Методические указания к выполнению контрольного задания
Задача 1
Первичные и вторичные сети.
В сетях связи выполняются две основные функции: распределение информации и ее передача. Функции распределения реализуется во вторичныхи первичных сетях различным способом. Основное отличительное свойство вторичных сетей заключается в том, что вторичные сети коммутируют сообщения по указанному в заголовке адресу. В первичных сетях производится переключение частей пропускных способностей в соответствии с заданным планом конфигурации сети (например, в сетях SDH переключаются тракты Е1 или синхронные транспортные модули STM, в сетях DWDM переключаются оптические l-каналы).
Структуры вторичных и первичных сетей различаются. На графе вторичной сети отображается направление потоков, на графе первичной сети- физическое соединение узлов сети. Каждая станция вторичной сети содержит также узел первичной сети (например, коммутационный цех на АТС – это узел вторичной сети, линейно-аппаратный цех (ЛАЦ) – узел первичной сети). На вторичной сети имеются оконечные и транзитные станции (узлы), через оконечные станции транзитные соединения не организуются. На рис. 1-3 приведены примеры графов вторичных и первичных сетей, где оконечные станции обозначаются кружками, а транзитные узлы – прямоугольниками. Прямые пучки отображаются в виде непосредственного соединения станций (узлов).
Для изображенных на рис. 1-3 примеров и для указанных в табл. 1 направлений вторичной сети постройте пути на первичной сети (по 3 пути в каждом варианте) в соответствии со своим номером варианта и номером рисунка.
|
|
|
| Номера рисунков | Номера вариантов | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | |
| Рис.1 | 1-3 3-5 1-6 | 1-5 3-6 1-6 | 1-3 3-6 | 1-5 | 3-5 | |||||
| Рис.2 | 2-6 3-5 1-3 | 1-2 2-7 3-4 | 2-3 5-6 4-6 | 2-7 | 3-4 | 1-2 2-7 | ||||
| Рис.3 | 1-6 4-5 1-4 | 1-5 6-4 5-4 | 4-6 | |||||||
Вторичная сеть
Первичная сеть
Рис.1 Схемы вторичной и первичной сетей
Рис.2. Схемы вторичной и первичной сетей
Рис.3 Схемы вторичной и первичной сетей
Задача 2
Организация подсетей
Как известно, IP-адрес (в версии IPv4) состоит из 4-х байтов и имеет двухуровневую структуру, т.е. состоит из номера сети (префикса сети) и номера устройства. Для индивидуальной адресации используются IP адреса 3-х классов - адреса класса А, класса В и класса С, которые имеют префикс сети различной длины. Адрес класса А- префикс сети содержит один байт, класса В- два байта, класса С- три байта. Для лучшего использования адресного пространства в сетях IP, а также для уменьшения размеров таблиц маршрутизации был введен дополнительный уровень – номер подсети.
|
|
|
Подсети создаются с помощью 4-х байтного слова маски, которое заносится в таблицы маршрутизации. Основное назначение маски –расширение длины поля адреса за счет некоторого количества бит, занятых у номеров устройств. Маска в маршрутизаторах записывается в двоичном виде, при записи вручную десятичными цифрами длина маски записывается после IP-адреса через косую черту (более подробно см. ниже в методических указаниях к этой задаче).
В каждом задании для заданного в табл.2.1. IP-адреса и заданной маски записать IP-адрес с учетом маски в десятичном представлении и в двоичном представлении указать сколько подсетей можно организовать и занести эти данные в табл.2.2.
Исходные IP-адреса для всех вариантов записаны в табл.2.1 с номерами подсетей и устройств.
Таблица 2.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| адрес IP | 136.28.0.0/20 | 201.13.0.0/27 | 184.35.0.0/21 | 192.45.0.0/27 | 122.65.0.0/12 |
| №п/c | 7 | 12 | 31 | 4 | 13 |
| №ус-ва | 9 | 10 | 200 | 26 | 300 |
|
|
|
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| адрес IP | 185.34.0.0/20 | 193.12.0.0/28 | 165.41.0.0/19 | 174.18.0.0/21 | 203.17.0.0/28 |
| №п/c | 8 | 11 | 6 | 12 | 7 |
| № ус-во | 9 | 5 | 24 | 35 | 5 |
Полученные результаты оформить в виде табл. 2.2 (методические указания).
Задача 3
Анализ систем с очередями
В практике построения и развития сетей бывает необходимо рассчитать требуемую производительность сети или ее фрагментов на основе данных о нагрузке. Для этого наиболее удобным является использование метода анализа с помощью теории очередей. Аналитические модели, основанные на теории очередей обеспечивают хорошее соответствие с реальностью, поэтому инженер-аналитик обязан знать основы теории очередей, хотя бы в пределах данного курса и этой контрольной. Основные соотношения теории очередей приводятся в методических указаниях к данной задаче.
Для выполнения задачи 3 необходимо для каждого задания решить соответствующую заданию задачу по теории очередей
Задание 1
Владелец магазина замечает, что в среднем в магазин в магазин заходят 18 посетителей и что, как правило, в магазине находятся 8 посетителей. Рассчитать среднее время пребывания посетителя в магазине. Рассчитать время пребывания, которое не будет превышено в 99% случаев.
|
|
|
Задание 2
В билетную кассу подходят 2 человека каждые 20 минут, а обслуживаются 3 человека за 20 минут. Сколько в среднем человек находится в кассе? Чему равно среднее время пребывания клиента в кассе?
Задание 3
Локальная сеть содержит 100 персональных компьютеров и сервер, приложений, обрабатывающий запросы. Среднее время обработки запроса составляет 0.6 с, а среднеквадратичное отклонение времени ожидания также равно 0.6 с. В моменты пиковой нагрузки частота запросов составляет 20 запросов в минуту. Чему равно среднее время отклика сервера? (Среднее время отклика соответствует пребыванию запроса в сервере, временем передачи в локальной сети здесь пренебрегаем).
Задание 4.
По условию предыдущего задания найти такое значение трафика (числа вызовов в минуту), чтобы время отклика с вероятностью 90% не превышало 1,5 с.
Задание 5
Фирма предоставляет компьютерам 10 своих инженеров доступ по локальной сети к серверу базы данных. В течение 8-часового рабочего дня каждый инженер пользуется базой данных 30 мин. Инженеры жалуются менеджеру, что приходится долго ждать, иногда более часа, но менеджер удивляется, так как сервер мало загружен, т.е. коэффициент использования сервера равен 10×1/2/8= 5/8. Найти среднее время ожидания освобождения сервера.
Задание 6
Для условий предыдущей задачи найти 90% процентиль времени ожидания, т.е. cколько времени ждет инженер ждет освобождения сервера в 10% случаев.
Задание 7
Изменение условий предыдущей задачи состоит в том, что менеджер установил по одному серверу на двух этажах и закрепил по 5 инженеров за каждым сервером, т.е на каждом сервере работают 5 инженеров в течение 8 часового рабочего дня. . Найти среднее время ожидания освобождения сервер и 90-й процентиль времени ожидания.
Задание 8
Среднее время обслуживания установленного в супермаркете банкомата равно 2 мин. посетители обращаются к банкомату в среднем один раз в 5 мин. Чему равно среднее время ожидания клиента? Чему равен 90-й процентиль этого времени? Пояснить смысл этого значения. Сколько людей в среднем стоят в очереди к банкомату?.
Задание 9
Сообщения необходимо отправить по линии связи со скоростью 9600 бит/c. Коэффициент использования линии связи равен 70%. Средняя длина сообщения равна 1000 байт. Определить среднее время ожидания сообщения.
Задание 10
Сообщения поступают на коммутатор для передачи по линии со скоростью 9600 бит/с. Сообщения поступают со скоростью 180 сообщений в час. Длина сообщения 14400 байт. Найти среднее время ожидания в коммутаторе. Сколько сообщений в среднем находятся в буфере коммутатора.
Методические указания к выполнению контрольного задания
Задача 1
Для решения задачи 1 необходимо ознакомиться с материалом в [1. с. ]
Приведем пример решения задачи 1. Схема вторичной сети приведена на рис.4а, а первичной сети на рис.4б. Узел графа 5, изображенный прямоуг8ольником, соответствует транзитному коммутационному узлу, который совмещен с узлом первичной сети. Ребра графа на рис.4 а) соответствуют наличию прямого пучка или прямой связи между узлами по вторичной сети, например, 3-4 или 1-5.
а) вторичная сеть
б) первичная сеть
Рис. 4. Контрольный пример вторичной и первичной сети
Соединение между узлами 1-2 или направление 1-2 проходит по первичной сети по пути
1-2-5х-2. Знак 5х указывает, что в узле 5 производится коммутация. Возникающая петля в маршруте объясняется тем, что для организации соединения вторичной сети 1 - 2 должна быть произведена коммутация в узле 5. Направление 3-4, как видно из схемы на рис.4 организуется по прямому пучку 3-4 и по первичной сети он имеет путь 3-4.
Результаты решения задачи 2 представлять в виде заполненной в соответствии с номером задания табл.
Таблица 2
| Направление по вторичной сети | Направление по первичной сети | Номер рисунка |
| 1-2 | 1-2-5-2 | Рис.4 |
| 1-4 | 1-2-5х-3-4 | Рис.4 |
| 3-4 | 3-4 | Рис.4 |
Задача 2
Адрес IP состоит из 4-х байт и имеет двухуровневую иерархию. Если сеть необходимо поделить на подсети, то адрес сети имеет трехуровневую иерархию. Выделение подсетей производится с помощью маски, которая располагается в таблице маршрутизации и накладывается на анализируемый адрес.
Маска подсети представляет собой слово из 4-х байт, содержащее непрерывный ряд единиц, начиная с самых высоких разрядов (слева). Выделение подсетей производится с помощью логического умножения IP-адреса и маски. Число непрерывных единиц в маске указывает сколько бит должны содержать префикс сети + номер подсети ( расширенный сетевой префикс). Дополнительные 1 в расширенном сетевом префиксе берутся из алресного пространства номеров устройств.
Адрес каждого класса имеет собственное (базовое) значение маски для выделения необходимого префикса сети. Например, базовая маска для адресов класса А – это все «1» в первых 8 битах (префикс сети 1 байт), маска для класса В- «1» в первых 16 битах (префикс сети 2 байта), маска класса С- «1» в первых 24 битах (префикс сети - 3 байта).
Таким образом, если для адреса класса В указывается маска из 21 единиц, то это означает, что 16 бит приходится на маску класса и 5 бит на подсеть. Например, обычно используется запись адреса с маской в виде 132.15.0.0/21, где 21 указывает число последовательных «1» в маске сети. Чтобы определить число бит маски для выделения подсети необходимо для каждого IP-адреса уметь опознавать его класс. Информация о границах адресов каждого класса приводится в [2, c.193 табл.6.10]. Например, адрес 130.15.0.0/21. относится к классу В, он имеет маску 21 (последовательных 1, среди которых 16- базовая маска класса В), следовательно для организации подсетей у номеров устройств было взято 21-16=5 бит. Нужно определить : сколько с этой маской можно организовать подсетей? Ответ: 2 5= 16 (подсетей). Как записать подсеть №5?. Номер подсети записывается в выделенных битах маски подсети, для нашего примера в пяти выделенных битах маски подсети, начиная с правого края записываем число 5, т.е. 00101.
Таблица 2.2.
| Адрес | 130.15.0.0/21 | |||
| Адрес в двоичном виде | 10000010 | 00001111 | 00000000 | 00000000 |
| Сетевой префикс | 10000010 | 00001111 | ||
| Расширенный сетевой префикс | 10000010 | 00000101 | 11111000 | 00000000 |
| Маска подсети в двоичном виде | 11111111 | 11111111 | 11111000 | 00000000 |
| Сколько можно организовать подсетей | 16 подсетей | |||
| Записать IP-адреc подсети с номером 3 и устройства с номером 5 в двоичном формате | 10000010 | 00001111 | 00011000 | 00000101 |
| Записать IP-адреc устройства 5 в подсети с номером 3 в десятичном формате | 130.15.24.5/21 | |||
Задача 3
Для решения задач будем пользоваться результатами теории очередей только для одной модели, которая имеет обозначение M/M/1, где первый символ М указывает на пуассоновский поток, второй символ М – на экспоненциальный закон обслуживания заявок (вызовов, запросов), а символ 1 – на то, что обслуживание производится одним обслуживающим прибором (каналом, сервером, оператором). Эта система наиболее простая , но она описывает широкий круг задач и дает худшие результаты, чем другие с точки зрения задержек и длины очередей, что позволяет ее использовать, что на практике позволяет «перестраховаться». Более глубокое изучение теории очередей можно найти, например, в литературе [3,4]
Модель системы теории очередей или теории массового обслуживания может быть представлена в виде следующей схемы, где имеется одновременное поступление потоков вызовов (заявок) с интенсивностью l , обслуживающий прибор(сервер) с о средним временем обслуживания заявок Ts и очередь (буфер), куда поступает заявка при занятости при бора..От численных значений l и Ts зависит число заявок в очереди w, время ожидания в очереди Tw и др. параметры.
Введем следующие обозначения:
λ – интенсивность поступления запросов т.е. среднее количество поступающих в ед. времени запросов;
Ts – среднее время обслуживания прибором (сервером) каждого запрос;
r – коэффициент использования прибора (очевидно, r = λ Ts;
w – среднее число заявок в очереди;
r = w+r - число заявок в системе (в очереди и на обслуживании;
Tw – среднее время пребывания в очереди;
Tr – среднее время, которое запрос проводит в системе.
Для системы M/M/1 существуют формулы
w = r -r
Результаты данной модели позволяют получать также значения характеристики mx(y), которая определяет такое значение параметра x, которое не будет превышено в y-процентах случаев. Например, если y=95%, то значение mx(y) не будет превышено с вероятностью 0,95 и т.д.
Использование этих формул поясним на примере.
Рассмотрим сеть, где пакеты посылаются от компьютеров, присоединенных к локальной сети. Все пакеты проходят через маршрутизатор соединяющий локальную сеть с глобальной сетью. Рассмотрим трафик через маршрутизатор. Пусть пакеты поступают со средней частотой 5 пакетов в секунду. Средняя длина пакета 144 байта. Пропускная способность линии от маршрутизатора до глобальной сети 9600 бит/с. Вычислим следующие характеристики:
Среднее время нахождения запроса на маршрутизаторе,
Сколько в среднем запросов находится на маршрутизаторе,
Сколько запросов в маршрутизаторе с процентилем 95%.
Запишем исходные данные.
l=5 пакетов/c, Ts = (144байт 8 бит/байт)/9600 бит/c=0,12 c;
×r = l Ts = 5× 0,12 = 0,6;
Tr = Ts./(1-r) =0,3 c – среднее время пребывания запроса на маршрутизаторе и на обслуживании.
r= r/(1-r)=1,5 пакета – среднее число запросов на маршрутизаторе и на обслуживании..
(пакетов)
Если проект должен удовлетворять 95-му процентилю, размер буфера должен вмешать по крайней мере 5 пакетов.
Литература
1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы // Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2007.
2. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия –СПб:.
3. В.Столлингс. современные компьютерные сети. Издательство «Питер» 2003.
4. Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. – М.: Эко-Трендз, 2010. – 392 с.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 321; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!