tp opnet etudiant

Université TOULOUSE III

Master 1 - Informatique Module TC6

SIMULATIONS DE RESEAUX

TP OPNET

M1 – Informatique TP OPNET

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INTRODUCTION La simulation en général Une simulation consiste à représenter par un programme informatique un réseau, et un scénario d’utilisation de ce réseau afin de recueillir des statistiques permettant d’évaluer le fonctionnement d’un mécanisme donné. L’exécution du programme de simulation est donc enregistrée dans une trace, qui peut être analysée (soit en cours de simulation, soit a posteriori). La simulation est l’un des outils classiquement mis en œuvre lorsque l’on veut analyser les performances quantitatives d’un système. Cet outil complète celui de la modélisation mathématique (qui ne permet pas en général de bien représenter les détails de fonctionnement d’un système complexe) et celui du test (qui demande une mise en œuvre lourde, et nécessite la réalisation effective des éléments du système). La simulation quantitative permet de représenter un niveau de détails variable, et d’évaluer les performances d’un système ou d’un protocole avant que ce dernier ne soit réellement construit ou effectivement déployé dans un réseau. Par contre, comme le problème réel est « modélisé » par un programme, il est souvent nécessaire d’effectuer des simplifications du comportement réel qui peuvent rendre les résultats concernant le système simulé obtenus non représentatifs du comportement du système réel. Tout l’art du simulateur consiste à modéliser de façon simple mais représentative un système complexe. Les différentes parties d’un programme de simulation sont les suivantes :

▪ La spécification du système à simuler (éléments d’un réseau, description des protocoles mis en jeu) ; ▪ La spécification des types de trafic devant circuler sur le réseau (les « sources », les « puits » (en anglais

« sinks »), les caractéristiques des flux en terme de trafic, éventuellement les chemins devant être suivis par ces flux ;

▪ Le scénario simulé (quand débute l’activité de chaque source, quand elle se termine ; modifications éventuelles des caractéristiques de ces sources) ;

▪ Les outils de recueil d’information et de visualisation des résultats. L’offre OPNET Commercialisé en 1986 par Alain Cohen (franco-Américain), OPNET est une offre de logiciels de modélisation et de simulation de réseaux s’adressant à différents publics :

▪ OPNET Modeler qui s'est imposé dans le monde de la recherche et du développement, ▪ SP Guru pour les opérateurs, et ▪ IT Guru pour les entreprises.

Son approche orienté objet et son éditeur graphique correspondent bien à la structure des réseaux actuels et de ses composants, ce qui permet de modéliser relativement intuitivement un système. De nombreux réseaux et technologies sont intégrés, permettant ainsi une modélisation précise des systèmes communicants. Présentation des interfaces de l’outil OPNET IT Guru Dans le cadre de ce TP d’initiation, nous allons utiliser la version académique 9.1 d’OPNET IT Guru (http://www.opnet.com/services/university/itguru_academic_edition.html). Parmi les nombreuses interfaces que propose OPNET au démarrage, nous trouvons :

Interface Description Project Editor Interface principale du logiciel. Elle permet :

▪ d’implanter des modèles issus des bibliothèques OPNET ainsi que des modèles créés par l’utilisateur,

▪ de configurer puis lancer des simulations, et ▪ de visualiser les résultats des simulations.

Les principales fonctions de cette interface sont disponibles sous formes d’icônes.

1 – Ouvrir la palette d’objet 8 – Lancer la simulation 2 – Vérification des liens 9 – Visualiser les graphiques et statistiques 3 – Mise en panne d’un appareil ou d’un lien collectés 4 – Remise en marche d’un appareil ou d’un lien 10 – Visualiser le rapport le plus récent 5 – Retour au réseau supérieur 11 – Visualiser tous les graphiques 6 / 7 – Zoom + / -


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Interface Description Network Model

Editor Permet de représenter la topologie d’un réseau de communication constitué de nœuds et de liens par l’intermédiaire de boîtes de dialogues (palettes et glisser/poser). Cette interface tient compte du contexte géographique.

Node Model Editor Affiche une représentation modulaire d’un élément de la bibliothèque ou d’un élément créé par l’utilisateur. Chaque module envoie et reçoit des paquets vers d’autres modules. Les modules représentent des applications, des couches protocolaires ou des ressources physiques (buffer, port, … ).

Process Model Editor

offre une représentation d’un module par des machines à états finis ;chaque état est lié à un autre état par des transitions conditionnelles ou non conditionnelles.

Antenna Pattern Cette interface permet de modéliser une antenne pour radiocommunication par son diagramme de rayonnement 3D et ses coordonnées polaires.

Modulation Curve Donne une visualisation du taux d’erreur binaire BER en fonction du rapport signal sur bruit pour différents types de modulations ( bpsk, msk, fsk, … ).

Simulation Sequence Permet de paramétrer la ou les simulations OPNET en temps et attributs des modèles (types de liens, d’antenne, de services … ).

Analysis Configuration

Configuration du stockage des résultats issus des simulations, sous différentes formes.

Exemple de lien hiérarchique entre les différentes interfaces

Le Project Editor montre une carte d’Europe avec un sous-réseau (subnet) situé à Londres. Par un double-click sur le réseau, on ouvre le Network Editor où se trouve la description du sous-réseau Londonien : un réseau FDDI comprenant un hub et plusieurs stations de travail. Un double-click sur une station ouvre le Node Editor où les modules et canaux (packet stream) représentent les liens entres les couches du modèles OSI. Un autre double-click sur un module ouvre le Process Editor où le fonctionnement du module est représenté par une machine à état fini.

Utilisation de l’outil Dans ce TP, nous n’allons pas aborder l’ensemble des interfaces proposées par le logiciel du fait de sa richesse. Nous allons utiliser deux des trois modes proposés :

▪ Mode Scénario (TP#1) : à partir des nombreuses bibliothèques de modèles et de protocoles proposées dans OPNET, des scénarios de démonstration sur différents réseaux ( ATM, Frame Relay, TCP/IP, …) peuvent être exploités pour comprendre leur fonctionnement et leur spécificité.

▪ Mode Création (TP#2) : Création de son propre modèle à partir des bibliothèques d’éléments et paramétrage des types de trafic. Analyse.

▪ Mode Développement : Sachez qu’un utilisateur peut créer ses propres modèles avec ses propres modules en compilant du code C/C++ associé à chaque état et transition. Ce mode est utilisé pour définir un nouveau protocole par exemple.

Au cours des TP#1 et #2, nous nous limiterons donc aux bibliothèques de modèles et de protocoles implantés dans OPNET, les interfaces Node Model et Process Model ne seront pas utilisées. Convention typographique : Les mots en gras sont les choix proposés dans les menus d’OPNET.


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A consulter : ▪ Pour plus de détails sur le fonctionnement d’OPNET, se référer à la documentation en ligne dans le

menu Help (format Pdf ) et plus particulièrement dans le tutorial d’OPNET (besoin d’Acrobat Reader).

▪ http://www.opnet.com/services/university/home.html ▪ Alain Cohen (Opnet) : « la modélisation de réseaux séduit les sociétés »

(http://www.01net.com/article/236883.html)

TP #1 : SCENARII DU MODELE ATM Concepts de Qualité de Service

Objectif : Ce premier TP va nous aider à découvrir OPNET à travers la présentation du modèle ATM. Répondez aux questions et testez ainsi votre découverte d’OPNET, votre analyse des résultats et vos connaissances. Ouverture du modèle ATM

1. Ouvrez le projet OPNET (File, Open) ATM. Consultez les différentes informations de ce modèle, proposées en avant-première (retour au point précédent par un clic-droit Go To Parent Subnet).

2. Choisissez le Scenarios/Switch to scenario/cbr _abr d’illustration des concepts de qualité de service dans ATM. Consultez les informations sur le réseau dans Readme.

3. Visualisez tous les résultats de la simulation paramétrée avec Results/Arrange Panel/Show All.

Questions

a. Quelles applications utilisent ce réseau ? Quelles classes de services AAL leur sont affectées (choix à justifier) ?

b. Trouvez l’élément du réseau ATM et ses paramètres qui configurent la règle suivante (extraite des informations du réseau – cf. 2.) : « The entire link bandwidth is guaranteed for CBR calls. The ABR calls are not guaranteed any bandwidth. Any available bandwidth will be fairly distributed between the ABR calls. ».

c. Quel service offre la meilleure QoS ? Justifiez votre réponse à l’aide des résultats consultés.


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TP #2 : CREATION DES MODELES Ethernet et FDDI Analyse de la variation de la taille des paquets sur le Throughput et le Delay

Objectif : Dans ce 2ième TP, vous emploierez Opnet pour comparer l'effet de la taille des paquets sur le débit utile (throughput) et le délai (delay) dans deux types de LANs : Ethernet et Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Suivez les directives ci-dessous pour créer vos modèles et pour recueillir des statistiques. Répondez aux questions et testez ainsi votre analyse et vos connaissances. Construction du modèle Ethernet

4. Ouvrez un nouveau (File, New) projet OPNET. Saisissez un nom de projet et un nom de scénario et créez "un scénario vide". Choisissez l’échelle Office de dimensions 200 x 100 mètres. Choisissez d'inclure la famille de technologies suivantes : eth_coax, ethernet, ethernet_advanced, fddi, LANs, links, links-adv, Sm_Int_Model_List.

5. De la palette d'objet, choisissez un commutateur ethernet16_switch_adv et placez-le sur la grille.

6. Choix suivant : une station ethernet_station_adv à placer sur la grille. Nous allons configurer celle-ci et la reproduire pour construire le réseau. Cliquez sur l'objet ethernet_station_adv sur la grille et choisissez edit attributes. Choisissez Traffic generation parameters et éditez les paramètres. Configurez ON Stat Time à exponential(100) et OFF stat Time à exponential(0), le Start Time devrait être de 5 secondes.

7. Éditez Packet Generation Arguments, changez la taille des paquets en constant 512 bytes. Ceci signifie que tous les paquets produits seront de cette taille.

8. Choisissez un lien 10BaseT à partir de la palette d'objet et reliez la station Ethernet au commutateur.

9. Copier la station dEthernet et coller 15 copies supplémentaires de celle-ci sur la grille. Assurez-vous d’avoir relié chacune d'elles au commutateur. C'est une topologie en étoile.

Configuration de la simulation Ethernet

1. Du menu général, choisissez Simulation, puis Choose Individual Statistics. Choisissez Global/Ethernet et validez Delay. Validez Traffic Sink, et vérifiez que tous les choix au-dessous soient sélectionnés. Faites la même chose pour Traffic Source. Maintenant sous Node Statistics /Ethernet, validez chaque valeur, et sous Node Statistics/Switch, sélectionnez uniquement Traffic Forwarded (packets).

2. Configurez la simulation (Simulation/Configure …): placez la durée (duration) à 15 minutes.

3. Lancez la simulation : Simulation/Run Simulation. 4. Choisissez Results, View Results … . Vous observerez les valeurs que vous aurez

obtenues dans les deux configurations de la simulation afin de répondre aux questions ci-dessous.

5. Sauvegardez votre projet. Variation de la taille des paquets pour la simulation Ethernet

1. Maintenant, nous allons augmenter la taille des paquets. Cliquez sur une des stations Ethernet, maintenez la touche MAJ et sélectionnez toutes les autres. Editer les attributs Traffic Generation Parameters/Packet Generation Arguments pour changer la taille des paquets en constant 1500 bytes. (les paquets Ethernet pourront varier de 46 à 1500 bytes).


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2. Lancez de nouveau la simulation. Comparez les résultats à ceux de l’exécution précédente (#1500).

Questions

d. Quelle est la vitesse d’un lien d’un LAN Ethernet 10BaseT ?

Statistiques globales sur Ethernet avec une taille de paquet de #512 ou #1500 e. Quel est le délai (delay) moyen global ?

f. Où trouve-t-on le même nombre de paquets envoyés et reçus ?

Statistiques Ethernet sur un nœud avec une taille de paquet de #512 ou #1500 (choisissez n'importe quel noeud) ?

g. Quel est le délai au niveau du nœud ?

h. Quelle est la charge (load) en packets/sec, bits/sec ?

i. Quelle est la charge en paquets ?

Statistiques du commutateur – Combien de paquets ont été expédiés par seconde ?

Répondez aux questions ci-dessus pour le deuxième scénario : la taille des paquets configurée à 1500.

Sur la base de vos observations réalisées dans les deux configurations précédentes, la taille des paquets affecte-t-elle le débit utile ? Quelle taille de paquet semble être la "meilleure" par rapport au délai et au débit utile ? Construction du modèle FDDI

1. Ouvrez un nouveau projet OPNET et créez un scénario aux même dimensions que précédemment et avec les même technologies (FDDI et Ethernet).

2. Créez un réseau composé de 16 stations FDDI (FDDI_station) reliées par des liens FDDI (FDDI link) à travers un hub FDDI (fddi32_hub). Le hub FDDI crée un anneau entre les différentes stations.

3. Comme précédemment on configurera les paramètres de génération de traffic ainsi : ON Stat Time à exponential(100) et OFF stat Time à exponential(0), le Start Time devrait être de 5 secondes.

4. De même on changera la taille des paquets émis en constant 512 octets. Configuration de la simulation FDDI

6. Effectuez une simulation en générant le même type de statistique que précédemment. 7. Changez la taille des paquets pour générer des paquets de 3000 octets et relancez la

simulation. 8. Vous observerez les valeurs que vous aurez obtenues dans les deux configurations de

la simulation afin de répondre aux questions ci-dessous. Questions

j. Quelle est la vitesse d’un lien FDDI ?


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Statistiques globales sur FDDI avec une taille de paquet de #512 ou #3000 k. Quel est le délai (delay) moyen global ?

l. Trouve-t-on le même nombre (global) de paquets envoyés et reçus ? Donnez les valeurs et expliquez votre réponse.

Statistiques FDDI sur un nœud avec une taille de paquet de #512 ou #3000 (choisissez n'importe quel noeud) ?

m. Quel est le délai au niveau du noeud ?

n. Quelle est la charge (load) en packets/sec, bits/sec ?

o. Quelle est la charge en paquets ? Sur la base de vos observations réalisées dans les deux configurations précédentes, la taille des paquets affecte-t-elle le débit utile ? Quelle taille de paquet semble être la "meilleure" par rapport au délai et au débit utile ? Comparez avec le réseau local en technologie Ethernet. Quelle technologie est la meilleure pour un réseau local de 16 machines ?

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