F.Ü. MÜH. FAK. BİLGİSAYAR MÜH. BÖL. BİLGİSAYAR SİSTEMLERİ LAB. DENEY NO : 4 OPNET İLE AĞ SİMÜLASYONU Giriş Özellikle IP tabanlı iletişim teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte, sayısal iletişim sistemleri çok kullanılır bir hale gelmiştir. Sayısal teknolojinin hızlı gelişmesinden dolayı, bilgisayar ve ağ mühendisleri devamlı gelişmekte olan ağ cihazlarını teknolojik açıdan takip etmekte zorlanabilmektedirler. Oysa bu teknolojilerin sanal ortamda modellenip simüle edilebilmesine imkan sağlayan yazılımlar aracılığı ile ağ sistemleri gerçekleştirilmeden önce; planlama, işletme sürecindeki öngörülen olayların takibi, ağ performansının tahmini ve iyileştirilmesi gibi bir çok önemli sonuçlar sanal ortamda elde edilebilmektedir. Başka bir deyişle tasarlanan ağ sistemlerinin test aşaması ve kontrolü; sistemi gerçekleştirmeden önce sanal ortamda yapılmakta, böylelikle öngörülmemiş hata ve eksiklikler sanal ortamda tespit edilip düzeltilebilmektedir. Burada simülasyon yazılımının sistemi gerçeğe yakın bir şekilde simüle edebilmesi de önemlidir. Değişik network cihazı üreticileri, ürettikleri cihazlarını bire bir simüle eden yazılımları da kullanıcılara sunmakta böylelikle sistem mühendisleri, karar verme aşamasında marka ve modelleri de inceleyebilmekte davranış ve performanslarını yazılım ortamında debeyebilmektedir. Birçok ağ simülasyon programı olmakla birlikte bu deneyde OPNET IT Guru Network simülasyon yazılımı kullanılacaktır. Amaç Deneyin amacı OPNET IT Guru Network simülasyon yazılımı ile ağ sistemlerinin oluşturulması, ağ cihazlarının konfigüre edilmesi, oluşturulan ağın simulasyonu ve elde edilen simülasyon sonuçlarının yorumlanabilmesidir. Bunun yanı sıra ağ konusunda öğrenme aşamasında olan öğrencilerin farklı örnekler ile uygulama yapması amaçlamaktadır. Deney sürecinde sadece basit ağ örnekleri ile değil de VLAN(Sanal Lan) ve ACL (Acces Control List-Erişim Kontrol Listesi), Sanal Router konfigirasyonu v.b detaylı uygulamalar da yapılacaktır. Deneyde kullanılan program OPNET tarafından üniversitelere ücretsiz olarak verilen OPNET IT Guru Academic Edition dır. Program www.opnet.com sitesinden Üniversty Program bölümüne kayıt olarak indirilebilmektedir. Deneye hazırlık OPNET yazılımının kurulacağı bilgisayarın minimum konfigirasyonu aşağıdadır. Intel Pentium III, (500 MHz >>) - 256 MB RAM - 400 MB HDD - Display: 1024 x 768 veya daha yüksek çözünürlük,, 256 veya daha fazla renk. - İşletim sistemi Microsoft Windows NT (Service Pack 3, 5) Windows 2000 Windows XP (Service Pack 1 gerekir) www.opnet.com/itguru-academic/mk-setup.html adresinden üye olduktan sonra kurulum, adım adım istekler yerine getirilerek tamamlanır. Kurulum doğru bir şekilde tamamlandıktan sonra çalışmaya başlamak için; ikonu tıklanınca, aşağıdaki menü çıkar ve çalışmaya başlanabilir.
Burada OPNET için tercih edilen basit ön ayarları yapmak için Edit menüsünden Preferences alt menüsüne tıklanıp, oklarla gösterilen durum oluşturulup OK tuşuna basılır. OPNET ile Bilgisayar Ağ modellerinin oluşturulması ve analiz edilmesi Bunun için izlenecek yol; 1-Network modelinin oluşturulması 2-Network performansı hakkında istatistiklerin toplanması. 3-Simülasyonun çalıştırılması 4-Sonuçların görülmesi ve analizi 5-Networkun Genişletilmesi ve analizi
1-Network modeli oluşturma aşamaları 1.1. Network modeli için çalışma ortamının oluşturulması (Workspace oluşturulması) Program ilk açıldığında OPNET bizi aşağıdaki şekildeki gibi bir menü ile karşılar. 1. Adım : Menüden File New seçilerek yeni bir proje için ilk işlem yapılır. 2. Adım : Karşımıza çıkan pencereden Project seçeneği seçilir. Bu durumda aşağıdaki menüden Proje adı ve senaryo ismi seçilir (Bu kısımda proje adı ile senaryo ismini farklı yazılması tavsiye edilir. Çünkü ileride projenizde karşılaştırma yapmak için senaryonun değişik versiyonlarını yaratabilirsiniz). 3. Adım : Proje oluştuktan sonra otomatik olarak Startup Wizard diyalog kutusu açılacaktır. Initial Topology penceresinden Create Empty Scenario seçilir.
4.Adım: Next deyip Chose Network Scale penceresinden herhangi bir ağ tipi (Office) seçilmiştir. 5.Adım: Next ile açılan Specify Size penceresinden ofisin ebatları girilir (100 x100m). Next ile devam edilir. 5. adımın en önemli kısmına gelinir: Select Technologies. Burası kullanılacak ağ teknolojilerin, network cihazlarının markalarının, ve bağlantı hızlarının seçileceği penceredir. Listeden teknoloji veya marka seçmek için her birinin üzerine tıklanır (Veya seçimi buradan yapmayabilirsiniz.) Next lenerek açılan aşağıdaki bilgi penceresindeki (Rewiew) bilgileri onaylanır. Aşağıdaki ekran oluşur. Tasarıma başlamak için ortam oluşmuştur.
1.2. Network modeli oluşturmak Network modelleri, Object palette menüsü altındaki box taki nodes (düğümler- Gerçek networklerdeki alan, gönderen cihazlar, sunucu veya istemciler v.b) ve links (bağlantılar Düğümlerin biribirine bağlantısını sağlayan gerçek networkteki iletişim ortamıdır. Bunlar elektrik- Fiber veya telsiz ortam olabilir) kullanılarak workspace de gerçekleştirilir. Bunlar garafiksel şekillerdeir. Aşağıda düğüm ve bağlantı örnekleri verilmiştir. Network modelleri 3 farklı yoldan oluşturulabilir. Bunlar, topolojiyi veya modeli başka bir yerden import etmek ikincisi obje palett en nodes ve links leri sürükleyerek worksapace getirmek ve isteğe göre birleştirmek. Üçüncüsü ise bu çalışmadaki gibi Rapid Configuration menüsünü kullanmaktır. Bu yöntem hızlı bir şekilde standart topoloji oluşturmak için sıkça kullanılır. Aşağıda bu adımlar kullanılarak Star topolojisinin seçimi ve burada kullanılan düğüm ve linklerin modellerini belirtirken adlandırma düzeninin nasıl yapılacağı verilmiştir.
Ek Bilgi.1: Modeller aşağıdaki isimlendirme şemasına göre verilir. <protocol1>_..._<protocoln>_<function>_<mod> <protocol>, model tarafından desteklenebilen protokolları belirtir. <function>, modelin genel fonksiyonuun bir kısaltmasıdır. <mod>, modelin kullanılma seviyesini gösterir. Ek bigi 2: Ayrıca,üreticiler cihazlarının modellerini de ürün üretici özel kodu ve modellerini belirtecek şekilde OPNET e sağlarlar. Örnek; 3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3 Bu semboller, 3COM un 2 tane 1100 Superstack, 2 tane 4 slotlu 3300 şasi superstack (3C_SSII_1100_3300), 52 tane auoto-sensing Ethernet portu (ae52), 48 tane Ethernet portu(e48), 3 adet gigabit Portu (ge3) konfigirasyonunu belirtir.(3c, 3COM un üretici kodu). Rapid Configuration dan Star seçimi yapılıp, aşağıdaki ayarlar yapılır. Bunun anlamı; Merkez düğümün modelinin (Center Node Model) (3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3) 3COM Switch, Dış taraftaki düğümlerin (Periphery Node Model), Sm_Int_wkstn 30 seçilmesiyle 30 adet Ethernet workstationsdan oluşacağı, Link Modelinin 10BAseT seçilmesiyle, bağlantı hızının 10Mb olduğu anlaşılır. Networkun yerleşimi ise merkez koordinatları 25,25 ve yarıçap 25 seçilir. Bu seçimler OK lenirse; aşağıdaki şekilde bir network topolojisi inşa edilmiş olur.
Şimdi bu network yapısına bir server ekleyelim. Bu eklemeyi de object palette butonunu tıklayarak Sn_Int_Server objesini sürükleyerek workspace alanına çekelim. Diğer ihtiyaç duyulan objeler (şematik modeller) de aynı yolla workspace alanına aktarılır. Bunların iletişimi için de aynı yolla uygun linkler workspace e aktarılarak bağlantılar sağlanır. Network topoloji olarak tamamlanmıştır. 2. İstatistik Toplama Siz networkunuzdaki bireysel düğümler için veya tüm ağ için istatistikler toplayabilirsiniz. Bunun için ayarlama yapmanız gerekir. Bu istatistiksel bilgiler düğüm trafiği, gecikmesi v.b bilgilerdir. Bu bilgilerden yararlanarak ağın performası hakkında bilgi edinilir. Örneğin; Sunucunun 2.bir ağ için yeterli olup olamayacağı bu istatistik bilgilerden anlaşılabilir. Eklenecek bir yeni ağın yükü toplam gecikmeyi fazla etkiler mi? Bu tip karşılaştırmalar için mevcut performansın anlık istatistiksel bilgiler gerekir. Bir ölçüt olarak almak için, bir küresel istatistik (Ethernet Gecikmesi), bir nesne istatistik, (Server Load) toplanacaktır. Bunun için ayarlar aşağıdadır. Sunucunun yük istatistiğini toplamak için; Workspace de 31 nolu düğümü(sunucu) sağ-klik yap. Açılan pencereden Choose individual Statistics seçeneğini seç. Buradan Ethernet Load (bits/sec) işaretlenip ok yapılması ile serverin yük istatistiği seçilmiş olur. Aşağıdaki resim bu seçimi gösterir.
Networkdeki gecikmeyi istatistiksel olarak görmek için (Global ağ,istatistik bilgisi) Workspace de boş bir yere (elemanların üzerinde olamayacak) sağ-klik yapınız. Açılan pencereden Choose Individual Statistics seçeneğini seçip, açılan pencereden Global Statistics Ethernet Delay i işaretleyerek ok yapılara. network gecikmesi hakkında istatistiksel veriler toplamak için işlemler bitirilmiş olur. Bu durumdan sonra File Save işlemi ile projeyi istediğiniz bir isimle kaydediniz. Sizin projeniz çalıştırılıp, seçtiğiniz istatistiksel bilgilerin toplanması için çalıştırılmaya hazırdır. Bunun için ; Simülasyonların yürütülmesine başlamak için daha az zaman alacak süreç modellerinin ve pipe-line aşamaları gibi bileşenlerin tanımlanması için. Edit > Preferences. Açılan pencereye repositories yaz Find tuşuna bas. Value da stdmod yazmıyorsa yaz ve Ok yap. Şimdi artık Simülasyonu çalıştırma aşamasına gelinmiştir. 3-Simülasyonun Çalıştırılması a- Menüden Simulation > Configure Discrete Event Simulation seçimini yap. Aynı işlem aşağıdaki butonu tıkladığınızda da çıkacaktır. Aşağıdaki dialog kutusu çıkacaktır.
b- Duration kutusun a 0.5 yazarak simülasyonun.5 saat için yapılacağı belirtilmiş olur. c- OK yaptığınız andan itibaren simülasyon çalışmaya başlayacaktır. Aşağıdaki dialog kutusu oluşacaktır. Yukarıdaki resim simulasyonun 15,20 dakikasında alınmıştır. d- Simulasyon bittiğinde bir mesaj oluşur. Dialog kutusundaki Close tuşu ile dialog kurusundan çık.. e- Simülasyonunuz henüz tamamlanmamıştır. Sonuçlar toplanmamıştır. Veya simülasyon tamamlanamadı uyarısı var ise Troubleshooting Tutorial Simulations menüsünü inceleyeniz. 4- Sonuçların Görülmesi Seçerek toplamak istediğimiz istatistiksel sonuçları grafik olarak görmek için değişik yollar mevcuttur. Burada SERVER Ethernet LOAD(Yük) için seçtiğimiz istatistiksel bilgileri grafik olarak görmek için; a- Workspace de server (node31) düğümünü seçerek sağ-klik yap.menüden view Result u seç.
Yukarıdaki durumu elde edip load kutucuğunu işaretlediğiniz zaman; Server yükünün istatistiksel bit/sn olarak grafiksel bilgisi elde edilir. Dikkat edinizki yükün tepe değeri 6000 bit/sn yi geçmemektedir. Bu pencereyi kapatıp diğer global istatistikleri garfaiksel olarak görmek için; Workspace de bir boşlukta sağ-klik yaparak view result menüsüne tıklayınız. Açılan pencereden Ethernet-delay seçimi ile oluşan grafik aşağıdaki gibi elde edilir. Garfiği kapatmak için close yapınız.
5-Netwok un Genişletilmesi Networku genişletmek ve yeni bir senaryo ekleme için, Scenerios menüsünden 1- Scenarios > Duplicate Scenario seç 2- İsim yerine expansion yaz. 3- OK yap. Topology menüsünden 1- Topology > Rapid Configiration seç, oluşan pencereden aşağıdaki ayarları yap, OK tuşuna bas. Buradan Work sapace dönüldüğünde: Resimdeki gibi biribirinden bağlantısız iki farklı ağ oluşur.
Bu networkleri biribirine bağlamak için; 1- Object paletini tıklayıp, obje kütüphanesinden Cisco 2514 Rouetr ını work sapace sürükle. 2- Obje kütüphanesinden 10BaseT linkini al, router ve her iki network merkezindeki 3COM switchler arasında bağlantı yap. 3- Obje kütüphanesini kapat. 4- File>Save ederek projeyi kapat. Aşağıdaki resim elde edilir.
Genişletilmiş projeyi çalıştırmak için; 1- Simulation > Configure Discrete Event Simulation seç. Açılan pencerede 2- Duration kısmını 0.5 saate ayarla. 3- Run ı klikleyerek simülasyonu başlat. 5- Simülasyon sona erdiğinde close la simülasyon ekranını kapat. Sonuçların Karşılaştırılması: İlk ağ ile genişletilmiş ağ için değerlendirmeler yapmak için karşılaştırmalar yapılmalıdır. Örneğin server yükünü her iki senaryo için karşılaştırmak için; a- Workspace de node31 (Server) in üzerine sağ-klik yapın. b- Compare Result menüsünü tıkla, gerekli Ethernet-load seç. Aşağıda karşılaştırma sonuçları çıkacaktır.
Aynı sonuçların zaman üzerinde average değerini bulmak için aşağıdaki seçimi yapmalıyız. Her iki proje için Ethernet gecikmesini kaşılaştırmak istersek; Results menüsünden, compare results alt menüsünden; Global Statistics Ethernet Delay seçimi ile aşağıdaki grafik elde edilir. Her iki grafiği de kullanarak yorum yapılırsa; Genişletilmiş ağ ile normal ağ için Ethernet gecikmesi fazla değişmemekle birlikte, server in yükü genişletilmiş ağda daha fazladır.
Deneyde yapılacaklar: Öğrenciler deney süresince OPNET programının kullanılması, menülerinin fonksiyonları ve programa ait detay bilgilerini kendileri öğrenmek zorundadır. Her deney gurubu aşağıda isimleri yazılı olan deneyleri yapabilmeli ve sonuçlarını irdeleyebilmelidir. Öğrencilerin Bilgisayar ağ bilgilerin tekrar ederek bu deneyleri başlaması tavsiye edilir. Aşağıda isimleri verilen deneyler ile ilgili dökümanlar sorumlu öğretim üyesinden temin edilerek, Türkçeleştirilip, deneyler OPNET ortamında yapılacak, sonuçları ile birlikte bir rapor halinde sunulacaktır. D.1- Ethernet -A Direct Link Network with Media Access Control D.2- Token Ring-A Shared-Media Network with Media Access Control D.3-Switched LANs-A Set of Local Area Networks Interconnected by Switches D.4-Network Design-Planning a Network with Different Users, Hosts, and Service D.5-ATM -A Connection-Oriented, Cell-Switching Technology D.6-RIP: Routing Information Protocol-A Routing Protocol Based on the Distance-Vector Algorithm D.7-OSPF: Open Shortest Path First-A Routing Protocol Based on the Link-State Algorithm D.8-TCP: Transmission Control Protocol-A Reliable, Connection-Oriented, Byte-Stream Service D.9-Queuing Disciplines-Order of Packet Transmission and Dropping D.10-RSVP: Resource Reservation Protocol-Providing QoS by Reserving Resources in the Network D.11-Firewalls and VPN-Network Security and Virtual Private Networks D.12-Applications-Network Application Performance Analysis