thí nghiệm đánh giá chất lượng của mạng viễn thông dùng opnet

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
Bộ Môn Thông Tin – Khoa Vô Tuyến Điện Tử






ĐINH THẾ CƯỜNG,
TRẦN XUÂN NAM, NGUYỄN THÀNH






BÀI THÍ NGHIỆM
MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG CỦA
MẠNG VIỄN THÔNG SỬ DỤNG
PHẦN MỀN MÔ PHỎNG MẠNG

(Dùng cho môn học Cơ sở mạng truyền số liệu, ngành Thông tin, chuyên
ngành Kỹ thuật Điện tử và Rađa dẫn đường)

HÀ NỘI - 2008
MỤC LỤC


Trang
Mục lục
1
Lời nói đầu
2
Bài 1: Giới thiệu OPNET
3
Bài 2: Mạng Ethernet
18
Bài 3: Hub và Switch
27
Bài 4: Các giao thức định tuyến
35
Bài 5: QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xếp hàng
44
Tài liệu tham khảo

56

1
LỜI NÓI ĐẦU


Cơ sở mạng truyền số liệu là một trong những môn học cơ bản trong cấu trúc chương trình
đào tạo Thạc sĩ Kĩ thuật ngành Thông tin, chuyên ngành Kĩ thuật Điện tử và Rađa dẫn đường.
Bên cạnh khối lượng kiến thức lí thuyết bao quát một phạm vi rất rộng, từ cấp độ phần tử cho
đến hệ thống lớn, rất phức tạp, môn học còn đặt ra yêu cầu phải có điều kiện cho học viên có
thể tiếp cận thực tiễn hệ thống để so sánh, kiểm nghiệm với lí thuyết đã được trang bị. Trong
điều kiện hiện nay, việc trang bị một phòng thí nghiệm với quy mô như vậy cực kì tốn kém,
hơn nữa, vì nhiều lí do khác nhau, các công ty viễn thông cũng không tạo điều kiện dễ dàng
để học viên có thể tiếp cận, khảo sát, điều chỉnh các hệ thống của họ.
Trong điều kiện như vậy, cách thức hiệu quả giải quyết vấn đề là sử dụng các phần mềm
mạnh để thực hiện việc mô hình hoá, mô phỏng, đánh giá chất lượng của mạng viễn thông.
Giải pháp này đã và đang được rất nhiều các trường đại học kĩ thuật danh tiếng trên thế giới
có chuyên ngành này sử dụng.
Trên thị trường hiện có rất nhiều các phần mềm mô phỏng mạng khác nhau như OPNET
Modeler, ns-2, OMNeT++, NetSim, QualNet,… Mỗi phần mềm đều có những điểm mạnh,
yếu riêng, do đó tuỳ vào trường hợp cụ thể mà mỗi phần mềm có thể phát huy được ưu thế
của mình. Tuy nhiên, dòng sản phầm của hãng OPNET tỏ ra có nhiều ưu điểm vượt trội và
được dùng khá phổ biến trong các trường đại học cho các chương trình đào tạo từ đại học cho
đến tiến sĩ chuyên ngành Điện tử Viễn thông.
Do đó nhóm tác giả đã chọn phần mềm này với phiên bản Academic IT Guru 9.1 để xây
dựng tập bài thí nghiệm phục vụ cho môn học với nội dung sau:

♦ Giới thiệu OPNET: Giúp học viên làm quen với phần mềm, tập sử dụng các công cụ,
thư viện có sẵn trong nó để thiết kế một mạng LAN đơn giản, sau đó đánh giá khả năng
mở rộng nó thông qua các tham số chất lượng của mạng.
♦ Mạng Ethernet: Phân tích hoạt động của mạng chia sẻ môi trường truyền, đánh giá
chất lượng (hiệu năng) của mạng khi tải lưu lượng thay đổi.
♦ Switch và Hub: Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của Switch và Hub, ảnh hưởng của nó
đến thông lượng của mạng.
♦ Thủ tục định tuyến: Nguyên cứu hoạt động của giao thức Thông tin định tuyến RIP
(Routing Information Protocol), mô phỏng hoạt động của một số router sử dụng giao
thức RIP, xác định sự thay đổi của bảng thông tin định tuyến cũng như tốc độ gói tin
nhận được trong các trạng thái khác nhau của mạng.
♦ QoS: Ảnh hưởng của cơ chế xử lí hàng đợi: Khảo sát một số tham số chất lượng của
mạng như tỉ lệ mất gói tin, độ trễ xếp hàng, biến thiên độ trễ,… khi áp dụng những cơ
chế xử lí hàng đợi khác nhau.



2
GIỚI THIỆU OPNET

Phần hướng dẫn này giúp học viên làm quen với phần mềm OPNET
®
IT Guru Academic
Edition 9.1, sử dụng các đặc tính của IT Guru để xây dựng và phân tích các mô hình mạng.
Học viên sẽ học cách giải quyết bài toán mô hình hoá mạng thông tin thông qua việc xây
dựng một mô hình mạng thích hợp, liên kết các tham số thống kê của mạng và phân tích kết
quả mô phỏng nhận được.
Các bài tập sẽ từng bước giúp học viên thành thạo dần việc sử dụng IT Guru và minh hoạ
phạm vi của các bài toán mà IT Guru có thể giải quyết.
Trước hết cần hiểu rõ về trình tự xử lí, không gian thiết kế (workspace) và các công cụ của

IT Guru.
Xây dựng
(các) mô
hình mạng

Chọn các
tham số
Chạy (các)
mô phỏng


Xem và
phân tích
(các) kết
quả
Hình 1.1. Trình tự xử lí đối với IT Guru.

Trình tự xử lí đối với IT Guru (các bước cần thiết để xây dựng một mô hình mạng và chạy
các mô phỏng) được minh hoạ trên hình 1.1, việc thực hiện cụ thể nó được tập trung trên môi
trường Project Editor. Trên đó, người sử dụng có thể tạo ra một mô hình mạng, khai mới hoặc
thay đổi các tham số có sẵn cho từng đối tượng hay cho cả hệ thống, thực hiện mô phỏng sau
đó tiến hành khảo sát và phân tích các kết quả nhận được từ mô phỏng.
Việc sử dụng môi trường Project Editor để xây dựng một mạng con sẽ được minh hoạ ngay
sau đây.

1. Cửa sổ Project Editor
Cửa sổ Project Editor có các vùng chức năng tương tác với các thủ tục khởi tạo và chạy mô
phỏng mô hình mạng. Các vùng chức năng này được minh hoạ ở hình 1.2.

3

Thực đ
ơ
n
Nút côn
g
cụ
Không gian
thiết kế
Biểu tượng chứa
các thông báo
Thôn
g
báo
Hình 1.2. Một mô hình mạng trên cửa sổ Project Editor.

Thanh thực đơn
Thanh thực đơn nằm ở phía trên cùng cửa sổ thiết kế. Thanh này gồm các thực đơn theo chủ
đề trong đó chứa các lệnh. Số thực đơn và số các lệnh trong mỗi thực đơn thay đổi tuỳ theo số
modul được gọi vào mô hình. Các lệnh phụ thuộc tình huống có thể được chọn khi nhấp phải
chuột lên đối tượng hoặc lên không gian thiết kế.

Các nút công cụ
Một số chức năng thường dùng trên thanh thực đơn có thể được kích hoạt nhờ các nút công cụ
được minh hoạ dưới đây.

1. Mở thư viện đối tượng Object Palette
2. Kiển tra kết nối
3. Đánh lỗi (hỏng) đối tượng chọn
4. Khôi phục đối tượng chọn
5. Trở về phân mạng bậc cao hơn
6. Phóng to
7. Thu nhỏ
8. Cài đặt tham số, chạy mô phỏng
9. Xem kết qủa
10. Mở/xoá các đồ thị

Không gian thiết kế

4
Là phần không gian nằm giữa cửa sổ Editor, chứa các biểu tượng của mô hình mạng. Có thể
chọn, xê dịch các biểu tượng, chọn các lệnh phụ thuộc tình huống khi nhấp phải chuột lên
phông nền của không gian thiết kế.

Vùng thông báo
Vùng thông báo nằm ở vị trí dưới cùng của cửa sổ Editor. Nó cung cấp thông tin về trạng thái
công cụ.

Để xem thông tin về tiến trình làm việc, nhấp trái chuột lên biểu tượng bên cạnh vùng thông
báo . Cửa sổ mới mở sẽ liệt kê các thông báo đã xuất hiện trong vùng thông báo. Các
thông tin này trợ giúp, hướng dẫn người dùng trong quá trình xây dựng mô hình mô phỏng.

2. Bài tập minh hoạ: Mở rộng một mạng LAN

Giới thiệu

Trong bài tập này, học viên sẽ tìm hiểu cách sử dụng các đặc tính của IT Guru để xây dựng và
phân tích một mô hình mạng đơn giản.

Tầng 1
Mạng mở rộng
Hình 1.3. Mô hình mạng LAN mở rộng.
Nhiệm vụ đặt ra là lập kế hoạch nâng cấp một mạng con intranet của một công ty. Hiện tại,
công ty có một mạng máy tính với đồ hình dạng sao được triển khai ở tầng thứ nhất của toà
nhà văn phòng. Công ty lên kế hoạch mở thêm một mạng hình sao nữa ở tầng trên của toà nhà.
Học viên sẽ thiết lập mô hình mô phỏng và kiểm tra khả năng mở rộng này để bảo đảm rằng
tải lưu lượng phát sinh từ mạng mới mở không làm hỏng hoạt động của toàn mạng.

Thực hiện
Khi khởi tạo một mô hình mạng mới, trước hết cần phải tạo ra một dự án (project) và hoạt

5
cảnh (scenario) mới. Một dự án là tập hợp của một số hoạt cảnh mà mỗi hoạt cảnh khảo sát
một khía cạnh khác nhau của mạng.
Sau khi khởi đầu một project mới, chúng ta sẽ sử dụng công cụ hỗ trợ Startup Wizard để kiến
tạo một hoạt cảnh mới. Công cụ Wizard cho phép:
 Xác định đồ hình khởi đầu của mạng
 Xác định quy mô, kích thước của mạng
 Chọn lựa bản đồ nền cho mạng
 Liên kết thư viện phần tử (Object Palette) với hoạt cảnh.

Startup Wizard sẽ tự động xuất hiện mỗi khi một project mới được khởi tạo. Công cụ này cho
phép chúng ta xác định một số các đặc tính của môi trường thiết kế mạng.

Để sử dụng Startup Wizard cài đặt một hoạt cảnh mới, thực hiện theo các bước sau:
1. Chạy chương trình IT Guru nếu nó chưa được kích hoạt.

2. Chọn File => New…
3. Chọn Project từ thực đơn kéo xuống rồi nhấp OK.
4. Đặt tên project và hoạt cảnh như sau:
 Tên project: <xx>_Sm_Int, trong đó <xx> là giá trị khởi đầu của project.
 Tên hoạt cảnh first_floor.
 Nhấp OK.
¾ Startup Wizard bắt đầu hoạt động.
5. Nhập các tham số trong bảng dưới vào các hộp khai báo của Startup Wizard.

Tên hộp khai báo Giá trị
1. Initial Topology Chọn giá trị mặc định Create Empty Scenario.
2. Choose Network Scale Chọn Office. Đánh dấu Use Metric Unit vào hộp chọn.
3. Specify Size Chọn giá trị mặc định 100m x 100m.
4. Select Technologies Chọn họ mô hình Sm_Int_Model_List.
5. Review Kiểm tra lại các tham số rồi nhấp OK.

Một không gian thiết kế với kích thước vừa được xác định sẽ mở ra. Thư viện phần tử tương
ứng với các chọn lựa từ Startup Wizard được mở ra trong một cửa sổ khác.

Khởi tạo mạng
Các mô hình mạng được tạo ra trên môi trường Project Editor bằng cách sử dụng các nút
mạng (node) và đường truyền (link) lấy từ thư viện Object Palette.

Nút mạng (Node) - Một biểu tượng biểu diễn một thực thể có thể phát và thu thông tin của
mạng thực.

Đường truyền (Link) - Môi trường truyền tin kết nối các node lại với nhau. Link có thể là
cáp điện hoặc sợi quang.

Các đối tượng này được lưu trong thư viện Object Palette ở dạng các biểu tượng.

6
Có thể khởi tạo mạng bằng một trong ba cách hoặc tổ hợp bất kì các cách này với nhau. Cách
thứ nhất là nhập đồ hình (topology) có sẵn. Một cách khác là thiết lập trên môi trường thiết
kế các node riêng lẻ chọn từ thư viện Object Palette. Cách thứ ba là sử dụng công cụ Rapid
Configuration.

Rapid Configuration khởi tạo một mạng mới bằng một lệnh duy nhất sau khi cấu hình mạng,
kiểu của các node trong mạng, kiểu của các link nối các node đã được lựa chọn.
Để khởi tạo mạng máy tính đầu tiên (ở tầng một của toà nhà) bằng công cụ Rapid
Configuration, thực hiện các thao tác sau:

Hình 1.4. Cài đặt tham số Configuration trên công cụ Rapid Configuration.
1. Chọn Topology => Rapid Configuration.
2. Chọn cấu hình Star từ thực đơn drop-down, sau đó nhấp OK…
Bước tiếp theo là xác định các mô hình nút mạng và đường truyền. Các mô hình nút mạng
tuân theo quy luật đặt tên sau:
<protocol1>_ _<protocoln>_<function>_<mod>
Trong đó:
* <protocol> xác định (các) loại giao thức được hỗ trợ bởi mô hình.
* <function> là tên (viết tắt) chức năng tổng quát của mô hình.
* <mod> là thứ tự bậc của mô hình thứ sinh.
Ví dụ: ethernet2_bridge_int xác định mô hình thứ sinh trung gian (int) của một cầu (bridge)
Ethernet 2 cổng (ethernet2).
Tên mô hình thiết bị của các hãng có thêm phần mào đầu chỉ tên hãng và số seri sản phẩm.
Ví dụ: switch của hãng 3Com dùng trong bài tập này có tên:
3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3
Nút mạng này là một tập hợp thiết bị gồm hai chassis 3Com SuperStack II 1100, hai chassis
3Com SuperStack II 3300 (3C_SSII_1100_3300) với bốn khe cắm (4s), 52 cổng Ethernet

auto-sensing (ae52), 48 cổng Ethernet (e48) và ba cổng Ethernet Gigabit (ge3).

Hình 1.5. Cài đặt tham số Star trên công cụ Rapid Configuration.
Để thiết lập các nút mạng và đường truyền cấu thành nên mạng, thực hiện tiếp các thao tác
sau:

7
1. Đặt Center Node Model là 3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3 (một loại switch
của 3Com).
2. Đặt Periphery Node Model là Sm_Int_wkstn và thay đổi số thiết bị ngoại vi Number
là 30. Thao tác này tạo ra 30 máy trạm Ethernet là các node ngoại vi.
3. Đặt Link Model là 10BaseT.

Xác định vị trí đặt mạng:
1. Đặt X center và Y center là 25.
2. Đặt Radius là 20.
3. Nhấp OK.
¾ Mạng máy tính (tầng một) mới được khởi tạo sẽ có dạng như hình 1.6.

Hình 1.6. Mô hình mạng máy tính tầng 1.
Tiếp theo, cần đặt một máy chủ vào hệ thống. Việc cài đặt này được thực hiện theo phương
pháp thứ hai, kéo đối tượng từ thư viện Object Palette vào không gian thiết kế.
1. Nếu thư viện chưa được mở ra, nhấp trái chuột vào biểu tượng gọi thư viện trên thanh
chứa các nút công cụ .
2. Tìm biểu tượng Sm_Int_server trong cửa sổ thư viện nhấp trái chuột và kéo biểu tượng
vào không gian thiết kế.
3. Nhấp phải chuột để tắt chức năng khởi tạo thêm nút mới.
Tiếp theo, cần kết nối server với mạng hình sao.
1. Tìm biểu tượng 10BaseT trong cửa sổ thư viện, nhấp trái chuột lên đó.
2. Nhấp trái chuột lên server rồi chuyển sang switch tiếp tục nhấp trái chuột.

¾ Một đường link nối hai thiết bị này sẽ xuất hiện
3. Nhấp phải chuột để tắt chức năng tạo kết nối.
Sau cùng cần đưa thêm vào các đối tượng đặt cấu hình để xác định lưu lượng tải sẽ xuất hiện
trong mạng. Việc cài đặt các đối tượng định nghĩa ứng dụng và định nghĩa profile tương đối
phức tạp và không được nghiên cứu ở đây. Thay vào đó, trong bài tập này các đối tượng sau
đã được nhập sẵn vào thư viện Object Palette:
 Một đối tượng định nghĩa ứng dụng với các cấu hình mặc định của các ứng dụng chuẩn.
 Một đối tượng định nghĩa profile với một mẫu profile truy cập cơ sở dữ liệu tốc độ thấp.
Học viên chỉ cần kéo các đối tượng này vào mô hình mạng thiết kế. Khi đó lưu lượng do các
máy trạm truy cập vào một cơ sở dữ liệu ở tốc độ thấp sẽ được mô hình hoá.

8

Hình 1.7. Mô hình mạng với đầy đủ các đối tượng.
1. Tìm biểu tượng Sm_Application_Config trong thư viện và kéo nó vào không gian thiết
kế.
2. Nhấp phải chuột để tắt chức năng khởi tạo đối tượng.
3. Tìm biểu tượng Sm_Profile_Config trong thư viện, kéo vào trong không gian thiết kế,
nhấp phải chuột.
4. Đóng cửa sổ Object Palette.
Qua thao tác này, công việc xây dựng mạng máy tính tầng một đã hoàn tất. Dạng của nó
giống như hình trên.

Tập hợp số liệu mô phỏng
Các tham số có thể được tập hợp từ các nút riêng lẻ trong mạng (object statistics) hoặc trên
toàn mạng (global statistics).
Các tham số cần tập hợp phải đưa ra được thông tin để trả lời các câu hỏi:
1. Server có đủ khả năng quản trị tải lưu lượng từ mạng mở rộng thêm không?
2. Độ trễ tổng cộng trên toàn mạng có chấp nhận được không khi đưa thêm mạng thứ hai
vào hoạt động?

Để trả lời các câu hỏi này, cần phải khảo sát các tham số chất lượng của mạng hiện thời để lấy
cơ sở so sánh. Các tham số cần thu thập là Server Load (tham số riêng), Ethernet Delay
(tham số chung).
Server Load là một trong những tham số chính phản ánh chất lượng của toàn mạng. Để tập
hợp các kết quả liên quan đến tải của server, thực hiện các thao tác sau:
1. Nhấp phải chuột lên node server (node_31 trong ví dụ này) và chọn Choose Individual
Statistics từ thực đơn.
¾ Cửa sổ Choose Results của node 31 xuất hiện.
Cửa sổ Choose Results chứa các tham số cần tập hợp sắp xếp theo thư mục phân cấp. Để
tập hợp tham số tải Ethernet trên server, thực hiện tiếp các bước:
2. Nhấp trái chuột lên dấu cộng (+) bên cạnh Ethernet trong hộp chọn Choose Results để
bung bộ tham số theo phân cấp của Ethernet.
3. Nhấp trái chuột lên hộp chọn bên cạnh Load (bits/sec) để xác nhận chọn tham số này.
4. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results.
Việc chọn tham số này được minh hoạ trên hình 1.8.



9

Hình 1.8. Tập hợp tham số Load (bits/sec).
Tham số chung (Global statistics) có thể được dùng để kết hợp thông tin về toàn thể mạng. Ví
dụ, có thể xác định độ trễ trên toàn mạng khi tập hợp tham số chung Delay:
1. Nhấp phải chuột lên không gian thiết kế (không chạm vào đối tượng nào) và chọn
Choose Individual Statistics từ thực đơn vừa mở.
2. Bung thư mục gốc Global Statistics.
3. Bung thư mục Ethernet.
4. Nhấp trái chuột vào hộp chọn bên cạnh Delay (sec) để xác nhận việc chọn tham số.
5. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results.
Sau cài đặt này, nên lưu project lại trên ổ cứng bằng các thao tác sau:

Chọn File => Save, nhấp OK.

Hình 1.9. Tập hợp tham số Delay (sec).

10
Sau đó có thể bắt đầu việc chạy mô phỏng. Tuy nhiên cần kiểm tra lại bộ lưu trữ repositories.
Repositories chứa các cấu tử như các mô hình tiến trình và các tầng pipeline đã được lưu lại
để các mô phỏng có thể thực hiện trong thời gian ngắn hơn.
1. Chọn Edit => Preferences.
2. Soạn repositories trong trường tìm kiếm Find rồi nhấp núm Find.
3. Nếu giá trị cho repositories không phải là stdmod, nhấp trái chuột vào trường soạn thảo
và nhập stdmod vào hộp thoại.
4. Nhấp OK để đóng các hộp thoại repositories và Preferences.
Để chạy mô phỏng, thực hiện tiếp các thao tác:
1. Chọn Simulation => Configure Discrete Event Simulation
Cũng có thể mở hộp thoại Configure Discrete Event
Simulation bằng cách nhấp trái chuột lên nút thao tác
configure/run simulation .
2. Nhập giá trị 0.5 vào trường Duration để thực hiện mô
phỏng hoạt động của mạng trong khoảng thời gian 1/2 giờ.
3. Nhấp chuột lên nút Run để khởi động mô phỏng.

Hình 1.10. Hộp thoại Simulation Sequence.
Khi mô phỏng đang diễn tiến, một cửa sổ biểu diễn tiến trình mô phỏng sẽ xuất hiện. Hộp
thoại trên hình 1.10 chỉ ra rằng, trong 5 giây của thời gian (thực) đã qua, IT Guru đã mô
phỏng được 15 phút 19 giây thời gian hoạt động của mạng. Toàn bộ thời gian mô phỏng sẽ
kéo dài không quá một phút - giá trị thời gian đã qua (elapsed time) thay đổi phụ thuộc vào
tốc độ của máy tính.
4. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp nút Close trên hộp thoại Simulation Sequence.

Xem kết quả
Có thể xem các kết quả được biểu diễn bằng đồ thị trong môi trường Project Editor khi chọn
View Results từ thực đơn trên không gian thiết kế Workspace sau khi nhấp phải chuột.

Sau khi mô phỏng kết thúc, có thể xem các kết quả bằng nhiều cách khác nhau. Trong bài tập

11
này kết quả được xem nhờ tuỳ chọn View Results trên thực đơn pop-up trong Workspace.
Để xem giá trị tải Ethernet của server, thực hiện các thao tác sau:
1. Nhấp phải chuột lên node server (node_31), chọn View Results từ thực đơn pop-up của
server.
¾ Hộp thoại View Results xuất hiện.
2. Bung các thư mục Office Network.node_31 => Ethernet.
3. Nhấp chuột lên hộp chọn bên cạnh Load (bits/sec) xác nhận lựa chọn tham số cần xem.
4. Nhấp chuột lên nút Show trên hộp thoại View Results.
¾ Đồ thị của tham số tải server xuất hiện trên môi trường Project Editor.
Đồ thị của tham số tải server phải giống với dạng đồ thị hình 1.11. Các kết quả có thể khác
đôi chút do sự khác nhau về vị trí của các nút mạng và độ dài đường truyền nhưng dạng
chung phải tương tự.

Hình 1.11. Đồ thị Ethernet.Load (bits/sec).
Để ý là tải trên server ở mức đỉnh có thể đạt xấp xỉ 6.000 bits/sec. Đây là mốc để so với
trường hợp khi kết nối thêm mạng thứ hai vào.

Hình 1.12. Hộp thoại View Results với kết quả Delay (sec).

12
Đóng cửa sổ này và hộp thoại View Results (Nếu chương trình đưa ra thông điệp cảnh báo,
chọn Delete).
Để xem tham số Global Ethernet Delay, thực hiện tiếp các thao tác:

1. Nhấp phải chuột lên không gian thiết kế rồi chọn View Results từ thực đơn pop-up.
2. Đánh dấu hộp chọn gần thư mục Global Statistics => Ethernet => Delay (sec) rồi nhấp
chuột lên nút Show để xem tham số độ trễ Ethernet toàn mạng.
¾ Đồ thị độ trễ Ethernet xuất hiện với dạng giống như hình 1.13.

Hình 1.13. Đồ thị Ethernet.Dealy (sec).
Để ý là sau khi mạng đạt tới trạng thái ổn định, độ trễ cực đại xấp xỉ giá trị 0.4 mili giây
Đóng cửa sổ đồ thị bằng cách nhấp phải chuột lại thư mục vừa chọn rồi đóng cửa sổ View
Results.

Mở rộng mạng
Sau khi đã khảo sát các tham số cơ bản của mạng hiện tại, việc mở rộng mạng được thực hiện.
Hoạt động của mạng mở rộng được kiểm chứng bằng cách so sánh các chỉ tiêu mới với các
giá trị trước của mạng cũ.
Do đó, mạng nâng cấp sẽ được khởi tạo trong một hoạt cảnh mới, độc lập với hoạt cảnh cũ để
việc so sánh được thuận tiện.
Học viên sẽ nhân bản hoạt cảnh hiện tại, nâng cấp theo yêu cầu của đề bài. Thao tác nhân bản
được tiến hành như sau:
1. Chọn Scenarios => Duplicate Scenario
2. Nhập tên hoạt cảnh mới là expansion.
3. Nhấp OK.
¾ Hoạt cảnh với toàn bộ các nút, đường truyền, các tham số và cấu hình mô phỏng được
nhân bản dưới tên mới là expansion.
Phân mạng mới trên tầng hai có cấu hình giống với mạng nguyên thuỷ tầng một ngoại trừ
server. Phân mạng này được khởi tạo như sau:
1. Chọn Topology => Rapid Configuation.
2. Chọn đồ hình Star và nhấp OK.
3. Trong cửa sổ Rapid Configuration chọn các tham số sau:
 Center Node Model: 3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3
 Periphery Node Model: Sm_Int_wkstn

 Number: 15
 Link model: 10BaseT
 X: 75, Y: 62.5, Radius: 20

13
4. Nhấp OK để khởi tạo mạng mới.

Hình 1.14. Cài đặt tham số Star cho mạng mở rộng.
Kết nối hai mạng:
1. Nếu thư viện chưa được mở ra, nhấp trái chuột vào biểu tượng gọi thư viện trên thanh
chứa các nút công cụ .
2. Kéo biểu tượng Cisco 2514 router vào không gian thiết kế, đặt giữa hai mạng. Nhấp
phải chuột để tắt chức năng khởi tạo nút.
3. Nhấp trái chuột lên biểu tượng 10BaseT trong thư viện.
4. Đặt các kết nối 10BaseT giữa Cisco router (node_50) và các switch ở trung tâm của hai
mạng.
5. Nhấp phải chuột để tắt chức năng khởi tạo đường truyền.
6. Đóng thư viện đối tượng.
7. Chọn File => Save.

Hình 1.15. Mô hình mạng mở rộng.
Để chạy mô phỏng hoạt cảnh mở rộng, thực hiện tiếp các thao tác:
1. Chọn Simulation => Configure Discrete Event Simulation
2. Kiểm tra lại Duration là 0.5 giờ.

14
3. Nhấp Run để bắt đầu mô phỏng.
¾ Một cửa sổ thông báo tiến trình mô phỏng xuất hiện. Khi tab Simulation Speed được
chọn, cả tốc độ tức thời và tốc độ trung bình của số sự kiện/giây đều được biểu diễn
trên đồ thị.

4. Khi mô phỏng kết thúc, đóng cửa sổ Simulation Sequence bằng nút Close.

Hình 1.16. Hộp thoại Simulation Sequence cho mạng mở rộng.
So sánh kết quả
Để trả lời các câu hỏi đặt ra ở phần trước về việc thêm một phân mạng vào mạng LAN đã có,
cần thiết phải so sánh các kết quả của hai hoạt cảnh đã xây dựng.
Việc khảo sát đồng thời tải server trong cả hai trường hợp được thực hiện bằng các thao tác:
1. Nhấp phải chuột lên node server (node_31) để mở thực đơn pop-up của nó.
2. Chọn Compare Results.
¾ Cửa sổ View Results xuất hiện, trong đó các tham số thống kê được sắp theo thư mục
phân cấp.

Hình 1.17. So sánh kết quả Ethernet.Load (bits/sec).

15
Việc chọn cách xem kết quả này (Compare Results) cho phép xem cùng một loại tham số của
tất cả các hoạt cảnh trên cùng một đồ thị bất kể việc kích hoạt chức năng này từ hoạt cảnh nào.
Tiếp tục thực hiên các thao tác:
Chọn Office Network.node_31 => Ethernet => Load (bits/sec), nhấp phải chuột lên nút
Show. Đồ thị nhận được có dạng như hình 1.17.
Đồ thị trên hình 1.18 lấy trung bình theo thời gian của kết quả trên.

Hình 1.18. Trung bình thời gian của Ethernet.Load (bits/sec).
Có thể nhận thấy rằng tải trung bình trong trường hợp mạng mở rộng cao hơn đáng kể (đúng
như dự đoán) nhưng không đơn điệu tăng theo thời gian. Điều này chứng tỏ mạng vẫn hoạt
động ổn định.
Bước cuối cùng là khảo sát độ trễ khi mở rộng mạng.
Thực hiện các thao tác:
1. Đóng cửa sổ đồ thị và cửa sổ Compare Results của server.
2. Nhấp phải chuột lên không gian thiết kế, chọn Compare Results từ thực đơn pop-up.

3. Chọn Global Statistics => Ethernet => Delay (sec).
4. Nhấp Show để mở cửa sổ đồ thị.
Đồ thị phải có dạng như hình 1.19.

Hình 1.19. So sánh kết quả Ethernet.Delay (sec).

16
Theo đó, có thể nhận thấy gần như không có thay đổi đáng kể nào về độ trễ cửa tải dữ liệu khi
truyền qua mạng, mặc dù, từ đồ thị trên, tải server có tăng.
Chọn File => Save để lưu lại project trước khi đóng các cửa sổ.

17
Bài Thí Nghiệm 2: Mạng Ethernet

1. Giới thiệu
Trong một mạng Ethernet chia sẻ, các thiết bị đầu cuối thường được kết nối với nhau thông
qua một hub trung tâm. Hub này sẽ phát lại bất kì khung dữ liệu nào mà nó nhận được (ở lối
vào) ra tất cả các đường ra, tạo thành một môi trường quảng bá cho tất cả các thiết bị trong
mạng. Trong môi trường này, giao thức Đa truy cập thụ cảm sóng mang có phát hiện xung đột
của lớp Điều khiển truy cập môi trường MAC (Media Access Control) được dùng để xác định
nút mạng nào được quyền phát ở một thời điểm xác định và xử lí xung đột khi có nhiều hơn
hai nút mạng cùng phát đồng thời.
2. Mục tiêu thí nghiệm
Xác định thông lượng của một mạng Ethernet chia sẻ trong các điều kiện khác nhau của tải dữ
liệu.
3. Các bước thí nghiệm

Xây dựng mô hình mô phỏng
Khởi động OPNET IT Guru Academic Edition.
1. Chọn tab File => New…
2. Trên cửa sổ mới mở New chọn Project rồi nhấp chuột OK
3. Trong cửa sổ Enter Name, thay đổi Project Name thành Shared_Ethernet. Đổi tên
Scenario Name thành Low_load rồi nhấp OK.
4. Trên cửa sổ Initial Topology, chọn Create Empty Scenario rồi nhấp Next.
5. Trên cửa sổ Choose Network Scale, chọn Office rồi nhấp Next.
6. Trên cửa sổ Specify Size, giữ nguyên các tham số, chỉ nhấp Next.
7. Trên cửa sổ Select Technologies, kéo thanh cuốn xuống, chọn họ mô hình Ethernet rồi
nhấp Next.
8. Trên cửa sổ Review, nhấp OK.

Hình 2.1. Hộp thoại Review của công cụ Startup Wizard.

Trước hết, cần xây dựng một mạng LAN trong đó các máy trạm được nối với nhau qua một
Hub trung tâm. Cách đơn giản để tạo ra một mạng với một số lượng lớn các nút là sử dụng bộ
công cụ Rapid Configuration.
1. Trên cửa sổ Project: Shared_Ethernet: Low_load, chọn tab Topology => Rapid
Configuration.
2. Đặt Configuration về kiểu Star và nhấp OK… Đặt Center Node Model là
ethernet16_hub. Đặt Periphery Node Model là ethernet_station. Đặt Link Model là
10BaseT. Đặt Number là 12, rồi nhấp OK để khởi tạo mạng LAN.

18

Hình 2.2. Hộp thoại Rapid Configuration: Star.
3. Nhấp phải chuột trên hub rồi chọn View Node Description. Hub này có thể hỗ trợ tối đa
16 Ethernet links với các tốc độ 10, 100, 1000 Mbps. Để ý là thời gian xử lí trong hub
này được coi bằng không, hub phát lại các khung mà nó nhận được trên tất cả các đầu ra.
Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ này lại.
4. Nhấp phải chuột trên hub và chọn Set Name. Đặt Name là Hub. Nhấp OK để đóng cửa
sổ lại.
5. Nhấp phải chuột trên một máy trạm Ethernet bất kì và chọn View Node Description.
Các máy trạm này phát và thu các khung Ethernet ở tốc độ được cài đặt. Để ý là các chức
năng phát hiện và xử lí xung đột được thực hiện trên hub trung tâm. Nhấp biểu tượng
Close để đóng cửa sổ này lại.
Tiếp theo, mô hình lưu lượng cho các máy trạm Ethernet cần được xác định.
1. Nhấp phải chuột lên một trạm bất kì và chọn Select Similar Node. Sau đó kích phải
chuột lên một trong số các máy trạm và chọn Edit Attributes.
2. Đánh dấu lựa chọn (3) vào hộp chọn checkbox nằm bên cạnh Apply Changes to
Selected Objects ở phía dưới bên trái của cửa sổ.
3. Bung thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments. Đặt
ON State Time là constant (1000) (bằng cách nhấp chuột lên exponential (10) và thay
đổi các tham số trên cửa sổ mới mở rồi nhấp OK), và OFF State Time là constant (0).

Việc thiết lập tham số như vậy sẽ buộc các máy trạm luôn phát dữ liệu.
4. Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.004) và Packet Size (bytes) là
constant (100). Nhấp OK để xác định các thay đổi này và đóng cửa sổ tương tác.

Hình 2.3. Cài đặt tham số cho các máy trạm.

19
Như vậy mỗi máy trạm bây giờ sẽ tạo ra luồng dữ liệu với tốc độ trung bình là bốn mili giây
một gói 100-byte.
Do đó, có thể tính được lưu lượng trung bình mà mỗi nút mạng sẽ tạo ra từ các tham số thời
gian đến và kích thước gói. Ví dụ,
100 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.004 sec) = 200 Kbps / trạm
Như vậy, mạng LAN đã được xây dựng xong, dạng của nó được minh hoạ trên hình 2.4.

Hình 2.4. Mô hình mạng LAN với hub trung tâm.
Chọn kết quả mô phỏng

Hình 2.5. Chọn kết quả mô phỏng.

20
1. Chọn tab Simulation => chọn Choose Individual Statistics…
2. Bung các thư mục Global Statistics / Ethernet, rồi chọn tham số Delay (sec).
3. Bung thư mục Traffic Sink và chọn tham số Traffic Received (bits/sec).
4. Bung thư mục Traffic Source và chọn tham số Traffic Sent (bits/sec).
5. Bung các thư mục Node Statistics / Ethernet rồi chọn các tham số Collsion Count,
Load (bits/sec), Traffic Forwarded (bits/sec), Traffic Received (bits/sec) và
Utilization.
6. Nhấp OK để đóng cửa sổ Choose Results.
Toàn bộ thao tác chọn này được biểu diễn trên hình 2.5

Cài đặt tham số mô phỏng
1. Chọn tab Simulation => Configure Discrete Even Simulation…
2. Trong tab Common, thay đổi tham số Duration về 20 với đơn vị là second(s).
3. Nhấp OK để đóng cửa sổ tương tác.

Hình 2.6. Cài đặt tham số mô phỏng.
Nhân bản hoạt cảnh
Tiếp theo hãy xây dựng một hoạt cảnh khác trong đó mỗi máy trạm Ethernet tạo ra lưu lượng
dữ liệu lớn hơn rất nhiều. Nhờ đó có thể so sánh chất lượng của mạng LAN trong những điều
kiện khác nhau.
1. Chọn Scenarios => Duplicate Scenario và gọi hoạt cảnh mới là High_load. Nhấp OK
để khởi tạo hoạt cảnh.
2. Nhấp phải chuột lên bất kì máy trạm nào rồi chọn Select Similar Nodes. Tiếp theo, nhấp
phải chuột lên một máy trạm rồi chọn Edit Attributes. Đánh dấu lựa chọn (3) vào hộp
chọn checkbox nằm bên cạnh Apply Changes to Selected Objects.
3. Bung các thư mục Traffic Generation Parameters và Packet Generation Arguments.
Đặt Interarrival Time (seconds) là exponential (0.001). Nhấp OK để xác định các thay
đổi này và đóng cửa sổ tương tác. Thời gian đến ngắn hơn có nghĩa là các gói được tạo ra
với tần xuất lớn hơn.

Chạy chương trình mô phỏng
1. Chọn tab Scenarios => Manage Scenarios
2. Nhấp chuột lên trường Results trên cả hai hàng và chọn tham số <collect> hoặc
<recollect>.
3. Nhấp OK để chạy lần lượt cả hai hoạt cảnh. Khi mô phỏng kết thúc, nhấp biểu tượng
Close để đóng hộp thoại tương tác Simulation Sequence.


21

Hình 2.7. Tập hợp các hoạt cảnh để chạy mô phỏng.
Xem và phân tích các kết quả mô phỏng
1. Chọn tab Scenarios => Switch to Scenario và chọn hoạt cảnh Low_load. Chọn tab
Results => View Results…
2. Chọn và bung thư mục Global Statistics, tiếp theo chọn mục Traffic Source / Traffic
Sent (bits/sec). Để xem lưu lượng thu, bung thư mục Traffic Sink / Traffic Received
(bits/sec)

Hình 2.8. Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh Low_load.
3. Quan sát các kết quả mô phỏng ở chế độ As Is. Với mức tải này, tốc độ bit thu xấp xỉ
bằng tốc độ bit phát đi. Nhấp lại chuột lên mục Traffic Sent (bits/sec) và Traffic
Received (bits/sec) để đóng cửa sổ preview. Có thể kích lên tab Show để quan sát đồ thị
ở mức chi tiết hơn. Nhấp chuột lên biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results.
Hãy xem xét kết quả mô phỏng trong hoạt cảnh High_load.
1. Lặp lại các bước trên bao gồm cả việc chuyển sang hoạt cảnh High_load, chọn, xem các
kết quả. Trong trường hợp này, có thể quan sát thấy lưu lượng phát lớn hơn rất nhiều lưu
lượng thu. Hub trung tâm nhanh chóng bị quá tải và không thể phân phối toàn bộ lưu
lượng mà nó nhận được.

22
2. Nhấp biểu tượng Close để đóng cửa sổ View Results.

Hình 2.9. Kết quả Traffic Sent, Traffic Received của hoạt cảnh High_load.
Tiếp theo chúng ta hãy so sánh các kết quả tạo ra từ hai hoạt cảnh.
1. Chọn tab Results => Compare Results…
2. Chọn và bung các thư mục Object Statistics, Office Network, node_0, Ethernet. Chọn
kết quả Load (bits/sec) và xem ở chế độ As Is. Nhấp chuột lên tab Show để xem chi tiết.
Kết quả này cho biết lưu lượng đã được tạo ra từ máy trạm tương ứng. Có thể thấy giá trị
quan sát được khá gần với các tính toán thu được ở phần trước thông qua các tham số cài
đặt.

Trong trường hợp Low_load,
100 (bytes/packet) * 8 (bits/byte) * 1 (packet/0.004 sec) = 200 Kbps/trạm.

Các tính toán tương tự có thể được áp dụng cho trường hợp High_load.

Hình 2.10. So sánh kết quả Ethernet.Load của hai hoạt cảnh.

23
3. Nhấp vào biểu tượng Close và chọn Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên
thư mục Load(bits/sec) để đóng cửa sổ preview.
Khác biệt giữa các tốc độ phát, thu có thể được xem xét thông qua kết quả mô phỏng
Collision Count.
1. Bung các thư mục Hub và Ethernet. Chọn kết quả Collision Count. Nhấp chuột lên tab
Show để xem chi tiết. Việc phát lại các gói bị xung đột rõ ràng sẽ làm giảm thông lượng
của mạng. Điều này đúng cho cả hai trường hợp, nhưng hoạt cảnh High_load tạo ra số
xung đột lớn hơn rất nhiều.
2. Nhấp chuột lên biểu tượng Close và Delete để đóng cửa sổ đồ họa. Nhấp lại chuột lên
tên thư mục này để xoá đồ thị preview.

Hình 2.11. So sánh kết quả Ethernet.Colision Count của hai hoạt cảnh.
Hiệu năng (Utilization) của hai hoạt cảnh được khảo sát qua kết quả mô phỏng Utilization.
1. Chọn thư mục Utilization.
2. Nhấp chuột lên biểu tượng Show để quan sát đồ thị ở mức chi tiết.
Hiệu năng, về cơ bản, là độ đo phần trăm thông lượng của mạng được sử dụng.

Hình 2.12. So sánh kết quả Ethernet.Utilization của hai hoạt cảnh.
Vì các đường truyền 10BaseT được dùng để nối các máy trạm với hub trung tâm, dung

24