РоссийскаяФедерация
Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Брянскийгосударственный университет имени академика И.Г. Петровского
Социально-экономическийинститут
Факультеттехнологий и дизайна
Реферат
На тему: «Основныехарактеристики сетей (производительность, надежность, безопасность,расширяемость, управляемость, совместимость и др.)»
Выполнил:
cтудент 1с курсаОЗО
Цыганок М.И.
Проверила:
Преподаватель
Володина Ю.А.
Брянск-2010
Оглавление
1. Основные понятиякомпьютерной сети
2. Основныехарактеристики сети
3.Производительность
4. Надежность ибезопасность
5. Расширяемость имасштабируемость
6. Прозрачность
7. Поддержка разныхвидов трафика
8. Управляемость
9. Совместимость
10. Качествообслуживания
Список литературы
1. Основные понятиякомпьютерной сети
Компьютерная сеть(вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/иликомпьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Дляпередачи информации могут быть использованы различные физические явления, какправило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов илиэлектромагнитного излучения.
По назначениюкомпьютерные сети распределяются:
1. вычислительные;
2. информационные;
3. смешанные(информационно-вычислительные).
Вычислительные сетипредназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменомданными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном напредоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещаютфункции первых двух.
Классификация:
Для классификациикомпьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых заключается втом, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые позволили быобеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества:
1. возможностьклассификации всех, как существующих, так и перспективных, компьютерных сетей;
2. дифференциациюсущественно разных сетей;
3. однозначностьклассификации любой компьютерной сети;
4. наглядность,простоту и практическую целесообразность классификационной схемы.
Определенноенесоответствие этих требований делает задание выбору рациональной схемыклассификации компьютерной сети достаточно сложной, такой, которая не нашла доэтого времени однозначного решения. В основном компьютерные сети классифицируютза признаками структурной и функциональной организации.
По размеру охваченнойтерритории:
1. Сеть,использующая человеческое тело (HAN, Human Area Network);
2. Персональнаясеть(PAN, Personal Area Network);
3. Локальнаясеть(LAN, Local Area Network);
4. HomePNA;
5. Объединениенескольких зданий (CAN, Campus Area Network);
6. Городскаясеть(MAN, Metropolitan Area Network);
7. Кампусныесети(Campus Area Network — CAN);
8. Широкомасштабныесети (WideAreaNetwork — WAN);
9. Глобальнаявычислительная сеть (WWW, World Wide Web).
По типу функциональноговзаимодействия:
1. Клиент-сервер;
2. Смешанная сеть;
3. Одноранговая сеть;
4. Многоранговые сети.
По типу сетевойтопологии:
1. Шина;
2. Звезда;
3. Кольцо;
4. Решётка;
5. Смешанная топология;
6. Полносвязная топология.
По необходимостиподдержания постоянного соединения:
1. Пакетнаясеть, например Фидонет и UUCP;
2. Онлайноваясеть, например Интернет и GSM.
Компьютернаясеть — это совокупность соединённых между собой устройств, которые могутобмениваться данными друг с другом.
Существует4 основных категории физических компонентов сети: компьютер, interconnections,коммутаторы и маршрутизаторы.
Основныесовместно-используемые ресурсы включают: данные и приложения, периферийноеоборудование, устройства хранения информации и устройства поддержки.
Самымираспространёнными сетевыми пользовательскими приложениями являются электроннаяпочта, веб браузер, программы для обмена сообщениями, приложения для совместнойразработки проектов и базы данных.
Программноеобеспечение администрирования сети позволяет людям, ответственным зауправлением сетью, видеть что происходит в сети. Два главных типа программсетевого администрирования это программы мониторинга сети (анализаторыпротоколов и снифферы пакетов) и программы управления сетью.
2.Основные характеристики сети
компьютерныйсеть приложение трафик
Рассмотрим важнейшиепоказатели работы сети: производительность, надежность и безопасность, расширяемостьи масштабируемость, прозрачность, поддержка разных видов трафика,характеристики качества обслуживания, управляемость и совместимость.
Соответствие стандартам— это только одно из многих требований, предъявляемых к современным сетям. Вэтом разделе мы остановимся на некоторых других, не менее важных.
Самое общее пожелание,которое можно высказать в отношении работы сети — это выполнение сетью тогонабора услуг, для оказания которых она предназначена: например, предоставлениедоступа к файловым архивам или страницам публичных Web-сайтов Internet, обменэлектронной почтой в пределах предприятия или в глобальных масштабах,интерактивный обмен голосовыми сообщениями IP-телефонии и т.п.
Все остальныетребования — производительность, надежность, совместимость, управляемость,защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполненияэтой основной задачи. И хотя все перечисленные выше требования весьма важны,часто понятие «качество обслуживания» (Quality of Service, QoS)компьютерной сети трактуется более узко: в него включаются только две самыеважные характеристики сети — производительность и надежность. Далее подробнорассмотрим все эти характеристики сети.
3.Производительность
Потенциально высокая производительность— это одно из основных преимуществ распределенных систем, к которым относятсякомпьютерные сети. Это свойство обеспечивается принципиальной, но, к сожалению,не всегда практически реализуемой возможностью распределения работ между несколькимикомпьютерами сети.
Основные характеристикипроизводительности сети:
· времяреакции;
· скоростьпередачи трафика;
· пропускнаяспособность;
· задержкапередачи и вариация задержки передачи.
Время реакции сетиявляется интегральной характеристикой производительности сети с точки зренияпользователя. Именно эту характеристику имеет в виду пользователь, когдаговорит: «Сегодня сеть работает медленно».
В общем случае времяреакции определяется как интервал между возникновением запроса пользователя ккакой-либо сетевой службе и получением ответа на него.
Очевидно, что значениеэтого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, оттого, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущегосостояния элементов сети — загруженности сегментов, коммутаторов имаршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т.п.
Поэтому имеет смыслиспользовать также и средневзвешенную оценку времени реакции сети, усредняяэтот показатель по пользователям, серверам и времени дня (от которого взначительной степени зависит загрузка сети).
Время реакции сетиобычно складывается из нескольких составляющих.
В общем случае в неговходит:
- времяподготовки запросов на клиентском компьютере;
- времяпередачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточноекоммуникационное оборудование;
- времяобработки запросов на сервере;
- времяпередачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервераответов на клиентском компьютере.
Очевидно, чторазложение времени реакции на составляющие пользователя не интересует — емуважен конечный результат. Однако для сетевого специалиста очень важно выделитьиз общего времени реакции составляющие, соответствующие этапам собственносетевой обработки данных, — передачу данных от клиента к серверу через сегментысети и коммуникационное оборудование.
Знание сетевыхсоставляющих времени реакции позволяет оценить производительность отдельныхэлементов сети, выявить узкие места и при необходимости выполнить модернизациюсети для повышения ее общей производительности.
Производительность сетиможет характеризоваться также скоростью передачи трафика. Скорость передачитрафика может быть мгновенной, максимальной и средней.
средняя скоростьвычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи,причем выбирается достаточно длительный промежуток времени — час, день илинеделя;
мгновенная скоростьотличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленькийпромежуток времени — например, 10 мс или 1 с;
максимальная скорость —это наибольшая скорость, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Чаще всего припроектировании, настройке и оптимизации сети используются такие показатели, каксредняя и максимальная скорость. Средняя скорость, с которой обрабатываеттрафик отдельный элемент или сеть в целом, позволяет оценить работу сети напротяжении длительного времени, в течение которого в силу закона больших чиселпики и спады интенсивности трафика компенсируют друг друга. Максимальная скоростьпозволяет оценить, как сеть будет справляться с пиковыми нагрузками,характерными для особых периодов работы, например в утренние часы, когдасотрудники предприятия почти одновременно регистрируются в сети и обращаются кразделяемым файлам и базам данных. Обычно при определении скоростныххарактеристик некоторого сегмента или устройства в передаваемых данных невыделяется трафик какого-то определенного пользователя, приложения иликомпьютера — подсчитывается общий объем передаваемой информации. Тем не менее,для более точной оценки качества обслуживания такая детализация желательна, и впоследнее время системы управления сетями все чаще позволяют ее выполнять.
Пропускная способность— максимально возможная скорость обработки трафика, определенная стандартомтехнологии, на которой построена сеть. Пропускная способность отражаетмаксимально возможный объем данных, передаваемый сетью или ее частью в единицувремени.
Пропускная способностьуже не является, подобно времени реакции или скорости прохождения данных посети, пользовательской характеристикой, так как она говорит о скоростивыполнения внутренних операций сети — передачи пакетов данных между узлами сетичерез различные коммуникационные устройства. Зато она непосредственнохарактеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировкисообщений — и поэтому чаще используется при анализе производительности сети,чем время реакции или скорость.
Пропускная способностьизмеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду.
Пропускная способностьсети зависит как от характеристик физической среды передачи (медный кабель,оптическое волокно, витая пара) так и от принятого способа передачи данных(технология Ethernet, FastEthernet, ATM). Пропускная способность частоиспользуется в качестве характеристики не столько сети, сколько собственнотехнологии, на которой построена сеть. Важность этой характеристики для сетевойтехнологии показывает, в частности, и то, что ее значение иногда становитсячастью названия, например, 10 Мбит/с Ethernet, 100 Мбит/с Ethernet.
В отличие от времениреакции или скорости передачи трафика пропускная способность не зависит отзагруженности сети и имеет постоянное значение, определяемое используемыми всети технологиями.
На разных участкахгетерогенной сети, где используется несколько разных технологий, пропускнаяспособность может быть различной. Для анализа и настройки сети очень полезнознать данные о пропускной способности отдельных ее элементов. Важно отметить,что из-за последовательного характера передачи данных различными элементамисети общая пропускная способность любого составного пути в сети будет равнаминимальной из пропускных способностей составляющих элементов маршрута. Дляповышения пропускной способности составного пути необходимо в первую очередьобратить внимание на самые медленные элементы. Иногда полезно оперировать общейпропускной способностью сети, которая определяется как среднее количествоинформации, переданной между всеми узлами сети за единицу времени. Этотпоказатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его поотдельным сегментам или устройствам.
Этот параметрпроизводительности по смыслу близок ко времени реакции сети, но отличается тем,что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержекобработки конечными узлами сети.
Обычно качество сетихарактеризуют величинами максимальной задержки передачи и вариацией задержки.Не все типы трафика чувствительны к задержкам передачи, во всяком случае, к темвеличинам задержек, которые характерны для компьютерных сетей, — обычнозадержки не превышают сотен миллисекунд, реже — нескольких секунд. Такогопорядка задержки пакетов, порождаемых файловой службой, службой электроннойпочты или службой печати, мало влияют на качество этих служб с точки зренияпользователя сети. С другой стороны, такие же задержки пакетов, переносящихголосовые или видеоданные, могут приводить к значительному снижению качествапредоставляемой пользователю информации — возникновению эффекта«эха», невозможности разобрать некоторые слова, вибрации изображенияи т. п.
Все указанныехарактеристики производительности сети достаточно независимы. В то время какпропускная способность сети является постоянной величиной, скорость передачитрафика может варьироваться в зависимости от загрузки сети, не превышая,конечно, предела, устанавливаемого пропускной способностью. Так водносегментной сети 10 Мбит/с Ethernet компьютеры могут обмениваться данными соскоростями 2 Мбит/с и 4 Мбит/с, но никогда — 12 Мбит/с.
Пропускная способностьи задержки передачи также являются независимыми параметрами, так что сеть можетобладать, например, высокой пропускной способностью, но вносить значительныезадержки при передаче каждого пакета. Пример такой ситуации дает канал связи,образованный геостационарным спутником. Пропускная способность этого каналаможет быть весьма высокой, например 2 Мбит/с, в то время как задержка передачивсегда составляет не менее 0,24 с, что определяется скоростью распространенияэлектрического сигнала (около 300000 км/с) и длиной канала (72000 км).4. Надежность и безопасность
Одна из первоначальныхцелей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительныесети, состояла в достижении большей надежности по сравнению с отдельнымивычислительными машинами.
Важно различатьнесколько аспектов надежности. Для сравнительно простых технических устройствиспользуются такие показатели надежности, как:
- среднеевремя наработки на отказ;
- вероятностьотказа;
- интенсивностьотказов.
Однако эти показателипригодны для оценки надежности простых элементов и устройств, которые могутнаходиться только в двух состояниях — работоспособном или неработоспособном.Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состоянийработоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточныесостояния, которые эти характеристики не учитывают.
Для оценки надежностисложных систем применяется другой набор характеристик:
· готовностьили коэффициент готовности;
· сохранностьданных;
· согласованность(непротиворечивость) данных;
· вероятностьдоставки данных;
· безопасность;
· отказоустойчивость.
Готовность иликоэффициент готовности (availability) означает период времени, в течениекоторого система может использоваться. Готовность может быть повышена путемвведения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должнысуществовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из нихфункционирование системы обеспечивали другие.
Чтобы компьютернуюсистему можно было считать высоконадежной, она должна как минимум обладатьвысокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранностьданных и защиту их от искажений. Кроме того, должна поддерживатьсясогласованность (непротиворечивость) данных, например если для повышениянадежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, тонужно постоянно обеспечивать их идентичность.
Наряду с этойхарактеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потерипакета (по любой из причин — из-за переполнения буфера маршрутизатора,несовпадения контрольной суммы, отсутствия работоспособного пути к узлуназначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных,соотношение количества потерянных и доставленных пакетов.
Другим аспектом общейнадежности является безопасность (security), то есть способность системызащитить данные от несанкционированного доступа. Еще одной характеристикойнадежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях подотказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказотдельных ее элементов. Например, если копии таблицы базы данных хранятсяодновременно на нескольких файловых серверах, пользователи могут просто незаметить отказа одного из них. В отказоустойчивой системе выход из строя одногоиз ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации),а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов впредыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-зауменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система будетпродолжать выполнять свои функции.
5. Расширяемость имасштабируемость
Масштабируемостьозначает, что наращивать сеть можно в очень широких пределах, при сохранениипотребительских свойств сети.
Расширяемость (extensibility)означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети(пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментовсети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиальноважно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в весьмаограниченных пределах. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основеодного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью,в том смысле, что позволяет без труда подключать новые станции. Однако такаясеть имеет ограничение на число станций — оно не должно превышать 30–40. Хотясеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до100), но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличиетакого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы прихорошей расширяемости.
Масштабируемость (scalability)означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связейв очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Дляобеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительноекоммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть.Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построеннаяс использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическуюструктуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и приэтом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания. 6. Прозрачность
Прозрачность(transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляетсяпользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собойсложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина ссистемой разделения времени. Известный лозунг компании Sun Microsystems«Сеть — это компьютер» — говорит именно о такой прозрачной сети.
Прозрачность может бытьдостигнута на двух различных уровнях — на уровне пользователя и на уровнепрограммиста. На уровне пользователя прозрачность означает, что для работы судаленными ресурсами он использует те же команды и привычные процедуры, что идля работы с локальными ресурсами. На программном уровне прозрачность заключаетсяв том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы,что и для доступа к локальным ресурсам. Прозрачности на уровне пользователядостичь проще, так как все особенности процедур, связанные с распределеннымхарактером системы, скрываются от пользователя программистом, который создаетприложение. Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталейраспределенности средствами сетевой операционной системы.
Прозрачность — свойствосети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, чтоупрощает работу в сети.
Сеть должна скрыватьвсе особенности операционных систем и различия в типах компьютеров.Пользователь компьютера Macintosh должен иметь возможность обращаться кресурсам, поддерживаемым UNIX-системой, а пользователь UNIX — разделятьинформацию с пользователями Windows 95. Подавляющее большинство пользователейничего не хочет знать о внутренних форматах файлов или о синтаксисе командUNIX. Пользователь терминала IBM 3270 должен иметь возможность обмениватьсясообщениями с пользователями сети персональных компьютеров без необходимостивникать в секреты трудно запоминаемых адресов.
Концепция прозрачностиприменима к различным аспектам сети. Например, прозрачность расположенияозначает, что от пользователя не требуется знать местонахождение программных иаппаратных ресурсов, таких как процессоры, принтеры, файлы и базы данных. Имяресурса не должно включать информацию о месте его расположения, поэтому именатипа mashine1:prog.c или \\ftp_serv\pub прозрачными не являются. Аналогично,прозрачность перемещения означает, что ресурсы могут свободно перемещаться изодного компьютера в другой без изменения имен. Еще одним из возможных аспектовпрозрачности является прозрачность параллелизма, которая заключается в том, чтопроцесс распараллеливания вычислений происходит автоматически, без участияпрограммиста, при этом система сама распределяет параллельные ветви приложенияпо процессорам и компьютерам сети. В настоящее время нельзя сказать, чтосвойство прозрачности в полной мере присуще многим вычислительным сетям, этоскорее цель, к которой стремятся разработчики современных сетей.7. Поддержка разных видов трафика
Компьютерные сетиизначально предназначались для совместного доступа к ресурсам компьютеров:файлам, принтерам и т. п. Трафик, создаваемый этими традиционными службамикомпьютерных сетей, имеет свои особенности и существенно отличается от трафикасообщений в телефонных сетях или, например, в сетях кабельного телевидения.Однако в 90-е годы в компьютерные сети проник трафик мультимедийных данных,представляющих в цифровой форме речь и видеоизображение. Компьютерные сетистали использоваться для организации видеоконференций, обучения на основевидеофильмов и т. п. Естественно, что для динамической передачи мультимедийноготрафика требуются иные алгоритмы и протоколы, и, соответственно, другоеоборудование. Хотя доля мультимедийного трафика пока невелика, он уже началпроникать как в глобальные, так и в локальные сети, и этот процесс, очевидно,будет активно продолжаться.
Главной особенностьютрафика, образующегося при динамической передаче голоса или изображения,является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Длякачественного воспроизведения непрерывных процессов, которыми являются звуковыеколебания или изменения интенсивности света в видеоизображении, необходимополучение измеренных и закодированных амплитуд сигналов с той же частотой, скоторой они были измерены на передающей стороне. При запаздывании сообщенийбудут наблюдаться искажения.
В то же время трафиккомпьютерных данных характеризуется крайне неравномерной интенсивностьюпоступления сообщений в сеть при отсутствии жестких требований к синхронностидоставки этих сообщений. Например, доступ пользователя, работающего с текстомна удаленном диске, порождает случайный поток сообщений между удаленным илокальным компьютерами, зависящий от действий пользователя, причем задержки придоставке в некоторых (достаточно широких с компьютерной точки зрения) пределахмало влияют на качество обслуживания пользователя сети. Все алгоритмыкомпьютерной связи, соответствующие протоколы и коммуникационное оборудованиебыли рассчитаны именно на такой «пульсирующий» характер трафика,поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесенияпринципиальных изменений, как в протоколы, так и в оборудование. Сегодняпрактически все новые протоколы в той или иной степени предоставляют поддержкумультимедийного трафика.
Особую сложностьпредставляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного имультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафикакомпьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но доставляетменьше хлопот. А вот сосуществование двух типов трафика с противоположнымитребованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей.Обычно протоколы и оборудование компьютерных сетей относят мультимедийныйтрафик к факультативному, поэтому качество его обслуживания оставляет желатьлучшего. Сегодня затрачиваются большие усилия по созданию сетей, которые неущемляют интересы одного из типов трафика. Наиболее близки к этой цели сети наоснове технологии ATM, разработчики которой изначально учитывали случайсосуществования разных типов трафика в одной сети.8. Управляемость
В идеале средствауправления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение,контроль и управление каждым элементом сети — от простейших до самых сложныхустройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не какразрозненный набор отдельных устройств.
Управляемость сетиподразумевает возможность централизованно контролировать состояние основныхэлементов сети, выявлять и решать проблемы, возникающие при работе сети,выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
Хорошая системауправления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенноедействие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошлои какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должнанакапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети.Наконец, система управления должна быть независимой от производителя и обладатьудобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Решая тактическиезадачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневнымипроблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрогорешения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщенияо неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средствуправления сетью. Постепенно становятся заметны общие проблемыпроизводительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасностиданных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети.Планирование, кроме этого, включает прогноз изменений требований пользователейк сети, вопросы применения новых приложений, новых сетевых технологий и т. п. Необходимостьв системе управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративныхили глобальных. Без системы управления в таких сетях требуется присутствиеквалифицированных специалистов по эксплуатации в каждом здании каждого города,где установлено оборудование сети, что в итоге приводит к необходимости содержанияогромного штата обслуживающего персонала.
В настоящее время вобласти систем управления сетями много нерешенных проблем. Явно недостаточнодействительно удобных, компактных и многопротокольных средств управления сетью.Большинство существующих средств вовсе не управляют сетью, а всего лишьосуществляют наблюдение за ее работой. Они следят за сетью, но не выполняютактивных действий, если с сетью что-то произошло или может произойти. Маломасштабируемых систем, способных обслуживать как сети масштаба отдела, так исети масштаба предприятия, — очень многие системы управляют только отдельнымиэлементами сети и не анализируют способность сети выполнять качественнуюпередачу данных между конечными пользователями.
9. Совместимость
Совместимость илиинтегрируемость означает, что сеть может включать в себя разнообразноепрограммное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществоватьразличные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационныхпротоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разныхпроизводителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называетсянеоднородной или гетерогенной, а если гетерогенная сеть работает без проблем,то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей— использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами испецификациями.10. Качество обслуживания
Качество обслуживания(Quality of Service, QoS) определяет количественные оценки вероятности того,что сеть будет передавать определенный поток данных между двумя узлами всоответствии с потребностями приложения или пользователя.
Например, при передачеголосового трафика через сеть под качеством обслуживания чаще всего понимаютгарантии того, что голосовые пакеты будут доставляться сетью с задержкой неболее N мс, при этом вариация задержки не превысит M мс, и эти характеристикистанут выдерживаться сетью с вероятностью 0,95 на определенном временноминтервале. То есть приложению, которое передает голосовой трафик, важно, чтобысеть гарантировала соблюдение именно этого приведенного выше наборахарактеристик качества обслуживания. Файловому сервису нужны гарантии среднейполосы пропускания и расширения ее на небольших интервалах времени до некоторогомаксимального уровня для быстрой передачи пульсаций. В идеале сеть должнагарантировать особые параметры качества обслуживания, сформулированные длякаждого отдельного приложения. Однако по понятным причинам разрабатываемые иуже существующие механизмы QoS ограничиваются решением более простой задачи —гарантированием неких усредненных требований, заданных для основных типовприложений.
Чаще всего параметры,фигурирующие в разнообразных определениях качества обслуживания, регламентируютследующие показатели работы сети:
· пропускнаяспособность;
· задержкипередачи пакетов;
· уровеньпотерь и искажений пакетов.
Качествообслуживания гарантируется для некоторого потока данных. Напомним, что потокданных — это последовательность пакетов, имеющих некоторые общие признаки,например адрес узла-источника, информация, идентифицирующая тип приложения(номер порта TCP/UDP) и т. п. К потокам применимы такие понятия, какагрегирование и дифференцирование. Так, поток данных от одного компьютера можетбыть представлен как совокупность потоков от разных приложений, а потоки откомпьютеров одного предприятия агрегированы в один поток данных абонентанекоторого провайдера услуг.
Механизмы поддержкикачества обслуживания сами по себе не создают пропускной способности. Сеть неможет дать больше того, что имеет. Так что фактическая пропускная способностьканалов связи и транзитного коммуникационного оборудования — это ресурсы сети,являющиеся отправной точкой для работы механизмов QoS. Механизмы QoS толькоуправляют распределением имеющейся пропускной способности в соответствии стребованиями приложений и настройками сети. Самый очевидный способперераспределения пропускной способности сети состоит в управлении очередямипакетов.
Поскольку данные,которыми обмениваются два конечных узла, проходят через некоторое количествопромежуточных сетевых устройств, таких как концентраторы, коммутаторы имаршрутизаторы, то поддержка QoS требует взаимодействия всех сетевых элементовна пути трафика, то есть «из-конца-в-конец» («end-to-end»,«e2e»). Любые гарантии QoS настолько соответствуют действительности,насколько их обеспечивает наиболее «слабый» элемент в цепочке междуотправителем и получателем. Поэтому нужно четко понимать, что поддержка QoSтолько в одном сетевом устройстве, пусть даже и магистральном, может лишьвесьма незначительно улучшить качество обслуживания или же совсем не повлиятьна параметры QoS. Реализация в компьютерных сетях механизмов поддержки QoSявляется сравнительно новой тенденцией. Долгое время компьютерные сетисуществовали без таких механизмов, и это объясняется в основном двумяпричинами. Во-первых, большинство приложений, выполняемых в сети, были«нетребовательными», то есть для таких приложений задержки пакетовили отклонения средней пропускной способности в достаточно широком диапазоне неприводили к значительной потере функциональности. Примерами«нетребовательных» приложений являются наиболее распространенные всетях 80-х годов приложения электронной почты или удаленного копированияфайлов.
Во-вторых, самапропускная способность 10-мегабитных сетей Ethernet во многих случаях не быладефицитом. Так, разделяемый сегмент Ethernet, к которому было подключено 10-20компьютеров, изредка копирующих небольшие текстовые файлы, объем которых непревышает несколько сотен килобайт, позволял трафику каждой парывзаимодействующих компьютеров пересекать сеть так быстро, как требовалосьпородившим этот трафик приложениям.
В результатебольшинство сетей работало с тем качеством транспортного обслуживания, котороеобеспечивало потребности приложений. Правда, никаких гарантий относительноконтроля задержек пакетов или пропускной способности, с которой пакетыпередаются между узлами, в определенных пределах эти сети не давали. Болеетого, при временных перегрузках сети, когда значительная часть компьютероводновременно начинала передавать данные с максимальной скоростью, задержки ипропускная способность становились такими, что работа приложений давала сбой —шла слишком медленно, с разрывами сессий и т. п.
Существует два основныхподхода к обеспечению качества работы сети. Первый состоит в том, что сетьгарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателякачества обслуживания. Например, сети frame relay и ATM могут гарантироватьпользователю заданный уровень пропускной способности. При втором подходе (besteffort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя,но ничего при этом не гарантирует.
Транспортный сервис,который предоставляли такие сети, получил название «best effort», тоесть сервис «с максимальными усилиями» (или «повозможности»). Сеть старается обработать поступающий трафик как можнобыстрее, но при этом никаких гарантий относительно результата не дает.Примерами может служить большинство технологий, разработанных в 80-е годы:Ethernet, Token Ring, IP, X.25. Сервис «с максимальными усилиями»основан на некотором справедливом алгоритме обработки очередей, возникающих приперегрузках сети, когда в течение некоторого времени скорость поступленияпакетов в сеть превышает скорость продвижения этих пакетов. В простейшем случаеалгоритм обработки очереди рассматривает пакеты всех потоков как равноправные ипродвигает их в порядке поступления (First In — First Out, FIFO). В том случае,когда очередь становится слишком большой (не умещается в буфере), проблемарешается простым отбрасыванием новых поступающих пакетов.
Очевидно, что сервис«с максимальными усилиями» обеспечивает приемлемое качествообслуживания только в тех случаях, когда производительность сети намногопревышает средние потребности, то есть является избыточной. В такой сетипропускная способность достаточна даже для поддержания трафика пиковых периодовнагрузки. Также очевидно, что такое решение не экономично — по крайней мере, поотношению к пропускным способностям сегодняшних технологий и инфраструктур,особенно для глобальных сетей. Тем не менее, построение сетей с избыточнойпропускной способностью, будучи самым простым способом обеспечения нужногоуровня качества обслуживания, иногда применяется на практике.
Списоклитературы
1. Амато, Вито. Основы организации сетей, том 1, Пер. с англ. – М.:Издательский дом «Вильямс», 2004. – 512 c.
2. КамалянА.К., Кулев С.А., Назаренко К.Н. и др. Компьютерные сети и средства защитыинформации: Учебное пособие /Камалян А.К., Кулев С.А., Назаренко К.Н. и др. — Воронеж: ВГАУ, 2003.-119 с.
3. Кульгин М. В.Компьютерные сети. Практика построения.–СПб., 2003.
4. МалышевР.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. – Рыбинск, 2005. –83 с.
5. ОлиферВ.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы /В.Г. Олифер,Н.А. Олифер. — СПб.: Питер, 2002.- 235-240 с.
6. СимоновичС.В.Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. — СПб.: издательство«Питер», 2000. — 640 с.
7. УэнделлОдом Компьютерные сети. Первый шаг = ComputerNetworking First-step.— М.: «Вильямс», 2005. — с. 432.
8. Шалин П. А.Компьютерная сеть своими руками. – СПб., 2003. – 45 — 46 с.
9. Шиндер Дебра. Основы компьютерных сетей. – М.: Диалектика-Вильямс,2002. – 656 с.