Simulación de red

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En la investigación de redes informáticas , la simulación de redes es una técnica mediante la cual un programa de software replica el comportamiento de una red real. Esto se logra calculando las interacciones entre las diferentes entidades de la red, como enrutadores, conmutadores, nodos, puntos de acceso, enlaces, etc. ^[1] La mayoría de los simuladores utilizan la simulación de eventos discretos, en la que se modelan sistemas en los que las variables de estado cambian en puntos discretos en el tiempo. El comportamiento de la red y las diversas aplicaciones y servicios que admite se pueden observar en un laboratorio de pruebas; también se pueden modificar de manera controlada varios atributos del entorno para evaluar cómo se comportarían la red/los protocolos en diferentes condiciones.

Un simulador de red es un programa de software que puede predecir el rendimiento de una red informática o una red de comunicación inalámbrica. Dado que las redes de comunicación se han vuelto demasiado complejas para que los métodos analíticos tradicionales proporcionen una comprensión precisa del comportamiento del sistema, se utilizan simuladores de red. En los simuladores, la red informática se modela con dispositivos, enlaces, aplicaciones, etc., y se informa el rendimiento de la red. Los simuladores vienen con soporte para las tecnologías y redes más populares en uso hoy en día, como 5G , Internet de las cosas (IoT), LAN inalámbricas , redes móviles ad hoc , redes de sensores inalámbricos , redes vehiculares ad hoc , redes de radio cognitivas , LTE

La mayoría de los simuladores comerciales están controlados por GUI , mientras que algunos simuladores de red están controlados por CLI . El modelo/configuración de red describe la red (nodos, enrutadores, conmutadores, enlaces) y los eventos (transmisiones de datos, errores de paquetes, etc.). Los resultados de salida incluirían métricas a nivel de red, métricas de enlace, métricas de dispositivo, etc. Además, en términos de simulaciones, también estarían disponibles archivos de seguimiento . Los archivos de seguimiento registran cada paquete, cada evento que ocurrió en la simulación y se utilizan para el análisis. La mayoría de los simuladores de red utilizan simulación de eventos discretos , en la que se almacena una lista de "eventos" pendientes, y esos eventos se procesan en orden, con algunos eventos que desencadenan eventos futuros, como el evento de la llegada de un paquete a un nodo que desencadena el evento de la llegada de ese paquete a un nodo descendente .

La emulación de red permite a los usuarios introducir dispositivos y aplicaciones reales en una red de prueba (simulada) que altera el flujo de paquetes de forma tal que imita el comportamiento de una red en vivo. El tráfico en vivo puede pasar por el simulador y verse afectado por los objetos dentro de la simulación.

La metodología típica es que los paquetes reales de una aplicación en vivo se envían al servidor de emulación (donde se simula la red virtual). El paquete real se "modula" en un paquete de simulación. El paquete de simulación se demodula en un paquete real después de experimentar efectos de pérdida, errores, demora, fluctuación , etc., transfiriendo así estos efectos de red al paquete real. Por lo tanto, es como si el paquete real fluyera a través de una red real, pero en realidad fluyera a través de la red simulada.

La emulación se utiliza ampliamente en la etapa de diseño para validar redes de comunicación antes de su implementación.

Existen simuladores de red tanto gratuitos como de código abierto. Algunos ejemplos de simuladores/emuladores de red de código abierto destacados son:

• Simulador ns
• GloMoSim

También existen algunos simuladores de redes comerciales destacados, entre ellos:

• OPNET (cauce del río)
• NetSim (Tetcos). El código fuente es abierto y NetSim Lite está disponible para su descarga gratuita para instituciones académicas y estudiantes.

Los simuladores de red proporcionan un método rentable para

• Análisis de capacidad, rendimiento y latencia de 5G, B5G y 6G
• Investigación y desarrollo de redes (más del 70 % de todos los artículos de investigación de redes hacen referencia a un simulador de redes)
• Aplicaciones de defensa como radios MANET basadas en radio UHF / VHF , enlaces de datos tácticos , etc.
• Simulaciones de IoT y VANET
• Simulación de comunicación de red UAV /enjambre de drones
• Aprendizaje automático para redes de comunicación
• Educación: cursos en línea, experimentación de laboratorio e I+D. La mayoría de las universidades utilizan un simulador de red para la enseñanza/I+D, ya que es demasiado caro comprar equipos de hardware.

Existe una amplia variedad de simuladores de red, desde los más simples hasta los más complejos. Como mínimo, un simulador de red debe permitir al usuario

• Modelar la topología de la red especificando los nodos de la red y los enlaces entre esos nodos.
• Modelar el flujo de la aplicación (tráfico) entre los nodos
• Proporcionar métricas de rendimiento de la red como salida
• Visualización del flujo de paquetes
• Evaluación de tecnología/protocolos y diseños de dispositivos
• Registro de paquetes/eventos para análisis detallados/depuración

• Emulación de red
• Modelo de generación de tráfico