【正文】 點擊Video應用后的Discription，選擇Edit，： 編輯Video 配置然后選擇Video Conferencing，點擊Edit，把Traffic Mix(%)的值選擇為All Background，： 設置All Background增加業(yè)務后，重新進行仿真， 仿真結果及分析1)網(wǎng)絡延遲，： 網(wǎng)絡延遲從圖中可以看出，增加了業(yè)務后，網(wǎng)絡延遲明顯增高，達到了秒級數(shù)，對網(wǎng)絡性能產(chǎn)生了嚴重的影響。2) 文件服務器負載，： 文件服務器負載從圖中可以看出，由于增加了節(jié)點，文件服務器的負載也稍有增加。3)WEB服務器負載，： WEB服務器負載從圖中可以看出，增加節(jié)點后，WEB服務器的負載沒有太大變化，說明WEB服務器性能比較穩(wěn)定。4)數(shù)據(jù)庫服務器負載，：從圖中可以看出，增加視頻業(yè)務后，數(shù)據(jù)庫服務器的負載明顯上升，值為原來的五倍左右，服務器性能遇到了瓶頸。如果不對網(wǎng)絡進行改進，這將對校園網(wǎng)性能產(chǎn)生嚴重的影響。5)服務器組到核心交換機的鏈路利用率，：從圖中可以看出，由于增加了視頻業(yè)務，服務器組到核心交換機的鏈路利用率明顯增加，遠遠高于之前的鏈路利用率?？梢姡?00BaseT的鏈路帶寬已經(jīng)不能滿足業(yè)務需求，所以需要對校園網(wǎng)進行升級設計，以滿足日益增長的網(wǎng)絡需求。6)圖書館到核心交換機的鏈路利用率，：從圖中可以看出，增加業(yè)務后，圖書館到核心交換機的鏈路利用率也增加，且鏈路利用率還在不斷上升。 7)學生宿舍到核心交換機的鏈路利用率，：由圖中可以得出，學生宿舍的鏈路利用率已經(jīng)不堪負重，上行鏈路利用率急劇下降，下行鏈路利用率也出現(xiàn)了瓶頸，可以看出學生宿舍增加節(jié)點后，對鏈路的帶寬要求越來越高。8)HTTP頁面響應時間，： HTTP頁面響應時間，HTTP的目標響應時間為3秒，已經(jīng)達到了秒數(shù)級，這樣的延遲對網(wǎng)絡是不能容忍的。9)網(wǎng)絡丟包率，：從圖中可以看出，網(wǎng)絡穩(wěn)定后丟包率維持在每秒100個包左右。這是由于各局域網(wǎng)與核心交換機之間的鏈路帶寬有限，或者核心交換機、服務器等出現(xiàn)了性能瓶頸。而校園網(wǎng)的應用在不斷增加，導致現(xiàn)有的校園網(wǎng)結構已經(jīng)不能滿足用戶的上網(wǎng)需求，從而出現(xiàn)了嚴重丟包的現(xiàn)象。 本章總結本章對某高校大學校園網(wǎng)進行了建模，根據(jù)每個功能進行局域網(wǎng)的劃分，中心以一臺核心交換機進行連接，構成簡單的星形拓撲結構。這時由于網(wǎng)絡節(jié)點比較少，業(yè)務也很簡單，網(wǎng)絡延遲小，網(wǎng)絡速度快。由于校園網(wǎng)規(guī)模的擴大，增加了節(jié)點和視頻業(yè)務，導致網(wǎng)絡延遲急劇增加，達到秒級數(shù)量，已到了不能容忍的地步。由仿真結果可以知道，網(wǎng)絡延遲主要是由于學生宿舍到核心交換機的鏈路負荷太重，以及服務器到核心交換機之間的鏈路形成瓶頸。同時，由于校園網(wǎng)的主干以及服務器組沒有進行冗余備份和負載均衡，一旦中心節(jié)點出現(xiàn)故障，整個校園網(wǎng)將會癱瘓。所以必須針對這些問題對校園網(wǎng)進行升級改造，從而滿足校園網(wǎng)不斷增長的業(yè)務需求，以使校園網(wǎng)高效、快速、穩(wěn)定、安全地運行。5 校園網(wǎng)升級方案設計與性能分析通過第五章的仿真分析知道，現(xiàn)有校園網(wǎng)100Mbps主干已經(jīng)不能滿足用戶不斷增長的需求，而且單中心結點的拓樸形式也存在很大的安全隱患。所以，必須對現(xiàn)有的校園網(wǎng)進行升級改造，才能使校園網(wǎng)高效、穩(wěn)定、安全地運行。 方案選擇為了提高原有主干網(wǎng)的速度，首先應確定采用哪一種比較先進有效且有較高性價比的網(wǎng)絡技術。目前，提升網(wǎng)絡速度的技術主要有兩種方案：一是ATM技術，二是千兆以太網(wǎng)技術。ATM是目前在多媒體信息傳輸中應用非常廣泛的技術，但ATM網(wǎng)絡技術復雜，維護難度大，設備價格較貴，升級成本高；而千兆以太網(wǎng)技術已經(jīng)很成熟，它在拓展帶寬的同時又和原有的100Mbps校園網(wǎng)保持了很好的兼容性，從而可以節(jié)約大量資金。此外，為解決交換式網(wǎng)絡中廣播風暴的發(fā)生，在改造后的校園網(wǎng)中我們將采用虛擬局域網(wǎng)(VLAN)技術。它可以根據(jù)用戶的不同業(yè)務需求，將位于不同地理位置的節(jié)點從邏輯上劃分為不同的子網(wǎng)，從而保障了網(wǎng)絡安全，提高了網(wǎng)絡性能。 校園網(wǎng)結構的改進由于學生宿舍由原來5000個節(jié)點增加到了20000個節(jié)點，而全校網(wǎng)絡應用業(yè)務增加了視頻(Video)業(yè)務。導致網(wǎng)絡延遲加劇，達到秒級，頁面響應時間也達到了秒級單位，而從鏈路利用率的對比可以看出，學生宿舍到核心交換機的鏈路可能不堪重負，形成了瓶頸，服務器組到核心交換機的鏈路也是如此?，F(xiàn)在對原有網(wǎng)絡進行改進，原有校園網(wǎng)主干采用的是單個中心節(jié)點的星形拓撲結構，一旦中心節(jié)點出現(xiàn)故障就會導致整個校園網(wǎng)癱瘓。為保證校園網(wǎng)安全可靠運行，新增加一臺核心交換機(Cisco5500)分擔原交換機任務，使其與原來的中心節(jié)點互為備份節(jié)點，使整個校園網(wǎng)結構變成環(huán)形，以保證校園網(wǎng)快速、穩(wěn)定、安全地運行。在服務器組中，分別新增一臺文件服務器、WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器，以實現(xiàn)服務器之間的備份冗余、負載均衡。匯聚交換機與核心交換機之間，及核心交換機與上層出口之間均采用多模光纖連接，出口路由器與CERNET及CHINANET之間采用10Gbps鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，新增網(wǎng)絡節(jié)點和二層交換設備之間采用100Mbps雙絞線進行互聯(lián)，從而構成以千兆光纖為主干，100Mbps交換到桌面的網(wǎng)絡結構。具體拓撲改進如下，所有與核心交換機連接的鏈路改為1000BaseX，服務器組中Database server服務器與二層交換機(Cisco 2924)的鏈路改為1000BaseX，各個局域網(wǎng)的接入交換機分別連接到兩臺核心交換機上，以構成鏈路的冗余結構。然后，在兩臺核心交換機（5500）與出口交換機（6509）之間增加兩臺流控及負載均衡設備（Alteon 180），從而實現(xiàn)核心交換機之間的負載均衡以及對各局域網(wǎng)進行流量控制。另外新增一臺三層交換機（3560）連接學校的認證管理及安全服務器，并在服務器組增加一臺Alteon 180，實現(xiàn)服務器之間的負載均衡。最后新增一臺防火墻和一臺路由器，把校園網(wǎng)的兩個網(wǎng)絡出口進行分離，以達到不同互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務之間的隔離作用，： 改進后的校園網(wǎng)拓撲增加負載均衡設備后，： 服務器組拓撲 改進后校園網(wǎng)的仿真分析對增加節(jié)點及業(yè)務后的應用配置不作改變，重新運行仿真：1)網(wǎng)絡延遲，： 網(wǎng)絡延遲從圖中可以看出，幾乎感覺不到延遲的存在，網(wǎng)絡性能有了明顯的改善。2)文件服務器負載，： 文件服務器負載文件服務器的負載也由之前的20000bit/s降低到了峰值為200bit/s，從而在文件服務器之間實現(xiàn)了負載均衡。3)WEB服務器負載，： WEB服務器負載WEB服務器的負載也明顯降低，由之前的100000bit/s降低到200bit/s，從而在WEB服務器之間實現(xiàn)了負載均衡。4)數(shù)據(jù)庫服務器負載，：數(shù)據(jù)庫服務器的負載明顯降低，由之前的100000bit/s降低到了170bit/s，從而在數(shù)據(jù)庫服務器之間實現(xiàn)了負載均衡。5)服務器組到核心交換機的鏈路利用率，、：第一條鏈路利用率： 第一條鏈路利用率第二條鏈路利用率： 第二條鏈路利用率由圖可知，校園網(wǎng)升級之后，不僅在鏈路之間形成了冗余，還實現(xiàn)了鏈路間的負載均衡。這時服務器組到核心交換機之間兩條鏈路的利用率都升高了，網(wǎng)絡性能得到明顯的改善。6)圖書館到核心交換機的鏈路利用率，：從圖可知，增加了鏈路帶寬后，圖書館到核心交換的鏈路利用率也得到了提升，加快了數(shù)據(jù)傳輸速度，使圖書館資源能得到充分的利用。7)學生宿舍到核心交換機的鏈路利用率，、：第一條鏈路利用率：第二條鏈路利用率：從圖可知，學生宿舍到核心交換機之間用兩條千兆光纖進行負載均衡，總鏈路利用率上升了，單條鏈路利用率得到了緩沖，加快了學生上網(wǎng)的速度。8)HTTP頁面響應時間，： HTTP頁面響應時間最后，可以看到HTTP頁面響應時間也比之前降低了很多，，回到可接受的數(shù)值范圍內。9)網(wǎng)絡丟包率，：網(wǎng)絡丟包率由之前的每秒100個包降低到了每秒10個包，網(wǎng)絡性能得到了很大的改善。 劃分VLAN前后性能比較前面已經(jīng)提到，為解決交換式網(wǎng)絡中廣播風暴的發(fā)生，在升級后的校園網(wǎng)中我們將采用虛擬局域網(wǎng)(VLAN)技術。并且在第二章中已經(jīng)介紹了VLAN的相關知識，下面將介紹OPNET中VLAN的配置方法，并對比劃分VLAN前后核心交換機的性能變化。1)OPNET中VLAN劃分步驟(1)配置核心交換機結點屬性VLAN Parameters_Scheme的屬性值為“PortBasedVLAN”，即開啟交換的VLAN功能。 開啟VLAN功能(2)配置交換機的VLAN Parameters_Supported VLANs屬性，為交換機添加9個VLAN，對應每個局域網(wǎng)，： 為各局域網(wǎng)分配VLAN要將各個局域網(wǎng)分別放在不同的VLAN中，可按圖中所示設置子網(wǎng)號(VID)分別為50、60、70、80、90，子網(wǎng)名稱分別為tushuguan、gongxueguan、lixueguan、shiyanlou、xingzhenglou、jiaoxuelou、xueshengsushe、jiaogongsushe、fuwuqi。VID不能設為1，因為這是系統(tǒng)默認的VLAN號，包含所有計算機。(3)在交換機的Switchport Configration屬性中設置虛擬網(wǎng)端口號(PVID)、端口類型(Port Type)及每個端口支持的VLAN列表(Supported VLANs)。并把相應的端口加入VLAN，： 把端口加入VLAN2)仿真結果及分析下面是劃分VLAN前后核心交換機轉發(fā)數(shù)據(jù)量的對比。劃分VLAN前核心交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)量，： 劃分VLAN前核心交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)量劃分VLAN后，核心交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)量，： 劃分VLAN后核心交換機數(shù)據(jù)轉發(fā)量由圖中看出，劃分VLAN后核心交換機轉發(fā)數(shù)據(jù)量有很大降低。劃分VLAN后，不屬于同一個VLAN的通信將會被拒絕，能過濾掉廣播包、防止ARP攻擊等，從而提高了校園網(wǎng)帶寬利用率和運行安全性。 校園網(wǎng)路由協(xié)議的分析校園網(wǎng)要正常工作，必須配置合適的路由協(xié)議，而常用的路由協(xié)議分為距離矢量路由協(xié)議(RIPvRIPvIGRP)和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(OSPF、ISIS)。距離矢量路由協(xié)議是為小型網(wǎng)絡環(huán)境設計的。在大型網(wǎng)絡環(huán)境下，這類協(xié)議在學習路由及保持路由將產(chǎn)生較大的流量，占用過多的帶寬。如果在90秒內沒有收到相鄰站點發(fā)送的路由選擇表更新，它才認為相鄰站點不可達。每隔30秒，距離矢量路由協(xié)議就要向相鄰站點發(fā)送整個路由選擇表，使相鄰站點的路由選擇表得到更新。這樣，它就能從別的站點（直接相連的或其他方式連接的）收集一個網(wǎng)絡的列表，以便進行路由選擇。距離矢量路由協(xié)議使用跳數(shù)作為度量值，來計算到達目的地要經(jīng)過的路由器數(shù)。RIP使用BellmanFord算法確定最短路徑，即只要經(jīng)過最小的跳數(shù)就可到達目的地的線路。最大允許的跳數(shù)通常定為15，那些必須經(jīng)過15個以上的路由器的終端被認為是不可到達的。鏈接狀態(tài)路由協(xié)議更適合大型網(wǎng)絡，但由于它的復雜性，使得路由器需要更多的CPU資源。它能夠在更短的時間內發(fā)現(xiàn)已經(jīng)斷了的鏈路或新連接的路由器，使得協(xié)議的會聚時間比距離矢量路由協(xié)議更短。通常，在10秒鐘之內沒有收到鄰居的Hello報文，它就認為鄰居已不可達。一個鏈接狀態(tài)路由器向它的鄰居發(fā)送更新報文，通知它所知道的所有鏈路。OSPF使用Dijkstra最短路徑算法構建最短路徑樹，它確定最優(yōu)路徑的度量值是一個數(shù)值代價，這個代價的值一般由鏈路的帶寬決定。具有最小代價的鏈路被認為是最優(yōu)的。在最短路徑優(yōu)先算法中，最大可能代價的值幾乎可以是無限的。如果網(wǎng)絡沒有發(fā)生任何變化，路由器只要周期性地將沒有更新的路由選擇表進行刷新。下面通過在OPNET中建模，對RIP和OSPF路由協(xié)議關于收斂性、路由開銷、路由延時等方面進行對比分析，確定哪一種路由協(xié)議更適合現(xiàn)有的校園網(wǎng)。 RIP路由模擬與性能測試點擊菜單欄中的“Scenarios”，在子菜單中單擊“Scenario Components_Import”，導入RIPRIPv2場景，： 導入RIPv2場景，該模型主要包括四個主干路由器以及一些子網(wǎng)，每個子網(wǎng)是兩個局域網(wǎng)，通過路由器連到主干路由器上，且配置了相應的業(yè)務流量，路由器間互連的鏈路采用的是PPP DS3鏈路。該模型中共四個子網(wǎng)。 RIP網(wǎng)絡模型 IP地址分配網(wǎng)絡IP地址子網(wǎng)IP地址子網(wǎng)West子網(wǎng)EastNorthNetEastNetSouthNetWestNet由于RIPv2支持VLSM（變長子網(wǎng)掩碼），所以在子網(wǎng)的劃分中采用了VLSM，可以有效地使用無類別域間路由（CIDR）和路由匯總來控制路由表的大小。 個子網(wǎng)都是B類網(wǎng)絡地址 ，掩碼長度為16位，但根據(jù)網(wǎng)絡需求，可以從主機位中借出幾位來作網(wǎng)絡位，從而增加了子網(wǎng)的數(shù)量，最有效地利用了現(xiàn)有的地址空間。經(jīng)過VLSM后的子網(wǎng)，通過RIPv2路由協(xié)議匯總到主干路由器上，并以一條匯總的B類網(wǎng)絡路由發(fā)送給其他路由器，從而減少了路由表的條目。NorthNet子網(wǎng)內的仿真模型，： NorthNet子網(wǎng)模型，由West和East兩個局域網(wǎng)和一臺中心路由器組成。兩個局域網(wǎng)擁有相同的網(wǎng)絡結構，均是采用100BaseT的局域網(wǎng)模型，該模型是快速以太網(wǎng)模型，它包括任何數(shù)量的工作站和一個服務器，在本模型中工作站的數(shù)量是十個。針對協(xié)議的性能仿真主要是從路由協(xié)議網(wǎng)絡收斂性，協(xié)議開銷，網(wǎng)絡延時三個方面進行仿真分析。路由協(xié)議網(wǎng)絡收斂性是指路由域中所有路由器對當前的網(wǎng)絡結構和路由轉發(fā)達成一致的狀態(tài)。收斂時間是指從網(wǎng)絡的拓撲結構發(fā)生變化到網(wǎng)絡上所有的相關路由器都得知這一變化，并且相應的做出改變所需要的時間。協(xié)議開銷是指網(wǎng)絡節(jié)點為了獲得路由信息所引入更新網(wǎng)絡狀態(tài)信息的通信開銷，它