Методи аналітичного, імітаційного і натурного моделювання

Моделювання представляє собою потужний метод наукового пізнання, при використанні якого досліджуваний об'єкт заміняєтся простим об'єктом, званим моделлю. Основними різновидами процесу моделювання можна вважати два види - математичне і фізичне моделювання. При фізичному (натурному) моделюванні досліджувана система заміняєтся відповідною їй іншою матеріальною системою, яка відтворює властивості досліджуваної системи зі збереженням їх фізичної природи. Прикладом цього виду моделювання може служити пілотна мережа, за допомогою якої вивчається принципова можливість побудови мережі на основі тих чи інших комп'ютерів, комунікаційних пристроїв, операційних систем і додатків.

Можливості фізичного моделювання досить обмежені. Воно дозволяє вирішувати окремі завдання при завданні невеликого кількості поєднань досліджуваних параметрів системи. Справді, при натурному моделюванні обчислювальної мережі практично неможливо перевірити її роботу для варіантів з використанням різних типів комунікаційних пристроїв - маршрутизаторів, комутаторів тощо. Перевірка на практиці близько десятка різних типів маршрутизатров пов'язана не тільки з великими зусиллями і тимчасовими витратами, й з чималими матеріальними витратами.

Але навіть і в тих випадках, коли при оптимізації мережі змінюються не типи пристроїв і операційних систем, а лише їх параметри, проведення експериментів в реальному масштабі часу для величезної кількості різноманітних поєднань цих параметрів практично неможливо за даний час. Навіть проста зміна максимального розміру пакета в якомусь протоколі вимагає переконфігурацію операційної системи комп'ютерів у мережі, що вимагає від адміністратора мережі проведення великої роботи.

Тому, при оптимізації мереж у багатьох випадках найкращим виявляється використання математичного моделювання. Математична модель представляє собою сукупність співвідношень (формул, рівнянь, нерівностей, логічних умов), що визначає процес зміни стану системи залежно від її параметрів, вхідних сигналів, початкових умов і часу.

Особливим класом математичних моделей є імітаційні моделі. Такі моделі уявляють собою комп'ютерну програму, яка крок за кроком відтворює події, в реальній системі. Стосовно обчислювальним мереж їх імітаційні моделі відтворюють процеси генерації повідомлень додатками, розбивка повідомлень на пакети і кадри певних протоколів, затримки, пов'язані з обробкою повідомлень, пакетів і кадрів всередині операційній системи, процес отримання доступу комп'ютером до розділяючого мережевого середовища, процес обробки надходження пакетів маршрутизатором тощо. При імитаційному моделюванні мережі не треба купувати дороге устаткування - його робота імітується програмами, що досить точно відтворюють основні особливості і параметри такого устаткування.

Перевагою імітаційних моделей є можливість підміни процесу зміни подій в досліджуваної системі в реальному масштабі часу на прискорений процес зміни подій в темпі роботи програми. У результаті за кілька хвилин можна відтворити роботу мережі протягом кількох днів, що дає можливість оцінити роботу мережі у широкому діапазоні варіюючих параметрів.

Існують спеціальні мови імітаційного моделювання, які полегшують процес створення програмної моделі порівняно з використанням універсальних мов програмування. Прикладами мов імітаційного моделювання можуть служити такі мови, як SIMULA, GPSS, SIMDIS.

Існують також системи імітаційного моделювання, які орієнтуються на вузький клас студійованих систем і дозволяють будувати моделі без програмування.

Перейти до Засоби аналізу та оптимізації мереж