네트워크 시뮬레이션 공방

어플리케이션 타이밍("어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정" 참조)을 조절하여 하나의 어플리케이션이 프로파일내에서 일정 시간 간격으로 반복 실행되도록 만들수 있음은 "어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"에서 살펴보았다. 트래픽을 원하는 시간 간격마다 반복해서 발생시키는 또 다른 방법은 어플리케이션이 포함되어 있는 프로파일의 타이밍을 조절하여 어플리케이션이 반복적으로 실행되도록 하는 것이다.

"어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정"에서 살펴보았듯이, 프로파일의 실행시간은 Duration에 의해 지정되며, 실행간의 간격은 Inter-repetition Time에 의해 지정된다. 따라서, 이 두 값을 조정하면 시뮬레이션 실행시간동안 프로파일이 일정 시간 간격으로 반복 실행되도록 만들수 있다.
프로파일 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초로 설정하였을 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

200초 길이의 트래픽 발생 구간이 300초 간격을 두고 계속 반복되는 것을 확인할 수 있다.

Duration은 100초, Inter-repetition Time은 400초로 설정하였을 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

100초 길이의 트래픽 발생 구간이 400초 간격을 두고 계속 반복되는 것을 확인할 수 있다.

프로파일 내에서 하나의 어플리케이션을 사용하는 방법은 "어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"와 "어플리케이션 사용 패턴(4) - 반복 패턴 예제"에서 살펴보았다. 이제 프로파일 내에서 여러 개의 어플리케이션을 사용하는 방법을 살펴보기로 하자.
예제망 토폴로지는 "어플리케이션 사용 패턴(2) - Start Time 예제"에서 사용한 것을 그대로 사용였다.

복수 어플리케이션이 필요하므로 기존의 FTP 어플리케이션외에 500KBytes 크기의 파일을 100초마다 전송하는 FTP 어플리케이션을 하나 더 추가하고, Offset은 200초로, Duration은 100초로 설정하였다. (당연히 FTP외에 다른 어플리케이션을 추가하여도 된다. 여기에서는 결과 해석의 편의성때문에 FTP를 다시 추가한 것이다)

먼저 어플리케이션들이 차례로 실행되도록 해보자. 어플리케이션 타이밍의 Repeatiablity를 Once at Start Time으로 설정하고, 프로파일 타이밍의 Operation Mode를 Serial (Ordered)로 설정하였을 때, GW_1 노드로부터 Client 노드로 전송되는 트래픽은 다음 그림과 같다.

200초 길이의 첫번째 어플리케이션이 먼저 실행되어 종료된 후,두번째 어플리케이션이 Offset 시간 200초후에 실행되어 100초간 실행되고 종료되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 여러 개의 어플리케이션을 차례대로 원하는 시간 간격으로 실행시킬수 있는 것이다.
다음으로 어플리케이션들이 동시에 실행되도록 해보자. 동일한 어플리케이션 설정을 가지고, 프로파일 타이밍의 Operation Mode를 Simultaneous로 설정하였을 때, GW_1 노드로부터 Client 노드로 전송되는 트래픽은 다음 그림과 같다.

첫번째 어플리케이션은 150초(Start Time 100초 + Offset 50초)에 시작되어 200초간 실행되고, 두번째 어플리케이션은 300초(Start Time 100초 + Offset 200초)에 시작되어 100초간 실행되었음이 확인된다. 300초에서는 두 어플리케이션에서 동시에 트래픽이 발생하여 다른 때보다 더 많은 트래픽이 기록되었음도 알 수 있다.

어플리케이션 타이밍("어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정" 참조)을 조절하여 하나의 어플리케이션이 프로파일내에서 일정 시간 간격으로 반복 실행되도록 만들수 있음은 "어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"에서 살펴보았다.
어플리케이션 반복 실행을 설정할 때 주의해야할 또 하나의 사항은 Repetition Pattern이다. Repetition Pattern 속성 항목에는 Serial 또는 Concurrent를 설정해줄 수 있다("어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정" 참조).

"어플리케이션 사용 패턴(3) - 어플리케이션 반복 예제"에서 보인 결과들은 Repetition Pattern을 Serial로 설정했을 때의 결과이다.

다음은 어플리케이션 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초이고 Repetition Pattern은 Serial일 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 다시 보인 것이다.

반복되는 어플리케이션 실행(세션)이 이전 실행이 종료된후 300초의 Inter-repetition Time을 가지고 순차적으로 실행되는 것을 알 수 있다.
다음은 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초이고 Repetition Pattern은 Concurrent일 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 다시 보인 것이다.

반복되는 세션이 이전 세션의 실행 시작과 동시에 300초의 Inter-repetition Time을 가지고 실행되는 것을 알 수 있다.

어플리케이션 모델을 사용하여 트래픽 발생 시작 시간을 조정하는 방법은 "어플리케이션 사용 패턴(2) - Start Time 예제"에서 살펴보았다. 그러면, 트래픽을 원하는 시간 간격마다 반복해서 발생시키려면 어떻게 해야할까?
어플리케이션 트래픽을 반복 발생시키는 방법에는 어플리케이션 타이밍을 사용하는 방법과 프로파일 타이밍을 사용하는 방법이 있다. 여기에서는 어플리케이션 타이밍을 사용하는 방법을 살펴보기로 하자. 예제망 토폴로지는 "어플리케이션 사용 패턴(2) - Start Time 예제"에서 사용한 것을 그대로 사용였다.

"어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정"에서 살펴보았듯이, 어플리케이션의 실행시간은 Duration에 의해 지정되며, 실행간의 간격은 Inter-repetition Time에 의해 지정된다. 따라서, 이 두 값을 조정하면 하나의 어플리케이션이 프로파일내에서 일정 시간 간격으로 반복 실행되도록 만들수 있다.
어플리케이션 타이밍의 Duration은 200초, Inter-repetition Time은 300초로 설정하였을 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

200초 길이의 트래픽 발생 구간이 300초 간격을 두고 계속 반복되는 것을 확인할 수 있다.
Duration은 100초, Inter-repetition Time은 400초로 설정하였을 때, Client로 노드로 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

100초 길이의 트래픽 발생 구간이 400초 간격을 두고 계속 반복되는 것을 확인할 수 있다.

어플리케이션 모델을 사용할 때 트래픽 발생 패턴은에 큰 영향을 미치는 프로파일 타이밍과 어플리케이션 타이밍 설정에 대해서는 "어플리케이션 사용 패턴(1) - 파라미터 설정"에서 살펴보았다. 이 설정값에 의해 트래픽 발생 패턴이 실제로 어떻게 영향을 받는지 예제를 통해 살펴보기로 하자.
다음은 어플리케이션 사용 패턴을 실험하기 위한 예제망을 보인 것이다. 어플리케이션은 FTP를 이용하여 Server 노드에서 Client 노드로 50KBytes 크기의 파일이 50초마다 전송되도록 설정하였다.

트래픽의 시작 시간을 결정하는 Start Time(프로파일 타이밍)과 Start Time Offset(어플리케이션 타이밍)의 영향을 살펴기로 하자. Start Time을 100초로 설정하고, Start Time Offset을 No Offset으로 설정하였을 때, Client 노드로 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

트래픽이 100초부터 발생한 것을 확인할 수 있다.

또한, Start Time을 150초로 설정하고, Start Time Offset을 No Offset으로 설정하였을 때는 다음 그림처럼 트래픽이 150초부터 발생한 것을 확인할 수 있으며,

Start Time을 100초로 설정하고, Start Time Offset을 50초로 설정하였을 때도 다음 그림처럼 트래픽이 150초부터 발생한 것을 확인할 수 있다.

즉, 트래픽이 처음 발생하는 시간은 Start Time + Start Time Offset에 해당하는 값이다.

그러면, Start Time과 Start Time Offset은 동일한 것일까? 그렇지는 않다. Start Time은 프로파일이 처음 실행되는 경우에만 적용되고, Start Time Offset은 프로파일이 반복될 때에도 적용되기 때문이다. 즉, 앞의 예제와 같이 프로파일이 반복없이 한번만 실행되는 경우에는 동일한 결과를 보여주만, 프로파일이 반복되는 경우에는 매우 다른 결과를 보여준다.
200초의 길이를 가지고 300초 간격마다 반복실행되는 프로파일에 대해서(프로파일의 반복에 대해서는 나중에 다시 살펴볼 것이다), Start Time을 150초로 설정하고 Start Time Offset을 No Offset으로 설정하였을 때 Client 노드에서 전송되는 트래픽을 살펴보면 다음 그림과 같다.

200초의 트래픽 발생구간이 300초의 간격으로 반복되는 것을 확인할 수 있다.

200초의 길이를 가지고 300초 간격마다 반복실행되는 프로파일에 대해서, Start Time을 100초로 설정하고 Start Time Offset을 50초로 설정하였을 때의 결과를 살펴보면 다음과 같다.

트래픽이 최초로 발생하는 시점은 150초로 동일하지만, 트래픽 발생구간이 150초, 반복 간격은 350초로 변경된 것을 확인할 수 있다. 이를 프로파일이 시작될때마다 Offset 50초동안 기다렸다가 트래픽 발생이 시작되기 때문에 나타나는 현상이다.

Riverbed(OPNET) Modeler에서 트래픽을 발생시키는 방법으로는 어플리케이션 모델("어플리케이션 모델" 참조)을 사용하는 방법과 디맨드 모델("Background Traffic의 영향(4) - Demand Model" 참조)을 사용한는 방법이 있다. 어플리케이션 모델에서는 어플리케이션 종류별(예: HTTP,FTP, Email, Voice 등)로 특성에 맞는 세세한 설정을 해줄 수 있기때문에 관찰대상이 되는 트래픽을 만들때 주로 사용된다.
그런데, 네트워크에 부가되는 트래픽은 어플리케이션의 특성에 의해서도 변하지만,어플리케이션들이 단말에서 어떤 패턴으로 사용되는가에 따라서도 크게 영향을 받는다. 이러한 어플케이션 사용 패턴은 Riverbed(OPNET) Modeler에서 어플리케이션 타이밍에 대한 정의와 프로파일 타이밍에 대한 정의를 통해 모델링된다. 어플리케이션 타이밍은 어플리케이션 자체에 대한 사용 패턴 설정이며, 프로파일 타이밍은 이러한 어플리케이션들의 모음에 대한 사용 패턴 설정이다. 다음 그림은 어플리케이션과 프로파일의 관계를 보인 것이다.

어플리케이션 사용 패턴은 Profile Config 노드 모델에서 설정해줄 수 있다. 다음 그림은 Profile Config 노드 모델의 어플리케이션 사용 패턴 설정 속성을 보인 것이다.

먼저 프로파일 타이밍에 대한 설정 항목을 살펴보면 다음과 같다.

- Profile Name: 프로파일 타이밍 이름.
- Applications: 어플리케이션 타이밍에 대한 설정.
- Operation Mode: 프로파일에 포함된 어플리케이션들의 시작 순서에 대한 설정. 선택 가능한 값은 Serial (Random), Serial (Ordered), Simultaneous.
- Start Time (seconds): 프로파일의 시작 시간.분포함수 형태로 입력한다.
- Duration (seconds): 프로파일의 최대 실행 기간. End of Simulation, End of Last Application 중에서 선택하거나 분포함수 형태로 입력할 수 있다.
- Repeatability: 프로파일의 반속 실행 횟수와 방법. Once at Start Time, Unlimited 중에서 선택하거나 Repeatability 테이블("Repeatability 테이블" 세부 항목에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다)에 대한 직접 입력이 가능하다.

다음으로 어플리케이션 타이밍에 대한 설정 항목은 다음과 같다.

- Name: 어플리케이션 이름.
- Start Time Offset (seconds): 어플리케이션의 시작 시간. No Offset, Never 중에서 선택하거나 분포함수 형태로 입력할 수 있다.
- Duration (seconds): 어플리케이션의 최대 실행 기간. End of Profile, End of Last Task 중에서 선택하거나 분포함수 형태로 입력할 수 있다.
- Repeatability: 어플리케이션의 반복 실행 횟수와 방법. Once at Start Time, Unlimited 중에서 선택하거나 Repeatability 테이블("Repeatability 테이블" 세부 항목에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다)에 대한 직접 입력이 가능하다.

다음 그림은 Repeatability 테이블의 설정 속성을 보인 것이다.

Repeatability 테이블의 세부 설정 항목은 다음과 같다.

- Inter-repetition Time (seconds): 프로파일이나 어플리케이션이 반복될때의 사이 간격. 분포함수 형태로 입력.
- Number of Repetitions: 반복 횟수. None, Unlimited 중에서 선택하거나 분포함수 형태로 입력.
- Repetition Patterns: 반복되는 프로파일이나 어플리케이션에서 다음번 세션의 시작 시간 기준을 정의. 선택 가능한 값은 Serial, Concurrent.

사용자 트래픽은 어플리케이션이 만들어내는 패킷에 의해 발생한다. Riverbed(OPNET) Modeler에서는 다양한 종류의 어플리케이션들을 모의할 수 있도록 Database, Email, Ftp, Http, Print, Peer-to-peer File Sharing, Remote Login, Video Conferencing, Video Streaming, Voice, Custom 어플리케이션 프로세스 모델을 제공한다.
어플리케이션 프로세스 모델은 설정된 속성값에 따라 패킷을 만드는 작업을 수행하며, 동일한 프로세스 모델에 대해서도 속성값을 어떻게 설정해주는가에 따라 생성되는 패킷의 패턴은 크게 달라진다. 따라서, 시뮬레이션을 위해서는 해당 어플리케이션의 속성값을 시뮬레이션 대상과 유사하게 설정해줄 필요가 있다. 이를 위하여 Riverbed(OPNET) Modeler에서 사전에 설정해 둔 어플케이션 설정값 조합이 표준 어플리케이션 모델이다.
다음 그림은 Riverbed Modeler 18.0.3 버전("Riverbed Modeler 18.0.3 발표" 참조)에서 제공하는 어플리케이션 프로세스 모델과 표준 어플리케이션 모델, 그리고 모델간의 대응 관계를 보인 것이다.

표준 어플리케이션 모델중 Peer-to-peer File Sharing, Mobile User 어플리케이션은 17.5 PL3 버전("OPNET Modeler 17.5 PL3 발표" 참조)에서 추가된 것이며, Video Streaming 어플리케이션은 17.5 PL4 버전("OPNET Modeler 17.5 PL4 발표" 참조)에서 추가된 것이다.