基于OPNET Modeler的公司局域網仿真與分析

孫 巍，張 博，郭鵬星

（渤海大學，遼寧錦州121000）

0 引 言

最近幾年，隨著網絡技術的成熟，各個公司對于網絡業務的需求不斷加大。如何使公司網絡達到應有的效果是每個公司首先考慮的問題。各個公司有不同的部門，每個部門的職責不同，對業務的需要不同，因此公司網絡的結構比較復雜，對設備性能的要求也比較高，鏈路速度要快。為了滿足公司的需求，要對企業的網絡進行重新的規劃和開發。利用數學建模和統計分析的方法來模擬網絡的仿真技術，以其特有的獲取特定網絡性能參數的方法被越來越多的人所關注［1］。作為一種新型的網絡模擬和設計技術，網絡仿真通過建立網絡設備以及協議模型等，模擬網絡數據的傳輸，從而完成網絡設計或優化所需要的網絡性能測試［2］。它會在網絡建設中提供科學決策的依據，減少投資風險，使網絡建設更加安全［3］。而建設一個基于多業務、復雜的公司網絡系統，投資是巨大的，因此，對公司網絡進行設計，預先對公司網絡進行仿真、模擬，可以降低投資風險，減少不必要的投資浪費。本文利用OPNET Modeler仿真軟件，通過對一個小型公司網絡結構建立模型，對它的網絡性能參數進行收集、分析和研究，觀察不同參數對網絡的影響，達到提高網絡性能、縮短網絡設計周期的目的，更有利于降低公司的投資開銷。

1 OPNET簡介及技術特點

1986年，麻省理工大學兩位博士創建了OPNET，他們發現網絡模擬具有很大價值，并在1987年建立了新型商業化的OPNET［4］。在OPNET的各個產品中，Modeler幾乎可以將其它產品的所有功能都包含其中，并且針對領域的不同展現出不一樣的用途。

（1）對于不同企業網的模擬，Modeler將會調用建立好的模型組網［5］。在某些業務不能達到企業所需服務質量的情況下，如網上交易業務、數據庫業務響應時間慢于正常等情況，Modeler將會對捕捉到的重要流量、數據進行分析和研究，從服務器、業務、網絡三方面找出遇到的瓶頸［6］。

（2）對于比企業網更加復雜的網絡模擬，如運營商（ISP）網的模擬，Modeler將會把焦點放在整個業務層的模擬以及流量的模擬，使運營商可以更快更有效地查出在業務配置中所產生的錯誤，例如某些服務器沒有配置好，容易遭到黑客襲擊等情形［4］。

（3）根據不同用戶的需求進行研發，Modeler為用戶提供一個相對開放的研發環境，以便用戶可以建立便于自己的網絡協議和配備，通過具體的細節將其確定并模擬出來。

2 局域網概述

所謂局域網，是指在一定地理范圍內將數據庫和各種計算機外置設備互相聯接起來組成的一種計算機通信網絡［7］，簡稱LAN。不同局域網有很多不一樣的分類方法，如按照拓撲結構進行分類、按照傳輸介質進行分類、按照介質訪問控制方法進行分類等［9］。

（1）按拓撲結構分類：可以將局域網分成星型網絡、網狀網絡、總線型網絡等。

（2）按傳輸介質分類：可分為雙絞線、光纜、細同軸電纜等。

（3）按照介質訪問控制方法進行分類：可以把局域網分為令牌環網、以太網等。

（4）按網絡使用的技術分類：可分為ATM網、FDDI網、以太網、快速以太網等。

圖1 某公司小型局域網的HTTP及Email應用仿真圖形

3 局域網仿真實驗

3.1 實驗目的及意義

對一個小型的公司網絡進行仿真，通過仿真結果及時了解公司局域網的性能，這種實驗對提高網速，增強網絡穩定性，克服網絡瓶頸等具有非常重要的意義。然而對公司局域網的評估還需要有一定的衡量標準和方法，一個公司的網絡性能是否穩定關系到整個公司的發展，因此了解公司網絡內部結構及網絡性能評價指標非常重要。

3.2 實驗設計及步驟

針對某公司小型局域網的HTTP及Email應用進行建模與仿真，設計及步驟如下：

第一步對網絡拓撲結構進行規劃：本實例設計一個公司有四個部門，并且利用局域網模型模擬一個服務器和多個主機的行為并構造子網。

第二步配置業務：分別對四個部門進行業務的配置。

第三步收集統計變量并進行仿真。

第四步查看仿真結果：查看多種仿真數據如HTTP頁面響應時間曲線，DB Entry的通道數據包接收時間和發送時間，Email的下載響應時間，Print接收時間。

從圖1（a）可以看出：當距離很短時，HTTP應用的頁面響應時間比較短，響應時間約為0.009 s；當距離超過10 m之后，其響應時間趨于穩定，平均響應時間為0.018 s；

從圖1（b）可以看出：DB Entry的數據接收時間和發送時間是一致的，其平均時間為0.60 s；

從圖1（c）可以看出：Email的下載響應平均時間逐漸下降，最后穩定為0.0050 s；

從圖1（d）可以看出：Email接收數據時間在一定區間內上下波動，最終平均時間穩定在0.12 s。

4 結 論

對一個公司的小型網絡來說，通過仿真獲得該公司內部網絡的性能參數，并且從這些參數中可以看出不同的通信距離對公司網絡性能的影響。

（1）HTTP應用的頁面響應時間跟距離有關，在一定的范圍內，距離越遠，響應所需的時間就越長。

（2）Email的下載響應平均時間是逐漸下降直至最后穩定，因此在對一個公司的網絡進行布線或其他設計時，需要考慮空間距離的合理性。

綜上所述，通過OPNET仿真得到的數據可以對公司的網絡進行優化，進而得到最好的網絡狀態。

［1］ 常 偉.客戶／服務器系統的建模與仿真設計［J］.硅谷，2010，（8）：46.

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［3］ 朱 偉.網絡仿真技術淺談［J］.中小企業管理與科技，2008，（11）：170-171.

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［6］ 徐天奇.基于IEC61850的數字化變電站信息系統構建及可靠性研究［D］.武漢：華中科技大學，2009.

［7］ 趙 靜.連鑄過程控制系統中局域網的組建與應用［J］.重型機械，2010，（S1）：317-319.

［8］ 冉翠翠，李 磊.淺談局域網的安全問題與應對措施［J］.中國證券期貨，2011，（6）：66.

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