Symulacja i wizualizacja

Jednym z powszechnych zastosowań komputerów jest ich użycie w badaniach symulacyjnych. Symulacja komputerowa jest metodą badawczą, stanowiącą pomost między teorią a eksperymentem. Często też nosi ona nazwę eksperymentu komputerowego. Znajduje ona zastosowanie w badaniach podstawowych (m. in. do weryfikacji modeli wspomagających teorię), w symulacjach dostarczających informacji niedostępnej bezpośrednio w eksperymencie fizycznym (np. symulacja galaktyk) oraz w badaniach służących identyfikacji i analizie złożonych obiektów (technologicznych i ekonomicznych).

Wśród różnych rodzajów symulacji można wyodrębnić symulacje sieci komputerowych. Powstają różne rodzaje symulatorów sieci komputerowych.

Jednym z rodzajów symulatorów jest oprogramowanie służące do testowania projektów sieciowych z określaniem warunków pracy, parametrów technicznych poszczególnych elementów, możliwością wykorzystania wszelkich urządzeń wspomagających działanie sieci, wręcz z dostarczonymi bibliotekami takich urządzeń zawierającymi podstawowe parametry techniczne.

Innym rodzajem symulatorów sieci są symulatory edukacyjne służące do projektowania i badania zachowań protokołów sieciowych, do nabywania wiedzy na temat zasad działania sieci i protokołów, czy nauki konfiguracji podstawowych parametrów sieci.

Symulatory edukacyjne powstają ze względu na ograniczenia praktycznych ćwiczeń z siecią komputerową:

• zajęcia laboratoryjne zazwyczaj trwają krótko,
• w grupie ćwiczeniowej jest zwykle wielu studentów,
• praktyczne ćwiczenia na sieci nie są w pełni możliwe -- potrzebny jest sprzęt, uprawnienia itp.,
• prawdziwe sieci są zbyt niezawodne, wielu zachowań programu nie można przetestować,
• brak możliwości zmiany wielu parametrów sieci utrudnia testowanie różnych protokołów,
• brak scentralizowanej kontroli uniemożliwia zbieranie statystyk i ich analizę.

Dobrze napisany symulator dostarcza możliwości:

• analizy wielu aspektów pracy sieci komputerowej,
• parametryzacji zawodności sieci,
• scentralizowanej kontroli procesu symulacji, umożliwiającej zbieranie i analizowanie statystyk,
• kontroli sterowania na odpowiednim poziomie.

Symulator musi otrzymać w jakiś sposób topologię sieci komputerowej wraz z jej konfiguracją. Możliwych jest kilka rozwiązań:

• topologia i konfiguracja są dostarczane w postaci skryptów tekstowych napisanych z zastosowaniem odpowiedniej składni,
• symulator umożliwia interaktywne projektowanie topologii sieciowej w trybie graficznym oraz udostępnia narzędzia do konfiguracji zbudowanej w ten sposób topologii.

W trakcie symulacji można wizualizować procesy zachodzące w sieci komputerowej. Podstawową sprawą jest wizualizacja samej topologii sieci. Na obrazie sieci, w trakcie pracy można w sposób graficzny ilustrować jej działanie. Mogą to być animacje przepływających pakietów, zmiany kolorów aktywnych elementów, zmiany kształtu aktywnych elementów (np. zmiana grubości łącza w zależności od średniego przepływu w pewnym okresie czasu).

Inną metodą jest umożliwienie użytkownikowi ustawienia punktów monitorujących określony ruch na pewnych elementach zbudowanej sieci. Mogą to być liczniki, okienka z komunikatami itp. Dodatkowo programy mogą generować raporty z działania w określonym formacie, przeznaczone do późniejszych analiz.

Symulatory edukacyjne powinny być napisane ze szczególną dbałością o odwzorowanie stanu faktycznego, aby ich późniejsi użytkownicy nie nabywali wiedzy niezgodnej z rzeczywistością.