Файл: Построить анимированную модель компьютерной сети.docx

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Курсовая работа

по дисциплине «Моделирование систем»

на тему «Построить анимированную модель компьютерной сети»

Вариант № 17

Выполнил: студент группы 3бАСУ

Самарин И.В.

Проверил: Мезенцев К.Н., к.т.н

Москва 2022

Оглавление

Введение

Курсовая работа состоит из теоретической части и практической.

В теоретической части рассмотрены основные понятия теории систем массового обслуживания. Там приводится описание многоканальных и многофазных систем массового обслуживания. Рассмотрены современные принципы организации маршрутизации пакетов между подсетями в глобальных и локальных сетях, а также Правила построения анимационной сети движения заявок.

В практической части выполнено исследование схемы системы компьютерной сети.

Моделирование выполнено с использованием программы AnyLogic 8.7.10.

1. Основные понятия теории систем массового обслуживания

1.1 Основные понятия систем массового обслуживания

Системой массового обслуживания (СМО) называется комплекс взаимосвязанных элементов, состоящий из некоторого числа обслуживающих единиц (каналов), в котором происходит удовлетворение массовых запросов (требований), поступающих в систему в случайные моменты времени. Обслуживание каждой заявки длится в течение некоторого случайного времени и зависит от показателей эффективности системы. После того, как заявка обслужена, она покидает канал, и система готова к приему очередной заявки. Примеры СМО: телефонная станция, автостоянка, кассир магазина, служба занятости.

---

Заявка на обслуживание – это кто-либо или что-либо, что необходимо обслуживать. В силу этого основной характеристикой потока заявок на обслуживания в теории массового обслуживания является интенсивность потока покупателей (λ), которая рассчитывается как среднее число заявок в единицу времени.

В CMО под требованием обычно понимают запрос на удовлетворение некоторой потребности, например, разговор с абонентом, посадка самолета, покупка билета, получение материалов на складе. В связи с этим, имеется показатель, характеризующий данный процесс: μ – интенсивность потока обслуживания, т.е. среднее число заявок, обслуживаемых в единицу времени.

Средства, обслуживающие требования, называются обслуживающими устройствами или каналами обслуживания. Например, к ним относятся каналы телефонной связи, посадочные полосы, мастера-ремонтники, билетные кассиры, погрузочно-разгрузочные точки на базах и складах, отели, перевозчики.

Предметом теории массового обслуживания является установление зависимости между факторами, определяющими функциональные возможности системы массового обслуживания, и эффективностью ее функционирования.

Основной задачей теории СМО является изучение режима функционирования обслуживающей системы и исследование явлений, возникающих в процессе обслуживания. Так, одной из характеристик обслуживающей системы является время пребывания требования в очереди.

Важнейшей характеристикой систем массового обслуживания, объединяющей показатели μ и λ, является интенсивность нагрузки системы (ρ), которая показывает степень согласования входного и выходного потоков заявок, определяет устойчивость системы массового обслуживания и находится по следующей формуле (1):



Классификация СМО:

1.По возможности образования очереди:

• 
  Cистемы с отказом в обслуживании – это такие системы, в которых образование очереди невозможно, т.е. если заявка пришла на обслуживания в тот момент, когда все каналы заняты, она получает отказ в обслуживании. Примером таких систем могут быть любые диспетчерские;
  
• 
  Cистемы с ограничением на длину очереди – это такие системы, в которых образование очереди будет ограничено каким-либо параметром. Ярким примером таких систем являются кинотеатры - купить билеты на конкретный сеанс можно в таком количестве, сколько мест в кинозале;
  
• 
  Cистемы без ограничения – в таких системах очередь может расти без ограничения;
  

---

2. По месту нахождения источника требований:

• 
  Замкнутые СМО, когда источник требований находится в самой системе;
  
• 
  Открытые СМО, когда источник требований находится вне системы;
  

3. По числу обслуживающих каналов:

• 
  Одноканальные
  
• 
  Многоканальные
  

4. По числу фаз:

• 
  Однофазные
  
• 
  Многофазные
  

2. Современные принципы организации маршрутизации пакетов между подсетями в глобальных и локальных сетях.

Под термином «маршрутизация пакетов» можно понимать не­кий механизм, позволяющий осуществить передачу пакета с од­ного узла составной сети на другой.

2.1 Маршрутизация пакетов

Включает в себя две основные задачи:

• определение оптимального маршрута пересылки пакета по составной сети;

• собственно пересылка пакета по сети.

Процесс маршрутизации состоит в определе­нии следующего узла в пути следования пакета и пересылки паке­та этому узлу. Такой узел называют хопом (от англ, hop — пры­жок, скачок). Действительно, передача пакета по составной сети происходит своего рода скачками от маршрутизатора к маршру­тизатору.

Информация, ставящая в соответствие конечному адресу на­значения пакета адрес маршрутизатора, на который нужно даль­ше отправить пакет для достижения адреса назначения, хранится в специальной таблице маршрутов, которая размещает­ся на маршрутизаторе.

2.2 Глобальная сеть

Объединяет современные средства телекоммуникаций, множество взаимосвязанных территориально-распределенных и локальных вычислительных сетей различных организаций практически всего земного шара в единую сеть

2.3 Локальная сеть 

Это компьютерная сеть, которая соединяет компьютеры в пределах ограниченной территории, такой как резиденция, школа, лаборатория, университетский городок или офисное здание.

Классификация технических средств объединения сетей включает в себя:

• 
  Пассивные
  

1. 
   Повторители
   
2. 
   Концентраторы
   

Активные

1. 
   Мосты
   
2. 
   Маршрутизаторы
   
3. 
   Коммутаторы
   
4. 
   Шлюзы
   

Рис. 1

Локальная сеть может быть разде­лена на две подсети с помощью таких сетевых устройств. Однако, очевидно, что эти же устройства мо­гут использоваться и для объединения двух и более сетей в еди­ную составную сеть.

---

Мосты и коммутаторы относятся к средствам физического и канального уровня сетевой модели OSI. В силу этого, объеди­ненная с их помощью сеть будет иметь ряд ограничений и недо­статков, связанных с базовыми технологиями, по которым по­строены входящие в нее подсети.

2.4 Мост

Работает по подуровне MAC второго канального уровня и прозрачен для протоколов более высоких уровней, то есть принимает решение о передаче кадра из одного сегмента в другой на основании физического адреса (MAC-адреса) станции назначения. Для этого мост формирует таблицу адресов, которая содержит:

• 
  список MAC-адресов, станций, подключенных к мосту
  
• 
  направление (порт), к которому станция подключена
  
• 
  “возраст” с момента последнего обновления этой записи
  

Мосты не нагружают работой остальные сетевые устройства – они находятся в одной большой сети с единым сетевым адресом и различными MAC-адресами.

Достоинствами мостов являются:

• 
  Относительная простота и дешевизна объединения ЛВС;
  
• 
  Локальные кадры остаются в данном сегменте и не загружают дополнительно другие сегменты;
  
• 
  Присутствие мостов прозрачно для пользователей;
  
• 
  Мосты автоматически адаптируются к изменениям конфигурации сети;
  
• 
  Мосты благодаря простой архитектуре, являются недорогими устройствами;
  

Недостатки заключаются в следующем:

• 
  Дополнительная задержка кадров в мостах;
  
• 
  Не могут использовать альтернативные пути – из возможных всегда один, остальные блокируются;
  
• 
  Не имеют средств для изоляции ошибочно функционирующих сегментов;
  

Существуют мосты четырех типов:

1. 
   Прозрачные
   
2. 
   Транслирующие
   
3. 
   Инкапсулирующие
   
4. 
   С маршрутизацией от источника
   

Рис. 2

2.5 Маршрутизаторы

Маршрутизаторы, как и мосты, позволяют эффективно объединять сети и увеличивать их размеры, но в отличие от последних, работают на сетевом уровне OSI-модели, то есть оперируют сетевыми адресами, и предоставляют более интеллектуальный сервис, заключающийся в определении более подходящего пути и способа передачи пакетов.

---

Весь спектр маршрутизаторов можно разбить на три группы:

1. 
   Недорогие периферийные маршрутизаторы для соединения небольших удаленных филиалов с сетью центрального офиса.
   
2. 
   Маршрутизаторы удаленного доступа для сетей среднего размера.
   
3. 
   Мощные магистральные маршрутизаторы для базовых сетей крупных организаций.
   

Рис. 3

Периферийные маршрутизаторы предназначены для объединения удаленных локальных сетей с центральной сетью и, как правило, имеют ограниченные возможности: один порт для соединения с локальной сетью и один – для соединения с центральным маршрутизатором.

Маршрутизаторы удаленного доступа обычно имеют фиксированную конструкцию с небольшим числом портов, например: один LAN-порт – для сопряжения с локальной сетью, от одного до нескольких WAN-портов – для связи с маршрутизатором сети центрального офиса и один резервный порт для коммутируемого соединения.

Магистральные маршрутизаторы, в зависимости от архитектуры, делятся на маршрутизаторы:

• 
  С централизированной архитектурой
  
• 
  С распределенной архитектурой
  

3. Правила построения анимационной сети движения заявок в AnyLogic: визуальные компоненты, правила их использования.

В системе AnyLogic присутствуют следующие визуальные компоненты для построения анимационной сети движения заявок:

3.1 Source

Рис. 4

Назначение: Генерация заявок на вход СМО.

Класс заявки: по умолчанию Entitity.

Методы: void inject(int n). Создает n заявок. int count(). Возвращает количество заявок, созданных объектом. Свойства: int arrivalType (Способ генерации заявок). Заявки могут пребывать следующими способами: С заданной интенсивностью. Интенсивность эквивалентна экспоненциальному закону распределения времени между прибытиями заявок со средним значением, равным 1/интенсивность.

Путем задания времени между прибытиями заявок. Время между двумя последовательными прибытиями определяется заданным выражением. Этот режим рекомендуется использовать для периодической генерации заявок или для генерации заявок с интервалами времени, не подчиняющихся экспоненциальному закону распределения.

2. Queue

---