Главная / ПО / Проектирование и расчет надежности и эффективности локальной вычислительной сети. Топология компьютерной сети определяется Поддержка разных видов трафика

Проектирование и расчет надежности и эффективности локальной вычислительной сети. Топология компьютерной сети определяется Поддержка разных видов трафика

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

локальный вычислительный сеть

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet.

Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети.

Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т.п.) и коммутационных устройств, соединенных кабелями.

Локальные вычислительные сети отличаются от других сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью (одна комната, одно здание, один район).

Очень многое зависит от качества и продуманности исполнения первоначальной стадии внедрения ЛВС - от предпроектного обследования системы документооборота того предприятия или той организации, где предполагается установить вычислительную сеть. Именно здесь закладываются такие важнейшие показатели сети, как ее надежность, спектр функциональных возможностей, срок ее службы, непрерывное время работоспособности, технология обслуживания, рабочая и максимальная загрузка сети, защищенность сети и другие характеристики.

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений, не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а также обмен информацией между компьютерами разных фирм-производителей, работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть, и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а также значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

1. Цель работы.

Целью работы является получение навыков разработки структуры локальных вычислительных сетей, расчет основных показателей, определяющих работу сети.

2. Теоретическая часть

2.1.Основные цели создания локальной вычислительной сети (ЛВС).

Постоянная потребность в оптимизации распределения ресурсов (прежде всего информационных) периодически ставит нас перед необходимостью разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям, с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

Кратко можно выделить основные преимущества применения ЛВС:

Разделение ресурсов

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы,

например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных.

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

Разделение программных средств

Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора

При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

Осно вные определения и терминология

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой быстродействующую линию связи аппаратных средств обработки данных на ограниченной территории. ЛВС может объединять персональные ЭВМ, терминалы, миниЭВМ и универсальные вычислительные машины, устройства печати, системы обработки речевой информации и другие устройства-

Сетевые устройства (СУ) - специализированнные устройства, предназначенные для сбора, обработки, преобразования и хранения информации, получаемой от других сетевых устройств, рабочих станций, серверов и т.д.

Основной компонентой локальной вычислительной сети является рабочая станция локальной вычислительной сети (РСЛВС), т.е., ЭВМ, аппаратные возможности которой позволяют обмениваться информацией с другими ЭВМ.

Локальная вычислительная сеть - это сложная техническая система, являющаяся совокупностью аппаратных и программных средств, так как простое соединение устройств, однако, не означает возможность их совместной работы. Для эффективной связи различных систем требуется соответствующее программное обеспечение. Одна из основных функций операционного обеспечения ЛВС заключается в обслуживании такой связи.

Правила сеязи - каким образом система производит опрос и должна быть опрошена - называются протоколами.

Системы называются подобными, если они используют одинаковые протоколы. При использовании различных протоколов они также могут работать по связи друг с другом с помощью программного обеспечения, которое производит взаимное преобразование протоколов, ЛВС могут быть использованы для связи не только ПК. Они могут связывать видео-системы, системы телефонной связи, производственное оборудование и почти все, что требует быстродействующего обмена данными. Несколько локальных вычислительных сетей можно объединить через местные и удаленные связи в режиме межсетевого взаимодействия.

Персональные компьютеры объединяются в сеть в основном для совместного использования программ и файлов данных, передачи сообщений (режим электронной почты) и для совместного использования ресурсов (устройств печати, модемов и аппаратных и программных средств межсетевой связи). В этом случае персональные компьютеры называют рабочими станциями локальной вычислительной сети.

Современная технология локальных вычислительных сетей позволяет использовать различные типы кабелей в одной и той же сети, а также беспрепятственно соединять в одну сеть различное оборудование ЛВС, такое как Ethernet, Archnet, и Token-ring.

За дачи, решаемые при создания ЛВС

Создавая ЛВС, разработчик стоит перед проблемой: при известных данных о назначении, перечне функций ЛВС и основных требованиях к комплексу технических и программных средств ЛВС построить сеть, то есть решить следующие задачи:

определить архитектуру ЛВС: выбрать типы компонент ЛВС;

произвести оценку показателей эффективности ЛВС;

определить стоимость ЛВС.

При этом должны учитываться правила соединения компонентов ЛВС, основанные на стандартизации сетей, и их ограничения, специфицированные изготовителями компонент ЛВС.

Конфигурация ЛВС для АСУ существенным образом зависит от особенностей конкретной прикладной области. Эти особенности сводятся к типам передаваемой информации (данные, речь, графика), пространственному расположению абонентских систем, интенсивностям потоков информации, допустимым задержкам информации при передаче между источниками и получателями, объемам обработки данных в источниках и потребителях, характеристикам абонентских станций, внешним климатическим, электромагнитным факторам, эргономическим требованиям, требованиям к надежности, стоимости ЛВС и т.д.

Определение топологии сети

Рассмотрим варианты топологии и состав компонент локальной вычислительной сети.

Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами связи. На практике используются 4 базовые топологии:

звездообразная (рис. 1 ,а, 1 ,б);

кольцевая (рис. 2);

шинная (рис. 3);

древовидная или иерархическая (рис. 4).

АК - активный концентратор ПК - пассивный концентратор Рис. 4. Иерархическая сеть с концентраторами.

Выбранная топология сети должна соответствовать географическому расположению сети ЛВС, требованиям, установленным для характеристик сети, перечисленным в табл. 1.

Таблица 1. Сравнительные данные по характеристикам ЛВС.

Выбор типа коммуникационных средств. Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помсхонезащищенно. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с- Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка, Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е, витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля,

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с-Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации,

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с, При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель), Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель

Ethemet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable).

Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Cheapernet - кабель

Более дешевым, чем Ethernet кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала.

Оптоволоконные линии

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гагабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают тротивоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

Выбор типа построения сет и по методу передачи информации

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM, В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станции к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Token Ring). Основные положения этого метода:

Устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть Arcnet

Arknet (Attached Resource Computer NETWork) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Arcnet приобрела корпорация SMC (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Arcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель, Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Arcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Token Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

Основные принципы работы

Передача каждого байта в Arcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Alert Burst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В сети Arcnet можно использовать две топологии: звезда и шина,

Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом ieee был разработан стандарт ieee 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы:

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина;

Все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е, любая станция может начать передачу в любой момент времени(если передающая среда свободна);

Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Выб ор сетевой операционной системы

Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие операционных систем: для рабочих станций, для серверов сетей уровня отдела и серверов уровня предприятия в целом. К ним могут предъявляться различные требования по производительности и функциональным возможностям, желательно, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить совместную работу различных ОС. Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия. ОС для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Они также должны обеспечивать свойства отказоустойчивости, например, работать с RAID-массивами, поддерживать кластерные архитектуры. Сетевые ОС отделов обычно более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия, у них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность. Сетевая операционная система масштаба предприятия прежде всего должна обладать основными свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:

масштабируемостью, то есть способностью одинаково хорошо работать в широком диапазоне различных количественных характеристик сети,

совместимостью с другими продуктами, то есть способностью работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.

Корпоративная сетевая ОС должна поддерживать более сложные сервисы. Подобно сетевой ОС рабочих групп, сетевая ОС масштаба предприятия должна позволять пользователям разделять файлы, приложения и принтеры, причем делать это для большего количества пользователей и объема данных и с более высокой производительностью. Кроме того, сетевая ОС масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов. Например, даже если ОС работает на платформе Intel, она должна поддерживать рабочие станции UNIX, работающие на RISC-платформах. Аналогично, серверная ОС, работающая на RISC-компьютере, должна поддерживать DOS, Windows и OS/2. Сетевая ОС масштаба предприятия должна поддерживать несколько стеков протоколов (таких как ТСРЯР, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet и OSI), обеспечивая простой доступ к удаленным ресурсам, удобные процедуры управления сервисами, включая агентов для систем управления сетью.

Важным элементом сетевой ОС масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра всех доступных ему ресурсов. Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере. Важным свойством справочной службы является ее масштабируемость, обеспечиваемая распределенностью базы данных о пользователях и ресурсах.

Такие сетевые ОС, как Banyan Vines, Novell NetWare 4.x, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager и Windows NT Server, могут служить в качестве операционной системы предприятия, в то время как ОС NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic больше подходят для небольших рабочих групп.

Критериями для выбора ОС масштаба предприятия являются следующие характеристики:

Органичная поддержка многосерверной сети;

Высокая эффективность файловых операций;

Возможность эффективной интеграции с другими ОС;

Наличие централизованной масштабируемой справочной службы;

Хорошие перспективы развития;

Эффективная работа удаленных пользователей;

Разнообразные сервисы: файл-сервис, принт-сервис, безопасность данных и отказоустойчивость, архивирование данных, служба обмена сообщениями, разнообразные базы данных и другие;

Разнообразные транспортные протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;

Поддержка многообразных операционных систем конечных пользователей: DOS, UNIX, OS/2, Mac;

Поддержка сетевого оборудования стандартов Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet;

Наличие популярных прикладных интерфейсов и механизмов вызова удаленных процедур RPC;

Возможность взаимодействия с системой контроля и управления сетью, поддержка стандартов управления сетью SNMP.

Конечно, ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС, как правило, осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта. В таблице приведены основные характеристики популярных и доступных в настоящее время сетевых ОС.

Определение надежности работы ЛВС. 2.4.1. П оказатели надежности работы ЛВС

В общем случае, надежность - это свойство технического устройства или изделия выполнять свои функции в пределах допустимых отклонений в течение определенного промежутка времени.

Надежность изделия закладывается на стадии проектирования и существенно зависит от таких критериев, как выбор технической и технологической спецификации, соответствия принятых конструкторских решений мировому уровню. На надежность ЛВС также влияют грамотность персонала на всех уровнях пользования сетью, условия транспортировки, хранения, монтажа, наладки и обкатки каждого узла сети, соблюдение правил эксплуатации оборудования.

При расчетах и оценке надежности вычислительной сети будут использоваться следующие термины и определения:

Работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять свои функции в пределах установленных требований.

Отказ - событие, при котором нарушается работоспособность изделия.

Неисправность - состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному требованию технической документации.

Наработка - продолжительность работы изделия в часах или других единицах времени.

Наработка на отказ, или среднее время безотказной работы - среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в данный промежуток времени не возникнет отказа изделия.

Интенсивность отказов - вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени после данного момента времени.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки.

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с перерывами на обслуживание и ремонт.

Ресурс - наработка изделия до предельного состояния, оговоренная в технической документации.

Срок службы - календарная продолжительность работы изделия до предельного состояния, оговоренная в технической документации.

Ремонтопригодность - доступность изделия для его обслуживания

и ремонта.

Надежность является комплексным свойством, которое включает в себя такие свойства как:

работоспособность;

сохраняемость;

ремонтопригодность;

долговечность.

Основное свойство, описываемое количественными характеристиками - работоспособность.

Утрата работоспособности - отказ. Отказы электротехнического изделия могут означать не только электрические или механические повреждения, но и уход его параметров за допустимые пределы. В связи с этим отказы могут быть внезапными и постепенными.

Возникновения внезапных отказов в устройстве являются случайными событиями. Эти отказы могут быть независимыми, когда отказ одного элемента в устройстве происходит независимо от других элементов, и зависимыми, когда отказ одного элемента вызван отказом других. Разделение отказов на внезапные и постепенные является условным, так как внезапные отказы могут быть вызваны развитием постепенных отказов.

Основные количественные характеристики надежности (работоспособности):

вероятность безотказной работы за время t: P(t);

вероятность отказа за время t: Q(t)= 1 - P(t);

интенсивность отказов X(t) - указывает среднее число отказов, возникающее за единицу времени эксплуатации изделия;

среднее время наработки изделия до отказа Т (величина, обратная интенсивности отказов).

Реальные значения указанных характеристик получают по результатам испытаний на надежность. В расчетах времени до отказа / считается случайной величиной, поэтому используется аппарат теории вероятностей.

Свойства (аксиомы):

Р(0)=1 (рассматривается эксплуатация работоспособных изделий);

lim t _ >00 P(t)=O (работоспособность не может быть сохранена неограниченное время);

dP(t)/dt<0 (в случае если после отказа изделие не восстанавливается).

В течение срока службы технического устройства можно выделить три периода, интенсивность отказов в которых меняется по-разному. Зависимость интенсивности отказов от времени показана на рис.5.

Рис.5. Типичная кривая изменения X(t) в течение срока эксплуатации (жизни) изделия.

I - этап приработки dX(t)/dt<0

II - этап нормальной эксплуатации X(t)-const

III - этап старения dX(t)/dt>0

В первый период, называемый периодом приработки, происходит выявление конструктивных, технологических, монтажных и других дефектов, поэтому интенсивность отказов может повышаться в начале периода, понижаясь при подходе к периоду нормальной работы.

Период нормальной работы характеризуется внезапными отказами постоянной интенсивности, которая увеличивается к периоду износа.

В период износа интенсивность отказов увеличивается с течением времени по мере износа изделия.

Очевидно, основным должен быть период нормальной работы, а другие периоды являются периодами входа и выхода из этого периода.

Аксиома 3 действительна для невосстанавливаемых элементов (микросхем, радиоэлементов и т.п.). Процесс эксплуатации восстанавливаемых систем и изделий отличается от такого же процесса для невосстанавливаемых тем, что наряду с потоком отказов элементов изделия присутствуют стадии ремонта отказавших элементов, т.е. присутствует поток восстановления элементов. Для восстанавливаемых систем не выполняется третье свойство характеристик надежности: dP(t)/dt<0. За период времени At могут отказать два элемента системы, а быть восстановленными - три аналогичных элемента, а значит производная dP(t)/dt>0.

При конфигурировании вычислительных сетей оперируют таким понятием, как среднее время наработки на отказ того или иного элемента сети (Тн).

Например, если тестировалось 100 изделий в течение года и 10 из них вышло из строя, то Тн будет равно 10 годам. Т.е. предполагается, что через 10 лет все изделия выйдут из строя.

Количественной характеристикой для математического определения надежности является интенсивность отказов устройства в единицу времени, которая обычно измеряется числом отказов в час и обозначается значком X.

Среднее время наработки на отказ и среднее время восстановления работоспособности связаны между собой через коэффициент готовности Кг, который выражается в вероятности того, что вычислительная сеть будет находиться в работоспособном состоянии:

Таким образом, коэффициент готовности Кг всей сети будет определяться как произведение частных коэффициент готовности Kri. Следует отметить, что сеть считается надежной при Кг > 0,97.

Пример расчета надежност и локальной вычислительной сети

Локальная вычислительная сеть обычно включает в свой состав комплект рабочих станций пользователя, рабочую станцию администратора сети (может использоваться одна из пользовательских станций), серверное ядро (комплект аппаратных серверных платформ с серверными программами: файл-сервер, WWW-сервер, сервер БД, почтовый сервер и т.п.), коммуникационное оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы, концентраторы) и структурированную кабельную систему (кабельное оборудование).

Расчет надежности ЛВС начинают с формирования понятия отказа данной сети. Для этого анализируются управленческие функции, выполнение которых на предприятии осуществляется с использованием данной ЛВС. Выбираются такие функции, нарушение которых недопустимо, и определяется оборудование ЛВС, задействованное при их выполнении. Например: безусловно в течение рабочего дня должна обеспечиваться возможность вызова/записи информации из базы данных, а также обращение к Internet.

Для совокупности таких функций по структурной электрической схеме определяется оборудование ЛВС, отказ которого непосредственно нарушает хотя бы одну из указанных функций, и составляется логическая схема расчета надежности.

При этом учитываются количества и условия работы ремонтно-восстановительных бригад. Обычно принимаются следующие условия:

Восстановление ограниченное - т.е. в любой момент времени не может восстанавливаться более, чем один отказавший элемент, т.к. имеется одна ремонтная бригада;

среднее время восстановления отказавшего элемента устанавливается или исходя из допустимых перерывов в работе ЛВС, или из технических возможностей доставки и включения в работу этого элемента.

В рамках изложенного выше подхода к расчету схема расчета надежности, как правило, может быть сведена к последовательно-параллельной схеме.

Установим в качестве критерия отказа ЛВС отказ оборудования, входящего в ядро сети: серверов, коммутаторов или кабельного оборудования. Считаем, что отказ рабочих станций пользователей не приводит к отказу ЛВС, а поскольку одновременный отказ всех рабочих станций - событие маловероятное, сеть при отдельных отказах рабочих станций продолжает функционировать.

Рис.6. Схема элементов ЛВС для расчета суммарной надежности.

Примем, что рассматриваемая локальная сеть включает два сервера (один обеспечивает выход в Internet), два коммутатора и пять кабельных фрагментов, относящихся к ядру сети. Интенсивность отказов и восстановлений для них приведены ниже.

Таким образом,

1) интенсивность отказа всей сети L составляет 6,5* 10- 5 1/ч,

2) среднее время наработки на отказ всей сети Тн составляет примерно 15,4 тыс.ч,

3) среднее время восстановления Тв составляет 30 ч.

Расчетные значения соответствующих готовности представлены в табл. 4:

Коэффициент готовности всей сети составляет

Расчет эффективности работы ЛВС

Для определения параметров функционирования сети проводиться выбор и обоснования контрольных точек. Для данных выбранных точек проводиться сбор информации и расчет параметров:

время обработки запросов - расчет интервала времени между формированием запроса и получением на него ответа, выполняемый для выбранных базовых сервисов.

время реакции в нагруженной и ненагруженной сети - расчет показателя производительности ненагруженной и ненагруженной сети.

время задержки передачи кадра - расчет времени задержки кадров канального уровня выбранных основных сегментов сети.

определение реальной пропускной способности - определение реальной пропускной способности для маршрутов выбранных основных узлов сети.

аналитический расчет показателей надежности - аналитическая оценка возможной интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ.

коэффициент готовности - аналитический расчет степени готовности (среднего времени восстановления) ЛВС.

Допустим, что сеть между двумя пользователями организована по схеме, представленной на рис.7.

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо:

а) повторить правила техники безопасности при работе с вычислительной техникой;

б) изучить лекционные материалы по курсам "", а также теоретическую часть настоящих методических указаний;

в) выбрать полугипотетическое предприятие или организацию и изучить в нем существующую систему документооборота с точки зрения автоматизации. Предложить новую систему документооборота, основанную на применении вычислительных сетей, оценить преимущества и недостатки существующей и предлагаемой систем (быстродействие, стоимость, топология, изменения фонда оплаты труда и др.);

г) рассчитать числовые показатели новой системы документооборота: надежность сети, время наработки на отказ, коэффициент готовности, время доставки сообщения до адресата, время получения квитанции о доставке сообщения;

д) в соответствии с требованиями, приведенными в разделе 5, оформить отчет по лабораторной работе;

ж) защитить лабораторную работу, продемонстрировав преподавателю:

1) отчет по лабораторной работе;

2) понимание основных принципов организации локальной вычислительной сети;

3) теоретические знания по количественным параметрам работы вычислительной сети.

При подготовке к защите для самопроверки рекомендуется ответить на контрольные вопросы, приведенные в разделе 5.

4. Требования к отчету

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

а) титульный лист;

б) условие задания;

в) обоснование для разработки ЛВС и расчеты по предложенной топологии сети;

г) комментарии и выводы по проделанной работе.

Список литературы

1.Гусева А.И. Работа в локальных сетях NetWare 3.12-4.1: Учебник.- М.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1996. - 288 с.

2.Лорин Г. Распределенные вычислительные системы:. - М.: Радио и связь, 1984. - 296 с.

4.Фролов А.В., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров. Использование протоколов IPX, SPX, NETBIOS.- M.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1993. - 160 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Локальная вычислительная сеть, узлы коммутации и линии связи, обеспечивающие передачу данных пользователей сети. Канальный уровень модели OSI. Схема расположения компьютеров. Расчет общей длины кабеля. Программное и аппаратное обеспечение локальной сети.

курсовая работа , добавлен 28.06.2014

Способы связи разрозненных компьютеров в сеть. Основные принципы организации локальной вычислительной сети (ЛВС). Разработка и проектирование локальной вычислительной сети на предприятии. Описание выбранной топологии, технологии, стандарта и оборудования.

дипломная работа , добавлен 19.06.2013

Цели информатизации школы № 15 г. Заволжье. Проектирование и организация школьной сети. Структура и основные функции локальной вычислительной сети. Характеристика программно-аппаратных средств, механизмы построения и особенности администрирования ЛВС.

дипломная работа , добавлен 20.05.2013

Обоснование модернизации локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия. Оборудование и программное обеспечение ЛВС. Выбор топологии сети, кабеля и коммутатора. Внедрение и настройка Wi-Fi - точки доступа. Обеспечение надежности и безопасности сети.

дипломная работа , добавлен 21.12.2016

Создание локальной вычислительной сети, ее топология, кабельная система, технология, аппаратное и программное обеспечение, минимальные требования к серверу. Физическое построение локальной сети и организация выхода в интернет, расчет кабельной системы.

курсовая работа , добавлен 05.05.2010

Компьютерная локальная вычислительная сеть: проектирование на двух этажах, взаимодействие около 30 машин. Расстояние между машинами и коммутаторами - не менее 20 метров, количество коммутаторов - в рамках проекта. Логическая и физическая топология сети.

лабораторная работа , добавлен 27.09.2010

Основные типы линий связи. Локальные вычислительные сети (ЛВС) как системы распределенной обработки данных, особенности охвата территории, стоимости. Анализ возможностей и актуальности использования сетевого оборудования при построении современных ЛВС.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012

Расчеты параметров проектируемой локальной вычислительной сети. Общая длина кабеля. Распределение IP-адресов для спроектированной сети. Спецификация оборудования и расходных материалов. Выбор операционной системы и прикладного программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 01.11.2014

Обзор методов проектирования локальной вычислительной сети для учебных помещений одного из корпусов колледжа по стандарту Ethernet с использованием кабеля "витая пара" и "тонкий коаксиал" по всем параметрам, с использованием стандартов 10Base-T и 10Base.

курсовая работа , добавлен 24.03.2011

Основные этапы обслуживания и модернизации локальной сети предприятия. Вид автоматизированной деятельности на предприятии. Выбор топологии локальной вычислительной сети. Аппаратные и программные средства. Характеристика семиуровневой модели OSI.

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.

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.

Рис. 5.1. Задачи обеспечения безопасности данных

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.

1) характеристиками устройств, используемых в сети;

2) используемой сетевой операционной системой;

3) способом физического соединения узлов сети каналами связи;

4) способом распространения сигналов по сети.

60. Для стандартной технологии Ethernet используются…

1) коаксиальный кабель;

2) линейная топология;

3) кольцевая топология;

4) доступ с контролем несущей;

5) пересылка маркера

6) оптоволоконный кабель;

61. Укажите способы, с помощью которых рабочая станция может быть физически подключена к сети?

1) с помощью сетевого адаптера и отвода кабеля

2) с помощью концентратора

3) с помощью модема и выделенной телефонной линии

4)с помощью сервера

62. Локальные сети нельзя физически объединить с помощью…

1) серверов

2) шлюзов

3) маршрутизаторов

4) концентраторов

63. Что является основным недостатком топологии «кольцо»?

1. высокая стоимость сети;

2. низкая надежность сети;

3. большой расход кабеля;

4. низкая помехозащищенность сети.

64. Для какой топологии верно утверждение: «Выход компьютера из строя не нарушает работу всей сети»?

1) базовая топология «звезда»

2) базовая топология «шина»

3) базовая топология «кольцо»

4) утверждение неверно ни для одной из базовых топологий

65. Что является основным преимуществом топологии «звезда»?

1. низкая стоимость сети;

2. высокая надежность и управляемость сети;

3. малый расход кабеля;

4. хорошая помехозащищенность сети.

66. Какая топология и метод доступа применяются в сетях Ethernet?

1) шина и CSMA/CD

2) шина и передача маркера

3) кольцо и передача маркера

4) шина и CSMA/CA

67. Какие характеристики сети определяются выбором топологии сети?

1. стоимость оборудования

2. надежность сети

3. соподчинение компьютеров в сети

4. расширяемость сети

68. Что является основным преимуществом метода доступа «передача маркера»?

отсутствие столкновений (коллизий)
простота технической реализации
низкая стоимость оборудования

Этапы обмена данными в сетевых компьютерных системах

1) преобразование данных в процессе перемещения с верхнего уровня на нижний1

2) преобразование данных в результате перемещения с нижнего уровня на верхни3

3) транспортировка к компьютеру-получателю2

70. Какой протокол является основным для передачи гипертекста в Internet?

2) TCP/IP

3) NetBIOS

71. Как называется устройство, которое обеспечивает получение доменного имени по запросу на основе IP-адреса и наоборот:

1) DFS-сервер

2) host – компьютер

3) DNS-сервер

4) DHCP-сервер

72. DNS-протокол устанавливает соответствие …

1) IP-адреса с портом коммутатора

2) IP-адреса с доменным адресом

3) IP- адреса с MAC-адресом

4) МАС-адреса с доменным адресом

73. Какие IP-адреса не могут быть назначены узлам в Интернет?

1) 172.16.0.2;

2) 213.180.204.11;

3) 192.168.10.255;

4) 169.254.141.25

Уникальная 32-разрядная последовательность двоичных цифр, с помощью которой компьютер однозначно идентифицируется в сети, называется

1) MAC- адрес

2) URL- адрес;

3) IP - адрес;

4) кадр;

Какой (или какие) идентификаторы выделяются в IP-адресе с помощью маски подсети

1) сети

2) сети и узла

3) узла

4) адаптера

76. Для каждого сервера, подключенного к Internet, устанавливаются адреса:

1) только цифровой;

2) только доменный;

3) цифровой и доменный;

4) адреса определяются автоматически;

77. На сетевом уровне взаимодействия модели OSI…

1) выполняется ретрансляция ошибочных данных;

2) определяется маршрут доставки сообщения;

3) определяются программы, которые будут осуществлять взаимодействие;

78. С помощью какого протокола определяется физический МАС-адрес компьютера, соответствующий его IP-адресу?

Модель OSI включает _____ уровней взаимодействия

1) семь

2) пять

3) четыре

4) шесть

80. Сеть какого класса для выхода в Internet необходимо зарегистрировать организации, имеющей 300 компьютеров?

81. Что отличает протокол TCP от протокола UDP?

1) использует порты при работе

2) устанавливает соединение перед передачей данных

3) гарантирует доставку информации

82. Какие из перечисленных ниже протоколов располагаются на сетевом уровне стека TCP/IP?

Они работают, но не вполне так, как хотелось бы. Например, не очень понятно, как ограничить доступ к сетевому диску, каждое утро перестает работать принтер у бухгалтера и есть подозрение, что где-то живет вирус, потому что компьютер стал необычно медленно работать.

Знакомо? Вы не одиноки, это классические признаки ошибок настройки сетевых служб. Это вполне исправимо, мы сотни раз помогали в решении подобных проблем. Назовем это модернизация ИТ-инфраструктуры, или повышение надежности и безопасности компьютерной сети .

Повышение надежности компьютерной сети - кому полезно?

В первую очередь, он нужен неравнодушному к своей компании руководителю. Результатом грамотно выполненного проекта является существенное улучшение работы сети и практически полное устранение сбоев. По этой причине деньги, затраченные на модернизацию сети в части улучшения ит-инфраструктуры и повышения уровня безопасности следует считать не затратами, а инвестициями, которые, безусловно, окупятся.

Также проект модернизации сети необходим обычным пользователям, поскольку позволяет им сосредоточиться на непосредственной работе, а не на решении ит-проблем.

Как мы проводим проект модернизации сети

Мы готовы помочь Вам разобраться в проблеме, это несложно. Начните с того, что позвоните нам и попросите сделать ИТ аудит. Он покажет, что является причиной ежедневных проблем, и как от них избавиться. Мы сделаем его для Вас либо недорого, либо бесплатно.

По сути, ИТ аудит является частью проекта модернизации сети. В рамках аудита ИТ мы не только обследуем сервер и рабочие места, разберемся со схемами включения сетевого оборудования и телефонии, но и разработаем план проекта модернизации сети, определим бюджет проекта как с точки зрения наших работ, так и необходимого оборудования или софта.

Следующим этапом является собственно выполнение проекта модернизация сети. Основные работы производятся на сервере, поскольку именно он является определяющим компонентом инфраструктуры. Наша задача в рамках проекта модернизации сети устранить не столько проявления, сколько корни проблем. Как правило, они сводятся примерно к одним и тем же концептуальным недостаткам инфраструктуры:

а) серверы и рабочие станции работают в составе рабочей группы, а не домена, как рекомендует Microsoft для сетей с количеством компьютеров более пяти. Это приводит к проблемам аутентификации пользователей, невозможности эффективно ввести пароли и ограничить права пользователей, невозможность использовать политики безопасности.

б) неверно настроены сетевые службы, в частности DNS, и компьютеры перестают видеть друг друга или сетевые ресурсы. По этой же причине чаще всего "тормозит сеть" без всяких видимых причин.

в) на компьютерах установлено разношерстное антивирусное обеспечение, что превращает защиту в дуршлаг. Вы можете годами работать на медленной машине не подозревая, что 80% ее ресурсов занято тем, чтобы атаковать другие компьютеры или рассылать спам. Ну, быть может еще воровать Ваши пароли или передавать на внешний сервер все, что Вы пишете. К сожалению, это вполне реально, надежная антивирусная защита является важной и необходимой частью проекта модернизации любой сети.

Это - три самые распространенные причины проблем инфраструктуры, и каждая из них означает необходимость срочного их устранения. Необходимо не просто устранить проблему, но и грамотно выстроить систему, чтобы устранить саму возможность их появления.

Кстати, мы стараемся использовать словосочетание "модернизация информационной системы" вместо"модернизация сети" , поскольку стараемся смотреть шире сетевых проблем. На наш взгляд, информационная система должна рассматриваться с различных точек зрения, и профессионал, разрабатывая проект модернизации сети, должен учитывать следующие аспекты ее работы.

Информационная безопасность Вашей компании

Говоря об информационной безопасности компании, мы считаем очень важным не столько внешнюю защиту от вторжений через интернет, сколько упорядочение внутренней работы сотрудников. К сожалению, наибольший урон компании наносят не неизвестные хакеры, а те люди, которых Вы знаете в лицо, но которые могут бы обижены Вашими решениями или считают информацию своей собственностью. Менеджер, уносящий базу клиентов, или обиженный сотрудник, копирующий бухгалтерскую или управленческую информацию "на всякий случай" - два наиболее частых случая нарушения информационной безопасности.

Сохранность данных

К сожалению, сохранность данных очень редко фигурирует в списке внимания руководителя и даже многих ИТ-специалистов. Считается, что раз космические корабли сходят с орбиты, то уж предотвратить поломку сервера практически невозможно. И проведенный проект модернизации сети часто не охватывает эту часть инфраструктуры.

Отчасти согласимся с тем, что не всегда можно предотвратить аварию. Но сделать так, чтобы данные всегда оставались в целости и сохранности, и работу компании можно было восстановить в течение часа-двух с момента поломки сервера, можно и нужно любому уважающему себя ИТ-специалисту. Мы считаем своим долгом в ходе проекта модернизации сети реализовать как аппаратные схемы резервирования носителей информации, так и резервное копирование данных по специальной схеме, позволяющей восстановить данные на нужный момент и обеспечить их сохранность в течение долгого времени. И если администратор не понимают смысла сказанных выше слов, то он, скажем мягко, не заслуживает доверия как профессионал.

Долговременность работы оборудования

Долговременная работа серверов и рабочих станций напрямую связана с тем, из чего они изготовлены и каким образом. И мы стараемся помочь выбирать такое оборудование, которое покупается надолго и которое не требует внимания долгие годы. А в рамках проекта по модернизации сети очень часто приходится модернизировать именно дисковую подсистему сервера - к сожалению, о ней нередко забывают. Это происходит потому, что реальный срок службы жестких дисков не превышает 4 лет, и по прошествии этого времени они подлежат замене на серверах. Это должно отслеживаться в рамках обслуживания серверов и компьютеров , поскольку имеет очень важное значение для надежности хранения данных.

Обслуживание серверных и компьютерных систем

Не следует забывать, что даже очень правильно структурированная и надежная инфраструктура требует грамотного и внимательного обслуживания. Мы считаем, что ИТ аутсорсинг в части обслуживания инфраструктуры является логическим продолжением проектных работ. Есть целый ряд компаний, которые располагают собственными ИТ-специалистами, однако задачи поддержания именно серверных систем доверили нам. Такая практика показывает высокую эффективность - компания платит лишь за поддержку серверов, беря низкоуровневые задачи на себя. Мы же отвечаем за то, чтобы соблюдались политики безопасности и резервного копирования, чтобы производились регламентные работы, мониторим серверные системы.

Актуальность ИТ-решений

Мир постоянно меняется. ИТ-мир меняется вдвое быстрее. И технологии рождаются и отмирают быстрее, чем нам бы хотелось тратить деньги на их обновление. Поэтому проводя проект модернизации сети, мы считаем нужным внедрять не только самые новые, но и самые надежные и оправданные решения. Далеко не всегда то, о чем все говорят, является панацеей или решением Вашей проблемы. Зачастую, все совсем не так, как это описывают. Виртуализация, облачные вычисления используются тысячами компаний, но далеко не всегда внедрение некоторых технологий экономически оправдано. И наоборот - правильно выбранный и грамотно проведенный проект модернизации сети и разумные выбор программного обеспечения дает новые возможности в работе, экономит время и деньги.

Платная Windows или бесплатный Linux? MS SharePoint или "Битрикс:Корпоративный портал "? IP-телефония или классическая? У каждого продукта свои достоинства и своя сфера применения.

Что нужно Вашей компании? Как выполнить проект модернизации сети или внедрения нового сервиса так, чтобы не прерывать работу компании? Как сделать так, чтобы внедрение оказалось успешным, и сотрудники получили лучшие инструменты для работы? Позвоните нам, давайте разберемся.

Лекция 13. 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.

Ключевые слова: производительность, время реакции, средняя, мгновенная, максимальная, общая пропускная способность, задержка передачи, вариация задержки передачи, показатели надежности, среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов, готовность, коэффициент готовности, сохранность данных, согласованность, непротиворечивость данных, вероятность доставки данных, безопасность, отказоустойчивость, расширяемость, масштабируемость, прозрачность, мультимедийный трафик, синхронность, надежность, задержки, потери данных, компьютерный трафик, централизованный контроль, мониторинг, анализ, планирование сети, качество обслуживания (Quality of Service, QoS), задержки передачи пакетов, уровень потерь и искажений пакетов, сервис ";best effort";, сервис ";с максимальными усилиями";, ";по возможности";.

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 детализации желательна, и в последнее время системы управления сетями все чаше 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.

Расширяемость и масштабируемость

Термины ";расширяемость"; и ";масштабируемость"; иногда используют как синонимы, но это неверно – каждый из них имеет четко определенное самостоятельное значение.

Расширяемость (extensibility)	Масштабируемость (scalability)
Возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети	Возможность добавления (необязательно легкого) элементов сети
Легкость расширения системы может обеспечиваться в некоторых весьма ограниченных пределах	Масштабируемость означает, что наращивать сеть можно в очень широких пределах, при сохранении потребительских свойств сети

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. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяет без труда подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций – оно 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.

Прозрачность

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 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. Прозрачности на уровне пользователя достичь проще, так как все особенности процедур, связанные с распределенным характером системы, скрываются от пользователя программистом, который создает приложение. Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталей распределенности средствами сетевой операционной системы.

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. Пользователь компьютера Macintosh должен иметь возможность обращаться к ресурсам, поддерживаемым UNIX-системой, а пользователь UNIX – разделять информацию с пользователями Windows 95. Подавляющее большинство пользователей ничего не хочет знать о внутренних форматах файлов или о синтаксисе команд UNIX. Пользователь терминала IBM 3270 должен иметь возможность обмениваться сообщениями с пользователями сети персональных компьютеров без необходимости вникать в секреты трудно запоминаемых адресов.

Концепция прозрачности применима к различным аспектам сети. Например, прозрачность расположения означает, что от пользователя не требуется знать местонахождение программных и аппаратных ресурсов, таких как процессоры, принтеры, файлы и базы данных. Имя ресурса не должно включать информацию о месте его расположения, поэтому имена типа mashinel:prog.c или \\ftp_serv\pub прозрачными не являются. Аналогично, прозрачность перемещения означает, что ресурсы могут свободно перемещаться из одного компьютера в другой без изменения имен. Еще одним из возможных аспектов прозрачности является прозрачность параллелизма, которая заключается в том, что процесс распараллеливания вычислений происходит автоматически, без участия программиста, при этом система сама распределяет параллельные ветви приложения по процессорам и компьютерам сети. В настоящее время нельзя сказать, что свойство прозрачности в полной мере присуще многим вычислительным сетям, это скорее цель, к которой стремятся разработчики современных сетей.

Поддержка разных видов трафика

Компьютерные сети изначально предназначались для совместного доступа к ресурсам компьютеров: файлам, принтерам и т. п. Трафик, создаваемый этими традиционными службами компьютерных сетей, имеет свои особенности и существенно отличается от трафика сообщений 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 сети стали использоваться для организации видеоконференций, обучения на основе видеофильмов и т. п. Естественно, что для динамической передачи мультимедийного трафика требуются иные алгоритмы и протоколы, и, соответственно, другое оборудование. Хотя доля мультимедийного трафика пока невелика, он уже начал проникать как в глобальные, так и в локальные сети, и этот процесс, очевидно, будет активно продолжаться.

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.

В то же время трафик компьютерных данных характеризуется крайне неравномерной интенсивностью поступления сообщений в сеть при отсутствии жестких требований к синхронности доставки этих сообщений. Например, доступ пользователя, работающего с текстом на удаленном диске, порождает случайный поток сообщений между удаленным и локальным компьютерами, зависящий от действий пользователя, причем задержки при доставке в некоторых (достаточно широких с компьютерной точки зрения) пределах мало влияют на качество обслуживания пользователя сети. Все алгоритмы компьютерной связи, соответствующие протоколы и коммуникационное оборудование были рассчитаны именно на такой ";пульсирующий"; характер трафика, поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений, как в протоколы, так и в оборудование. Сегодня практически все новые протоколы в той или иной степени предоставляют поддержку мультимедийного трафика.

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. Обычно протоколы и оборудование компьютерных сетей относят мультимедийный трафик к факультативному, поэтому качество его обслуживания оставляет желать лучшего. Сегодня затрачиваются большие усилия по созданию сетей, которые не ущемляют интересы одного из типов трафика. Наиболее близки к этой цели сети на основе технологии ATM, разработчики которой изначально учитывали случай сосуществования разных типов трафика в одной сети.

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 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 независимой от производителя и обладать удобным интерфейсом, позволяющим выполнять все действия с одной консоли.

Решая тактические задачи, администраторы и технический персонал сталкиваются с ежедневными проблемами обеспечения работоспособности сети. Эти задачи требуют быстрого решения, обслуживающий сеть персонал должен оперативно реагировать на сообщения о неисправностях, поступающих от пользователей или автоматических средств управления сетью. Постепенно становятся заметны общие проблемы производительности, конфигурирования сети, обработки сбоев и безопасности данных, требующие стратегического подхода, то есть планирования сети. Планирование, кроме этого, включает прогноз изменений требований пользователей к сети, вопросы применения новых приложений, новых сетевых технологий и т. п.

Необходимость в системе управления особенно ярко проявляется в больших сетях: корпоративных или глобальных. Без системы управления в таких сетях требуется присутствие квалифицированных специалистов по эксплуатации в каждом здании каждого города, где установлено оборудование сети, что в итоге приводит к необходимости содержания огромного штата обслуживающего персонала.

В настоящее время в области систем управления сетями много нерешенных проблем. Явно недостаточно действительно удобных, компактных и многопротокольных средств управления сетью. Большинство существующих средств вовсе не управляют сетью, а всего лишь осуществляют наблюдение за ее работой. Они следят за сетью, но не выполняют активных действий, если с сетью что-то произошло или может произойти. Мало масштабируемых систем, способных обслуживать как сети масштаба отдела, так и сети масштаба предприятия, – очень многие системы управляют только отдельными элементами сети и не анализируют способность сети выполнять качественную передачу данных между конечными пользователями.

Совместимость

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 гетерогенная сеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей – использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.

Качество обслуживания

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.

Например, при передаче голосового трафика через сеть под качеством обслуживания чаще всего понимают гарантии того, что голосовые пакеты будут доставляться сетью с задержкой не более N мс, при этом вариация задержки не превысит М мс, и эти характеристики станут выдерживаться сетью с вероятностью 0,95 на определенном временном интервале. То есть приложению, которое передает голосовой трафик, важно, чтобы сеть гарантировала соблюдение именно этого приведенного выше набора характеристик качества обслуживания. Файловому сервису нужны гарантии средней полосы пропускания и расширения ее на небольших интервалах времени до некоторого максимального уровня для быстрой передачи пульсаций. В идеале сеть должна гарантировать особые параметры качества обслуживания, сформулированные для каждого отдельного приложения. Однако по понятным причинам разрабатываемые и уже существующие механизмы QoS 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. Напомним, что поток данных – 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, 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. Механизмы QoS 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.

Поскольку данные, которыми обмениваются два конечных узла, проходят через некоторое количество промежуточных сетевых устройств, таких как концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, то поддержка QoS требует взаимодействия всех сетевых элементов на 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 между отправителем и получателем. Поэтому нужно четко понимать, что поддержка QoS только в одном сетевом устройстве, пусть даже и магистральном, может лишь весьма незначительно улучшить качество обслуживания или же совсем не повлиять на параметры QoS.

Реализация в компьютерных сетях механизмов поддержки QoS является сравнительно новой тенденцией. Долгое время компьютерные сети существовали без таких механизмов, и это объясняется в основном двумя причинами. Во-первых, большинство приложений, выполняемых в сети, были «нетребовательными», то есть для таких приложений задержки пакетов или отклонения средней пропускной способности в достаточно широком диапазоне не приводили к значительной потере функциональности. Примерами «нетребовательных» приложений являются наиболее распространенные в сетях 80-х годов приложения электронной почты или удаленного копирования файлов.

Во-вторых, сама пропускная способность 10-мегабитных сетей Ethernet во многих случаях не была дефицитом. Так, разделяемый сегмент Ethernet, к которому было подключено 10-20 компьютеров, изредка копирующих небольшие текстовые файлы, объем которых не превышает несколько сотен килобайт, позволял трафику каждой пары взаимодействующих компьютеров пересекать сеть так быстро, как требовалось породившим этот трафик приложениям.

В результате большинство сетей работало с тем качеством транспортного обслуживания, которое обеспечивало потребности приложений. Правда, никаких гарантий относительно контроля задержек пакетов или пропускной способности, с которой пакеты передаются между узлами, в определенных пределах эти сети не давали. Более того, при временных перегрузках сети, когда значительная часть компьютеров одновременно начинала передавать данные с максимальной скоростью, задержки и пропускная способность становились такими, что работа приложений давала сбой – шла слишком медленно, с разрывами сессий и т. п.

Существует два основных подхода к обеспечению качества работы сети. Первый состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, сети frame relay и ATM могут гарантировать пользователю заданный уровень пропускной способности. При втором подходе (best effort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.

Транспортный сервис, который предоставляли такие сети, получил название ";best effort";, то есть сервис ";с максимальными усилиями"; (или ";по возможности";). Сеть старается обработать поступающий трафик как можно быстрее, 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 при перегрузках сети, когда в течение некоторого времени скорость поступления пакетов в сеть превышает скорость продвижения этих пакетов. В простейшем случае алгоритм обработки очереди рассматривает пакеты всех потоков как равноправные и продвигает их в порядке поступления (First In – First Out, FIFO). В том случае, когда очередь становится слишком большой (не умещается в буфере), проблема решается простым отбрасыванием новых поступающих пакетов.

Очевидно, что сервис ";с максимальными усилиями"; обеспечивает приемлемое качество обслуживания только в тех случаях, когда производительность сети намного превышает средние потребности, то есть является избыточной. В такой сети пропускная способность достаточна даже для поддержания трафика пиковых периодов нагрузки. Также очевидно, что такое решение не экономично – по крайней мере, по отношению к пропускным способностям сегодняшних технологий и инфраструктур, особенно для глобальных сетей.

Тем не менее, построение сетей с избыточной пропускной способностью, будучи самым простым способом обеспечения нужного уровня качества обслуживания, иногда применяется на практике. Например, некоторые провайдеры услуг сетей TCP/IP предоставляют гарантию качественного обслуживания, постоянно поддерживая определенный уровень превышения пропускной способности своих магистралей по сравнению с потребностями клиентов.

В условиях, когда многие механизмы поддержки качества обслуживания только разрабатываются, использование для этих целей избыточной пропускной способности часто оказывается единственно возможным, хотя и временным решением.

Вариант 1

1. Какой из приемов позволит уменьшить время реакции сети при работе пользователя с

сервером баз данных?

перевод сервера в тот сегмент сети, где работает большинство клиентов

замена аппаратной платформы сервера на более производительную

снижение интенсивности клиентских запросов

уменьшение объема базы данных

2. Какие из приведенных утверждений ошибочны?

задержка передачи – это синоним времени реакции сети

пропускная способность – синоним скорости передачи трафика

задержка передачи – величина, обратная пропускной способности

механизмы качества обслуживания не могут увеличить пропускную способность сети

3. Какие из перечисленных характеристик могут быть отнесены к надежности

компьютерной сети?

готовность или коэффициент готовности

время реакции

сохранность данных

согласованность(непротиворечивость) данных

задержка передачи

вероятность доставки данных

Вариант 2

1. В сети с 3 до 5 часов проводились замеры скорости передачи данных. Была определена

средняя скорость. С периодичностью 10 секунд были проведены замеры мгновенной скорости. Наконец, была определена максимальная скорость. Какие из утверждений верны?

средняя скорость всегда меньше максимальной

средняя скорость всегда меньше мгновенной

мгновенная скорость всегда меньше максимальной

2. С каким из приведенных ниже переводов названий сетевых характеристик с английского

на русский вы согласны?

availability – надежность

fault tolerance – отказоустойчивость

reliability – готовность

security – секретность

extensibility – расширяемость

scalability – масштабируемость

3. Какие из утверждений верны?

сеть может обладать высокой пропускной способностью, но вносить значительные задержки при передаче каждого пакета

сервис ";best effort"; обеспечивает приемлемое качество обслуживания только при наличии в сети избыточной пропускной способности

Вариант 3

1. Какие из утверждений верны?

пропускная способность – величина постоянная для каждой технологии

пропускная способность сети равна максимально возможной скорости передачи данных

пропускная способность зависит от объема передаваемого трафика

сеть может иметь разные значения пропускной способности на разных участках

2. Каким свойством, прежде всего, должна обладать сеть, чтобы к ней можно было отнести

известный лозунг компании Sun Microsystems : ";Сеть – это компьютер";?

высокая производительность

высокая надежность

высокая степень прозрачности

отличная масаштабируемость

3. Какие из утверждений ошибочны?

расширяемость и масштабируемость – это два названия одного и того же свойства системы

с помощью QoS можно увеличить пропускную способность сети

для компьютерного трафика равномерность передачи данных важнее высокой надежности сети

все утверждения верны

Обязательная литература

1. В.Г. Олифер, НА. Олифер

Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы

учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению ";Информатика и вычислительная

техника";

Дополнительная литература

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер

Сетевые операционные системы

Питер, 2001

2. А.З. Додд

Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли

Олимп-Бизнес, 2002

О проекте 2

Предисловие 3

Лекция 1. Эволюция вычислительных сетей. Часть 1. От машины Чарльза Бэбиджа до первых глобальных сетей 4

Два корня сетей передачи данных 4

Появление первых вычислительных машин 5

Программные мониторы – первые операционные системы 6

Мультипрограммирование 6

Многотерминальные системы – прообраз сети 8

Первые сети – глобальные 8

Наследие телефонных сетей 9

Лекция 2. Эволюция вычислительных сетей. 12

Часть 2. От первых локальных сетей до современных сетевых технологий 12

Мини-компьютеры – предвестники локальных сетей 12

Появление стандартных технологий локальных сетей 13

Роль персональных компьютеров в эволюции компьютерных сетей 13

Новые возможности пользователей локальных сетей 14

Эволюция сетевых операционных систем 14

Лекция 3. Основные задачи построения сетей 18

Связь компьютера с периферийными устройствами 18

Связь двух компьютеров 20

Клиент, редиректор и сервер 21

Задача физической передачи данных по линиям связи 22

Лекция 4. Проблемы связи нескольких компьютеров 25

Топология физических связей 25

Адресация узлов сети 30

Лекция 5. Коммутация и мультиплексирование 35

Обобщенная задача коммутации 35

Определение информационных потоков 36

Определение маршрутов 37

Оповещение сети о выбранном маршруте 37

Продвижение – распознавание потоков и коммутация на каждом транзитном узле 38

Мультиплексирование и демультиплексирование 39

Разделяемая среда передачи данных 41

Лекция 6. Коммутация каналов и коммутация пакетов. Часть 1 44

Разные подходы к выполнению коммутации 44

Коммутация каналов 45

Коммутация пакетов 47

Коммутация сообщений 50

Лекция 7. Коммутация каналов и коммутация пакетов. Часть 2 52

Постоянная и динамическая коммутация 52

Пропускная способность сетей с коммутацией пакетов 53

Ethernet – пример стандартной технологии коммутации пакетов 55

Дейтаграммная передача 57

Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов 58

Лекция 8. Структуризация сетей 62

Причины структуризации транспортной инфраструктуры сетей 62

Физическая структуризация сети 63

Логическая структуризация сети 65

Лекция 9. Функциональные роли компьютеров в сети 71

Многослойная модель сети 71

Функциональные роли компьютеров в сети 72

Одноранговые сети 73

Сети с выделенным сервером 74

Сетевые службы и операционная система 76

Лекция 10. Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей 79

Общая структура телекоммуникационной сети 80

Сети операторов связи 82

Корпоративные сети 86

Сети отделов 88

Сети кампусов 89

Сети масштаба предприятия 89

Лекция 11. Модель OSI 93

Многоуровневый подход 94

Декомпозиция задачи сетевого взаимодействия 94

Протокол. Интерфейс. Стек протоколов 95

Модель OSI 97

Общая характеристика модели OSI 97

Физический уровень 100

Канальный уровень 100

Сетевой уровень 102

Транспортный уровень 103

Сеансовый уровень 104

Представительный уровень 104

Прикладной уровень 105

Сетезависимые и сетенезависимые уровни 105

Лекция 12. Стандартизация сетей 109

Понятие ";открытая система"; 109

Модульность и стандартизация 110

Источники стандартов 111

Стандарты Internet 112

Стандартные стеки коммуникационных протоколов 114

информационных ресурсов с целью

Допускается использовать исключительно в образовательных целях запрещается тиражирование информационных ресурсов (2)

Книга

допускается использовать исключительно в образовательных целях . Запрещается тиражирование информационных ресурсов с целью извлечения коммерческой выгоды, а также иное...

Допускается использовать исключительно в образовательных целях запрещается тиражирование информационных ресурсов (4)

Учебное пособие

В телекоммуникационной библиотеке и представленные в виде цитат, допускается использовать исключительно в образовательных целях . Запрещается тиражирование информационных ресурсов с целью извлечения коммерческой выгоды, а также иное...

Допускается использовать исключительно в образовательных целях запрещается тиражирование информационных ресурсов (5)

Список учебников

Допускается использовать исключительно в образовательных целях запрещается тиражирование информационных ресурсов (3)