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

33 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

4192. Концепции современного естествознания. Теория большого взрыва 140.5 KB
  Сценарий Большого взрыва Как и любая схема, претендующая на объяснение данных о спектре микроволнового космического излучения, химического состава догалактического вещества и иерархии масштабов космических структур, стандартная модель эволюции Вселе...
4193. Классный час. О чем поют птицы. Экологическая беседа 622.5 KB
  Цель: развивать у детей интерес к жизни птиц, в частности, к их голосам формировать умение вслушиваться в их звуковые сигналы воспитывать любовь к природе, бережное заботливое отношение к птицам. Оборудование: запись «Голоса птиц», таблицы с изобр...
4194. Табличний процесор Excel 667 KB
  Табличний процесор Excel Мета: Нагадати і закріпити принципи обробки даних, принципи побудови діаграм і графіків, принципи систематизації та аналізу даних, поданих у таблиці, розвивати вміння використовувати електронні таблиці в навчальній діяльност...
4196. Манифест коммунистической партии 71.38 KB
  Манифест коммунистической партии Призрак бродит по Европе - призрак коммунизма. Все силы старой Европы объединились для священной травли этого призрака: папа и царь, Меттерних и Гизо, французские радикалы и немецкие полицейские. Где та оппозиционная...
4197. Программное обеспечение сетей 19.38 KB
  Программное обеспечение сетей Виртуальная машина — программная и/или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой платформы и исполняющая программы для этой платформы (target — целевая или гостевая платформа) на другой ...
4198. Розрахунок параметрів і вибір елементів тиристорних електроприводів постійного струму 297 KB
  Вихідними даними, якого є номінальна потужність 5,3 кВт і номінальна частота обертання 3350 об/хв двигуна, а також систематизація, поліпшення і закріплення знань в області проектування электроперетворювачей, самостійне використання технічної і довід...
4199. Составления заданий для тестирования учебных достижений школьников 43.5 KB
  ЦЕЛЬ: выработка умений составления заданий для тестирования учебных достижений школьников. Структурно тестовое задание обычно состоит из четырех частей: 1. Инструкция 2. Текст задания (вопроса) 3. Варианты ответов (кроме тех случ...
4200. Педагогічна майстерність. Підручник 1.85 MB
  Сутність педагогічної діяльності вчителя Суспільна значущість професії вчителя, його функції У школі все починається з учителя. І хоча результати навчання і виховання учнів залежать від трьох чинників: хто навчає, кого навчають, як навчают...