30 Дек

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЛОКАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK (VLAN)




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Интенсивное развитие информационных технологий и сетей связи привело к созданию и внедрению современных инфокоммуникационных сетей связи поддерживающих широкий спектр услуг практически во все сферы деятельности человека. Поэтому на сегодняшний день сети связи различных организаций и предприятий, могут достигать достаточно больших размеров, поддерживать широкий спектр услуг и иметь хорошую масштабируемость. Зачастую такая организация сетей не возможна без объединения большого количества активных сетевых устройств в отдельные сетевые сегменты, что в свою очередь приводит к появлению большого объема служебного трафика в сети, вызывающего дополнительные задержки трафика, увеличения времени пребывания пакетов в сети и сложности администрирования таких сетей.

Одним из направлений, позволяющим в определенной степени решить указанную проблему, является использование технологии виртуальных локальных сетей (Virtual Local Area Network — VLAN). VLAN – это группа конечных станций с общим набором требований, не зависящая от физического расположения этих станций, которая имеет те же свойства, что и физическая локальная сеть, но позволяет группировать конечные станции, находящиеся в разных сегментах локальной сети. Кроме того, VLAN позволяет группировать порты коммутатора, чтобы ограничить лавинную рассылку одноадресного, многоадресного и широковещательного трафика. Трафик, созданный в определенной VLAN, рассылается только по портам, которые принадлежат к этой VLAN [1].

Для исследования работы локальной сети при использовании технологии VLAN была реализована сеть связи предприятия с организованными в ней виртуальными локальными сетями для бухгалтерского отдела, отдела управления, отдела кадров, юридического отдела, IT отдела, план и схема которых представлен в таблицах 1 и 2. Были рассмотрены разные топологии подключения в сети, рассчитаны задержки распространения пакетов и приведены численные значения таких задержек.

Для того чтобы оценить производительность локальной сети при использовании технологии VLAN была разработана имитационная модель сети связи в программном пакете RiverbedModeler. Данная сеть связи состоит из 160 персональных компьютеров коммутаторов второго уровня, которые разделяются на виртуальные локальные сети.

Локальная сеть помимо узлового коммутатора Cisco 2948 имеет ещё 4 коммутатора 3Com 3870. В сегментах также присутствуют коммутаторы D-Link DGS-1024 и Cisco 2948. Подключаются они по древовидной структуре, имеющей 2 ветви каскадно-соединенных коммутаторов и сходящиеся в узловом коммутаторе. Схема организации связи сети представлена на рисунке 1. Схема сети с древовидной топологией и потоками VLAN представлена на рисунке 2.

Таблица 1

План организации VLANs

Отделы организации Бухгалтерия Отдел кадров Юридический отдел IT отдел Управленческий отдел
Номера VLAN 2 3 4 5 6

Таблица 2

Схема организации VLAN

Коммутаторы 3Com 3870 3Com 3870_2 3Com 3870_3 3Com 3870_4 Cisco 2948 Cisco 2948_2 Cisco 2948_3 D-Link
Access-порты 2,3,4 5,6 3,4 3,4 5,6 2,3 5,6
Trunk-порты 2,3,4,5,6 2,3,4,5,6 2,3,4 3,4,5,6 2,3,4,5,6 2,3,4,5,6 2,3 5,6

Пользователи локальной сети подключаются по интерфейсу 100BASE-T поддерживающий скорость 100 Мбит/с. к коммутаторам 3Com 3870, на 2-ух из которых имеются 48 портов и на другом 24 порта. К коммутатору  Cisco 2948 – подключено 20 рабочих станций и коммутатор  D-Link DGS-1024 к которому подключены  10 рабочих станций.

В качестве критерия оценки производительности сети используется средняя время пребывания пакета в сети с несколькими узлами коммутации, соединенными между собой дуплексными линиями связи с пропускной способностью dk,l байт/с между k и l узлами [2].

Каждый узел коммутации имеет буфер неограниченной емкости, средняя длина пакета равна Lp=1/μ байт. Поток данных, возникающей в узле i и предназначенный узлу j, является простейшим со средней интенсивностью λi,j пакетов/с. Полная средняя интенсивность сети определяется по формуле:

Результаты моделирования показаны на рисунках 3-5. На рисунке 3 изображены характеристика времени пребывания пакета, находящегося в сети при использовании технологии VLAN и без нее. Кривая изображенная пунктирной линией показывает результат с использованием технологии VLAN. Данные были получены при моделировании трафика в сети с древовидной топологией, с характеристикой VLAN из таблиц 1 и 2.

На рисунке 4 изображено количество переданных и принятых пакетов на коммутаторе 3com_3870 при характеристике сети, в которой элементы расположены в соответствие с древовидной топологией [3].

Как видно из приведенного графика, задержка значительно уменьшилась при использовании технологии VLAN. Это можно объяснить тем, что количество пакетов в сети сокращается, ввиду того что отпадет необходимость массовой рассылки широковещательных пакетов всем работающим машинам. Широковещание ограничивается пределами VLAN  и не выходит за его границы. Соответственно в сети, с 160 работающими машинами, широковещание происходит между группами, примерно разбитыми по 20-30 компьютеров.

Вывод. Результаты компьютерного моделирования показали, что использование технологии виртуальных локальных сетей (Virtual Local Area Network VLAN) в сетях с большим количеством сетевых устройств, позволяет существенно снизить количество пакетов, находящихся в сети, а также уменьшить задержку и среднее время пребывания в сети, увеличивая тем самым производительность мультисервисной сети связи.

Список литературы:

  1. Одом У. Официальное руководство Cisco по подготовке к сертификационным экзаменам CCENT/CCNA ICND1, 2-е изд.: Пер. с англ. М.: ООО “И.Д.Вильямс”, 2010. – 672с.
  2. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения. Спб.: Наука и Техника, 2005. – 240 с.
  3. Тарасов, В.Н., Проектирование и моделирование сетей ЭВМ в системе OPNET Modeler: лабораторный практикум. Оренбург: 2012. – 258 с.
    МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЛОКАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK (VLAN)
    Written by: Ушаков Дмитрий Игоревич, Золотарь Николай Иванович, Гудов Илья Юрьевич
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 06/20/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)
    Available in: Ebook