Đề tài Tổng quan thiết kế mô hình mạng với ns-2 và đánh giá hiệu năng

GVHD: Thầy Võ Thanh Tú SVTH: Lê Quốc Huy Nguyễn Anh Bôn Ngô Thị Giang Lớp: K13TMT THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠNG VỚI NS-2 VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG Contents BÀI TOÁN ĐẶT RA Mô hình giả lập như hình bên dưới, Duplex link (liên kết truyền dữ liệu) giữa các Node 1,2,3,4 đến Node 5 có bandwidth (băng thông) lần lượt là 10Mb/s, 10Mb/s, 10Mb/s, 100Mb/s và Delay (độ trễ) để mặc định của Ns-2 là 20ms. Duplex link giữa Node 5 và 6 có bandwidth là 5Mb/s và Delay để mặc định của Ns-2 là 20ms. Cho tốc độ truyền dữ liệu giữa các Node = bandwidth. Các Node dùng hàng đợi mặc định của Ns-2 là kiểu Droptail có max size (kích thước lớn nhất) = 20. Ngoài các Agent gắn như hình dưới, Agent TCP của Node 1 thiết lập thời gian bắt đầu là 0.0s và kết thúc là 4.0s, Agent TCP của Node 2 thiết lập thời gian bắt đầu là 0.3s và kết thúc là 4.3s, Agent FTP của Node 3 thiết lập thời gian bắt đầu là 0.6s và kết thúc là 4.6s, Agent FTP của Node 4 thiết lập thời gian bắt đầu là 0.9s và kết thúc là 4.9s. Các thông số về độ lớn gói tin do các Agent tạo ra được để mặc định của Ns-2. 10 Mb/s 100 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 5 Mb/s 1. CÂU A. 1.1.Thông số mô phỏng ban đầu (Như bài toán ban đầu.) Câu hỏi: xem xét thông lượng, Số gói tin rơi, mất, và độ trễ trung bình, tỷ lệ gói truyền thành công ? 1.1.2.Đánh giá Trace graph: Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông số giả lập Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình 1.1.3.Nhận xét: Về thông lượng gửi, nhận thì biểu đồ giả lập cho thấy số packets gửi, nhận đạt cao nhất là 2000packets trong một thời điểm. Về số packets drop, thì có 0packets drop. Chỉ có Node 5 là drop packets cũng là Node forwarded packets. Số packets lost là 0packets. Tỷ lệ truyền thành công đạt 1, độ trễ trung bình khoảng 0.04s. 1.1.4.Bảng tổng kết Bandwidth Node 1,2,3,4 đến Node 5 = 10Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 1,2,3,4 đến 5 = 10Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 5 trả về 1,2 = 10Mb/s Bandwidth Node 5 đến Node 6 = 5Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 5 đến 6 = 5Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 6 trả về 5 = 5Mb/s Tổng số Node 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 Số Node forwarded 1 Thông lượng packets gửi Max = 2000 packets Thông lượng packets nhận Max = 2000 packets Độ trễ trung bình 0.0405s – 0.0408s (rất ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 100% 1.2.Thông số mô phỏng thay đổi (giảm tốc độ Node 5) Là trường hợp của câu a, chỉ thay đổi tốc độ gửi packets từ Node 5 đến Node 6, liên kết truyền dữ liệu của Duplex link giữa Node 5 và 6 của topology = 5Mb/s (nhưng tốc độ packets forwarded đến Node 6 là 1Mb/s, ACK trả về là 5Mb/s). ACK:5 Mb/s Packets:1 Mb/s 100 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 1.2.2.Đánh giá Trace graph: Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Tổng lũy tiến số packets dropped Thông lượng packets dropping Số packets dropped ở các Node Số packets lost ở các Node Thông số giả lập Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình 1.2.3.Nhận xét Về thông lượng gửi, nhận ta nhận thấy giảm nhiều so với thử nghiệm ở câu a). Cao nhất 1000packets gửi trong một thời điểm, nhận là 600packets =1/2 so với gửi, nhận = 2000packets ở câu a) Về số packets drop, thì có 1667packets drop, theo biểu đồ thông lượng packets dropping thì thời điểm cao nhất có khoảng 400packets drop. Các packets dropped ở Node 5 chủ yếu gửi từ Node 3,4 trong đó: Node 4 gửi tới bị dropped khoảng 200packets, Node 3 gửi tới bị dropped khoảng 1400packets. Số packets lost chủ yếu mất khi gửi đi từ Node 3 và 4, Node 4 gửi tới bị dropped khoảng 200packets, Node 3 gửi tới bị dropped khoảng 1400packets. Tổng lost packets = Tổng dropped packets = 1667packets. Tỷ lệ truyền thành công đạt 0.625, độ trễ trung bình khoảng 0.07s. 1.2.4.Bảng tổng kết Bandwidth Node 1,2,3,4 đến Node 5 = 10Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 1,2,3,4 đến 5 = 10Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 5 trả về 1,2 = 10Mb/s Bandwidth Node 5 đến Node 6 = 5Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 5 đến 6 = 1Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 6 trả về 5 = 5Mb/s Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1000 packets Thông lượng packets nhận Max = 600 packets Độ trễ trung bình 0.045s - 0.07s (ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 62,5% 1.3. Thông số mô phỏng thay đổi (giảm tốc độ Node 6) Là trường hợp của câu a, chỉ thay đổi tốc độ gói Ack Node 6 trả về Node 5, liên kết truyền dữ liệu của Duplex link giữa Node 5 và 6 của topology = 5Mb/s (tốc độ packets forwarded đến Node 6 là 5Mb/s, nhưng ACK trả về là 1Mb/s). 10 Mb/s 10 Mb/s 10 Mb/s 100 Mb/s Packets:5 Mb/s ACK:1 Mb/s Câu hỏi: như câu a ? 1.3.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông số giả lập Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình 1.3.2. Nhận xét Về thông lượng packets gửi, nhận giảm không nhiều so với câu a), số packets gửi OR nhận cao nhất tại một thời điểm khoảng 1800packets. Không có packets dropped và lost. Tỷ lệ packets truyền thành công là 1, độ trễ trung bình là 0.041. 1.3.3. Bảng tổng kết Bandwidth Node 1,2,3,4 đến Node 5 = 10Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 1,2,3,4 đến 5 = 10Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 5 trả về 1,2 = 10Mb/s Bandwidth Node 5 đến Node 6 = 5Mb/s, delay = 20ms, trong đó: Tốc độ gửi packets từ Node 5 đến 6 = 5Mb/s Tốc độ gói Ack từ Node 6 trả về 5 = 1Mb/s Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1800 packets Thông lượng packets nhận Max = 1800 packets Độ trễ trung bình 0.0406s - 0.0409s (rất ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 100% 2. CÂU B. 2.1. Thông số mô hình Là trường hợp của câu a, chỉ thay đổi băng thông truyền dữ liệu của Duplex link giữa Node 5 và 6 của topology là 50Mb/s (TCP gửi đi 50Mb/s, ACK trả về là 50Mb/s). Câu hỏi: xem xét độ trễ trung bình thay đổi như thế nào ? 2.1.2. Đánh giá Trace graph Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình 2.1.3. Nhận xét Độ trễ giảm không đáng kể so với thử nghiệm từ câu a) từ 0.0408s xuống 0.0402s Như vậy có thể nói, khi mạng đã ổn định, số gói tin mất không còn, hiệu năng mạng đã tốt, thì việc nâng thêm băng thông cho đường truyền chỉ tăng thêm rất ít hiệu năng. 3. CÂU C FQ Queue ? Viết tắt của Fair Queuing: hàng đợi cân bằng. DRR Queue ? Viết tắt của Deficit Round Robin: cung cấp ưu tiên, dựa trên bits ưu tiên. RED Queue ? Viết tắt của Random Early Detection: cơ chế cho gói tin rơi sớm. 3.1. Thông số mô hình ban đầu (FQ, DRR, RED – Queue) Là trường hợp của câu a, tại Node 5 ta thay đổi cơ chế quản lý hàng đợi Droptail bằng FQ, SFQ, RED. Câu hỏi: so sánh gói tin rơi ? 3.1.2. Đánh giá Trace graph FQ - Queue SFQ – Queue RED – Queue 3.1.3. Nhận xét Không có gói tin drop, thử giảm tốc độ truyền packets từ Node 5 đến Node 6 xuống 1Mb/s các thông số khác vẫn giữ nguyên. 3.2. Thông số mô hình đã thay đổi (FQ - Queue) Là trường hợp của câu a, tại Node 5 ta thay đổi cơ chế quản lý hàng đợi Droptail bằng FQ nhưng với tốc độ truyền packets từ Node 5 đến 6 là 1Mb/s. Câu hỏi: so sánh gói tin rơi ? Câu hỏi thêm: đánh giá thông lượng, độ trễ, tỷ lệ truyền thành công giữa FQ và DropTail 3.2.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình Thông số giả lập FQ - Queue Thông số giả lập DropTail - Queue 3.2.2. Nhận xét 3.2.3. Bảng tổng kết FQ Queue DropTail Queue Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1400 packets Max = 1000 packets Thông lượng packets nhận Max = 700 packets Max = 600 packets Độ trễ trung bình 0.11s - 0.19s (không ổn định) 0.045s - 0.07s (ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 57,3% 62,5% 3.3. Thông số mô hình đã thay đổi (DDR - Queue) Là trường hợp của câu a, tại Node 5 ta thay đổi cơ chế quản lý hàng đợi Droptail bằng DDR nhưng với tốc độ truyền packets từ Node 5 đến 6 là 1Mb/s. Câu hỏi: so sánh gói tin rơi ? Câu hỏi thêm: đánh giá thông lượng, độ trễ, tỷ lệ truyền thành công giữa DDR và DropTail 3.3.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình Thông số giả lập DDR - Queue Thông số giả lập DropTail - Queue 3.3.2. Nhận xét 3.3.3. Bảng tổng kết DDR Queue DropTail Queue Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1400 Max = 1000 packets Thông lượng packets nhận Max = 700 Max = 600 packets Độ trễ trung bình 0.1s – 0.15s (không ổn định) 0.045s - 0.07s (ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 58,2% 62,5% 3.2. Thông số mô hình đã thay đổi (RED - Queue) Là trường hợp của câu a, tại Node 5 ta thay đổi cơ chế quản lý hàng đợi Droptail bằng RED nhưng với tốc độ truyền packets từ Node 5 đến 6 là 1Mb/s. Câu hỏi: so sánh gói tin rơi ? Câu hỏi thêm: đánh giá thông lượng, độ trễ, tỷ lệ truyền thành công giữa RED và DropTail 3.2.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình Thông số giả lập RED - Queue Thông số giả lập DropTail - Queue 3.3.2. Nhận xét 3.3.3. Bảng tổng kết RED Queue DropTail Queue Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1000 packets Max = 1000 packets Thông lượng packets nhận Max = 600 packets Max = 600 packets Độ trễ trung bình 0.05s – 0.12s (không ổn định) 0.045s - 0.07s (ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 62,6% 62,5% 4. Câu C TCP Reno ? TCP Reno là cơ chế điều khiển tránh tắc nghẽn, sử dụng các cơ chế điều khiển như phát lại nhanh, khôi phục nhanh v.v… 4.1. Thông số mô hình TCP Reno ban đầu Là trường hợp của câu a, ta chỉ thay thế 2 Agent TCP bởi 2 Agent TCP Reno. Câu hỏi: như câu a ? 4.1.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình Thông số giả lập 4.1.2. Nhận xét Không có gói tin drop, phần tiếp theo sẽ thử giảm tốc độ truyền packets từ Node 5 đến Node 6 xuống 1Mb/s các thông số khác vẫn giữ nguyên. 4.1.3. Bảng tổng kết Tổng số Node 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 Số Node forwarded 1 Thông lượng packets gửi Max = 2000 packets Thông lượng packets nhận Max = 2000 packets Độ trễ trung bình 0.0405s – 0.0408s (rất ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 100% 3.2. Thông số mô hình với TCP Reno (giảm tốc độ Node 5) Là trường hợp của câu trên, tại Node 5 ta thay đổi tốc độ truyền packets từ Node 5 đến 6 là 1Mb/s. Câu hỏi: như câu a ? 3.2.1. Đánh giá Trace graph Thông lượng packets gửi Thông lượng packets nhận Thông lượng bits gửi và độ trễ trung bình Thông lượng bits nhận và độ trễ trung bình Thông số giả lập 3.3.2. Nhận xét 3.3.3. Bảng tổng kết TCP Reno TCP Tổng số Node 6 6 Số Node gửi /Node nhận 5/3 5/3 Số Node forwarded 1 1 Thông lượng packets gửi Max = 1000 packets Max = 1000 packets Thông lượng packets nhận Max = 600 packets Max = 600 packets Độ trễ trung bình 0.045s – 0.07s (ổn định) 0.045s - 0.07s (ổn định) Tỷ lệ packets truyền thành công 62,6% 62,5%