مقاله شبیه سازی شبکه های کامپیوتری

مقدمه:
امروزه شبکه های کامپیوتری به یکی از پایه های اصلی در فعالیت های صنعتی، اقتصادی و خدماتی تبدیل شده اند و نفوذ آنها در تمامی جنبه های زندگی روزمره غیر قابل انکار است. کارخانه ها، مراکز تولیدی، موسسات خدماتی و سازمان های مختلف با بهره گیری از شبکه های کامپیوتری، فعالیت های خود را به گونه ای مدیریت می کنند که بتوانند در کوتاه ترین زمان ممکن، با حداقل منابع و بیشترین بازده، اهداف خود را محقق سازند. در این میان، توانایی پیش بینی رفتار سیستم ها و بررسی تعامل بین اجزای مختلف شبکه، اهمیت زیادی پیدا کرده است. بدون شناخت دقیق از نحوه عملکرد و تعامل دستگاه ها و پروتکل ها، امکان بهینه سازی هزینه ها و افزایش کیفیت خدمات شبکه ای بسیار محدود خواهد بود.

یکی از رویکردهایی که در این مسیر مورد توجه قرار گرفته، شبیه سازی شبکه ها است. شبیه سازی به معنای ایجاد یک مدل کامپیوتری از سیستم واقعی است که تمامی اجزا و متغیرهای موثر در عملکرد آن در آن مدل لحاظ شده اند. این فرآیند امکان مشاهده رفتار شبکه در شرایط مختلف، بررسی نقاط ضعف و قوت آن، و ارزیابی سناریوهای متفاوت را بدون نیاز به ایجاد تغییرات فیزیکی و صرف هزینه های سنگین فراهم می سازد. شبیه سازی شبکه های کامپیوتری در اصل یک ابزار قدرتمند برای طراحی، تحلیل و بهینه سازی شبکه است که به مهندسان و طراحان امکان می دهد رفتار تجهیزات و پروتکل ها را تحت شرایط واقعی و فرضی آزمایش کنند.

در شبکه های محلی (LAN) یکی از مسائلی که اهمیت فراوان دارد، نحوه مدیریت داده ها و دسترسی کاربران به منابع مشترک است. استفاده از دستگاه هایی مانند هاب، سوئیچ و هاب-سوئیچ در شبکه، بر کارایی، سرعت و کیفیت انتقال داده ها تاثیر مستقیم دارد. در شبکه های سنتی، هاب با روش انتشار گسترده، داده ها را به تمامی پورت ها ارسال می کند، در حالی که سوئیچ با تشخیص مقصد دقیق بسته ها، از ترافیک غیرضروری جلوگیری می کند و کارایی شبکه را افزایش می دهد. بررسی عملکرد این تجهیزات در شرایط مختلف شبکه، بدون ایجاد اختلال واقعی در محیط عملیاتی، تنها از طریق شبیه سازی ممکن است.

مدل سازی شبکه با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری، امکان تحلیل رفتار پروتکل ها، زمان تاخیر انتقال داده ها، میزان برخورد و ازدحام بسته ها و اثرات همزمانی درخواست ها را فراهم می کند. با استفاده از مدل های شبیه سازی، می توان سناریوهای مختلف را بر اساس تغییرات در تعداد کاربران، حجم داده ها و نوع تجهیزات آزمایش نمود و نتایج حاصل از این سناریوها، پایه ای برای تصمیم گیری های طراحی و توسعه شبکه فراهم می سازد. نرم افزارهای شبیه سازی مانند Arena، ابزارهای جامعی برای ایجاد مدل های پیچیده و تعریف فرایندها، منابع و محدودیت های شبکه ارائه می دهند و امکان تحلیل آماری و زمان بندی فعالیت ها را نیز فراهم می کنند.

ساختار مدل سازی در Arena و سایر نرم افزارهای مشابه، به کاربران امکان می دهد هر عنصر شبکه از جمله سرورها، هاب ها، سوئیچ ها و مسیرهای انتقال داده را به صورت ماژول های قابل پیکربندی تعریف کنند. هر ماژول می تواند رفتار و قوانین خاص خود را داشته باشد و تعامل میان آنها باعث شبیه سازی دقیق شبکه خواهد شد. با تعریف جریان داده، صف ها و منابع محدود، می توان تاثیرات گلوگاه ها، ازدحام شبکه و تاخیرها را به طور دقیق مشاهده کرد.

شبکه های کامپیوتری با پیچیدگی های ذاتی خود، نیازمند درک دقیق لایه های مختلف مدل OSI و وظایف هر لایه هستند. از لایه فیزیکی تا لایه کاربرد، تمامی پروتکل ها و تجهیزات با یکدیگر تعامل دارند و کوچک ترین تغییر در یک لایه می تواند بر عملکرد کلی شبکه تاثیر بگذارد. شبیه سازی امکان مشاهده این تعاملات، سنجش عملکرد شبکه در شرایط مختلف و بررسی تاثیر تغییرات را به صورت واقع گرایانه فراهم می کند. در شبکه های محلی، مقایسه رفتار هاب با هاب-سوئیچ و تحلیل تفاوت ها در زمان پاسخ، بهره وری و کیفیت خدمات، نشان می دهد که چگونه انتخاب تجهیزات مناسب و پیکربندی صحیح می تواند کارایی شبکه را به طور محسوسی تغییر دهد.

با شبیه سازی می توان سناریوهایی ایجاد کرد که امکان آزمایش آنها در دنیای واقعی وجود ندارد یا هزینه زیادی دارد. به کمک این تکنولوژی، رفتار شبکه در شرایط ترافیک بالا، تغییرات در تعداد کاربران، خطاهای تجهیزات و محدودیت های منابع بررسی می شود و امکان پیش بینی واکنش شبکه فراهم می گردد. در همین راستا، تحلیل عملکرد شبکه با استفاده از مدل های شبیه سازی، فرآیند تصمیم گیری درباره طراحی و بهبود شبکه را ساده تر می سازد و به ارائه تصویر دقیقی از عملکرد سیستم منجر می شود.

فهرست مطالب
مقدمه
توضیحاتی در مورد شبکه های کامپیوتری
مدل OSI و توضیح وظایف لایه های آن
توضیحاتی در مورد شبکه محلی (LAN) و هم بندی های معروف
توضیحاتی در مورد شبیه سازی
نرم افزار Arena و توضیحات کلی در مورد ساختمان کاری آن
توضیحاتی کوتاه در مورد قطعات مختلف موجود در ماژول Basic Process
مدل سازی از LAN و توضیحات مرحله ای از روند انجام کار
منابع و ماخذ