A IMPORTÂNCIA DA SIMULAÇÃO E O USO DO NETWORK SIMULATOR 3 NA PESQUISA CIENTÍFICA

George Gabriel M. Dourado, Geraldo P. R. Filho, Marlos Marques

Colegiado de Ciência da Computação (CCComp)

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB)

Departamento de Ciências Exatas

georgegabriel@msn.com, {geraldoprfilho, marlos.uesb}@gmail.com

Resumo

A construção de redes de

computadores reais, com o intuito de

fazer experimentos, é indesejável

devido seu alto valor agregado. O ns3

possui aspectos que o torna uma das

ferramentas mais utilizadas por

pesquisadores da área, tornando

justificável a sua utilização no meio

acadêmico para situações em que é

necessário desenvolver desde a mais

simples até a mais robusta das

simulações.

1. Introdução

A simulação é uma importante

técnica de avaliação de soluções

existentes ou de novas propostas [1]. Se

confrontada com outras técnicas de

modelagem, a simulação é a mais

aconselhada na área de redes de

computadores, pois dá suporte a

modelagem de um ambiente mais

próximo do mundo real, e por meio

desse, pode-se obter mais detalhes

como: a possibilidade de avaliação de

mais cenários, a um custo e tempo

razoavelmente pequeno comparado com

testes em ambientes físicos.

Consequentemente, a chance de sucesso

da avaliação estar coerente com a

realidade é maior.

Os simuladores são ferramentas

fundamentais para a evolução da

computação, em especial na área de

redes de computadores. Os chamados

simuladores de redes tornaram possível

a imitação de um sistema do mundo real

em um único computador, simplificando

de maneira ampla a tomada de decisões,

evitando gastos desnecessários com a

montagem de redes reais e permitindo

comparações desejadas, avaliando-se

variáveis como: largura de banda,

retardo de transmissão de dados, tipos

de tecnologias ou topologias utilizadas

na interconexão entre os hardwares e o

mais importante, traçando gráficos que

permitirão a análise dos resultados das

simulações de forma rápida e eficiente.

A existência de diversos simuladores,

porém, obriga ao usuário tomar uma

decisão crucial, que é a escolha da

ferramenta (simulador) a ser utilizada.

Esta escolha deve ser muito bem

fundamentada e planejada.

Existem vários programas de

simulador de redes com o intuito de

avaliar o sistema antes de sua

implantação. Entre os simuladores que

mais se destacam são: Graphical

Network Simulator (GNS-3) [2],

Network Simulator 3 (ns-3) [3],

Network Simulator 2 (ns-2) [4],

Optimizing Network Engineering Tools

(OPNET) [5] e QNet [6], este é tratado

por Fidalgo (2004). Esses cinco

simuladores possuem propriedades

semelhantes, pois todos empregam

simulação baseada em eventos discretos

e utilizam uma variedade de protocolos

TCP/IP.

O ns3 é o que mais se destaca, pelo

fato de ser uma distribuição gratuita de

código aberto, por possuir grande

quantidade de protocolos na sua

biblioteca padrão, e por ter uma boa

base para realização e desenvolvimento,

tanto de testes quanto de criação de

novos protocolos de redes [7] e [3].

O artigo está estruturado da seguinte

forma: a presente introdução, com o

objetivo de posicionar o trabalho e

definir seu escopo. A seção dois

apresenta os objetivos a serem

alcançados. A seção três apresenta o

cenário a ser simulado no ns3 e lista as

configurações de hardware presentes na

máquina utilizada para rodar as

simulações. A seção quatro exposição

dos resultados e seção cinco as

considerações finais.

2. Objetivos

Entender as principais características

da simulação de rede e do ambiente de

desenvolvimento do Network Simulator

3.

Mostrar a importância da simulação

e a utilização do ns3 para as pesquisas

científicas.

Construir um modelo de simulação

do laboratório de Redes de

Computadores do curso de Ciência da

Computação da Universidade Estadual

do Sudoeste da Bahia do campus de

Vitória da Conquista para a avaliação de

uma aplicação que envia mensagens

UDP e aguarda a sua resposta.

3. Material e Métodos

Foi elaborado um ambiente virtual,

do laboratório de Redes de

Computadores da UESB, para expor a

facilidade de modelagem de um

ambiente físico na ferramenta ns3.

Neste ambiente o host cliente

encaminha pacotes UDP gerados por

uma aplicação contida na classe

UdpEchoClient. A finalidade é

apresentar vários cenários expondo a

importância e o uso do ns3 na pesquisa

cientifica.

Para a simulação, foram obedecidas

fielmente as características do

laboratório que consta de 20 máquinas

ligadas por conexão física de par-

trançado. A Figura 1. ilustra o modelo

físico a ser simulado.

Figura 1. Topologia Laboratório de Redes

A implementação do ambiente virtual

foi realizada em uma máquina com as

seguintes configurações:

� Processador Core 2 Duo P8700

2,53 GHz;

� Memória cachê 3 MB;

� Memória RAM 3 GB DDR 3

1066 MHz.

4. Resultados

Os resultados a serem apresentados

foram obtidos através do ambiente

simulado, do laboratório de Redes de

Computadores da UESB, configurado

em suas características normais,

desejando conhecer o impacto causado

pela alteração da sua largura de banda.

Neste sentido, cinco cenários

distintos foram configurados e

analisados, sendo definido como

parâmetros de largura de banda os

valores 1, 2, 5, 10 e 15Mbps,

observando-se graficamente o

desempenho da rede nestas condições

de configurações.

Figura 2. Desempenho da rede com o uso da largura de banda definida como 1, 2, 5, 10 e 15Mbps

Com a análise da Figura 2. observa-

se que, como esperado, o aumento da

largura de banda utilizada faz com que o

desempenho da rede aumente,

evidenciando de maneira simples, a

eficiência e eficácia das simulações

feitas com o ns3 e a potencialidade do

uso da simulação para o estudo das

redes de computadores e dos sistemas

distribuídos.

5. Conclusões

Este artigo evidenciou o uso da

simulação, sendo uma importante

técnica para a reprodução do ambiente

físico para o virtual, feita durante um

determinado período de tempo. Neste

contexto, novos cenários foram criados,

podendo ser estudados sem alterar o

mundo real, ajudando a entender o

funcionamento do sistema como um

todo.

A construção de um modelo

simulado pode ser utilizado para

analisar uma grande quantidade de

questões essenciais, a exemplo de um

melhor entendimento da participação

das variáveis no desempenho do sistema

e as alterações causadas pela adição de

novos equipamentos, podendo ser

testados sem comprometer recursos na

sua aquisição.

O ns3 é uma ferramenta de

construção e análise usada para prever o

efeito de mudanças em um mundo real.

Por esse motivo é comum o seu uso por

pesquisadores, no estudo científico em

situações na qual é necessário tanto

desenvolver novas funcionalidades

quanto simular sistemas existentes.

6. Referências

[1] FRANCO, Carlos Eduardo Roriz; et.

al.. Uso de Sistemas Multicore para

Simulações de Rede com o ns-3

através de Paralelização. Out. 2009.

(Proposta de Projeto Final de Curso).

Instituto de Informática,

Universidade Federal de Goiás,

Goiânia, Goiás, 2009.

[2] GNS3, Graphical Network

Simulator. Disponível em <

http://www.gns3.net/>. Acesso em 07

de nov. 2011.

[3] SIMULATOR, Network. The ns-3

network Simulator. Disponível em

<http://www.nsnam.org/>. Acesso

em 07 de nov. 2011.

[4] NSNAM, ns-2. Disponível em

<http://nsnam.isi.edu/nsnam>.

Acesso em 07 de nob. 2011.

[5] OPNET, Soluções para

Gerenciamento de Desempenho de

Aplicações. Disponível

em<http://www.opnet.com>. Acesso

em 07 de nov. 2011.

[6] FIDALGO, Joseane Farias; et. al..

Qnet – Um Simulador Gráfico de

Tráfego IP para Redes Convergentes.

22o Simpósio Brasileiro de Redes de

Computadores, maio 2004, Gramado.

Anais. Rio Grande do Sul, Gramado:

UFPE/SBRC, 2004.

[7] KAMIENSKI, Carlos Alberto; et.

al.. Simulando a Internet: Aplicações

na Pesquisa e no Ensino. 21ª

Jornada de Atualização em

Informatica, jul. 2002, Congresso da

SBC, Florianópolis, SC.