Требования к компьютерным сетям
Соответствие стандартам — только одно из многих требований, предъявляемых к современным сетям. Самое общее — выполнение сетью того набора услуг, для оказания которых она предназначена: например, предоставление доступа к файловым архивам или страницам публичных Web-сайтов Internet, обмен электронной почтой в пределах предприятия или в глобальных масштабах, интерактивный обмен голосовыми сообщениями IP-телефонии и т.п.
Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой основной задачи. И хотя все требования весьма важны, часто понятие «качество обслуживания» (Quality of Service, QoS ) компьютерной сети трактуется более узко: в него включаются только две самые важные характеристики сети — производительность и надежность.
Основные характеристики производительности сети:
— время реакции;
— скорость передачи трафика;
— пропускная способность;
— задержка передачи и вариация задержки передачи.
Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности сети с точки зрения пользователя. В общем случае время реакции определяется как интервал между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на него.
Значение
Время реакции сети обычно складывается из нескольких составляющих:
— время подготовки запросов на клиентском компьютере;
— время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование;
— время обработки запросов на сервере;
— время передачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском компьютере.
Знание сетевых составляющих времени реакции позволяет оценить производительность отдельных элементов сети, выявить узкие места и при необходимости выполнить модернизацию сети для повышения ее общей производительности.
Производительность сети может характеризоваться также скоростью передачи трафика.
Скорость передачи трафика может быть мгновенной, максимальной и средней.
— средняя скорость вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени — час, день или неделя;
— мгновенная скорость отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени — например, 10 мс или 1 с;
— максимальная скорость — это наибольшая скорость, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Средняя скорость, с которой обрабатывает трафик отдельный элемент или сеть в целом, позволяет оценить работу сети на протяжении длительного времени. Максимальная скорость позволяет оценить, как сеть будет справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы.
Пропускная способность — максимально возможная скорость обработки трафика, определенная стандартом технологии, на которой построена сеть. Пропускная способность отражает максимально возможный объем данных, передаваемый сетью или ее частью в единицу времени. Пропускная способность непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировки сообщений — и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции или скорость.
Пропускная способность измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду.
Пропускная способность сети зависит как от характеристик физической среды передачи
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления данных на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления их на выходе этого устройства.
Этот параметрпроизводительности по смыслу близок ко времени реакции сети, но отличается тем, что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержек обработки конечными узлами сети.
Обычно качество сети характеризуют величинами максимальной задержки передачи и вариацией задержки. Не все типы трафика чувствительны к задержкам передачи, во всяком случае, к тем величинам задержек, которые характерны для компьютерных сетей, — обычно задержки не превышают сотен миллисекунд, реже — нескольких секунд.
Надежность и безопасность.Важно различать несколько аспектов надежности.
Для сравнительно простых технических устройств используются такие показатели надежности, как:
— среднее время наработки на отказ ;
— вероятность отказа ;
— интенсивность отказов.
Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния, которые эти характеристики не учитывают.
Для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик:
— готовность или коэффициент готовности ;
— сохранность данных ;
— вероятность доставки данных ;
— безопасность ;
— отказоустойчивость.
Готовность или коэффициент готовности(availability) означает период времени, в течение которого система может использоваться. Готовность может быть повышена путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.
Компьютерная система высоконадежна, если она обладает высокой готовностью, обеспечивает,
Другим аспектом общей надежности является безопасность(security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенной системе это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной. В сетях сообщения передаются по линиям связи, часто проходящим через общедоступные помещения, в которых могут быть установлены средства прослушивания линий. Другим уязвимым местом могут стать оставленные без присмотра персональные компьютеры. Кроме того, всегда имеется потенциальная угроза взлома защиты сети от неавторизованных пользователей, если
Еще одной характеристикой надежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой системе выход из строя одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову.
Расширяемость(extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в весьма ограниченных пределах.
Масштабируемость(scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть.
Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени. Прозрачность может быть достигнута на двух различных уровнях — на уровне пользователя и на уровне программиста. На уровне пользователя прозрачность означает, что для работы с удаленными ресурсами он использует те же команды и привычные процедуры, что и для работы с локальными ресурсами. На программном уровне прозрачность заключается в том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и для доступа к локальным ресурсам.
Прозрачность — свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, что упрощает работу в сети.
Сеть должна скрывать все особенности операционных систем и различия в типах компьютеров. Концепция прозрачности применима к различным аспектам сети.
Поддержка разных видов трафика.Главной особенностью трафика, образующегося при динамической передаче голоса или изображения, является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Для качественного воспроизведения непрерывных процессов, которыми являются звуковые колебания или изменения интенсивности света в видеоизображении, необходимо получение измеренных и закодированных амплитуд сигналов с той же частотой, с которой они были измерены на передающей стороне. При запаздывании сообщений будут наблюдаться искажения.
Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определенными сложностями, но доставляет меньше хлопот. А вот сосуществование двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является намного более сложной задачей.
Управляемость.В идеале средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети — от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и решать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализпроизводительности и планировать развитие сети.
Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Также должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независимой от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Совместимость или интегрируемость означает, что сеть может включать в себя разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной или гетерогенной, а если гетерогеннаясеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей — использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.
Качество обслуживания ( Quality of Service, QoS ) определяет количественные оценки вероятности того, что сеть будет передавать определенный поток данных между двумя узлами в соответствии с потребностями приложения или пользователя.
В идеале сеть должна гарантировать особые параметры качества обслуживания, сформулированные для каждого отдельного приложения. Однако по понятным причинам разрабатываемые и уже существующие механизмыQoS ограничиваются решением более простой задачи — гарантированием неких усредненных требований, заданных для основных типов приложений.
Чаще всего параметры, фигурирующие в разнообразных определениях качества обслуживания, регламентируют следующие показатели работы сети:
— пропускная способность ;
— задержки передачи пакетов;
— уровень потерь и искажений пакетов.
Качество обслуживания гарантируется для некоторого потока данных. К потокам применимы такие понятия, как агрегирование и дифференцирование. Так, поток данных от одного компьютера может быть представлен как совокупность потоков от разных приложений, а потоки от компьютеров одного предприятия агрегированы в один поток данных абонента некоторого провайдера услуг.
Механизмы поддержки качества обслуживания сами по себе не создают пропускной способности. Сеть не может дать больше того, что имеет. Так что фактическая пропускная способность каналов связи и транзитного коммуникационного оборудования — это ресурсы сети, являющиеся отправной точкой для работы механизмов QoS. МеханизмыQoS только управляют распределением имеющейся пропускной способности в соответствии с требованиями приложений и настройками сети. Самый очевидный способ перераспределения пропускной способности сети состоит в управлении очередями пакетов.
Читайте также:
Рекомендуемые страницы:
Поиск по сайту
11. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям. Надежность и безопасность.
Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции — обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой основной задачи.
Надежность и безопасность
Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.
Важно различать несколько аспектов надежности. Для технических устройств используются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов.
(сокращаю) вышесказанное только для устройств в работо- и неработоспособном состоянии. Сложные системы могут иметь и другие промеж состояния, для чего есть набор следующих характеристик:
Готовность или коэффициент готовности (availability) означает долю времени, в течение которого система может быть использована
Чтобы систему можно было отнести к высоконадежным, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме этого, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.
вероятность доставки пакета , вероятность потери пакета (по любой из причин — из-за переполнения буфера маршрутизатора, из-за несовпадения контрольной суммы, из-за отсутствия работоспособного пути к узлу назначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным.
безопасность (security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.
отказоустойчивость (fault tolerance). -способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову.
12. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям. Расширяемость и масштабируемость.
Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции — обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой основной задачи.
Расширяемость и масштабируемость
Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в некоторых весьма ограниченных пределах. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяет легко подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций — их число не должно превышать 30-40. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.
Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть. Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и при этом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания.
68. Требования. предъявляемые к сетям производительность сети и способы ее
Главная » Информационные системы » Информационные сети » 68. Требования. предъявляемые к сетям производительность сети и способы ее68. Требования. предъявляемые к сетям: производительность сети и способы ее
повышения.
Существует несколько основных характеристик производительности сети:
1. время реакции;
2. пропускная способность;
3. задержка передачи.
Время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос.
Очевидно, что значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети – загруженности сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженность сервера и тому подобное.
Пропускная способность ограничивает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени.
Пропускная способность измеряется или в битах в секунду, или в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.
Средняя пропускная способность вычисляется путем распределения общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени – час, день или неделя.
Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени – например, 10 мс или 1 с.
Максимальная пропускная способность – это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Этот параметр производительности по содержанию близок к реакции сети, но отличается тем, что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержек обработки компьютерами сети.
Пропускная способность и задержки передачи является независимыми параметрами, так что сеть может владеть, например, высокой пропускной способностью, но вносить значительные задержки при передаче каждого пакета.
Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:
— изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;
— перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;
— заменить мосты более скоростными коммутаторами.
Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.
С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.
Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании.
Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.
Требования, предъявляемые к сетям
При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие:
производительность;
надежность и безопасность;
расширяемость и масштабируемость;
прозрачность;
поддержка разных видов трафика;
управляемость;
совместимость.
Производительность
Производительность– это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.
На производительность сети влияют следующие характеристики сети:
конфигурация;
скорость передачи данных;
метод доступа к каналу;
топология сети;
технология.
Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:
изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;
перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;
заменить мосты более скоростными коммутаторами.
Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии EthernetилиTokenRing, то переход наFastEthernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.
С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.
Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.
Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.
Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.
Надежность и безопасность
Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.
Отказоустойчивость– это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.
Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.
Безопасность— одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.
Рис. 8.32 Задачи обеспечения безопасности данных
Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров. Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование (backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.
Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.
Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.
Требования к компьютерным сетям
Лекция: Требования к компьютерным сетям
Обсуждаются важнейшие показатели работы сети: производительность, надежность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка разных видов трафика, характеристики качества обслуживания, управляемость и совместимость.
Соответствие стандартам — это только одно из многих требований, предъявляемых к современным сетям. В этом разделе мы остановимся на некоторых других, не менее важных.
Самое общее пожелание, которое можно высказать в отношении работы сети — это выполнение сетью того набора услуг, для оказания которых она предназначена: например, предоставление доступа к файловым архивам или страницам публичных Web-сайтов Internet, обмен электронной почтой в пределах предприятия или в глобальных масштабах, интерактивный обмен голосовыми сообщениями IP-телефонии и т.п.
Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой 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 самые важные характеристики сети — производительность и надежность.
Производительность
Потенциально высокая производительность — это одно из основных преимуществ распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается принципиальной, но, к сожалению, не всегда практически реализуемой возможностью распределения работ между несколькими компьютерами сети.
Основные характеристики производительности сети:
время реакции;
скорость передачи трафика;
пропускная способность;
задержка передачи и вариация задержки передачи.
Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности сети с точки зрения пользователя. Именно эту характеристику имеет в виду пользователь, когда говорит: «Сегодня сеть работает медленно».
В общем случае время реакции определяется как интервал между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на него.
Очевидно, что значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а также от текущего состояния элементов сети — загруженности сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, загруженности сервера и т.п.
Поэтому имеет смысл использовать также и средневзвешенную оценку времени реакции сети, усредняя этот показатель по пользователям, серверам и времени дня (от которого в значительной степени зависит загрузка сети).
Время реакции сети обычно складывается из нескольких составляющих. В общем случае в него входит:
время подготовки запросов на клиентском компьютере;
время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование;
время обработки запросов на сервере;
время передачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском компьютере.
Очевидно, что разложение времени реакции на составляющие пользователя не интересует — ему важен конечный результат. Однако для сетевого специалиста очень важно выделить из общего времени реакции составляющие, соответствующие этапам собственно сетевой обработки данных, — передачу данных от клиента к серверу через сегменты сети и коммуникационное оборудование.
Знание сетевых составляющих времени реакции позволяет оценить производительность отдельных элементов сети, выявить узкие места и при необходимости выполнить модернизацию сети для повышения ее общей производительности.
Производительность сети может характеризоваться также скоростью передачи трафика.
Скорость передачи трафика может быть мгновенной, максимальной и средней.
средняя скорость вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длительный промежуток времени — час, день или неделя;
мгновенная скорость отличается от средней тем, что для усреднения выбирается очень маленький промежуток времени — например, 10 мс или 1 с;
максимальная скорость — это наибольшая скорость, зафиксированная в течение периода наблюдения.
Чаще всего при проектировании, настройке и оптимизации сети используются такие показатели, как средняя и максимальная скорость. Средняя скорость, с которой обрабатывает трафик отдельный элемент или сеть в целом, позволяет оценить работу сети на протяжении длительного времени, в течение которого в силу закона больших чисел пики и спады интенсивности трафика компенсируют друг друга. Максимальная скорость позволяет оценить, как сеть будет справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы, например в утренние часы, когда сотрудники предприятия почти одновременно регистрируются в сети и обращаются к разделяемым файлам и базам данных. Обычно при определении скоростных характеристик некоторого сегмента или устройства в передаваемых данных не выделяется трафик какого-то определенного пользователя, приложения или компьютера — подсчитывается общий объем передаваемой информации. Тем не менее, для более точной оценки качества обслуживания такая детализация желательна, и в последнее время системы управления сетями все чаще позволяют ее выполнять.
Пропускная способность — максимально возможная скорость обработки трафика, определенная стандартом технологии, на которой построена сеть. Пропускная способность отражает максимально возможный объем данных, передаваемый сетью или ее частью в единицу времени.
Пропускная способность уже не является, подобно времени реакции или скорости прохождения данных по сети, пользовательской характеристикой, так как она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети — передачи пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Зато она непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировки сообщений — и поэтому чаще используется при анализе производительности сети, чем время реакции или скорость.
Пропускная способность измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду.
Пропускная способность сети 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 часто используется в качестве характеристики не столько сети, сколько собственно технологии, на которой построена сеть. Важность этой характеристики для сетевой технологии показывает, в частности, и то, что ее значение иногда становится частью названия, например, 10 Мбит/с Ethernet, 100 Мбит/с Ethernet.
В отличие от времени реакции или скорости передачи трафика пропускная способность не зависит от загруженности сети и имеет постоянное значение, определяемое используемыми в сети технологиями.
На разных участках гетерогенной сети, где используется несколько разных технологий, пропускная способность может быть различной. Для анализа и настройки сети очень полезно знать данные о пропускной способности отдельных ее элементов. Важно отметить, что из-за последовательного характера передачи данных различными элементами сети общая пропускная способность любого составного пути в сети будет равна минимальной из пропускных способностей составляющих элементов маршрута. Для повышения пропускной способности составного пути необходимо в первую очередь обратить внимание на самые медленные элементы. Иногда полезно оперировать общей пропускной способностью сети, которая определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами сети за единицу времени. Этот показатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его по отдельным сегментам или устройствам.
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления данных на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления их на выходе этого устройства.
Этот параметр производительности по смыслу близок ко времени реакции сети, но отличается тем, что всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без задержек обработки конечными узлами сети.
Обычно качество сети характеризуют величинами максимальной задержки передачи и вариацией задержки. Не все типы трафика чувствительны к задержкам передачи, во всяком случае, к тем величинам задержек, которые характерны для компьютерных сетей, — обычно задержки не превышают сотен миллисекунд, реже — нескольких секунд. Такого порядка задержки пакетов, порождаемых файловой службой, службой электронной почты или службой печати, мало влияют на качество этих служб с точки зрения пользователя сети. С другой стороны, такие же задержки пакетов, переносящих голосовые или видеоданные, могут приводить к значительному снижению качества предоставляемой пользователю информации — возникновению эффекта «эха», невозможности разобрать некоторые слова, вибрации изображения и т. п.
Все указанные характеристики производительности сети достаточно независимы. В то время как пропускная способность сети является постоянной величиной, скорость передачи трафика может варьироваться в зависимости от загрузки сети, не превышая, конечно, предела, устанавливаемого пропускной способностью. Так в односегментной сети 10 Мбит/с Ethernet компьютеры могут обмениваться данными со скоростями 2 Мбит/с и 4 Мбит/с, но никогда — 12 Мбит/с.
Пропускная способность и задержки передачи также являются независимыми параметрами, так что сеть может обладать, например, высокой пропускной способностью, но вносить значительные задержки при передаче каждого пакета. Пример такой ситуации дает канал связи, образованный геостационарным спутником. Пропускная способность этого канала может быть весьма высокой, например 2 Мбит/с, в то время как задержка передачи всегда составляет не менее 0,24 с, что определяется скоростью распространения электрического сигнала (около 300000 км/с) и длиной канала (72000 км).
Надежность и безопасность
Одна из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, состояла в достижении большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.
Важно различать несколько аспектов надежности.
Для сравнительно простых технических устройств используются такие показатели надежности, как:
среднее время наработки на отказ;
вероятность отказа;
интенсивность отказов.
Однако эти показатели пригодны для оценки надежности простых элементов и устройств, которые могут находиться только в двух состояниях — работоспособном или неработоспособном. Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния, которые эти характеристики не учитывают.
Для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик:
готовность или коэффициент готовности;
сохранность данных;
согласованность (непротиворечивость) данных;
вероятность доставки данных;
безопасность;
отказоустойчивость.
Готовность или коэффициент готовности (availability) означает период времени, в течение которого система может использоваться. Готовность может быть повышена путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.
Чтобы компьютерную систему можно было считать высоконадежной, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме того, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.
Так как сеть работает на основе механизма передачи пакетов между конечными узлами, одной из характеристик надежности является вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений. Наряду с этой характеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потери пакета (по любой из причин — из-за переполнения буфера маршрутизатора, несовпадения контрольной суммы, отсутствия работоспособного пути к узлу назначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, соотношение количества потерянных и доставленных пакетов.
Другим аспектом общей надежности является безопасность (security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенной системе это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной. В сетях сообщения передаются по линиям связи, часто проходящим через общедоступные помещения, в которых могут быть установлены средства прослушивания линий. Другим уязвимым местом могут стать оставленные без присмотра персональные компьютеры. Кроме того, всегда имеется потенциальная угроза взлома защиты сети от неавторизованных пользователей, если сеть имеет выходы в глобальные общедоступные сети.
Еще одной характеристикой надежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. Например, если копии таблицы базы данных хранятся одновременно на нескольких файловых серверах, пользователи могут просто не заметить отказа одного из них. В отказоустойчивой системе выход из строя одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов в предыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-за уменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система будет продолжать выполнять свои функции.
7
2.4 Требования к сети и оборудованию
В зависимости от вида передаваемой информации, к сети и ее оборудованию предъявляются требования к полосе частот, задержкам, коэффициенту ошибок и прозрачности передачи.
Полоса частот. Службы полосы частот службы делятся на: требующую основную полосу частот, позволяющую передавать до 64 Кбит/с, первичную – до 2 Мбит/с, и широ-кую полосу – более 2 Мбит/с, для которой недостаточно первичного двухмегабитного тракта.
Основная задача телекоммуникационных сетей – транспортировка информации между определенными абонентами. Для транспортировки информация преобразуется в оконечных устройствах по стандартам, соответствующим конкретным службам. Как аудио, так и видеослужбы характеризуются аналоговой природой источника. Слово «аналоговый» в этом контексте относится к способности источника производить бесконечное число значений – высоты тона в звуке или цветовой шкалы в изображении. Цифровые источники, напротив, производят ограниченное число значений: например, у компьютера очень ограниченный «репертуар» – «единицы» и «нули». Поскольку звук и видео – это основное источники аналоговой нагрузки, обычным процессом является преобразование их в цифровой сигнал, и затем в приемнике или на пути к нему – преобразование сигнала обратно в первоначальную форму. Информация, подлежащая транспортировке, при этом будет представлена в виде последовательности двоичных знаков или битов, смысловые значения которых индивидуально согласуются между пользователями источников и приемников информации; а служба охватывает только транспортировку битов.
Наряду с видом представления услуг сигналы характеризуются объемом информации, подлежащей передаче в единицу времени. Этот объем определяется либо верхней граничной частотой, до которой должны передаваться компоненты сигнала, либо требуемой скоростью передачи. Требования различных служб к скорости передачи иллюстрируются на рис. 2.4.
МККТТ и МСЭ установил верхнюю граничную частоту для телефонии – 3400 Гц, для сигналов звукового вещания – 15 кГц, для телевидения – 5 МГц. Скорости передачи для определенных телефонных и телевизионных каналов составляют соответственно 64 Кбит/с и 140 Мбит/с. Скорости передачи для сигналов текста, данных и неподвижных изображений находятся в широком диапазоне от 50 бит/с до 64 Кбит/с и выше. Для высококачественной видеопередачи требуется большой диапазон частот, позволяю-щий передавать приблизительно от 8 Кбит/с до 8 Мбит/с – в зависимости от требуемого качества, технологии кодирования и имеющейся полосы.
Настоящие и будущие видеоприложения будут использовать ТфОП и сеть ПД общего пользования (ПДОП), а также станут дополнительными услугами в этих сетях. Это становится возможным только благодаря быстрому развитию технологии кодирования и изменению среды передачи. Если раньше в качестве направляющих систем использовались только симметричные и коаксиальные кабели, то теперь широко используется и радиосвязь, и передача с использованием спутниковых каналов, и оптическое волокно.
Задержки информации и битовые ошибки наиболее важны для синхронных служб. Понятие синхронная служба означает, что передающее и приемное оборудование должно работать синхронно и синфазно. Задержки могут допускаться до определенной степени (сравните с телефонными соединениями через спутниковые связи), но должны быть очень незначительными – не более нескольких миллисекунд. Это же относится и к безошибочной передаче – может допускаться небольшое число ошибочных битов при передаче без значительного снижения качества. С точки зрения изменения задержки информации, особые требования к сетям предъявляет видеопе-редача. В общем случае передача подвижных изображений – это синхронная служба, чувствительная к изменениям задержек при передаче. Если передача вызывает изменения, не воспринимающиеся зрительно, эти изменения должны компенсироваться приемником. Допустимые ограничения зависят от требуемого качества изображения. Высококачественная видеопередача с ярким изображением соответствует по качеству или лучше, чем сегодняшнее ТВ вещание, обычно допускающее изменение задержек на несколько миллисекунд.
Передача данных и неподвижных изображений не требует синхронизации между передатчиком и приемником, допустимы задержки различной величины, что позволяет использовать (или даже требует использования) системы с очередью. Передача данных очень чувствительна к битовым ошибкам (единица становится нулем или наоборот). Для того чтобы полученная информация совпадала с переданной, битовые ошибки должны быть обнаружены и исправлены сетью или терминалом. Характерной чертой передачи данных и неподвижных изображений является то, что поток информации посылается пакетами. Это означает, что большое количество информации пересылается за короткий промежуток времени, следуемый за перерывом. Уровень качества для ПД выражается отношением ошибочных битов к общему числу переданных. Обычное требование – число ошибочных битов не должно превышать 10-7, т.е. коэффициент ошибок (Bit Error ratio, BER) должен быть менее 10-7. Для передачи информации в ячейках ВЕR не должен превышать 10-9.
Прозрачность передачи. Основной задачей телеслужб является попытка активизировать и расширить, насколько это возможно, общение человека с человеком. В связи с этим, пользователи требуют от ТС прозрачность передачи. Если два человека в одной и той же комнате общаются друг с другом, то тогда прозрачность полная. Это происходит не только потому, что они видят и слышат друг друга, но и потому, что они используют мимику, жесты и другие визуальные средства, т.е. они могут свободно общаться.
Сейчас телекоммуникационная индустрия работает в нескольких ключевых направлениях улучшения доступности и прозрачности.
1. Мобильность терминала (радиодоступ).
2. Персональная и терминальная мобильность (как фиксированный, так и мобильный доступ).
3. Требования к полосе пропускания (улучшение прозрачности, увеличение гибкости).
4. Мультимедиа (улучшение прозрачности).
5. Усовершенствование пользовательских интерфейсов (улучшение дружественности к пользователю).
6. Увеличение количества служб повышенной стоимости (службы сообщений, информационные и вещательные службы).
7. Конфиденциальность информации.
Сейчас оконечные устройства становятся всё более универсальнее и сложнее благодаря свойствам, присущим индивидуальным службам. Должны быть определены всеобщие, не зависящие от применения, протоколы и службы, а также созданы устройства сопряжения служб для обеспечения их совместимости. Согласование протоколов и сопряжение устройств обработки и хранения информации позволит реализовать открытые системы связи с всеобщим доступом и организовать виртуальные частные сети внутри единой интегральной сети связи.
67. Требования. предъявляемые к сетям прозрачность и управляемость.
Главная » Информационные системы » Информационные сети » 67. Требования. предъявляемые к сетям прозрачность и управляемость.67. Требования. предъявляемые к сетям: прозрачность и управляемость.
Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени. Известный лозунг компании Sun Microsystems: «Сеть — это компьютер» - говорит именно о такой прозрачной сети.
Прозрачность может быть достигнута на двух различных уровнях — на уровне пользователя и на уровне программиста. На уровне пользователя прозрачность означает, что для работы с удаленными ресурсами он использует те же команды и привычные ему процедуры, что и для работы с локальными ресурсами. На программном уровне прозрачность заключается в том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и для доступа к локальным ресурсам. Прозрачность на уровне пользователя достигается проще, так как все особенности процедур, связанные с распределенным характером системы, маскируются от пользователя программистом, который создает приложение. Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталей распределенности средствами сетевой операционной системы.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети
Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты. Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети. Наконец, система управления должна быть независима от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.
Полезность системы управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или публичных глобальных.
Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.