cầu của người nghiên cứu giao thức mạng. Thêm vào đó, tính năng tương tác với mạng thực của NS-2 đã làm tăng thêm tính tin cậy của hệ thống, vì có thể thực hiện mô phỏng trong môi trường mạng thật, được thừa kế tất cả những ưu điểm của tính năng mô phỏng NS-2 thông thường.
Một số ưu điểm nổi bật của bộ mô phỏng NS-2 có sử dụng tính năng tương tác với mạng thực, đó là:
– Khả năng đưa nguồn lưu lượng thực vào bộ mô phỏng và ngược lại. – Khả năng tác động lên nguồn lưu lượng thực như: tăng độ trễ, làm hỏng gói tin, loại bỏ gói tin, phát lại gói tin nhiều lần,...
– Khả năng ghi lại vết của nguồn lưu lượng thực làm nguồn lưu lượng mô phỏng về sau.
– Khả năng sinh ra các gói tin để có thể truyền thông với mạng thực. – Khả năng kiểm chứng một vài hành vi của một số giao thức đã được cài trong thực tế như giao thức TCP, UDP.
Với việc hoàn thành Luận văn này, ngoài việc nắm vững và hệ thống hoá các kiến thức nền tảng về đánh giá hiệu suất mạng máy tính và bộ mô phỏng NS-2, tôi đã đạt được các kết quả cụ thể sau đây về khả năng tương tác với mạng thực của NS-2:
1/ Thực nghiệm khả năng phản hồi lệnh Ping (thực nghiệm 1). 2/ Thực nghiệm tác động lên nguồn lưu lượng thực (thực nghiệm 2).
3/ Đưa được các nguồn lưu lượng đến từ mạng thực vào để tương tác với mạng mô phỏng (thực nghiệm 1, 2).
4/ Quan sát được vết các nguồn lưu lượng thực (thực nghiệm 3).
5/ Đánh giá được thông lượng các nguồn lưu lượng thực tại tầng Giao vận (thực nghiệm 3,4,5).
Các kết quả nghiên cứu của chúng tôi đã khẳng định các ưu điểm nổi bật nêu trên của NS.
Tuy nhiên, chức năng Emulation của NS-2 vẫn còn một số hạn chế như: chưa phát triển các tính năng phát hiện gói tin được truyền lại, gói tin ACK, và các loại gói tin khác nhau trên đường truyền thực.
CÁC HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Trên cơ sở đã đạt được, chúng tôi dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau với công cụ NS-2:
1. Nhận biết các gói tin trên đường truyền thực khi đưa vào bộ mô phỏng như: các gói tin truyền lại, các gói tin ACK, các loại gói tin khác nhau trên đường truyền,...
2. Nghiên cứu đánh giá các độ đo khác như: tần suất lỗi, độ trễ, thăng giáng độ trễ,... của các gói tin nhằm đánh giá một hệ thống mạng toàn diện hơn.
3. Đánh giá việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho truyền thông đa phương tiện của một số mô hình đảm bảo QoS như DiffServ, IntServ…
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình tham chiếu OSI ... 9
Hình 1.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI ... 11
Hình 1.3 Các giao thức và các mạng trong mô hình TCP/IP ... 12
Hình 2.1 Các phương pháp điều khiển truy nhập mạng ... 21
Hình 2.2 Xung đột truy nhập trong mạng Pure ALOHA ... 22
Hình 2.3 Xung đột truy nhập trong mạng Slotted ALOHA ... 23
Hình 2.4 Hiệu suất sử dụng kênh truyền của ALOHA và Slotted ALOHA ... 24
Hình 2.5 Điều khiển truy nhập CSMA ... 25
Hình 2.6 Phương pháp dồn/tách kênh theo thời gian ... 28
Hình 2.7 Gói số liệu TCP với phần tiêu đề giả ... 29
Hình 2.8 Cấu trúc gói số liệu TCP ... 30
Hình 2.9 Thiết lập kết nối ... 32
Hình 2.10 Kết thúc kết nối ... 33
Hình 2.11 Trạng thái deadlock ... 34
Hình 2.12 Xác định thời gian khứ hồi – RTT ... 36
Hình 2.13 Minh họa thuật toán Slow Start... 37
Hình 2.14 Minh họa thuật toán Slow Start và Congestion Avoidance ... 38
Hình 2.15 Cấu trúc gói tin UDP ... 39
Hình 3.1 Sự tương đồng giữa C++ và OTcl ... 44
Hình 3.2 Tổng quan về NS từ góc nhìn của người sử dụng ... 45
Hình 3.3 Cấu trúc thư mục NS ... 46
Hình 3.4 Bộ lập lịch sự kiện... 47
Hình 3.5 Cấu trúc của node mạng trong NS ... 49
Hình 3.6 Đường truyền ... 49
Hình 3.7 Cấu trúc gói tin ... 50
Hình 3.8 Ví dụ định dạng của tệp tin vết ... 54
Hình 4.1 Chế độ opaque ... 71
Hình 4.2 Chế độ protocol ... 71
Hình 4.3 Giao diện giữa bộ mô phỏng và mạng thực ... 72
Hình 4.4 Vòng lặp chính của lịch trình thời gian thực Real-Time ... 74
Hình 4.5 Chức năng của Tap Agent trong bộ mô phỏng ... 76
Hình 5.1 Kết quả lệnh Ping đến máy chủ Yahoo ... 81
Hình 5.2 Topo mạng mô phỏng 1 ... 82
Hình 5.3 Sơ đồ minh họa cách NS-2 phản hồi lệnh Ping ... 83
Hình 5.4 Kết quả mô phỏng thực nghiệm 1 ... 85
Hình 5.5 Topo mạng mô phỏng 2 ... 86
Hình 5.6 Thông lượng luồng video của thực nghiệm 2 ... 89
Hình 5.7(a) Thông lượng luồng video tại hai card mạng với tỉ lệ lỗi 10% ... 89
Hình 5.7(c) Thông lượng luồng video tại hai card mạng với tỉ lệ lỗi 30% ... 90
Hình 5.7(d) Thông lượng luồng video tại hai card mạng với tỉ lệ lỗi 50% ... 90
Hình 5.8 Topo mạng mô phỏng 3 ... 92
Hình 5.9 Cấu hình mạng mô phỏng ... 92
Hình 5.10 Quan sát nguồn lưu lượng thực ... 92
Hình 5.11 Đồ thị tranh chấp đường truyền của giao thức TCP và UDP ... 93
Hình 5.12 Đồ thị thông lượng của giao thức UDP khi truyền riêng ... 95
Hình 5.13 Topo mạng mô phỏng 4 ... 96
Hình 5.14 Đồ thị thông lượng của ba kết nối fpt khi chia sẻ băng thông ... 97
Hình 5.15 Đồ thị thông lượng của các kết nối trong 150 giây đầu ... 98
Hình 5.16 Topo mạng mô phỏng 5 ... 99
Hình 5.17(a) Kết quả mô phỏng lần 1 ... 99
Hình 5.17(b) Kết quả mô phỏng lần 2 ... 100
Hình 5.17(c) Kết quả mô phỏng lần 3 ... 100
Hình 5.18(a) Kết quả mô phỏng lần 1với thời gian tính TLTB là 0.5s ... 101
Hình 5.18(b) Kết quả mô phỏng lần 2 với thời gian tính TLTB là 0.5s ... 101
Hình 5.18(c) Kết quả mô phỏng lần 3 với thời gian tính TLTB là 0.5s ... 102
CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH
congestion control : điều khiển tắc nghẽn
emulation : mô phỏng tương tác với mạng thực end-to-end : đầu cuối – đầu cuối
entry point : điểm vào
flow control : điều khiển lưu lượng
frame : khung dữ liệu tại tầng liên kết dữ liệu live network : mạng thực
opaque mode : chế độ “không trong suốt” payload : tải của gói tin
protocol mode : chế độ giao thức round trip time : thời gian khứ hồi throughput : thông lượng
time-out : hết giờ
TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tài liệu Tiếng Việt
[1]. Vũ Duy Lợi (2002), Mạng thông tin máy tính, Nhà xuất bản Thế giới. [2]. Nguyễn Đình Việt (2003), “Đánh giá hiệu suất mạng thông tin máy
tính”, Luận án tiến sỹ toán học.
[3]. Nguyễn Đình Việt (2008), bài giảng “Đánh giá hiệu năng mạng máy tính”.
B. Tài liệu Tiếng Anh
[4]. Andrew S. Tannenbaun (1996), Computer Networks, Prentice Hall, New Jersey.
[5]. The ns Manual, January 20, 2007, the VINT Project. [6]. Jae Chung and Mark Claypool, “NS by Example”.
[7]. Eitan Altman & Tania Jimenez (2003-2004), "Ns simulator for beginners", lecture-node. [8]. http://www.isi.edu/nsnam. [9]. http://www.isi.edu/vint. [10]. http://www.google.com. [11]. http://sourceforge.net. [12]. http://www-mash.cs.berkeley.edu/vint/xgraph. [13]. Tutorial for the Network Simulator, Marc Greis.
[14]. Giovanni Perbellini, “An Introduction to NS-2”, 2005.
[15]. “NS Simulator for beginners”, Eitan Altman, Tania Jimenez.
[16]. Network Emulation in the Vint/NS Simulator, Kevin Fall, University of California, Berkeley, Computer Science Division.
[17]. Experiences with Synthetic Network Emulation for Complex IP based Networks, Stefano Cacciaguerra.