блок схема алгоритма работы в сапр кс
Описанный механизм, структуры потоков, алгоритмы позволяют
проектировать построение маршрутов в КС, осуществлять поиск оптимальных путей
прохождения сетевого трафика.Четвертая глава «Реализация и внедрение САПР КС»
описывает результаты внедрения предлагаемой системы в проектирование КС в ГУЦБ
РФ по Ульяновской области.Управление информатизации ГУ ЦБ РФ по Ульяновской
области, в котором было выполнено внедрение САПР КС, обеспечивает передачу,защиту,
обработку и хранение платежных, информационных и служебных данных
государственных учреждений и их подразделений, коммерческихбанков и их
филиалов, расчетно-кассовых центров. Обеспечивает сетевое взаимодействие с
другими регионами Банка России.Сегмент КС был разделен на пять
основных сетевых сообществ ипредставлен в виде гиперграфа (Рис. 7.), где
V75-V80,V87 вершины графа соответствующие выборочным серверам и
рабочим станциям, V1-V74 вершины графа соответствуют сетевому оборудованию, где
V81-V863 - вершины графа, соответствующие выборочным серверам, которые
взаимодействуют с типом трафика, переназначенным для оптимизации. Ребра Е1 -
Е107 соответствуют каналам связи, причем ребро Е26,Е27 , ребро
Е44,Е45 , ребро Е7,Е8 Е9 , ребро Е46,Е47, ребро Е64,Е63,
ребро Е22,Е23 Е24 Е25, являются отображением резервных каналов
связи.
СетиCn,M n,In,K,M P,S,G
V40
V61
E80
E94V75
V54
E101
E87 V68
V47
V41 V48
V38
E66E67E68
V42
V62
E81 E82
E95V76
V55V56
E102
E88V68E89
V49
E73 E74E75
V39
E69
V63
E96
E10 3 V70
E76
V43 V50
E70 E71E72
V44
E83V77E84V
V64
E97
V57
E10 4
E90 V71 E91
V51
E77 E78
78E98
V58 E105
E79
E63
E64
V45
E85
V65 V72 E92
V52 V
V46
V66
E99
V59 E106
79V73
E86
E100
V60 E107
E93
V53 V80
E65
V14
V67 V74
E23
E24
E25
E22
V81E133
E20 V6 E17
V13
V12
V3E21 V82E13 4
3 Сеть B
V87V31
E46V88
V32V89V33
E49
V8E11
E16
E12V4
E18 V7 E13V5
E10
E14
E19 V84
V85E13 1
E44 E45
E48E50
E60 V90V34 E61
E51E53E55
V E9 83E13 2V2 V9 E8 Е3E7E6 Е2
E135V1
E15
V15
СетиAT,C1
V30
E52 V91E54
V35
E57E59
E5 V10 E4 Е 1
V V98 97
V92E56E56
E62 V36
V11
E28
V25E38
V26VE39 96
V37V93
E47
E26
E27
E32V19
V20
E33
V21
E34V22
V27E40
СетиA,M 1,M D,U,I1
V86 E13 0
V17 E30
E31
E37
V24E42
E36
E35V23E41
V16
E29
V18
V29
V28
СетиD,O
V V94 95
Рис. 7. Представление ИТС с помощью
мультиграфа.Для проведения вычислительных экспериментов в рамках диссертации
была предложена и апробирована следующая методика.Шаг 1. Запуск приложений,
генерирующих трафик в КС. Замеры входящего и исходящего трафика на сетевых
интерфейсах маршрутизаторов на начальной и конечной точках.Шаг 2. Моделирование
САПР КС путем расстановки маршрутизаторов, серверов, каналов связи Присвоение
физических и технических характеристик маршрутизаторам и каналам связи.Шаг 3.
Расчет таблиц маршрутизации с помощью САПР КС в каждом маршрутизаторе.Шаг 4.
Внесение изменений в маршрутные таблицы. Для каждоговида трафика
прописывается маршрут обязательного взаимодействия с подсетями и обращения
к серверам.
Шаг 5. Визуализация прохождения пакетов с генерацией трафикаШаг
6. Указание нечетких характеристик для каждого канала связи и маршрутизатора.Шаг
7. Расчет таблиц маршрутизации с помощью САПР КС в каждом маршрутизаторе с использованием нечетких характеристик.Визуализация
прохождения пакетов с генерацией трафикаШаг 8. Изменение настроек маршрутизации
КС в соответствии с рекомендациями САПР КС.Шаг 9. Запуск приложений,
генерирующих трафик в КС, послепереконфигурации маршрутизаторов. Замеры
входящего и исходящего трафика на сетевых интерфейсах
маршрутизаторов в начальной и конечной точках.Шаг 10. Анализ выходных данных и предложения по
перепроектированию КС.В рамках диссертационной работы была поставлена задачаоптимизации
трафика Т1,Т2,Т3,Т4 который создавался на рабочих станциях отображенных на
графе вершинами V88,V77,V96,V75. Оптимизация трафика Т5 сгенерированного V 91
,V79 не производилась, а трафик выполнял роль побочного трафика. Трафик
Т6,Т7 не оптимизировался, но измерения его производились для представления
полной картины оптимизации.Маршрут трафиков Т1-T4, созданный приложениями выглядит
следующим образом:
P1 = V88
⎯Е⎯111 →V
⎯⎯Е6 →V
⎯⎯Е2 →V
⎯⎯Е27 →V
⎯⎯Е⎯130 →V ;
P V Е111 V
Е132 V
1S =
88 ⎯⎯→
2 ⎯⎯ →
83 ;
P2 = V77
⎯⎯Е⎯108 →V
⎯⎯Е14 →V
⎯⎯Е2 →V
⎯⎯Е6 →V
⎯⎯Е⎯132 →V ;
P V Е108 V
Е14 V
Е135 V
2 S =
77 ⎯⎯→
3 ⎯⎯→
1 ⎯⎯→
84 ;
P3 = V96
⎯⎯Е⎯110 →V
⎯⎯Е29 →V
⎯⎯Е⎯130 →V ;
P4 = V75
⎯⎯Е⎯107 →V
⎯⎯Е19 →V
⎯⎯Е15 →V
⎯⎯Е27 →V
⎯⎯Е⎯130 →V ;
Измерения были проведены с использованием программно-
аппаратного анализатора трафика HP Internet Advisor J2300C. Рекомендации
САПР КС моделирования трафика с использованием нечетких параметров были
использованы при изменении в таблицах маршрутизации.Были проведены замеры
трафика Т1, Т2, Т6, Т7. Для трафика Т3 сгенерированного приложения узла V96
изменения в таблицах маршрутизации не производились, так как рекомендации САПР
от начальных не изменились.
P~ = V
⎯⎯Е⎯111 →V
⎯⎯Е4 →V
⎯⎯Е1 →V
⎯⎯Е27 →V
⎯⎯Е⎯130 →V ;
1 88
2P~ V
11Е111 V
1 16 86Е132 V
1S =
88 ⎯⎯→
2 ⎯⎯ →
83 ;
~
77
⎯ ⎯Е⎯108 → V
⎯⎯Е19 → V
⎯⎯Е15 → V
⎯⎯Е3 → V
⎯⎯Е8 → V
⎯ ⎯Е⎯132 → V ;
P~ V
Е108 V
Е19 V
Е15 V
Е135 V
2 S =
77 ⎯⎯ →
3 ⎯⎯→
15 ⎯⎯→
1 ⎯⎯→
84 ;
P~ V
Е110 V
Е29 V
Е130 V
3S =
96 ⎯⎯ →
18 ⎯⎯→
16 ⎯⎯ →
86 ;
P~ V
Е107 V
Е14 V
Е28 V
Е30 V
Е29 V
Е130 V
4 S =
75 ⎯⎯ →
3 ⎯⎯→
1 ⎯⎯→
17 ⎯⎯→
18 ⎯⎯→
16 ⎯⎯ →
86 ;
 Замеры трафика Т1 проводились до изменения таблиц в
маршрутизаторах КС и после.
350030002500 200015001000500
0
300025002000 15001000500
9 10 11 12 13 14 15 16 17
|
|
0
Time
Time
T 1 - In T1 - Out
T1o - In T1o - Out
Рис.8. Загрузка каналов связи трафиком Т1 и Т1о.
Трафик
|
Т1
|
Т1o
|
Время выполнения задачи
|
15 мин 25 сек
|
8 мин 45 сек
|
Общее время выполнения приложения
|
16 мин 55 сек
|
11 мин 50 сек
|
Общий исходящий трафик
|
127 215 байт
|
130 851 байт
|
Общий входящий трафик
|
59 442 байт
|
64 361 байт
|
Максимум занимаемая полоса исходящего трафика
|
2 996 бит/сек
|
2 825 бит/сек
|
Максимум занимаемая полоса входящего трафика
|
1 141 бит/сек
|
1 243 бит/сек
|
Потери пакетов исходящего трафика
|
248 байт
|
220 байт
|
Потери пакетов входящего трафика
|
98 байт
|
76 байт
|
Процент потери пакетов исходящего трафика
|
0,19 \%
|
0,17 \%
|
Процент потери входящего трафика
|
0,16 \%
|
0,12 \%
|
Таб. 3. Результаты измерений оптимизации Т1Измерения
оптимизированного трафика Т1о показали, что время выполнения задач
сократилось с 15 до 8 минут, а время работы приложения 17 до 11
минут. Эффективность работы приложения наблюдалось уже со 2-ой минуты, что
отчетливо видно на диаграмме. (Рис.8). Процент потери пакетов уменьшился на 3
\%. Результаты замеров (Таб.3) показывают эффективность проведенной оптимизации
трафика Т1.
300025002000 15001000500
0
25002000 15001000500
0
Time
Time
T 2 - In T2 - Out
T2o - In T2o - Out
 Рис.9
– Загрузка каналов связи трафиком Т1 и Т1о.
Трафик
|
Т2
|
Т2o
|
Время выполнения задачи
|
8 мин 50 сек
|
8 мин 20 сек
|
Общее время выполнения приложения
|
14 мин 55 сек
|
11 мин 00 сек
|
Общий исходящий трафик
|
137 753 байт
|
146 374 байт
|
Общий входящий трафик
|
63 384 байт
|
64 774 байт
|
Максимум занимаемая полоса исходящего трафика
|
2 761 бит/сек
|
2 202 бит/сек
|
Максимум занимаемая полоса входящего трафика
|
1 053 бит/сек
|
1 059 бит/сек
|
Потери пакетов исходящего трафика
|
342 байт
|
228 байт
|
Потери пакетов входящего трафика
|
184 байт
|
86 байт
|
Процент потери пакетов исходящего трафика
|
0,25 \%
|
0,13 \%
|
Процент потери входящего трафика
|
0,29 \%
|
0,15 \%
|
Таб. 4. - Результаты измерений оптимизации Т2В результате
оптимизации маршрутов появилась возможность прохождения трафика Т2 через
маршрутизаторы с большими вычислительными способностями при реализации
механизма QoS (Рис.9.), что в первую очередь отразилось на уменьшение полосы
пропускания трафика и более плотного ее использованияРезультаты замеров
(Таб.4.) показывают эффективность проведенной оптимизации трафика Т2. Процент
потери пакетов уменьшился в 2 раза.Формирование и моделирование общего трафика
в КС, состоящей из порядка 80 маршрутизаторов, 100 каналов связи, 40
серверов можетдостигать 6-8 часов. При использовании САПР КС на оптимизацию
каждого трафика КС ГУ ЦБ РФ по Ульяновской области в сегменте 3 (сеть B) было
потрачено 6-7 минут на каждый трафик. На описание объектов КС и их
сетевых характеристик потребовалось 12 минут. Общее времяпроектирования
составило около 33 минут.Проектирование в САПР КС всех этапов осуществляется с
помощью представления графа КС как гиперграфа и назначением гиперребрам, вовложении
которых находятся целые подсети, общих нечетких параметров,что уменьшает время
на описание сети.Отдельное проектирование сегмента 2 в САПР КС заняло 8 минут,сегмента
1 около 18 минут, сегмента 5 – около 6 минут, сегмента 7 – 7 минут. Общее
описание всех элементов сети 1 ч 40 минут. Общее описание полной КС,
представленной графом – 2 ч 50 минут. Причем сегменты 1,2,5 оптимизации не
подлежали. Достаточным было описание только гиперграфа сети B,D,O , полное
затраченное время которого около 12 минут.Заключение. На сегодняшний день не существует протокола
маршрутизации, который может использовать нечеткие данные,определенные экспертами,
эксплуатирующими КС, о составе оборудования, его поведении в
разные моменты времени, качествеканалов, параметры местности, помещений
эксплуатации. Однако, используя именно эти данные, САПР КС дает
рекомендации по корректировке стандартных протоколов
маршрутизации, которыеосуществляются путем изменения
маршрутных таблиц в
маршрутизаторах. При оптимизации трафика в КС
существуют этапы, когда необходимо оценить ситуацию в КС целиком и только
потом оптимизировать ее отдельные части.Используя систему автоматизированного проектирования КС,специалист
может создавать наглядные проекты сетей, достаточно быстро их оценивать и
динамически перестраивать, проводить предварительныеэксперименты, не влияя на
производственные процессы. Использование подобного инструмента ведет к
существенному повышению качества эксплуатируемых КС.Результаты экспериментов,
произведенных в ходе исследования, подтверждают, что оптимизация с
использованием предлагаемых моделей и методов, дает лучший результат качества
проектируемого объекта посравнению с ручным проектированием.Основные результаты
работы:1. Выполнен сравнительный анализ существующих систем
автоматизированного проектирования и моделирования КС, а так же анализ существующих
языков имитационного моделирования,который показал актуальность метода
оптимизации на основе нечетких гиперграфов;2. Построена модель распределенной КС на основе нечеткихгиперграфов;3.
Разработана модель маршрутизации в условиях неопределенности, алгоритм поиска
оптимального пути по нечеткому гиперграфу с использованием нечетких метрик;4.
Разработана система проектирования КС с учетом вложенных сетевых
структур;5. Разработана система моделирования маршрутизации враспределенных
КС с использованием четких и нечетких параметров;6. Проведены вычислительные эксперименты по исследованиюэффективности
разработанной программы нечеткой маршрутизации;7. Определена эффективность
использования САПР КС, достигнуто более плотное заполнение предоставленной
полосы канала, чтоотразилось на уменьшении времени работы приложений с 15
минут до 8 минут, достигнуто увеличение пропускной способности
каналов, путем уменьшения суммарной полосы выделенной для приложений c 2 761
бит/сек до 2 202 бит/сек, уменьшен процентпотери пакетов с 29\% до 15 \%. (По
результатам отдельных экспериментов);8. Программа нечеткой маршрутизации
внедрена и используется припроектных работах для выявления узких мест
прохождения трафика и его перераспределения в КС ГУ ЦБ РФ по Ульяновской
области;9. САПР КС используется при проектировании сетей и обучениисетевым
технологиям в организации АНО “ Образовательный Центр
Сетевых Технологий Диамонда” г. Москва;10. САПР КС и сопроводительные материалы переданы для
использования в ФНПЦ ОАО НПО “МАРС” г. Ульяновск.
|