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Kurzfassung in deutsch
Um die Leistung von verteilten Anwendungen und Netzprotokollen in
Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Rechnernetze zu
analysieren, wird eine Testumgebung benötigt, die Netzeigenschaften
zuverlässig nachbilden ("emulieren") kann. Eine solche
Testumgebung wird Emulationssystem genannt. Bisher existierende
Emulationssysteme sind aufgrund ihrer Architektur entweder nur für
sehr kleine Szenarien geeignet, oder sie können nur unabhängige
Netzverbindungen nachbilden, und schließen damit alle
Netztechnologien mit gemeinsamen Medien aus.
In dieser Arbeit werden zunächst verschiedene Architekturvarianten
für die Realisierung eines Emulationssystems vorgestellt und
bewertet. Für die Variante mit zentraler Steuerung und verteilten
Emulationswerkzeugen wird dann detailliert die Funktionalität eines
Emulationssystems mit seinen wesentlichen Komponenten beschrieben.
Das in dieser Arbeit entwickelte Emulationsverfahren greift auf der
logischen Ebene der Sicherungsschicht in den Kommunikationsstapel
ein. Auf dieser Ebene werden die beiden Basiseffekte Rahmenverlust
und Verzögerung durch verteilte Emulationswerkzeuge nachgebildet.
Alle anderen Netzeigenschaften können auf diese Basiseffekte
zurückgeführt werden.
Um Netztechnologien mit gemeinsamen Medien durch verteilte Werkzeuge
nachbilden zu können, wird zusätzlich das Konzept des virtuellen
Trägersignals eingeführt. Hierbei werden die Eigenschaften eines
Rundsendemediums nachgebildet, indem kooperative Emulationswerkzeuge
Rundsendungen zur Signalisierung eines Trägersignals benutzen.
Somit kann jedeWerkzeuginstanz lokal ein aktuelles Modell des
emulierten gemeinsamen Mediums halten. Auf dieser Basis kann auch
das Verhalten von Medienzugriffsprotokollen nachgebildet werden.
Die Arbeit deckt auch die wesentlichen Realisierungsaspekte eines
Emulationssytems ab. Mit ausführlichen Messungen wird gezeigt, dass
das entwickelte System für die Nachbildung von Netzszenarien sehr
gut geeignet ist, selbst wenn die nachzubildenden Parameter sich
dynamisch ändern. Die entwickelten Werkzeuge sind in der Lage,
Netzeigenschaften in einem weiten Parameterbereich realistisch
nachzubilden. Mit diesem System steht nun eine ideale Testumgebung
für Leistungsmessungen von verteilten Anwendungen und
Netzprotokollen in Abhängigkeit von Netzeigenschaften zur
Verfügung.
Abstract in English
During the design and implementation of these new distributed
applications and protocols, it is essential to analyze their
performance in various network environments. While mathematical
analysis and simulations are commonly used in early design stages,
measurements have to verify the theoretical results as soon as
implementations become available.
To conduct these measurements in a reliable, controllable
environment, a synthetic network environment is needed that can be
parametrized in order to reproduce the properties of an original or
fictitious network. The process of introducing network properties
that differ from the actual properties of the hardware in use is
called network emulation. A network emulation tool is software or
hardware capable of altering network traffic in a specified way. A
testbed with a number of interconnected nodes and suitable emulation
tools is called network emulation testbed.
Existing approaches to network emulation either consider only small
scenarios, or are restricted to simple network properties and do not
allow the emulation of shared media networks.
In this doctoral thesis, a method for network emulation is proposed
that is both scalable in terms of scenario size and network traffic,
and provides the possibility of emulating shared media networks. The
proposed system, the Network Emulation Testbed (NET), combines a
centralized scenario control and distributed network emulation tools
running on several node PCs. The emulation tools can cooperate to
maintain a distributed, yet consistent media model. This facilitates
the emulation of shared media networks with distributed tools.
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