Параллельное моделирование компьютерной сети в системе Prime

Астахов А.В., Ладыженский Ю.В.

Донецкий национальный технический университет

Компьютерная сеть представляет собой сложное сочетание прикладных программ, протоколов связи, соединений, потоков данных и алгоритмов маршрутизации. Проектирования сети является довольно сложной задачей, которая требует от разработчиков сопоставлять ожидаемую производительность в сети с затратами на время проектирования и объемы памяти. Одним из подходов к решению данной задачи является использование средств моделирования компьютерной сети. В настоящее время существует множество таких средств, созданных отдельными компаниями и группами разработчиков в научном сообществе, которые применяются в образовательных, коммерческих и специализированных целях. В соответствии с их использованием и доступностью, сетевые средства могут быть классифицированы на 4 группы: аналитические, имитационные, распознавания топологии сети и создания топологии [1]. Средства моделирования имитируют динамическое поведение сетевой модели. Одной из наиболее эффективных систем, позволяющих моделировать компьютерные сети, является система PRIME.

PRIME (Parallel Real-time Immersive Modeling Environment) – это научно-исследовательский проект, главной целью которого является исследование фундаментальных технологий, допускающих крупномасштабное сетевое моделирование, и разработка сетевой среды моделирования в реальном времени [2].

Моделирование в реальном масштабе времени объединяет преимущества и моделирования и эмуляции для выполнения различных имитационных моделей и одновременно взаимодействия с физическим миром. Слово "immersive", часто используемое для описания среды виртуального мира, подразумевает, что для тех, кто использует компьютерную сеть, поведение виртуальной сети невозможно отличить от физической. То есть моделирование должно фиксировать важные характеристики целевой сети и поддерживать взаимодействия с распределенными приложениями.

Основным программным инструментом для исследований является симулятор PRIME, написанный преимущественно на языке C++, и выполняющийся в среде Unix. Для его работы необходим Linux, Mac OS или cygwin. Симулятор состоит из двух компонент: PRIME SSF и PRIME SSFNet.

PRIME SSF (Scalable Simulation Framework) – это механизм моделирования для запуска больших моделей на параллельных машинах (хотя процесс моделирования может выполняться и последовательно). SSF – это масштабируемая среда моделирования, которая является API стандартом для разработки моделей. PRIME SSF реализует SSF спецификацию. Система разработана на основе предыдущих реализаций DaSSF и iSSF. DaSSF – это симулятор, который разработали Jason Liu и David Nicol в Дартмутском колледже. Главной его особенностью является ядро для моделирования. Последняя версия ядра 3.0 поддерживает параллельное моделирование на распределенной памяти.

PRIME SSFNet – это симулятор, разработанный на основе PRIME SSF, который связан с моделированием сетевой инфраструктуры, такой, как Internet. В PRIME SSFNet реализованы необходимые сетевые компоненты: маршрутизаторы, соединения, протоколы и др. По сравнению с другими сетевыми симуляторами, таких как NS, JavaSim, SSFNet достигает значительно лучшей производительности по скорости и при потреблении памяти.