OPNET计算机网络仿真实验作业3

OPNET工程：作业3_标准应用介绍https://download.csdn.net/download/Cx2008Lxl/79477669

　　这项实验室作业的主要目标是介绍OPNET中标准应用的建模。具体而言，在这项作业中，将配置几个标准应用，指定和调试所创建的用户概要定义，在网络中部署指定的应用，最后是详细研究应用性能。

　　考虑如下情形，其中称为研究人员无限责任公司（Researchers Ine.）的一家R&D公司分散在三个地点：

Main Site（主地点）由50名雇员组成，主要使用电子邮件、网页浏览和话音会议实施他们的日常工作。

RnD Site（研发地点）由100名雇员组成，主要使用远程登录、电子邮件和网页搜索实施他们的日常任务。

Server Farm（服务器集群）包含用于电子邮件、网站和远程登录应用的服务器。

　　作业是创建研究人员公司网络的一个仿真模型，并详细研究部署在网络中的各项应用的性能。

　　本节难点：问题2、8。需掌握DES日志查看的步骤、根据链路利用率图分析导致瓶颈的原因。

步骤与结果

1. 创建仿真模型。

2. 创建网络拓扑。

3. 在研究人员公司网络中配置和部署应用。

4. 改正第一个配置的问题。

5. 改正第二个配置问题。

问题与解答

总结

参考文献

步骤与结果

1. 创建仿真模型。

　　创建一个新项目和一个名为Researchers Network的空场景。

2. 创建网络拓扑。

　　如图3.1。配置Main Site和RnD Site的LAN对象分别包含50个和100个工作站。通过设置属性LAN…Number of Workstations为期望值，可指定一个LAN对象中工作站的数量，如图3.2。

3. 在研究人员公司网络中配置和部署应用。

　　1）配置个体应用：配置Application Config，定义下列5个标准应用，如图3.3。

　　　　① Web Browsing：Http属性 – Heavy Browsing。

　　　　② Telnet：Remote Login属性 – High Load。

　　　　③ Web Research：Http属性 – Searching。

　　　　④ E-mail：Email属性 – Medium Load。

　　　　⑤ VoIP：Voice属性 – GSM Quality Speech。

　　2）定义用户概要：配置Profiles，创建以下两个概要。配置每项概要都以Serial(Ordered) Operation Mode运行应用，而将其他概要配置属性保留为其默认值，如图3.4。

　　　　① Main Site Employees，运行如下三项应用：Web Browsing、E-mail和VoIP。

　　　　② RnD Employees，运行如下三项应用：Web Research、Telnet和E-mail。

　　3）依据如下规则，部署创建的概要，如图3.5。

　　　　① Main Site Employee概要被配置为以Main Site作为概要的源，而对象Web Server、E-mail Server和RnD Site分别作为Web Browsing、E-mail和VoIP应用服务器或目的地。

　　　　② RnD Employees概要被配置为以RnD Site作为概要的源，而对象Web Server、Telnet Server和Email Server分别作为Web Research、Telnet和E-mail应用的服务器或目的地。

　　4）配置两个LAN对象的属性，使所部属的概要在LAN内的所有节点上执行。通过设置属性Applications…Application：Supported Profiles…<profile>…Number of Clients为Entire LAN，可指定这项要求，其中<profile>是Main Site或RnD Employee。如图3.6。

　　5）为Email、HTTP、Remote Login和Voice应用，配置仿真收集所有全局统计量。执行5min仿真。收集如下仿真结果：

　　　　① 结果1：DES日志，如图3.7。

　　　　② 结果2：DES日志警告详情（以第一个和第三个警告为例），如图3.8。

　　　　③ 结果3：全局统计量Traffic Sent(bytes/sec)，如图3.9。

4. 改正第一个配置的问题。

　　1）复制上述场景，命名为Fixing Problem 01。

　　2）将Main Site Employee和RnD Employee概要的工作模式更改为Simultaneous。

　　3）配置仿真，再增加一个链路point-to-point统计量的收集。并运行仿真，收集如下仿真结果。

　　　　① 结果1：每个应用的发送速率Traffic Sent(bytes/sec)，如图3.10。

　　　　② 结果2：电子邮件（E-mail）应用的下载响应时间、网页（Web）应用的页面响应时间、Telnet应用的响应时间和VoIP报文所经历的端到端时延，如图3.11。

　　　　③ 结果3：网络路由器连接到互联网的链路利用率，如图3.12。

5. 改正第二个配置问题。

　　与研究人员公司员工进一步讨论后发现，Main Site实际上一天仅建立一次语音会议。通常这种会议呼叫会持续约1h，并在下午大约2:00PM在单个会议室进行。

　　修改应用部署，改变Main Site Employee概要定义，并创建一个附加的概要，对会议呼叫建模。执行以下配置步骤：

　　1）复制Fixing Problem 01，创建名为Fixing Problem 02的新场景。

　　2）清除当前网络中的应用部署。

　　3）从Main Site Employee概要的定义中去除VoIP应用。

　　4）创建称为Conference Call的新概要，它仅运行VoIP应用。VoIP应用应该在概要启动后6h启动，且仅运行1h，仅重复一次。如图3.13。

　　5）在网络中重新部署所有概要。配置Conference Call概要，对于VoIP应用，以Main Site作为源，RnD Site作为目的地，如图3.14。

　　6）修改Main Site LAN对象配置，使概要Conference Call运行在单个客户端上，如图3.15。

　　7）将仿真时长设置为8h，并重新运行仿真，收集如下仿真结果：

　　　　① 结果1：电子邮件（E-mail）应用的下载响应时间、网页（Web）应用的页面响应时间、Telnet应用的响应时间和VoIP报文所经历的端到端时延，如图3.16。

　　　　② 结果2：每个应用的发送速率Traffic Sent(bytes/sec)，如图3.17。

　　　　③ 结果3：网络路由器连接到互联网的链路利用率，如图3.18。

问题与解答

1. 在仿真完成时产生了多少DES日志表项？

　　从图3.7可见，产生了9个日志表项。

2. 打开Log Viewer窗口，并详细研究处理应用建立的DES日志表项。由那个日志表项报告的问题是什么？

　　从图3.8可见，警告日志报告了在Main Site Employees中，位于Web Browsing应用下面的应用和在RnD Employees中，位于Web Research应用下面的应用都未被执行。

3. 针对每项应用，详细研究全局统计量Traffic Sent(bytes/see)。仿真结果是确认还是反驳了 DES日志告警？为什么确认或为什么反驳？

　　从图3.9中，可看到只有Http应用模型（即包含了：Web Browsing和Web Research两个应用）产生了发送数据，而其他应用模型都未产生发送数据，与DES日志中报告的警告情况一致。

4. 我们原假定和后续步骤中的哪个导致这个问题产生？如何纠正这个问题？

　　由于在定义用户概要时，配置的每个概要都以顺序方式运行应用，且第一个应用开始后会一直运行，直到仿真结束，因此后续应用都不会被执行。纠正的方式是将顺序执行模式更改为同时运行，或限制前面应用的运行时间。

5. 改正第一个配置问题后，详细研究每个应用的发送速率。上述概要配置改变解决了在前一节发现的问题了吗？

　　从图3.10可知，每个应用模型在仿真时间内都产生了发送数据，因此解决了前一节发现的问题。

6. 改正第一个配置问题后，详细研究电子邮件(E-mail)应用的下载响应时间、网页(Web)应用的页面响应时间、 Telnet应用的响应时间和VolP报文所经历的端到端时延。使用平均(average)函数在单个分析平板中显示这些统计量。所显示的应用响应时间和时延图形展现出一个趋势吗？为什么有趋势或为什么没有？

　　从图3.11可见，所有的四个项目结果曲线，都呈现了逐渐增大的趋势，并最终趋于无穷大。表明随着通信的进行，链路越来越拥挤，最终处于瘫痪状态。说明链路容量不满足应用需求。

7. 改正第一个配置问题后，您认为应用所经历的时延对公司雇员是可接受的还是不可接受的？为什么可接受或为什么不可接受？

　　不可接受。随着时间的增长，时延也会越来越大，最终趋于无穷大，即最终无法使用任何网络服务，因此必然是不可接受的。

8. 改正第一个配置问题后，详细研究将网络路由器连接到互联网的链路上的利用率。依据所观察到的链路利用率,哪个应用导致网络中的拥塞？

　　从图3.12可见，Router-Main Site和Router-RnD Site路由器至The Internet上下行链路最终利用率都达到了100%，而Router-Servers路由器至The Internet的上下行链路利用率都非常低。并且三个路由器至The Internet都采用的DS-1链路。因此很容易判断，是Main Site与RnD Site之间的应用导致的拥塞，即VoIP应用。

9. 详细研究电子邮件应用的下载响应时间、网页应用的页面响应时间、Telnet应用的响应时间和VolP报文所经历的端到端时延。相比于在场景Fixing Problem 01中收集的结果，这些值情况如何？您认为这种时延对应用用户来说是可接受的吗？为什么可接受或为什么不可接受？

　　从图3.16可见，电子邮件应用的下载响应时间、网页应用的页面响应时间、VolP报文所经历的端到端时延都在0.1s左右，Telnet应用的响应时间低于0.02s，且时延较为稳定，随时间变化不明显，因此用户可获得较好的上网体验，网络稳定性也较好，可以接受。

10. 详细研究每个应用的发送連率。相比于在场景Fixing Problem 01中收集的结果，这些值情况如何？哪项应用产生最多的流量？通过应用配置，验证观察到的结果。

　　在本场景下，各应用的发送速率都较为稳定，也能说明通信状态较为正常，语音业务仅在上班6h后（即下午2点）开始且仅持续了1h，与概要的配置相符。而在Fixing Problem 01场景中，语音业务一直占用着链路，导致链路利用率处在100%，其他应用无法正常通信，一直处于重试或等待状态，因此发送速率波动也较大。

11. 详细研究将网络路由器连接到互联网的链路上的利用率。新的概要配置去除了网络中的瓶颈了吗？

　　从图3.18可见，三个路由器至The Internet的上下行链路利用率都小于50%，维持在了较低的水平，因此不会出现拥塞情况，用户能正常访问服务，解决了网络瓶颈问题。

总结

　　本实验模拟了公司的两个办公地点互相通信与访问服务器的场景，学习了应用和概要的配置与部署过程。通过设定应用的运行方式与运行时间，可以模拟真实的上网情况。通过查看链路利用率来分析导致链路瓶颈的应用，进一步熟悉了仿真结果的查看与分析。也学习了在链路容量不扩展的情况下，通过合理分配业务使用时间来解决链路瓶颈的问题，经济实惠，这样的场景在真实环境中非常具有代表性，极具学习价值。

参考文献

[美]Adarshpal S. Sethi, Vasil Y.Hnatyshin. 计算机网络仿真OPNET实用指南[M]. 王玲芳, 母景琴, 译. 北京:机械工业出版社, 2014.

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