SIMULATIONSSTUDIE. Erweiterung des Schulnetzwerks der Steinwaldschule Neukirchen

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1 SIMULATIONSSTUDIE Erweiterung des Schulnetzwerks der Steinwaldschule Neukirchen unter Verwendung des Simulationswerkzeuges IT Guru von der Firma OPNET Technologies Mario Brähler Timo Jahn Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda Fach: Simulation Professor: Bühler

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... 2 Einleitung... 4 Objekt der Studie... 4 Ziel der Studie... 4 Beschreibung des Simulationswerkzeuges IT Guru... 5 Was ist Opnet IT Guru... 5 Merkmale des OPNET ITGuru... 5 Intuitive Benutzeroberfläche und Datenpräsentation... 5 Umfassende Modell-Bibliothek... 5 Hybrid-Simulation... 5 Unsere Erfahrungen mit OPNET... 6 Vorteile:... 6 Nachteile:... 6 Ist-Analyse... 7 Aufbau des bisherigen Netzwerks... 7 Aufbau des geplanten Netzwerks... 8 Benutzte Netzwerk-Komponenten... 9 Switch Mediathek: Longshine 24 Port 10/100 MBit... 9 Switch Computerräume: Longshine 16 Port 10/100 MBit Access-Point Haupt-/Nebengebäude: Netgear WG WLAN Bridge Haupt-/Nebengebäude: SMC 2482W WLAN Richtantenne Haupt-/Nebengebäude: SMC ANT-DI Simulation Eckdaten der Simulation Laufzeit der Simulation Anwendungen Profile Szenario 1: Bisheriges Netzwerk Szenario 2: Geplante Erweiterung auf das Nebengebäude Szenario 3: Erweiterung des Nebengebäudes um einen Computerraum Szenario 4: Einsatz einer 100 MBit/s Gebäude-Verbindung Analyse Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 2

3 24-Port Switch in der Mediathek Traffic Received in bit/s Traffic Forwarded in bit/s Packets Dropped in packets Bridge Haupt- und Nebengebäude / Switch Nebengebäude Traffic Received in bit/s Traffic Forwarded in bit/s Packets Dropped in packets Intranet- und Proxy-Server Intranet-Server: Load in bit/s Intranet-Server: Packets dropped in packets Intranet-Server: Delay-Time Proxy-Server: Load in bit/s Proxy-Server: Packets dropped in packets Proxy-Server: Delay-Time Fazit Anhang Bilder aus der Steinwaldschule Präsentation Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 3

4 Einleitung Die vorliegende Dokumentation fasst die Arbeitsschritte und die Ergebnisse einer Simulationsstudie zusammen. Die Studie befasst sich mit der Simulation eines reellen Computer-Netzwerks. Dabei werden mehrere Szenarien durchgespielt und miteinander verglichen. Diese Arbeit wurde im Rahmen des Faches Simulation im Sommersemester 2004 an der Fachhochschule Fulda erstellt. Objekt der Studie Das dieser Studie zugrunde liegende Objekt ist ein reell existierendes Computer- Netzwerk, welches sich in der Steinwaldschule Neukirchen befindet. Die Steinwaldschule Neukirchen ist eine Gesamtschule und Versuchsschule des Landes Hessen. Weitere Informationen über die Schule sind auf der Web-Seite der Schule unter per Telefon 06694/96230 oder direkt bei der Steinwaldschule, Reißmannweg 7, Neukirchen (Knüll) zu erhalten. Anfang 2004 wurde das bestehende, kabelgebundene Computer-Netzwerk mit 7 Wireless-LAN Access-Points erweitert. Nun soll ein zweites Gebäude per 22 MBit Wireless-LAN Bridge mit zunächst drei weiteren Access-Points angebunden werden. Ein Schaubild der momentanen sowie der geplanten Ausbaustufe des Netzwerks findet sich unter dem Punkt Ist-Analyse (Seite 7). Ziel der Studie Das Ziel der Studie ist es, herauszufinden, ob das bestehende kabelgebundene Netzwerk die auftretende Mehrlast verkraftet und ob immer noch in zumutbarer Geschwindigkeit mit dem Netzwerk gearbeitet werden kann. Dazu sollen mehrere Szenarien getestet werden, die später einzeln erläutert und ausgewertet werden. Außerdem sollen mögliche Verbesserungen aufgezeigt und analysiert werden. Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 4

5 Beschreibung des Simulationswerkzeuges IT Guru Was ist Opnet IT Guru Maximale Netzwerkverfügbarkeit, optimierte Netzwerk- und Applikationsperformance sowie vorhersagbares Verhalten bereits zur Entwicklungszeit verlangen heute nach leicht zu verwendenden Simulations- und Analysewerkzeugen. Der OPNET ITGuru ist eine solche Lösung für Netzwerk- und Applikationsentwickler. Netzwerkmanager verwenden OPNET ITGuru zur Entscheidungsfindung bei Fragen rund um Netzwerkoptimierung, Service Level Agreements sowie Kosten- und Risikoreduzierung in den sich schnell verändernden Netzwerkumgebungen. Gemeinsam mit Applikationsentwickler verwenden sie ITGuru zur Fehleranalyse und zur Behebung von Performanceproblemen bei der Applikationsentwicklung. Merkmale des OPNET ITGuru Intuitive Benutzeroberfläche und Datenpräsentation Die Modellierungs-Umgebung spiegelt das tatsächliche Netzwerk genau wieder Intelligenter, zeitsparender Import von Topologie- und Verkehrsdaten Projektbasierter Workflow vereinfacht die What-If-Analyse über mehrere Szenarien hinweg Prädiktive Analyse lokalisiert Quellen von Problemen bezüglich der Reaktionszeit der Anwendung WEB-basierte Reports identifizieren schnell projizierte SLA-Verletzungen Umfassende Modell-Bibliothek Geräte, Links, Protokolle und Anwendungen Hinter allen Modelle steht ein sorgfältiges F&E-Programm Eigene Modelle können im ITGuru verankert werden Hybrid-Simulation Einzigartige Verbindung von analytischer Modellierung und ereignisdiskreter Simulation Ausgewogenheit in Geschwindigkeit und Genauigkeit (Quelle: ) Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 5

6 Unsere Erfahrungen mit OPNET Im Rahmen der von uns durchgeführten Simulationsstudie können wir folgende Vorund Nachteile von OPNET herausstellen. Vorteile: 1. Der Benutzer von OPNET hat eine sehr gute Übersicht über das gesamte Netzwerk. Durch die Darstellung in Piktogrammen ist diese auch leicht verständlich. 2. Der Benutzer kann an alle eingefügten Geräte eine Vielzahl von Auswertungen durchführen, die nach dem Simulationsablauf betrachtet und ausgewertet werden können. 3. Durch das Einfügen mehrerer Szenarien ist der Benutzer in der Lage, Abwandlungen des bestehenden Netzwerkes schnell und einfach zu erstellen. 4. Bei der späteren Auswertung können die verschiedenen Szenarien mit einander verglichen werden. Nachteile: 1. Der Benutzer hat eine große Auswahl von Geräten, dadurch fällt die Entscheidungsfindung nicht immer einfach. 2. Auch die Analyse- und Funktionsvielfalt bringt oft Probleme mit sich 3. Das bei der Installation vorhandene Tutorial ist nicht hilfreich. 4. Die Simulationsdauer nimmt mit zunehmender Größe des Projektes sehr stark zu. Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 6

7 Ist-Analyse Im Folgenden wird die aktuelle Konfiguration des Netzwerkes, sowie die geplante Erweiterung aufgezeigt. Des Weiteren werden die einzelnen Netzwerk-Komponenten wie Switch, Access-Ponit, usw. beschrieben. Aufbau des bisherigen Netzwerks Das Netzwerk der Steinwaldschule wurde in den letzten Jahren Schritt-für-Schritt aufgebaut. Am Anfang beschränkte es sich auf die Mediathek. Nach und nach wurden die beiden Computer-Räume, das Lehrerzimmer sowie das Büro des Hausmeisters angeschlossen. Anfang 2004 wurden dann noch elf im Hauptgebäude verteilte Access-Ponits angeschlossen um einen mobilen Zugriff auf das Netzwerk mittels Notebooks zu ermöglichen. Folgendes Schaubild zeigt diese Ausbaustufe: Bild 1: Schaubild des Aufbaus des bisherigen Netzwerks Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 7

8 Aufbau des geplanten Netzwerks Nun soll ein ca. 100 Meter entferntes Nebengebäude angeschlossen werden. In diesem soll zunächst der Zugang über drei Access-Points ermöglicht werden. Als Verbindung zum Hauptgebäude soll eine Wireless-LAN Bridge mit Richtantenne zum Einsatz kommen. Das folgende Schaubild solle die geplante Netzwerk-Struktur verdeutlichen: Bild 2: Schaubild der geplanten Erweiterung Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 8

9 Benutzte Netzwerk-Komponenten Zur Realisierung des Netzwerkes wurden folgende Komponenten eingesetzt: Switch Mediathek: Longshine 24 Port 10/100 MBit Der zentrale Haupt-Switch steht in der Mediathek. Es ist ein Gerät der Firma Longshine und trägt die Model-Bezeichnung LCS-883R-SW24N. Weitere Informationen über Longshine und deren Produkte sind im Internet unter zu finden. Die Eckdaten des Switch sind: Standard IEEE und IEEE 802.3u Standards Netzwerk Media 24 10/100M Nway RJ-45 Ports Uplink Automatisch Cross-Over; Auto MDI/MDI-X Transmissions Modus Auto-Negotation (Halb oder Voll Duplex) Netzwerk Datenrate Auto-Negotation (100MBit/s oder 10MBit/s) Zwischen Speicher 768 Kbytes MAC Adressen Tabelle 4K MAC Adressen Einträge Max Forwarding Rate 148,800 Pakete pro Sekunde LED Anzeigen Strom, Link/Aktivität, Voll-Duplex/Kollision, Datenrate Zertifikate FCC, CE, TÜV Temperatur 0 C - 50 C Luftfeuchtigkeit 10% - 90% Netzteil Internes Schaltnetzteil VAC, 50-60Hz Abmessungen 441 x 197 x 42 mm Opnet-Model Bild 3: Zentraler Haupt-Switch in der Mediathek Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 9

10 Switch Computerräume: Longshine 16 Port 10/100 MBit In den beiden Computerräumen kommen ebenfalls Switche der Firma Longshine zum Einsatz, allerdings das Model 883R-SW16N mit jeweils 16 Ports. Im oberen Computerraum befindet sich ein Switch, im unteren zwei. Die Switche sind mit einer Geschwindigkeit von 100 MBit/s mit dem Haupt-Switch verbunden. Die wichtigsten Daten sind: Standard IEEE und IEEE 802.3u Standards Netzwerk Media 16 10/100M Nway RJ-45 Ports Transmissions Modus Auto-Negotation (Halb oder Voll Duplex) Netzwerk Datenrate Auto-Negotation (100MBit/s oder 10MBit/s) Zwischen Speicher 512Kbytes MAC Adressen Tabelle 16K MAC Adressen Einträge Max Forwarding Rate 148,800 Pakete pro Sekunde LED Anzeigen Strom, Link/Aktivität, Voll-Duplex/Kollision, Datenrate Zertifikate FCC, CE, TÜV Temperatur 0 C - 50 C Luftfeuchtigkeit 10% - 90% Netzteil Internes Schaltnetzteil VAC, 50-60Hz Abmessungen 445 x 192 x 42 mm Bild 4: Ein Switch, wie sie in den beiden Computerräumen zum Einsatz kommen Opnet-Model Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 10

11 Access-Point Haupt-/Nebengebäude: Netgear WG602 Im Hauptgebäude sind sieben Access Points der Firma Netgear (http://www.netgear.de) installiert, um einen drahtlosen Zugang zum kabelgebunden Netzwerk im gesamten Hauptgebäude zu ermöglichen. Im Nebengebäude sind zunächst drei Access Point des selben Models eingeplant. Die Access-Points haben eine maximale Datenübertragungsrate von 54 MBit/s. Allerdings sind in den schuleigenen Notebooks nur WLAN-Karten mit b Standard installiert, so das nur eine maximale Übertragungsrate von 11 MBit/s zwischen Access Point und Notebook möglich ist. Die Leistungsmerkmale der Access Points in Kurzform: Datenübertragungsrate 54 MBit/s Frequenz 2.4 GHz Standard g Verschlüsselung 64-Bit WEP, 128-Bit WEP, WPA-PSK* weitere Funktionen Unterstützt Roaming und Bridging* Funktionalität Status LEDs Strom, Funktionalität, Ethernet-Verbindung/aktiv Schnittstellen LAN: 10/100Mbit/s IEEE 802.1u Antenne 2 dbi (austauschbar, SMA-Anschluss) Betriebsumgebung Betriebstemperatur: 0 bis 55 C Betriebsluftfeuchtigkeit: 10 bis 90%, nicht kondensierend Bild 5: Ein im Hauptgebäude installierter Access-Point mit Datendose und Stromversorgung Opnet-Model Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 11

12 WLAN Bridge Haupt-/Nebengebäude: SMC 2482W Um die beiden Gebäude zu verbinden soll in jedem Gebäude eine WLAN-Bridge der Firma SMC verwendet werden. Die maximal mögliche Geschwindigkeit beträgt 22 MBit/s. Weitere Informationen zu SMC und deren Produkten sind im Internet unter verfügbar. Die wichtigsten Daten in Kurzform: zur Verbindung räumlich getrennter Netzwerke Reichweite maximal 300 Meter 22 MBit/s maximale Übertragungsgeschwindigkeit 2.4 GHz ISM Frequenzband (lizenzfrei), 13 Kanäle (Europa) 64-/ 128-/ 256-Bit WEP Verschlüsselung Unterstützt Point-to-Point und Point-to-Multipoint Verbindungen Automatisches Fallback auf 11/ 5.5/ 2/ 1 Mbit/s, 100% abwärtskompatibel Modulationen: BPSK (1 Mbit/s), QPSK (2 Mbit/s), CCK (5.5/ 11 Mbit/s), PBCC (5.5/ 11/ 22 Mbit/s) 2 abnehmbare externe Antennen mit Antennen-Diversity Konfiguration über Webbrowser oder Windows-Utility Opnet-Model Bild 6: Die Bridge die die beiden Gebäude verbinden soll Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 12

13 WLAN Richtantenne Haupt-/Nebengebäude: SMC ANT-DI105 Um die WLAN-Technologie richtig zu nutzen und um die Qualität und Sicherheit der Verbindung zu verbessern, wird in beiden Gebäuden eine Richtantenne der Firma SMC verwendet. Die Daten der Antenne: Antennengewinn: 10.5 dbi Abstrahlwinkel: 50 Polarisation: elliptisch Stehwellenverhältnis (VSWR): < 1.22 Front to Back Ratio: 28 db Impendanz: 50 Ohm Verbindung: TNC (N, weiblich) Abmessung (L x B x H): 15,95/27,56/31,65 x 11,1 x 11,63 Bild 7: Die Richtantenne um die Qualität der Verbindung zu verbessern Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 13

14 Simulation Im folgenden Teil wird die Simulation in Opnet mit allen Einstellungen und Werten beschrieben. Die Simulation teilt sich in drei Teile auf: 1. Simulation des bisherigen Netzwerks um Vergleichswerte zu erhalten 2. Simulation der Erweiterung auf das zweite Gebäude mit acht Notebooks 3. Simulation einer möglichen Erweiterung des Nebengebäudes um einen Computerraum mit 15 Clients, welche die Server im Hauptgebäude verwenden 4. Simulation mit den Gegebenheiten aus Szenario 3, jedoch wurde die Funkstrecke durch eine Kabelgebundene 100 MBit/s Verbindung ersetzt Zum Abschluss werden die Simulationsergebnisse aufgezeigt und miteinander verglichen. Daraus können Schlüsse gezogen werden, ob das geplante Netzwerk mit die entstehende Mehrlast verarbeiten kann oder ob eine Alternative gesucht werden muss. Eckdaten der Simulation Laufzeit der Simulation Die Simulationszeit soll fünf Stunden betragen und einen Vormittag an einem Schultag abbilden. Anwendungen Im Schulnetzwerk der Steinwaldschule werden von den Anwendern verschiedene Netzwerk-Anwendungen genutzt: HTTP: Surfen im Internet und Intranet mittels HTTP-Server und Proxy-Server. Abrufen und Senden von s. FTP: Die Administratoren nutzen FTP um HTML-Inhalte auf die entsprechenden Server zu laden. Remote Login: Wird von den Terminal-Clients zum anmelden am Terminal- Server benötigt. Terminal-Server Nutzung: Da Opnet keine Simulation eines Terminal-Netzes anbietet, wurde in unsere Simulation der Netzwerk-Traffic zwischen Terminal- Server und Clients durch Heavy FTP ersetzt, was in etwa dem Volumen des Terminal-Server Traffics entspricht. Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 14

15 Profile Die Computer der Steinwaldschule werden von unterschiedlichen Benutzergruppen genutzt, welche alle unterschiedliche Anforderungen haben. Folgende Benutzergruppen gingen in die Simulation ein: Schüler: Die Haupt-Nutzergruppe. Verwendet werden von den Schülern die Anwendungen HTTP, , Drucken. Lehrer: Lehrer nutzen HTTP, und Drucken, allerdings nicht von allen Clients aus. Der Client im Lehrerzimmer sowie der Computer des Hausmeisters werden ausschließlich von der Benutzergruppe Lehrer genutzt. Administrator: Die Administratoren nutzen zusätzlich die Anwendung FTP. Schüler RO / RU: Diese Profile stellen die Nutzung des Terminal-Dienstes dar. RO steht für Rechnerraum oben, RU für Rechnerraum unten. Da sich der Traffic für den Terminal-Dienst nur auf diese beiden Räume beschränkt, war die Aufnahme dieser beiden Profile in die Simulation nötig. Szenario 1: Bisheriges Netzwerk Das bisher bestehende Netzwerk (ohne Anbindung des Nebengebäudes) hat sich seit der Einrichtung erfahrungsgemäß bewährt. In unsere Studie simulieren wir das bisherige Netzwerk um Vergleichswerte für die geplanten Erweiterungen zu erhalten. In Opnet stellt sich das Netzwerk folgendermaßen dar: Bild 8: Aufbau des bisherigen Netzwerks in Opnet Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 15

16 Bild 9: Aufbau des Subnetzes Mediathek in Opnet Bild 10: Aufbaus des Subnetzes Rechnerraum oben in Opnet Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 16

17 Bild 11: Aufbau des Subnetzes Rechnerraum unten in Opnet Zusätzlich zu den fest installierten Clients wurden in unserer Simulation acht im Hauptgebäude befindliche Notebooks an das Netzwerk angeschlossen. Da es leider Probleme mit den WLAN-Komponenten in Opnet gab und die verfügbaren Komponenten nicht unsere Anforderungen erfüllten, wurden diese durch Kabelverbindungen ersetzt. Da die WLAN-Verbindung des IEEE-Standards b eine maximale Übertragungsrate von 11 MBit/s hat, wurden diese Verbindungen durch kabelgebundene Verbindungen mit 10 MBit/s ersetzt. Dies sollte für die Simulation genügen und in etwa identische Werte liefern. Szenario 2: Geplante Erweiterung auf das Nebengebäude Der nächste Schritt war die Erweiterung des Netzwerks auf das Nebengebäude mittels einer WLAN-Bridge. Da auch hierbei Probleme mit den WLAN-Komponenten auftraten wurde auch dieses Gerät in der Simulation durch ein entsprechendes, kabelgebundenes Gerät ersetzt. Die 22 MBit/s Verbindung der geplanten WLAN- Bridge wurde durch zwei 10 MBit/s Verbindungen ersetzt. Das Netzwerk im Nebengebäude gestaltet sich analog den Notebooks im Hauptgebäude. Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 17

18 Bild 12: Aufbau des erweiterten Netzwerks in Opnet Szenario 3: Erweiterung des Nebengebäudes um einen Computerraum In Zukunft wird möglicherweise eine größere Anzahl Clients im Nebengebäude benötigt. Dies ist noch nicht geplant, soll aber schon simuliert werden. Daraus kann man schließen, ob die geplante 22 MBit/s WLAN-Verbindung zwischen den Gebäuden auch zukunftssicher ist und noch Mehrlast verkraftet. Dazu wurde das Nebengebäude um einen Computerraum mit 15 Clients erweitert, welche die Dienste der Server in der Mediathek nutzen. Bild 13: Aufbau des Netzwerks mit zusätzlichem Computerraum im Nebengebäude in Opnet Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 18

19 Bild 14: Aufbau des Computerraums im Nebengebäude in Opnet Szenario 4: Einsatz einer 100 MBit/s Gebäude-Verbindung Im Vergleich zu der in Szenario 3 genutzten 22 MBit/s WLAN-Verbindung zwischen den Gebäuden wurde noch eine 100 MBit/s Kabelverbindung anstatt der Funkverbindung simuliert. Dabei fallen die beiden WLAN-Bridges weg und es wird ein weiterer Switch im Nebengebäude eingesetzt. Sollte eine solche Verbindungsart eingesetzt werden, würden allerdings in der Realität noch Mehrkosten für das Verlegen eines Kabels quer durch den Schulhof und im Gebäude entstehen. Bild 15: Aufbau des Netzwerks mit 100 MBit/s Verbindung zwischen den Gebäuden in Opnet Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 19

20 Analyse Im Netzwerk der Steinwaldschule gibt es mehrere wichtige Knotenpunkte. Zu jedem dieser Knotenpunkte wurden in dieser Studie mehrere Statistiken erstellt, welche Schlüsse über die Funktion des Netzwerks in den vier Szenarien zulassen. 24-Port Switch in der Mediathek Der Switch in der Mediathek ist sicherlich das wichtigste Gerät im Netzwerk, weil er der zentrale Knotenpunkt ist. Alle Switches der Computerräume, Access Points und die Server sind direkt mit diesem Switch verbunden. Sollte er ausfallen ist Kommunikation nur noch in den einzelnen Computerräumen möglich und der Proxy- sowie Intranet-Server ist nicht mehr erreichbar. Unsere Studie geht allerdings vom Gutfall aus, d.h. von funktionierenden Geräten. Nachfolgend die wichtigsten Statistiken des Switches. Traffic Received in bit/s Durch Anschluss des Nebengebäudes mit acht Notebooks hat sich der Traffic geringfügig erhöht (rote Kurve). Erst bei Anschluss eines weiteren Computerraums ist eine größere Steigerung zu verzeichnen, die aber immer noch Spielraum für weitere Erweiterungen lässt. Bild 16: Graph Trafic Received in bits/s für Switch Mediathek (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4 ) Traffic Forwarded in bit/s Im Vergleich zum Verlauf des Graphen für Traffic Received fällt auf, dass beide identisch sind. Daraus lässt sich schließen, dass alle empfangengen Daten weitergeleitet wurden, d. h. keine Daten sind verloren gegangen sind. Bild 17: Graph Trafic Forwarded in bits/s für Switch Mediathek (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4 ) Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 20

21 Packets Dropped in packets Diese Annahme wird durch diesen Graphen bestätigt. Da der Verlauf konstant bei null bleibt, wurden zu keiner Zeit Pakete verworfen. D.h. der Switch wird mit der entstanden Mehrlast fertig. Bild 18: Graph Packets dropped in packets für Switch Mediathek (blau = alle vier Szenarien, da Graphen überlappen) Bridge Haupt- und Nebengebäude / Switch Nebengebäude Die nächste wichtige Komponente des Netzwerks ist die WLAN-Bridge im Hauptund Nebengebäude. Da beide Geräte logischerweise die selben Statistiken liefern, soll hier nur die Bridge im Hauptgebäude dargestellt werden. Die Graphen der anderen Brigde verlaufen identisch. Im vierten Szenario wurden die Bridges durch einen Switch im Nebengebäude ersetzt. Auch dies geht in die Simulation ein. Traffic Received in bit/s Auch bei der Bridge/Switch wurde das Volumen der ankommenden Daten aufgezeichnet. Wie man dem Graphen entnehmen kann, ist das Volumen in Szenario 3 um einiges gestiegen. In Szenario 4 ist kaum ein Anstieg zu Szenario 3 zu verzeichnen. Bild 19: Graph Traffic Received in bits/s für Bridge HG (blau = Szenario 2, rot = Szenario 3, grün = Szenario 4 mit Switch ) Traffic Forwarded in bit/s Im Vergleich mit den empfangen Daten und den weitergeleiteten Daten, sind identische Graphen zu erkennen. Bild 20: Graph Traffic Forwarded in bits/s für Bridge HG (blau = Szenario 2, rot = Szenario 3, grün = Szenario 4 ) Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 21

22 Packets Dropped in packets Als Bestätigung der Graph für die verworfenen Pakete. Auch hier zeigt sich, dass die WLAN-Verbindung der Bridge/Switch zwischen den Gebäuden auch bei Mehrlast noch einwandfrei funktioniert und benutzbar bleibt. Intranet- und Proxy-Server Bild 21: Graph Packets dropped in packets Bridge HG (blau = Szenario 2,3 und 4, da Graphen überlappen) Wenn mehr Clients im Netzwerk sind, muss ein Server auch mit mehr Anfragen rechnen, die er bearbeiten muss. Deshalb wurde für diese Studie auch die Auslastung der Server in der Mediathek gemessen. Intranet-Server: Load in bit/s Auf diesem Graphen ist die Auslastung des Intranet- Servers dargestellt. Wie erwartet steigt sie mit zunehmender Anzahl von Clients an. Die Anfragen bei Switch- und Bridge-Verbindung sind in etwa gleich. Bild 22: Graph Load in bits/s für Intranet-Server (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4) Intranet-Server: Packets dropped in packets Auch hier wieder der Ausschlag gebende Wert. Der Graph zeigt, dass der Server keine Packete verworfen hat und somit alle Anfragen angenommen, bearbeitet und beantwortet hat. Bild 23: Graph Packets dropped in packets für Intranet-Server (blau = alle vier Szenarien, da Graphen überlappen) Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 22

23 Intranet-Server: Delay-Time In diesem Graphen sieht man, dass die Verzögerungszeit des Intranet-Servers bei Szenario 3 mit steigender Zahl der Clients deutlich gestiegen ist. Diese Verzögerung kann durch eine schnellere Verbindung wie in Szenario 4 gemindert werden. Bild 24: Graph Delay-Time des Intranet-Server (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4) Proxy-Server: Load in bit/s Hier nun die Grafik für die Auslastung des Proxy- Servers. Auch in diesem Fall steigt die Auslastung mit der Anzahl der an das Netzwerk angeschlossenen Clients. Bild 25: Graph Load in bits/s für Proxy-Server (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4) Proxy-Server: Packets dropped in packets Zum Abschluss der Graph der verlorenen Packete des Proxy-Servers. Auch hier ist der Verlauf konstant null. Also ist auch der Proxy-Server der Mehrlast gewachsen. Bild 26: Graph Packets dropped in packets für Proxy-Server (blau = alle vier Szenarien, da Graphen überlappen) Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 23

24 Proxy-Server: Delay-Time Bei diesem Server ist die Verzögerungszeit bei größerer Anzahl an Clients nicht stark gestiegen. Jedoch ist wieder zu erkennen, dass eine schnellere Anbindung des Nebengebäudes die Verzögerungszeit gering hält. Bild 27: Graph Delay-Time des Intranet-Server (blau = Szenario 1, rot = Szenario 2, grün = Szenario 3, türkis = Szenario 4) Fazit Durch die Analyse der während der Simulation erhaltenen Daten und Statistiken ergab sich folgendes Ergebnis: Das Netzwerk funktioniert nach der geplanten Anbindung des Nachbargebäudes weiterhin anstandslos. Auch einer zukünftigen Erweiterung steht nichts im Wege, da noch nicht alle Netzwerkressourcen verbraucht sind. Die Alternative mit einer 100 MBit/s Kabelverbindung zwischen den Gebäuden ist nicht nötig, weil diese keinen großen Geschwindigkeitszuwachs bringt. Die Mehrkosten für diese Verbindung stehen in keinem Verhältnis zum Nutzen. Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 24

25 Anhang Bilder aus der Steinwaldschule Im Folgenden sind Fotos aus der Steinwaldschule mit beschreibenden Texten abgebildet. Bild 28: Der große Pausenhof der Steinwaldschule. Auf der rechten Seite sieht man das Hauptgebäude und auf der linken das an das Netzwerk anzuschließende Nebengebäude. Bild 29: Der untere Computerraum mit Schülern bei der Arbeit Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 25

26 Bild 30: Der obere Computerraum Bild 31: Der Haupt-Switch sowie der Intranet- und der Proxy-Server im abschließbaren Nebenraum der Mediathek Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 26

27 Bild 32: Die Arbeitsstationen in der Mediathek Bild 33: Die Schul-Notebooks, welche bei Bedarf an die Schüler ausgegeben werden können. Alle Notebooks sind mit WLAN-Karten ausgerüstet um drahtlos auf das Netzwerk zugreifen zu können Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 27

28 Präsentation Auf dieser CD-ROM finden Sie das Opnet Projekt, die Dokumentation und die Präsentation des Projektes: Mario Brähler, Timo Jahn, Daniel Schwalm SS 04 FH Fulda 28

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