شبیه سازی شبکه

بشر با گذشت زمان و پیشرفت فناوری به دنبال ارائه روش و راه کارهایی بود تا بتواند خود را در شرایط واقعی قرار داده، در زمان، هزینه و تجهیزات صرفه جویی کند و همچنین میزان خطرپذیری در مشاغل مختلف را تا حدودی کاهش دهد. یکی از این روش ها استفاده از نرم افزارهای شبیه ساز است. یک خلبان با استفاده از شبیه ساز پرواز می تواند حضور در شرایط واقعی را تجربه کرده، هواپیما را در شرایط بد جوی، از دست دادن موتورها یا نقص فنی هدایت کند به طوری که خطری متوجه آن نشود. شبیه سازی طراحی یک مدل از سیستم واقعی است که با آن مدل می توان آزمای شهایی را انجام داد. هدف شبیه سازی آگاهی از رفتار واقعی سیستم و ارزیابی آن است. از آنجایی که دسترسی به تمام تجهیزات شبکه و استفاده از امکانات آنها در امر آموزش بسیار دشوار است و بدون این امکانات، آموزش صرفاً جنبه تئوری خواهد داشت، وجود نرم افزارهای شبیه ساز ضروری است . این نرم افزار به کاربر امکان شبیه سازی محیط عملی شبکه و پیاده سازی سناریوهای قابل اجرا در یک شبکه واقعی را به صورت مجازی  یدهد و باعث سهولت آموزش مفاهیم عملی، صرفه جویی در زمان و هزینه و همچنین سهولت عیب یابی می شود.

لیست نرم افزارهای مختلف شبیه سازی شبکه

• نرم افزار شبیه ساز NS2
• نرم افزار شبیه ساز NS3
• نرم افزار شبیه ساز OPNET
• نرم افزار شبیه ساز OMNET++
• نرم افزار شبیه ساز JSIM
• نرم افزار شبیه ساز GNS3
• نرم افزار شبیه ساز GLOMOSIM/QUALNET
• نرم افزار شبیه ساز VIRL
• نرم افزار شبیه ساز IOU

شبیه ساز NS2

نرم افزار شبیه سازی NS2 متن باز بوده و رویدادها را به صورت گسسته زمانبندی نموده و شبیه سازی می کند. دانشگاه UC Berkeley این شبیه ساز را پیاده سازی کرده است که بر روی سیستم عامل های UNIX ، Free BSD و ویندوز قابل نصب است. شبیه ساز NS-2 بخشی از پروژه VINT4 بوده این شبیه ساز برای شبکه های محدود و کوچک طراحی شده و پروتکل های زیادی توسط این نرم افزار شبیه سازی شده است.

شبیه ساز NS3

طراحی و پیاده سازی نرم افزار شبیه ساز NS3 در فاصله زمانی ۲۰۰۴ – ۲۰۰۵ شروع شد. یک تیم با مدیریت تام هندرسون از دانشگاه واشینگتون به همراه دو نفر دیگر و جورج رایلی موسسه فناوری جورجیا شروع به فعالیت کردند. هدف جایگزینی شبیه سازی برای شبیه ساز NS2 بود. در فرآیند توسعه NS-3 سازگاری با NS-2 اساسا به خاطر سربار بالای نگهداری نادیده گرفته شد. شبیه ساز NS3 از ابتدا با زبان برنامه نویسی C++ نوشته شد و اولین نسخه از NS3 در سال ۲۰۰۸ ارائه گردید. این نرم افزار توپولوژی، لینک ارتباطی و پروتکل های مختلف شبکه را مدل می کند و خروجی های مختلفی ارائه می شود که می توان با XGraph و گنوپلات شهودی سازی نمود.

شبیه ساز OPNET

نرم افزار شبیه ساز OPNET به صورت تجاری ارائه شده و برای استفاده از آن به مجوز نیاز دارد این نرم افزار بستر مناسبی را برای مدلسازی، شبیه سازی و ارزیابی کارایی شبکه های سیمی و بی سیم آماده کرده است. این نرم افزار از شبکه های مختلف و سیستم های توزیع شده پشتیبانی می کند و برروی سیستم عامل های ویندوز XP ، ۲۰۰۰ ، لینوکس و سولاریس قابل نصب است. محیط شبیه سازی OPNET گرافیکی بوده و ابزارهای مختلفی را در اختیار کاربران قرار می دهد و کاربر می تواند با  مدلسازی سناریوها و ترافیک مختلف شبکه را شبیه سازی نماید و آن شبکه را بر اساس پارامترهای مشخصی ارزیابی نماید. کاربر می تواند در شبیه ساز OPNET چندین سناریو تعریف کند. این نرم افزار از چندین ویرایشگر تشکیل شده است. یک ویرایشگر مرکزی برای کنترل ویرایشگرهای دیگر وجود دارد و این ویرایشگرها به صورت سلسله مراتبی عمل می کنند. ویرایشگر گره برای پیکربندی گره و رفتار آن تعریف شده و ویرایشگر دیگری برای تعریف فرمت بسته در این شبیه ساز وجود دارد. این نرم افزار ویرایشگر تعریف فرآیند نیز دارد که فرآیند رفتاری شبکه را مشخص می کند و به کاربران اجازه می دهد تا نتایج مورد نظر خود را با انتخاب پارامترهای مشخصی به دست آورند. شبیه ساز OPNET می تواند با ساختار سلسله مراتبی خود مدلسازی های پیچیده را پشتیبانی کند.

شبیه ساز Omnet++

نرم افزار شبیه ساز OMNET++ متن باز، مبتنی بر مولفه(Component) و پیمانه ای (Modular) است و رخدادها در این شبیه ساز به صورت گسسته برنامه ریزی می شوند. این شبیه ساز رایگان بوده و در پروژه های دانشگاهی و تحقیقاتی کاربرد دارد. نرم افزار آمنت با هدف شبیه سازی ارتباطات شبکه ای طراحی شد ولی با توجه به معماری انعطاف پذیری که این نرم افزار داشت توانست در شبیه سازی سیستم های پیچیده فناوری اطلاعات، شبکه های مبتنی بر پرس و جو (Query) و معماری سخت افزارها مورد استفاده قرار گیرد. این شبیه ساز بین محققین و کاربران تجاری محبوبیت بسیاری دارد و روی سیستم عامل لینوکس، دیگر سیستم عامل های مبتنی بر Unix و سیستم عامل ویندوز قابلت نصب دارد. این شبیه ساز یک ویرایشگر گرافیکی (GNED2) دارد که کاربر می تواند با استفاده از این ویرایشگر توپولوژی مورد نظر خود را در نرم افزار طراحی نماید.

شبیه ساز Glomosim / QUALNET

شبیه ساز Glomosim توسط UCLA طراحی و پیاده سازی شده و برای مدلسازی شبکه های بی سیم در مقیاس گسترده و ارتباطات سیمی دیگر  طراحی و پیاده سازی شده است. این نرم افزار بر اساس رویدادهای گسسته (Discrete-event) شبیه سازی را انجام داده و قابلیت پردازش موازی (Parallel) رویدادها را نیز دارد. نسخه تجاری شبیه ساز Glomosim با نام QualNet ارائه شده است و محصول تجاری این نرم افزار در سال ۲۰۰۰ ارائه شد.

شبیه ساز JSIM

نرم افزار شبیه سازی JSIM براساس یک معماری مبتنی بر مولفه (Component) طراحی شده که در این معماری مولفه ها قابلیت خودگردانی (ACA) دارند. این نرم افزار به صورت رایگان در اختیار محققیقن و طراحان شبکه قرار گرفته است و یک پلت فرم برای شبیه سازی شبکه های مختلف با نام INET در اختیار کاربران قرار داده است. شبیه سازی J-SIM ساختاری مشابه با معماری OMNET++ دارد و قابلیت شبیه سازی شبکه های Real-Time را در اختیار کاربران قرار می دهد و بر خلاف شبیه سازهای مبتنی بر رویداد گسسته که در زمان مشخص و با برنامه ریزی رخدادها را مدیریت می کرد به صورت Real-Time شبیه سازی را انجام می دهد. کاربران برای استفاده از شبیه سازی J-SIM به دو زبان نیاز دارند. این نرم افزار به زبان JAVA برای مدلسازی و پیاده سازی شبکه نیاز دارد و برای پیکربندی و کنترل شبیه سازی در Run-Time به یک زبان اسکریپتی نیاز دارد. این نرم افزار از زبان های اسکریپتی TCL ، Perl و Python پشتیبانی می کند و به صورت پیش فرض از زبان TCL خاصی با نام RUV برای اجرا به صورت Run-Time پشتیبانی می کند. نتایج شبیه سازی به سه روش Trace File ، گراف X-Y و NAM قابل استخراج است و از ابعاد مختلفی شبیه به Omnet++ است. شبیه سازی JSIM به صورت مولفه ای کار می کند به همین دلیل می تواند ساختار شبکه مدلسازی شده را در یک فایل XML ذخیره کند همچنین واسط گرافیکی شبیه ساز Omnet++ از ابزارهای بیشتری بهره می برد و از این جهت J-Sim کارایی کمتری نسبت به Omnet++ دارد.

شبیه ساز GNS3

نرم افزار شبیه ساز GNS3 یک ایمولاتور شبکه بوده و هسته آن Dynamips است که IOS های سیسکو و Juniper را اجرا میکند. در واقع GNS3 یک پوستۀ گرافیکی برای  Dynamips است و  متن باز بوده و پروانه آن از نوع GPL می باشد. نرم افزار GNS3 بر روی سیستم عامل های لینوکس، Mac و ویندوز قابل اجرا است و هر دستوری که در سوئیچها و روترهای سیسکو قابل اجرا است، در GNS3 نیز قابل اجرا خواهد بود با این تفاوت که توان گذردهی GNS3 محدود به ۱۰۰۰ بسته در ثانیه است اما توان گذردهی دستگاههای واقعی صدها یا هزاران برابر این مقدار میباشد. بنابراین GNS3 نمیتواند جای یک روتر واقعی را بگیرد اما ابزار مناسبی برای یادگیری و انجام  آزمایشات شبکه می باشد.

شبیه ساز VIRL

نرم افزار شبیه سازی VIRL یک پلتفرم جامع برای طراحی و شبیه سازی شبکه است و نام دیگر آن CML میباشد. این پلتفرم دارای یک رابط گرافیکی قدرتمند برای طراحی شبکه و کنترل شبیه سازی است. در این پلتفرم قسمت طراحی شبکه (رابط گرافیکی) از قسمت اجرای شبیه سازی کاملا مجزا است به نحوی که میتوان طراحی را بر روی یک کامپیوتر ساده یا لپتاپ انجام داد و طرح را برروی یک سرور قدرتمند اجرا نمود. این دو قسمت به وسیله فایل های متنی xml با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. لایه کنترلی این پلتفرم از ماشین های مجازی Linux KVM hypervisor و OpenStack استفاده می کند و دارای API های قدرتمندی برای ایجاد و کنترل این ماشین های مجازی در توپولوژی شبکه ای که شبیه سازی شده می باشد.

شبیه ساز IOU

هسته IOU یک ایمولاتور IOS برروی Linux است که توسط شرکت سیسکو برای پرسنل بخش تحقیقاتی این شرکت طراحی و پیاده سازی شد. قبل از این شبیه ساز از ایمولاتور Dynamips با رابط گرافیکی GNS3 استفاده می شد. تفاوت اصلی آنها در میزان مصرف منابع در اختیار شبیه ساز است. هسته IOU ، محیطی کاملا اجرایی برای استفاده از IOS های سیسکو است که بر پایه سیستم عامل لینوکس کار می کند. هدف اولیه ایجاد IOU ، برای پرسنل شرکت سیسکو بود تا با استفاده از آن دیگر نیاز به داشتن یک آزمایشگاه گران قیمت با تجهیزات سخت افزاری نباشد. این هسته شبیه ساز به کارکنان سیسکو امکان مطالعه و تحقیق را بوسیله یک کامپیوتر معمولی می دهد. کاربران با استفاده از سه واسط محیط لینوکس، GNS3 و صفحه وب با IOU ارتباط برقرار می کنند. نسخه های جدید این نرم افزار هر چند ماه یکبار منتشر می شود که نسخه آخر آن تا سال ۲۰۱۵ نسخه ۱٫۲٫۳ است.

ادامه مطلب