校園網(wǎng)絡(luò)性能的仿真與分析

溫金輝

（中山市港口理工學(xué)校，中山 528447）

校園網(wǎng)絡(luò)性能的仿真與分析

溫金輝

（中山市港口理工學(xué)校，中山 528447）

當(dāng)今，隨著數(shù)字化校園的推進(jìn)，學(xué)校幾乎所有工作都依賴于校園網(wǎng)絡(luò)。它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與否直接影響到學(xué)校的教育教學(xué)工作。但是當(dāng)前校園網(wǎng)的硬件條件是否能滿足當(dāng)前日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求，我們不得而知。OPNET是一款獲得國(guó)際上廣泛認(rèn)可的仿真分析軟件，用它對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行性能的仿真分析很有實(shí)用意義。仿真結(jié)果表明，當(dāng)只配置最基本業(yè)務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能是理想的，這符合預(yù)期。但增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后，網(wǎng)絡(luò)性能顯得不能接受，需要進(jìn)行必要的升級(jí)。

OPNET；校園網(wǎng)；仿真

1 OPNET軟件簡(jiǎn)介

OPNET軟件是由美國(guó)OPNET Technologies Inc.公司開(kāi)發(fā)，最開(kāi)始是麻省理工受美國(guó)軍方委托開(kāi)發(fā)的。在大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和大型公司有廣泛的應(yīng)用。它模型庫(kù)完備，仿真分析工具的功能強(qiáng)大，特別適合開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)仿真的研究，是現(xiàn)在國(guó)際上先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)。它具有高準(zhǔn)確性和仿真速度快的特點(diǎn)。OPNET在軍用和民用等領(lǐng)域都獲得較好的認(rèn)可，曾被評(píng)為“世界級(jí)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件”。

2 我校校園網(wǎng)現(xiàn)狀

我校最初構(gòu)建的校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，規(guī)模也不完善，核心設(shè)備選型檔次不高。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

3 初次仿真與分析

網(wǎng)絡(luò)的建模過(guò)程其實(shí)是將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆成涞絆PNET仿真環(huán)境中。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)建模的復(fù)雜性，仿真建模最基本的考慮就是等同性，即仿真系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)不一定完全相同，注意等同就可以了。

3.1 仿真的業(yè)務(wù)配置

（1）定義應(yīng)用

校園網(wǎng)絡(luò)主要服務(wù)教學(xué)與管理，網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用是基本業(yè)務(wù)，如HTTP，F(xiàn)TP，Email等，這些業(yè)務(wù)都是客戶端訪問(wèn)服務(wù)器的端對(duì)端業(yè)務(wù)。我們的業(yè)務(wù)都可以從中找到：①HTTP業(yè)務(wù)配置②FTP務(wù)配置③Email業(yè)務(wù)配置。

圖1 校園網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

（2）設(shè)定業(yè)務(wù)主詢

業(yè)務(wù)主詢指學(xué)校所用到的應(yīng)用，學(xué)校內(nèi)部用到的應(yīng)用有Email、FTP、HTTP等。

（3）配置服務(wù)器支持的應(yīng)用

配置服務(wù)器業(yè)務(wù)有：FTP、HTTP、Email，設(shè)定服務(wù)器的參數(shù)。

（4）設(shè)定客戶端業(yè)務(wù)主詢

設(shè)定客戶端的業(yè)務(wù)主詢要與服務(wù)器應(yīng)用相對(duì)應(yīng)，所以為FTP、HTTP、Email即可。

3.2 運(yùn)行仿真

設(shè)定要收集的統(tǒng)計(jì)量，仿真運(yùn)行時(shí)間設(shè)定為0.5h。

3.3 仿真結(jié)果分析

仿真結(jié)果分析如下：

（1）數(shù)據(jù)包接收速率Traffic received（packets/sec）

圖2 數(shù)據(jù)包接收速率

結(jié)果分析：主交換機(jī)開(kāi)始時(shí)有一個(gè)短暫延遲，接著串高至1050 packets/sec，最后在300 packets/sec。

（2）數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速率Traffic forwarded（packets/sec）

圖3 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)率

結(jié)果分析：主交換機(jī)開(kāi)始時(shí)初始化有短暫延遲，接著沖高至1050packets/sec，最后在了300packets/sec，與交換機(jī)的包接收速率是吻合，說(shuō)明交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的性能良好。

（3）丟包率Traffic dropped（packets）

圖4 丟包率

結(jié)果分析：從圖中可以看到，主交換機(jī)丟包率很低，接近于0，說(shuō)明性能良好。

（4）網(wǎng)絡(luò)延遲Ehtemet delay（sec）

圖5 網(wǎng)絡(luò)延遲

結(jié)果分析：以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)延遲上升至0.006s左右后，保持平穩(wěn)。說(shuō)明此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)延遲是可以接受的。

初次仿真小結(jié)：從以上的仿真得出結(jié)論，收集主交換機(jī)的各項(xiàng)性能統(tǒng)計(jì)量都是比較理想，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)延遲為0.006s也是理想的。說(shuō)明原有網(wǎng)絡(luò)只配置FTP、HTTP、Email等最基本應(yīng)用，主交換機(jī)是性能良好的，網(wǎng)絡(luò)性能是理想的。但是目前的情況是我校的學(xué)生數(shù)在增加，教師數(shù)在增加，人均擁有的節(jié)點(diǎn)數(shù)也在增加。而且多樣化的信息需求已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的FTP、HTTP、Email三種基本業(yè)務(wù)，視頻、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)現(xiàn)在早已成為校園網(wǎng)內(nèi)的必需。考慮到擴(kuò)展性，必須考慮原網(wǎng)絡(luò)增加節(jié)點(diǎn)和增加其他業(yè)務(wù)的情況。

4 增加節(jié)點(diǎn)和業(yè)務(wù)后的仿真

復(fù)制一個(gè)場(chǎng)景，將上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)由原來(lái)的1500上調(diào)到3000，并在原來(lái)的簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上增加視頻業(yè)務(wù)。所有節(jié)點(diǎn)配置支持視頻業(yè)務(wù)，運(yùn)行仿真0.5h。

網(wǎng)絡(luò)延遲Ehtemet delay（sec），如圖6。

結(jié)果分析：增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后網(wǎng)絡(luò)延遲穩(wěn)定在0.225s-0.250s之間的區(qū)域，對(duì)比之前的是0.006s，由毫秒級(jí)猛增到了秒級(jí)，這個(gè)延遲是不能接受的。

再看HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間，如圖7。

結(jié)果分析：增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后，HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間處于0.275s-0.300s的區(qū)間，也是達(dá)到了秒級(jí)單位，這個(gè)響應(yīng)時(shí)間也是不能接受的。

圖6 增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后的網(wǎng)絡(luò)延遲

圖7 增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后的HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間

5 結(jié)語(yǔ)

用OPNET軟件對(duì)我校校園網(wǎng)的性能進(jìn)行了兩次仿真分析，仿真的結(jié)論是，原有網(wǎng)絡(luò)只配置FTP、HTTP、Email等最基本應(yīng)用，主交換機(jī)是性能良好的，網(wǎng)絡(luò)性能是理想的。但增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)后，網(wǎng)絡(luò)延遲和HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間都是秒級(jí)，這是不能接受的?？紤]到以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，需要進(jìn)行必要的升級(jí)。

[1]喬毅.校園網(wǎng)綜合模擬設(shè)計(jì)與性能仿真評(píng)估:[D].成都:西南交通大學(xué)圖書(shū)館,2014.

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Simulation and Analysis of the Campus Network Performance

WEN Jin-hui
（Gangkou Technical School of Zhongshan，Zhongshan528447）

Nowadays,with the development of digital campus,almost all of the work of the school depends on the campus network.Its normal operation or not has a direct impact on the work of the school.However,we cannot sure that the current campus network hardware conditions can meet the growing demand for the network.OPNET is an internationally accepted simulation analysis software,it is very useful to simulate the performance of campus network.The simulation results show that the network performance is ideal when only the most basic services are configured,which is in line with expectations.However,after adding nodes and video services,the network performance is not acceptable.Necessary upgrades are needed.

OPNET;Campus Network;Simulation

1007-1423（2017）10-0065-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.10.018

溫金輝（1983-），男，江西贛州人，教師，碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與教育

2017-02-09

2017-03-20