4 курс (заочка) / Учебно-методическое пособие / 09.03.02 4 курс 8 сем Мультимедийные информационные системы (отдельные главы, пособие в разработке)

	Вариант 22	Вариант 23	Вариант 24	Вариант 25
1	Внутр. BGP	EGP	EGP	OSPF
2	Внеш. BGP	RIP v1 / v2	RIP v1 / v2	EGP
3	Внеш. BGP	RIP v1 / v2	IS-IS	RIP v1 / v2
4	EGP	IGRP	Внеш. EIGRP	IGRP
5	RIP v1 / v2	EGP	Внутр. EIGRP	EGP
6	IGRP	EGP	Внутр. BGP	Внутр. EIGRP
7	Внутр. EIGRP	Внутр. BGP	OSPF	Внутр. EIGRP
8	OSPF	OSPF	IGRP	OSPF
9	Внеш. BGP	IGRP	Внутр. EIGRP	IGRP
10	IGRP	OSPF	IS-IS	Внеш. EIGRP
11	EGP	Внеш. EIGRP	EGP	Внутр. BGP
12	Внутр. EIGRP	IS-IS	Внеш. BGP	OSPF
13	Внутр. BGP	Внутр. EIGRP	IS-IS	IS-IS
14	RIP v1 / v2	RIP v1 / v2	Внутр. EIGRP	Внеш. BGP
15	IGRP	Внутр. BGP	IGRP	IS-IS
16	EGP	IS-IS	EGP	Внеш. BGP
17	Внеш. EIGRP	Внеш. BGP	IGRP	Внутр. EIGRP
18	OSPF	IS-IS	RIP v1 / v2	RIP v1 / v2
19	Внутр. EIGRP	Внеш. BGP	Внеш. BGP	IGRP
20	IS-IS	Внутр. EIGRP	Внутр. BGP	RIP v1 / v2
21	OSPF	OSPF	RIP v1 / v2	EGP
22	IS-IS	Внеш. EIGRP	OSPF	Внутр. BGP
23	IS-IS	Внеш. BGP	OSPF	Внеш. BGP
24	Внеш. EIGRP	Внутр. EIGRP	Внеш. BGP	Внеш. EIGRP
25	RIP v1 / v2	IGRP	Внеш. EIGRP	IS-IS

3. Нахождения пути с помощью алгоритма Дейкстры

Необходимо найти маршрут самого быстрого и самого медленного прохождения пакета от маршрутизатора с номером 1 до маршрутизатора с номером 25, смотри рисунок, применяя алгоритм Дейкстры.

Пакеты всегда идут от маршрутизатора с меньшим номером к маршрутизатору с большим номером. Если маршрутизатор имеет выход в интернет – то он может как посылать туда пакеты, так и получать.

Скорость обработки пакетов маршрутизатору пропорциональна административному расстоянию, см. задание 2

Условия:

1. Маршрутизация может только осуществляться от маршрутизатора с меньшим номером к маршрутизатору с большим номером.

2. Маршрутизатор с меньшим номером взаимодействует с маршрутизатором с большим номером со скоростью, которая пропорциональна административному расстоянию протокола, который указан в таблице.

4. Нахождения пути с помощью алгоритма Беллмана - Форда

Необходимо найти маршрут самого быстрого и самого медленного прохождения пакета от маршрутизатора с номером 1 до маршрутизатора с номером 25, смотри рисунок, применяя алгоритм Дейкстры.

Маршрутизатор взаимодействует с теми с которыми связан со скоростью, которая пропорциональна административному расстоянию, см. задание 2

Условия:

1. Маршрутизация может только осуществляться от маршрутизатора с меньшим номером к маршрутизатору с большим номером.

2. Маршрутизатор с меньшим номером взаимодействует с маршрутизатором с большим номером со скоростью, которая пропорциональна административному расстоянию протокола, который указан в таблице.

С 1 по 13 номер строят маршрут от меньшего маршрутизатора к большему, а с 14 по 25 наобороn

1/14	2/15	3/16	4/17	5/18	6/19	7/20	8/21	9/22	10/23	11/24	12/25	13
1	2	2	3	4	8	10	10	11	11	13	13	13
25	22	25	24	23	22	18	21	18	24	17	19	20

5. Для задания 2, 3, 4 составить таблицу маршрутизации

6. На маршрутизатор, у которого есть один порт, поступает поток IP пакетов из сети, в котором содержится максимальный объем данных, который может быть передан за одну итерацию, с определенной скоростью. Предполагается, что поток обслуживания событий, переводящие маршрутизатор, который обладает центральным процессором из состояния в состояние, является простейшим. Найти предельные вероятности состояний системы и показатели ее эффективности:

λ - интенсивность потока заявок;

µ - интенсивность потока обслуживания;

А - абсолютную пропускную способность СМО;

Q - относительную пропускную способность;

Р_отк - вероятность отказа.

S₀ - канал обслуживания свободен;

S₁ - канал обслуживания занят.

Если на обработку 1 бита входящего потока маршрутизатор приходится в среднем 5 команд и все ресурсы маршрутизатора, затрачиваются на обработку данного потока. Остальные виды задержек в расчет не принимаются.

В предельном стационарном режиме система алгебраических уравнений имеет вид:

т.е. система вырождается в одно уравнение. Учитывая что

то предельные вероятности состояний будут:

которые выражают среднее относительное время пребывания системы в состоянии S₀, когда канал свободен, и S₁, когда канал занят, т.е. определяют соответственно относительную пропускную способность Q системы и вероятность отказа P_отк

Абсолютная пропускная способность равна

Пусть на вход маршрутизатора, у которого работает 1 порт, поступает поток пакетов IP пакетов из сети Ethernet со скоростью 9984320 бит/с. Тактовая частота процессора маршрутизатора составляет 600 мГц, на обработку одного бита входящего потока затрачивается 5 команд исполняемых центральным процессором, всеми остальными видами задержек можно пренебречь.

Вычислим время, затрачиваемое маршрутизатором на обработку 1 пакета.

t_обсл= Кол. Команд/1 бит * 8 *(MTU Ethernet + 22)/ Такт. частота

t_обсл= 5*8*(1500+22) / (600*10⁶) ≈ 1,01467 * 10^-4 сек

µ=1/1,01467 * 10^-4 ≈ 9855,453351

λ=Скорость поступления / (8* (MTU Ethernet + 22))

λ=9984320/(8*(1500+22))=820 пакетов/с

№ п/п	Тип сети	MTU	Скорость процессора	Скорость поступления бит/с
1	NETBIOS	512	1,0 Ггц	1005201600
2	Wideband Network	2048	600 Мгц	601128000
3	Ethernet	1500	1,0 Ггц	1002084800
4	WLAN (802.11)	7981	900 Мгц	909140800
5	Point-to-Point	1500	1,1 Ггц	1103145600
6	Experimental Ethernet	1536	1,1 Ггц	1101817600
7	IEEE 802.5 (4Mbit/s)	4464	800 Мгц	807480000
8	Point-to-Point	1500	900 Мгц	902241600
9	IEEE 802/Source-Route Bridge	508	900 Мгц	909904000
10	16Mbit/s IBM Token Ring	17914	1,1 Ггц	1104857600
11	Point-to-Point (low-delay)	296	700 Мгц	700617600
12	SLIP	1006	700 Мгц	703152000
13	ARCNET	508	800 Мгц	800512000
14	FDDI	4352	700 Мгц	710337600
15	X.26 network	576	1,2 Ггц	1200784000
16	Ethernet	1500	1,2 Ггц	1201771200
17	DEC IP Portal	544	1,1 Ггц	1102568000
18	Experimental Ethernet	1536	600 Мгц	604504000
19	Hyperchannel	65535	1,2 Ггц	1206248800
20	ARPANET	1006	600 Мгц	601996800
21	IEEE 802.5 (4Mbit/s)	2002	1,2 Ггц	1201446400
22	IEEE 802.3	1492	800 Мгц	801814400
23	WLAN (802.11)	7981	1,0 Ггц	1011579200
24	IEEE 802.4	8166	1,0 Ггц	1008761600
25	ARCNET	508	800 Мгц	800512000

6. На маршрутизатор, у которого есть один порт, поступает поток IP пакетов из сети, в котором содержится максимальный объем данных, который может быть передан за одну итерацию, с определенной скоростью. Предполагается, что поток обслуживания событий, переводящие маршрутизатор, который обладает центральным процессором из состояния в состояние, является простейшим, т.е. пакет, поступивший в момент, когда маршрутизатор, занимается обработкой предыдущего пакета, становится в очередь и ожидает обслуживания.

Длительность обслуживания - случайная величина, подчиненная показательному закону распределения.

Очередь обслуживания ограничена памятью маршрутизатора, числом m, и если заявка пришла в момент, когда в очереди уже стоят m-заявок, то она покидает маршрутизатор не обслуженной.

Найти предельные вероятности состояний системы и показатели ее эффективности:

λ - интенсивность потока заявок;

µ - интенсивность потока обслуживания;

ρ – обслуженные заявки в единицу времени;

А - абсолютную пропускную способность СМО;

Q - относительную пропускную способность;

Р_отк - вероятность отказа;

L_сист - среднее число находящихся в системе заявок;

L_обсл – среднее число заявок под обслуживанием;

L_оч - средняя длина очереди;

Т_cист - среднее время пребывания заявки в системе;

Т_оч - среднее время ожидания в очереди.

Состояния маршрутизатора:

S₀ - канал обслуживания свободен;

S₁ - канал обслуживания занят, но очереди нет;

S₂ - канал обслуживания занят, в очереди стоит 1 заявка;

S_m - канал обслуживания занят, в очереди все m заявок, любая следующая заявка получает отказ.

Количество обслуженных заявок в единицу времени

Вероятности состояний определяются уравнениями:

Отсюда получаем, что если ρ≠1 то

Тогда остальные предельные вероятности находятся по формулам:

Если ρ=1, то

или

где

Пусть, на вход маршрутизатора, у которого работает 1 порт, поступает поток пакетов IP пакетов из сети Ethernet со скоростью 119 994 480 бит/с. Тактовая частота процессора маршрутизатора составляет 600 мГц. Память, используемая для хранения поступивших пакетов, составляет 800 Mb, на обработку одного бита входящего потока затрачивается 5 команд, исполняемых центральным процессором, всеми остальными видами задержек можно пренебречь.

t_обсл= Кол. Команд/1 бит * 8 *(MTU Ethernet + 22)/ Такт. частота

t_обсл= 5*8*(1500+22) / (600*10⁶) ≈ 1,01467 * 10^-4 сек

µ=1/1,01467 * 10^-4 ≈ 9855,453351

λ=Скорость поступления / (8* (MTU Ethernet + 22))

λ=119994480/(8*(1500+22))=9855 пакетов/с

Примем что в памяти маршрутизатора может максимально хранится:

m = 800 * 10⁶ / (MTU Ethernet + 22) = 525624 пакетов

Исходя из того, что ρ≠1, то

где (9;15) означает повторение цифры 9 – 15 раз

№ п/п	Тип сети	MTU	Скорость процессора	Скорость поступления бит/с	Объем памяти Mb
1	X.26 network	576	1,2 Ггц	239 998 928	1400
2	ARPANET	1006	600 Мгц	119 996 384	800
3	DEC IP Portal	544	1,1 Ггц	219 997 408	1300
4	ARCNET	508	800 Мгц	159 996 400	1000
5	IEEE 802.3	1492	800 Мгц	159 999 520	1000
6	Ethernet	1500	1,0 Ггц	199 990 800	1200
7	WLAN (802.11)	7981	1,0 Ггц	199 946 952	1200
8	Point-to-Point (low-delay)	296	700 Мгц	139 998 864	900
9	Point-to-Point	1500	900 Мгц	179 997 808	1100
10	Wideband Network	2048	600 Мгц	119 993 760	800
11	Ethernet	1500	1,2 Ггц	203 509 664	1400
12	NETBIOS	512	1,0 Ггц	199 997 952	1200
13	SLIP	1006	700 Мгц	139 997 152	900
14	IEEE 802.5 (4Mbit/s)	2002	1,2 Ггц	239 997 824	1400
15	Experimental Ethernet	1536	1,1 Ггц	219 989 600	1300
16	IEEE 802.4	8166	1,0 Ггц	199 983 712	1200
17	IEEE 802.5 (4Mbit/s)	4464	800 Мгц	159 988 704	1000
18	IEEE 802/Source-Route Bridge	508	900 Мгц	179 996 480	1100
19	Hyperchannel	65535	1,2 Ггц	239 676 392	1400
20	Experimental Ethernet	1536	600 Мгц	119 990 928	800
21	16Mbit/s IBM Token Ring	17914	1,1 Ггц	219 967 104	1300
22	Point-to-Point	1500	1,1 Ггц	219 995 968	1300
23	FDDI	4352	700 Мгц	139 968 000	900
24	WLAN (802.11)	7981	900 Мгц	179 971 464	1100
25	ARCNET	508	800 Мгц	159 996 400	1000