基于opnet的校園網仿真畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 高，但對響應時間則要求很低。而在HTTP應用下載一個網頁只要不超過5秒也還是可以忍受的，一般情況下響應時間閾值設為100毫秒，最大不超過400毫秒，當響應時間超過閾值時，用戶就可能變得不耐煩。 網絡延遲網絡延遲是指將數據從一端發送到另一端的時間，是一個廣泛使用的性能指標。延遲時間的大小影響應用程序在網絡上的運行效率的高低，對于那些對時間敏感的應用程序而言其影響更大。比如IP語音系統（VOIP）和視頻點播系統（VOD），為達到用戶期望的語音和視頻質量，要求盡可能小的端到端延遲時間。網絡延遲的確定常測量往返時間（RTT，roundtrip time），即一個數據包自客戶機到服務器間往返所需的時間間隔，它不是固定不變的，而是隨著網絡狀態變化而變化。在服務器端，如果服務器閑，則響應快，忙則響應慢：在網絡設備上，如果網絡路徑無擁塞，則在路由器上排隊時間短，否則時間延長；在網絡傳輸中，由鏈路故障引起的路由變化也可能導致數據包往返路徑不一致，從而影響傳輸時間。可以通過對某一段時期的網絡延遲進行監測，如果出現網絡延遲的突升或突降，通常表明網絡出現故障或受到安全攻擊等。 延遲變化延遲變化是指網絡傳輸延遲的時間變化，即抖動。延遲變化一般可以理解為同向傳輸的相鄰數據包之間的時間差。造成抖動的原因主要有3個：網絡拓撲變化造成的傳播延遲變化；數據包處理要求不同帶來的交換延遲變化；因隊列的空和隊列的滿而引起的調度處理延遲變化。對于語音和視頻業務來說，不允許出現較大的延遲變化，否則將嚴重影響傳輸質量。 吞吐量網絡的吞吐量（Throughput）是衡量網絡性能的一個重要參數，指單位時間內傳輸的無差錯的數據量，通常以bps(位/秒)、Bps(字節/秒)或pps(包/秒)表示。 鏈路使用率鏈路使用率（Link Utilization）是指待定時間間隔吞吐量占鏈路接入率速率的百分比。 資源利用率資源利用率是指網絡資源的有效工作時間占整個時間的百分比。它是網絡資源使用頻度的動態度量，也是衡量網絡性能價格比的關鍵參數。資源利用率包括各種網絡部件的利用率：如信道利用率、內存利用率、CPU利用率、網絡利用率等。分析各個部分的利用率就可以知道網絡中的瓶頸在哪里。另外，資源利用率也是預測網絡性能變化的最有效途徑，從經驗來看，CPU利用率最好在30%40%，超過這個界限，網絡性能會急劇下降，而網絡利用率大約為30%70%時，可保證有突發業務時仍有足夠的帶寬可用。 丟包率網絡丟包率是指在一個待定時間間隔內，從客戶機到服務器間往返過程中丟失的數據包占所發送數據包的百分比。數據包丟失一般是由網絡擁塞引起的。丟包率一般在0%15%間變化。超過15%的丟包率可能導致網絡不可用。需要注意的是少量的丟包率并不一定表示網絡故障，很多業務在少量丟包的情況下也能繼續進行。比如一些實時應用或流媒體業務，如VOIP，就可以忍受少量的丟包，并且也不需重發丟失的包；另外，TCP協議正是靠檢測丟包發現網絡擁塞的，這時它會以便低的速率重發丟失的包。 可靠性和可用性可靠性和可用性是判斷系統是否有效的指標。與前面所闡述的動態指標不同，它們是一種靜態指標。可靠性是指在一定時間內系統能正常工作的概率。一般用平均無故障時間（MTBF，Mean Time Between Failures）表示。顯然MTBF值越大，可靠性越高。為了提高網絡的可靠性，網絡中對關鍵部件往往設置冗余備份。可用性是指在某特定時間段內，系統能正常工作的時間占總時間的百分比。通常用平均修復時間（MTTR）表示。故障次數少但故障后修復時間長，或故障次數多每次故障修復時間短，這兩種情況都是用戶無法接受的。最理想的情況是MTBF值大，而MTTR值小，即可靠性高，一般不出現故障，一旦出現故障能馬上修復[5]。拓樸結構。不同拓樸結構的網絡，其可靠性和延遲等性能會有所不同。如星形網，延遲小，但中心結點如果出故障，整個網絡都會癱瘓，網絡可靠性差；而網狀網則可靠性非常高。網絡的帶寬。它反映了單位時間內網絡傳輸數據的能力，同等條件下，帶寬越高，吞吐量越大，網絡性能越高。網絡的輸入負載。網絡所有工作站所要求傳輸的數據量之和稱為輸入負載。輸入負載的增加引起信道擁擠，時延增加，嚴重的還會因為碰撞加劇或緩沖溢出引起重發而阻塞信道。網絡節點數。網絡節點增多時，傳輸業務時延加大，網絡時延增加，網絡負載加重，從而使網絡性能下降。第四章 校園網的網絡設計 校園網的主要拓撲類型在計算機網絡中，從拓撲學的角度看，把網絡單元定義為節點，兩點間的連線稱為鏈路。網絡節點和鏈路的幾何位置就是網絡的拓撲結構，也就是指網絡中的網絡單元的地理分布和互聯關系的幾何構形[11]。按拓撲結構，計算機網絡可分為星型、樹型、網狀型、總線型、環型五類。 星型拓撲結構星型拓撲是由中央結點為中心與各結點連接組成的，多結點與中央結點通過點到點的方式連接。它的優點是：網絡結構簡單，便于管理；控制簡單，建網容易；網絡延遲時間較短，誤碼率較低。缺點是：網絡共享能力較差；通信線路利用率不高；中央結點負荷太重；網絡可靠性低。 樹型拓撲結構樹型網絡是將多級星形網絡按層次方式排列得到的網絡，它的特點是結構簡單，成本低；每個鏈路都支持雙向傳輸；結點擴充方便靈活；除葉結點及其相連的鏈路外，任何一個結點或鏈路產生的故障都會影響整個網絡。 總線拓撲結構環型結構由網絡中若干節點通過點到總線結構是指各工作站和服務器均掛在一條總線上，各工作站地位平等，無中心節點控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發送信息的節點開始向兩端擴散，如同廣播電臺發射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網絡。各節點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網上的信息。總線型結構的網絡優點是：結構簡單靈活，便于擴充；信道利用率高；傳輸速率高。缺點是：可靠性不高；會產生沖突問題；維護難，出現故障時較難查找。 環型拓撲結構點鏈路首尾相連形成一個閉合的環，數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸。環型結構具有如下特點：信息流在網中是沿著固定方向流動的，兩個節點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環路中各節點都是自舉控制，故控制軟件簡單；由于信息在環路中是依次穿過各個節點，當環中節點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網絡的響應時間延長；環路是封閉的，不便于擴充；可靠性低，一個節點故障，將會造成全網癱瘓；維護難，對分支節點故障定位較難。 網狀型拓撲結構在網狀型拓撲結構中，網絡的每臺設備之間均有點到點的鏈路連接，這種連接不經濟，只有每個站點都要頻繁發送信息時才使用這種方法。它的安裝也復雜，但系統可靠性高，可擴充性好，容錯能力強，網絡可靠性高，網絡可建成各種開關，采用多種通信信道，多種傳輸速率。現在的校園網多使用星型或樹型的拓撲結構，總線局域網已基本被星型所代替。 校園網關鍵設備及主要技術（1）中繼器中繼器用于同種局域網絡的互連，是在物理層次上實現互連的網絡互連設備，用于擴展網段的距離。它是最簡單的網絡互連設備。以太網常常利用中繼器擴展總線的電纜長度，標準細纜以太網的每段長度最大185米，最多可有5段，而增加中繼器后，最大網絡電纜長度則可提高到925米[12]。中繼器的特點有：1) 中繼器可以重發信號，這樣可以擴展網段的距離。2) 中繼器主要用在同種LAN互連中， LAN和Ethernet網。3) 中繼器工作在網絡體系結構模型的最低層物理層。4) 由中繼器連接起來的各網段必須采用同樣的信道協議，例如CSMA/CD協議。5) 由中繼器連接的網段構成一個更大的網段，并且有著相同的網絡地址，屬于一個沖突域。6) 網段上的每一個節點都有自己的地址。7) 中繼器以它相連的網絡同樣的速度發送數據。（2）集線器集線器（HUB）又稱為HUB，實質上為多端口的中繼器，在使用時，可以把集線器連接的網絡看成一個共享式總線，在集線器的內部，各端口之間相互連在一起的。集線器可分為獨立式、疊加式、智能模塊化，有8端口、16端口、24端口多種規格，集線器支持的數據傳輸率為10Mbps或100Mbps。集線器把一個端口接收的所有信號向所有端口進行廣播，因而容易形成廣播風暴。隨著網絡交換技術的發展，集線器正逐步為交換機所取代[12]。（3）交換機交換機是基于硬件的設備，它工作在數據鏈路層，交換機每個端口都有橋接功能，它能夠在任意一對端口間轉發幀，每一個端口屬于一個沖突域，按照CSMA/CD協議工作，交換機中的電路可以把任意端口的網段與別的端口的網段在數據鏈路層上連接起來。交換機可以連接不同的局域網和局域網網段，并劃分局域網的沖突域為多個，使每個端口連接的每個網段為一個沖突域，從而使每個網段之間獲得更大的帶寬，比傳統使用集線器的共享式網絡有更高的效率[12]。以太網交換機的優點如下： 1）不需要改變網絡的其他硬件，包括電纜和網絡客戶機的網卡； 2）可在低/高速網絡間切換； 3）同時有多個通信通道：每個端口的成本比路由器低，延遲小，端口密度高，所有端口都以線速率通信，即獨占整個信道。（4）路由器路由器是實現網絡間連接的主要設備，工作在OSI的第三層。它的處理速度是網絡通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則影響網絡互連的質量。因此，在局域網乃至整個互聯網研究領域中，路由器技術始終處于核心地位。路由器是用于連接多個邏輯上分開的網絡，對用戶提供最佳的通信路徑。路由器使用最少時間算法或最優路徑算法來調整信息傳遞的路徑，如果某一網絡路徑發生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進行數據格式的轉換，成為不同協議之間網絡互連的必要設備。路由器是網絡中進行網間連接的關鍵設備。路由器的優點就是其適用于大規模的網絡連接，可以采用復雜的網絡拓撲結構，負載共享和最優路徑，能更好的處理多媒體，安全性高；節省局域網的頻寬，隔離不需要的通信量，減少主機負擔，但是其也是有缺點的，那就是不支持非路由協議，安裝復雜已經價格比較