84607

Исследование производительности протокола передачи кадров «с непрерывной передачей» в компьютерной сети

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В XXI веке различия между сбором, транспортировкой, хранением и обработкой информации продолжают быстро исчезать. Организации с сотнями офисов, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность получать информацию о текущем состоянии своего самого удаленного офиса мгновенно, нажатием кнопки.

Русский

2015-03-20

1.45 MB

47 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет

(ФГБОУ ВПО КубГТУ)

Институт компьютерных технологий и информационной безопасности

(ИКСиИБ)

Кафедра   информационных систем и программирования

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

По дисциплине  «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

На тему: Исследование производительности протокола передачи кадров "с непрерывной передачей" в компьютерной сети.

Выполнил студент группы 12-КБ-ПИ1 Дискант Александр Александрович

                                                                   (Ф.И.О.)

Допущен к защите _______________________________________________

(дата, подпись)

Руководитель работы __________________________________ О.Б. Попова

(подпись, дата, расшифровка подписи)

Нормоконтролер ______________________________________ О.Б. Попова

(подпись, дата, расшифровка подписи)

Защищён  __________________ Оценка______________________________

(дата)

Члены комиссии _____________________________________  В.А.Мурлина

(подпись, дата, расшифровка подписи)

_______________________________________________________А.Г. Волик

(подпись, дата, расшифровка подписи)

Краснодар

2014


Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет

(ФГБОУ ВПО КубГТУ)

Институт компьютерных технологий и информационной безопасности

(ИКСиИБ)

Кафедра   информационных систем и программирования

         (наименование кафедры)

                                                         УТВЕРЖДАЮ

   Зав. Кафедрой ИСП

проф. ________________Л.А.Видовский

«___»____________ 2014 г.

 

       З А Д А Н И Е

на курсовую работу

Студенту: Дискант А.А. группы  12-КБ-ПИ13 курса

                       (Ф.И.О.)                               (№  группы и курса)

института компьютерных технологий и информационной безопасности

направление 230700  –  Прикладная информатика          

         (шифр и наименование)

Тема работы: Исследование производительности протокола передачи кадров "с остановками и ожиданием" в компьютерной сети

Содержание задания: Исследование производительности протокола передачи кадров "с непрерывной передачей" в компьютерной сети

Объем курсовой работы:

а) пояснительная записка к работе 23 с.

б) задачи

Рекомендуемая литература: Блэк  Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы.

Срок выполнения работы:                   с "4" сентября по "27" ноября 2014 г.

Срок защиты:                                                                      "27" ноября 2014 г.

Дата выдачи задания:                                                        "4" сентября 2014 г.

Дата сдачи проекта на кафедру:         с "23" ноября  по  "27" ноября 2014 г.

Руководитель работы __________________________________ О.Б. Попова

                                                                         (подпись, ф.и.о., звание, степень)

Задание принял студент _______________________________ А.А. Дискант

                                                                                          (подпись, дата)


Реферат

ПРОТОКОЛ КАНАЛЬНОГО УРОВНЯ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОТОКОЛА, ПРОТОКОЛ ПЕРЕДАЧИ КАДРОВ С N-ВОЗВРАЩЕНИЯМИ, ПРОТОКОЛ ПЕРЕДАЧИ КАДРОВ С ОСТАНОВКАМИ И ОЖИДАНИЕМ, ВРЕМЯ ПЕРЕДАЧИ КАДРА.

Объектом исследования является производительность протокола передачи кадров «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети.

Цель работы состоит в создании программы, моделирующую работу протокола передачи кадров «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети.

К полученным результатам относится созданная программа, моделирующая работу протокола передачи кадров «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети.


Содержание

Введение 5

1 Нормативные ссылки 7

2 Постановка задачи 8

3 Основная часть 9

3.1 Теоретическая часть 9

3.2 Практическая часть 13

Заключение 17

Список использованных источников 18

Приложение А 19

Приложение Б 22


Введение

В XXI веке различия между сбором, транспортировкой, хранением и обработкой информации продолжают быстро исчезать. Организации с сотнями офисов, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность получать информацию о текущем состоянии своего самого удаленного офиса мгновенно, нажатием кнопки. По мере роста нашего умения собирать, обрабатывать и распространять информацию, потребности в средствах еще более сложной обработки информации растут все быстрее.

В последнее время международным стандартом становится протокол ВУК (высокоуровневое управление каналом передачи данных, HDLC). Стандартный формат кадра ВУК изображен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Формат кадра ВУК

В начале и в конце кадра для установления и поддержания синхронизации применяется восьмиразрядная последовательность 01111110, называемая флагом, или меткой. Поскольку в начале и в конце кадра применяются флаги, в установке структуры информационного поля нет необходимости.

Пакет, поступающий от вышестоящего сетевого уровня, может занимать любое желаемое число разрядов. Проверочное поле занимает 16 разрядов, поля адреса, контроля и управления – по 8 разрядов.

Протокол канального уровня реализует следующие функции:

  1.  Реализация соединения между концами каналов;
  2.  организация передачи данных по каналу;
  3.  разъединение каналов. 

Различают три вида протоколов канального уровня:

  1.  протокол с остановками и ожиданием;
  2.  протокол с N- возвращениями (с непрерывной передачей);
  3.  протоколс выборочной или селективной передачей.

Исследование производительности протокола передачи кадров «с непрерывной передачей» в компьютерной сети проводится с использованием среды разработки ПО MicrosoftVisualStudio 2010.

Конечным результатом должна быть готовая и отлаженная программа, моделирующая работу протокола передачи кадров с остановками и ожиданием.

Курсовая работа состоит из 2 частей: теоретической и практической. В теоретической части представлен анализ производительности протокола с непрерывной передачей. В практической части: описание кода программы и анализ полученных результатов.


1 Нормативные ссылки

В данной пояснительной записке использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ Р 50739-95. Государственный стандарт РФ. Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования

ГОСТ 7.32-2001. СИБИД. Отчет о НИР. Структура и правила оформления

ГОСТ 7.1-84 СИБИД. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления»

ГОСТ 7.80-2000 Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления

ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85) ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения

ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания.


2 Постановка задачи

Написать программу, реализующую работу компьютерной сети по передаче набора кадров.

Обработать наборы из 100, 1000 и 10000 кадров;

- вероятность успешной передачи кадра (варианты): 1) 0,7 и 0,3; 2) 0,3 и 0,6; 3) 0,4 и 0,5; 4) 0,25 и 0,8;

- длительность кадра: 3, 5, 10, 25;

- период передачи: 3, 5, 25, 100.

Найти:

а) время, необходимое для передачи всего набора кадров;

б) среднее время, необходимое для передачи кадра;

в) производительность протокола передачи.

Результаты оформить в виде таблицы.

Сравнить результаты имитационного моделирования с теоретическими расчетами.

Произвести анализ всей работы.


3 Основная часть

3.1 Теоретическая часть

  1.  Протокол с остановками и ожиданием

Рассмотрим этот протокол. Пусть имеется две станции А и В, связанных информационным каналом и станция А является передающей. Она предает кадр Аj и ждет подтверждения со станции В (см. рисунок 2). Так как канал имеет конечную длину lкон, то передаваемый кадр А1 от станции А достигнет станции В через время распределения сигнала tp  Далее он анализируется на станции В в течение времени t0 и станция В генерирует ответный кадр - В1 (квитанции о приеме), положительную или отрицательную, которая посылается к станции А, и будет получена ею через время tp.

Рисунок 2 - Реализация работы протокола с остановками и ожиданием.

Введем следующие обозначения:

tk - длительность (передачи) кадра А1

tp - время распространения сигнала в ЛС

tп - время простоя канала и ожидания подтверждения

tk = tп ³ 2tp+t0

tт - период времени между передачами

tT - период передачи кадров.

Тогда, tn = 2tp + t0 + ts,

tT = tk + tn,

где tk- длительность передаваемого кадра;

     ts– длительность подтверждающего кадра.

  1.  Протокол с N-возвращениями, или непрерывная передача

Здесь кадры передаются непрерывно без ожидания подтверждения (ПТВ). При получении отрицательного ("-" на рисунке) подтверждения или истечения установленного времени ожидания неподтвержденный кадр и все последующие кадры передаются вновь. Пример такой передачи представленна рисунке 3.


Рисунок 3 – Протокол с N-возвращениями

Этот протокол предполагает использование дуплексной связи.

  1.  Анализ производительности протокола с N-возвращениями.

Протокол с N- возвращениями (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Анализ системы с N-возвращениями: (а) безошибочная передача, (б) случай появления ошибки (сбоя)

Пример:

Пусть а = 4, р = 0.01. Тогда для протокола с остановкамии ожиданием нормированная производительность ограничивается значением 0.99/4, тогда как соответствующая граница для схемы с N-возвращениями находится около 0.99/(1+0.01*3)=0.96. То есть схема с N-возвращениями превосходит схему с остановками и ожиданием в 4 раза. При а<1 предпочтительнее стратегия непрерывной передачи.


3.2 Практическая часть

При запуске программы открывается окно «Анализ производительности» (см. рисунок 5). Пользователю нужно ввести необходимые значения. Затем нажать кнопку «Анализ». При нажатии кнопки «Новый анализ» данные из таблиц и данные, введенные пользователем, удаляются (необходимо для ввода новых значений и нового анализа производительности протокола (см. рисунок 6)).

 

Рисунок 5 – Анализ производительности протокола

Рисунок 6 – Новый анализ

При анализе производительности протокола передачи кадров «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети выводится окно с сообщением, показывающим, производителен данный протокол или нет. Производительность протокола зависит от параметра производительности, который, в свою очередь, зависит от длительности кадра и периода передачи кадра. В данном случае данный протокол производителен, т.к. параметр производительности меньше 1, что подтверждается выводимым в отдельном окне сообщении (см. рисунок 7).

 

Рисунок 7 – Сообщение о производительности протокола

Изменяя длительность и период передачи кадра, можно заметить, как изменяются производительность протокола с остановками и ожиданием. Изменим длительность и период передачи кадра. В поле «Длительность кадра» введем значение 10, а в поле «Период передачи» - 25. При данных значениях данный протокол не производителен, т.к. параметр производительности больше 1. Следовательно, этот протокол для передачи кадров использовать не следует, т.к. будут значительные потери по времени (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Анализ производительности протокола

Также выводится сообщение о производительности протокола (см. рисунок 9).

Рисунок 9 – Сообщение о производительности протокола

Рассмотрим ситуацию, когда данный протокол «менее производителен». Для этого введем в поле «Длительность кадра» значение 5, а в поле «Период передачи» - 5. В данной ситуации протокол «менее производителен», т.е. воспользоваться этим протоколом для передачи кадров с одной стороны можно, а с другой, разницы между этим протоколом и каким-либо нет, т.к. потери по времени незначительные (см. рисунок 10).

Рисунок 10 – Анализ производительности протокола

Сообщение о производительности протокола представлено на рисунке 11.

Рисунок 11 – Сообщение о производительности протокола


Заключение

Целью исследования является закрепление основ и углубление знаний в области анализа производительности протокола «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети, создание программного продукта для анализа производительности данного протокола.

В ходе выполнения исследования был создан программный продукт в среде MicrosoftVisualStudio 2010 для проведения анализа производительности протокола «с непрерывной передачей» в компьютерной сети.

Были углублены знания и получены навыки анализа производительности протокола с остановками и ожиданием.

Произведя анализ производительности протокола передачи кадров «с остановками и ожиданием» в компьютерной сети, стало очевидным, что его производительность зависит, прежде всего, от длительности кадра и его периода передачи.


Список использованных источников

  1.  Блэк Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. – М.: Мир, 1990.
  2.  Лойко В.И., Лаптев В.Н., Луценко Е.В., Постный В.А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Методические указания по подготовке курсовых работ (для студентов специальностей 351400 - Прикладная информатика в экономике). - Краснодар: КубГТУ, 2003. - 46с.
  3.  Шварц М. "Сети связи: протоколы, моделирование, анализ: в 2-х ч.Ч. 2" - М.: Наука- 1992.-272с.
  4.  Кравченко П.П., Чефранов А.Г. Методы управления ресурсами вычислительных систем: Учебное пособие. – Таганрог: Таганрогский ГРТИ, 1991.
  5.  http://add.coolreferat.com/docs/index-6161.html - Алгоритмы, методы, исходники.
  6.  Семенов М.И, Лойко В.И., Барановская Т.П. Компьютерные системы и сети: Учебное пособие для студентов специальности 0719 – "Информационные системы в экономике" и других экономических специальностей вузов. – Краснодар: КубГАУ, 2000. – 215с.


Приложение А

using System;

usingSystem.Collections.Generic;

usingSystem.ComponentModel;

usingSystem.Data;

usingSystem.Drawing;

usingSystem.Linq;

usingSystem.Text;

usingSystem.Windows.Forms;

namespaceПротокол_передачи_кадров

{

publicpartialclassForm1 : Form

   {

public Form1()

       {

InitializeComponent();

       }

privatevoidAnalyse_Click(object sender, EventArgs e)

       {

doublekadr = Convert.ToDouble(Kolvo_kadr.Text); //количество кадров

doubletT = Convert.ToDouble(Period_per.Text); //периодпередачи кадров

doubletk = Convert.ToDouble(Dlit_kadr.Text); //длительность кадра

double a = 0; //параметр производительности

double p = Convert.ToDouble(Ver_per.Text); //вероятность успешной передачи кадра

doublelambda_max = 0; //максимальная производительность

doublero = 0; //нормированная производительность

doubletv = 0; //среднее время передачи кадра

double tk1 = 0; //время передачи всех кадров

double tk2 = 0; //реальное время передачи всех кадров

a = tT / tk; //расчет параметра производительности

tv = tk * ((1 + (a - 1) * p) / (1 - p)); //расчет среднего времени передачи кадра

lambda_max = (1 - p) / (tk * (1 + (a - 1) * p)); //расчет максимальной производительности

ro = (1 - p) / (1 + (a - 1) * p); //расчет нормированной производительности

tk1 = tT * kadr / 1000; // расчет времени передачи всех кадров

tk2 = tT / 1000; //расчет реального времени передачи всех кадров

Parameter_a.Text = Convert.ToString(a); //вывод параметра производительности

Result_table[0, 0].Value = tk1 - tk1 % 0.001; //вывод времени передачи всех кадров

Result_table[1, 0].Value = tv - tv % 0.001; //вывод среднего времени передачи кадра

Result_table[2, 0].Value = ro - ro % 0.001; //вывод нормированной производительности

Result_table[3, 0].Value = lambda_max - lambda_max % 0.001; //вывод максимальной производительности

modeling_table[0, 0].Value = tk2 - tk2 % 0.001; //вывод реального времени передачи всех кадров

modeling_table[1, 0].Value = tv - tv % 0.001; //вывод среднего времени передачи кадра

modeling_table[2, 0].Value = lambda_max - lambda_max % 0.001; //вывод максимальной производительности

modeling_table[3, 0].Value = ro - ro % 0.001; //вывод нормированной производительности

if (a < 1) //если параметр производительности меньше 1

{ MessageBox.Show("Протокол производителен"); } //вывод сообщения

if (a == 1) //если параметр производительности равен 1

{ MessageBox.Show("Протокол менее производителен"); } //вывод сообщения

if (a > 1) //если параметр производительности больше 1

{ MessageBox.Show("Протокол не производителен"); } //вывод сообщения

}

privatevoidNew_analyse_Click(object sender, EventArgs e)

       {

Result_table.Rows.Clear(); //очисткатаблицырасчетов

Kolvo_kadr.Clear(); //очистка текстового поля "количество кадров"

Parameter_a.Clear(); //очистка текстового поля "параметр производительности"

Ver_per.Clear(); //очистка текстового поля "вероятность успешной передачи кадра"

Dlit_kadr.Clear(); //очистка текстового поля "длительность кадра"

Period_per.Clear(); //очистка текстового поля "период передачи кадров"

modeling_table.Rows.Clear(); //очистка таблицы моделирования

}

privatevoidExit_Click(object sender, EventArgs e)

{

Application.Exit(); //выход из программы

       }

   }

}

Приложение Б

Протокол производителен.

Выходные данные (расчет):

Время для передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Производительность

Максимальная производительность

0,299

6,999

0,714

0,142

Выходные данные (моделирование):

Реальное время передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Максимальная производительность

Производительность

0,003

6,999

0,142

0,714

Протокол не производителен.

Выходные данные (расчет):

Время для передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Производительность

Максимальная производительность

2,499

26,666

0,374

0,0037

Выходные данные (моделирование):

Реальное время передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Максимальная производительность

Производительность

0,025

26,666

0,037

0,374

Протокол менее производителен.

Выходные данные (расчет):

Время для передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Производительность

Максимальная производительность

0,499

8,333

0,599

0,119

Выходные данные (моделирование):

Реальное время передачи всего набора кадров

Среднее время передачи

Максимальная производительность

Производительность

0,005

8,333

0,119

0,599


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24957. Банковская гарантия, удержание, задаток как способы обеспечения исполнения обязательств 80 KB
  Признаки способов обеспечения исполнения обязательств: o имущественный характер; обеспечивают интерес кредитора и направлены на исполнение обязательства; устанавливаются либо на основании закона либо по соглашению сторон; дополнительный акцессорный характер то есть они обеспечивают исполнение основного обязательства поэтому прекращение или недействительность основного обязательства влечет прекращение или недействительность его обеспечения за исключением банковской гарантии; они применяются вне зависимости от того причинены ли...
24958. Договор купли-продажи недвижимости 55.5 KB
  К отношениям по продаже недвижимого имущества часто применяются особые требования к договорам продажи недвижимости заключаемым на торгах в том числе на публичных правила ФЗ Об исполнительном производстве к ДПН в процессе приватизации нормы законодательства о приватизации; при этом положения ГК регулирующие порядок приобретения и прекращения права собственности применяются если законами о приватизации не предусмотрено иное. Переход права собственности на недвижимость от продавца к покупателю подлежит государственной регистрации...
24959. Жилищные правоотношения 62 KB
  Сущность жилищного вопроса заключается в недостатке жилища. Этой категорией охватываются отношения в сфере управления жилым фондом в том числе его государственный учет и контроль за его использованием и сохранностью; обеспечение граждан жилыми помещениями на условиях найма; обеспечение правильного использования жилищного фонда его эксплуатация и ремонт и т. Только на жилищные отношения распространяется действие норм жилищного законодательства а к отношениям лишь отдаленно связанным с удовлетворением жилищной проблемы эти нормы не...
24960. Гражданско-правовые проблемы приватизации жилищного фонда 81 KB
  Гражданскоправовые проблемы приватизации жилищного фонда Согласно Федеральному закону от 29 декабря 2004 г. N 1541I О приватизации жилищного фонда в Российской Федерации последние изменения от 29 декабря 2004 г. Имеется проблема приватизации коммунальных квартир и комнат в них. В Примерном положении о бесплатной приватизации жилищного фонда в Российской Федерации утвержденного решением коллегии Комитета РФ по муниципальному хозяйству от 18.
24961. Гражданско-правовое регулирование приватизации государственных и муниципальных предприятий 40.5 KB
  Гражданскоправовое регулирование приватизации государственных и муниципальных предприятий Определение: приватизация отчуждение переход недвижимого имущества из государственной или муниципальной собственности в частную собственность граждан или определенных юридических лиц в порядке установленном специальным законодательством а также переход в указанном порядке к названным лицам принадлежащих публичноправовым образованиям акций открытых акционерных обществ удостоверенных ими прав. Следует отличать от коммерциализации государственных...
24962. Договор хранения 72.5 KB
  Договор хранения Сложность и особенность хранения как обязательства по оказанию услуг заключается в двойственной природе данного договора. По договору хранения одна сторона хранитель обязуется хранить вещь переданную ей другой стороной поклажедателем возвратить эту вещь в сохранности: односторонний безвозмездный и реальный договор. В бытовой сфере где отношения сторон хранения продолжают носить личнодоверительный характер указанная элементарная конструкция может найти применение хотя и в этой сфере ее значение падает поскольку и на...
24963. Договор аренды 57 KB
  Договор аренды По договору аренды имущественного найма арендодатель обязуется предоставить арендатору имущество за плату во временное владение и пользование или во временное пользование. Договор аренды консенсуальный возмездный взаимный и двусторонний. В настоящее время объектами аренды могут быть земельные участки и участки лесного фонда. Единственным существенным условием договора аренды в силу требования закона является условие о предмете аренды.
24964. Договор аренды транспортных средств 43 KB
  Договор аренды транспортных средств Выделение договора аренды транспортного средства в качестве отдельного вида договора аренды продиктовано особенностями его предмета транспортного средства. По второму признаку аренда конной повозки с неизбежностью будет отнесена к аренде движимой вещи но не к аренде транспортного средства. Закон регламентирует две разновидности договора аренды транспортного средства: 1 аренда транспортного средства с предоставлением услуг по управлению и технической эксплуатации; 2 аренда транспортного средства без...
24965. Аренда недвижимости 56 KB
  По договору аренды предприятия в целом как имущественного комплекса используемого для осуществления предпринимательской деятельности арендодатель обязуется предоставить арендатору за плату во временное владение и пользование земельные участки здания сооружения оборудование и другие входящие в состав предприятия основные средства передать в порядке на условиях и в пределах определяемых договором запасы сырья топлива материалов и иные оборотные средства права пользования землей водой и другими природными ресурсами зданиями...