Вимоги до комп’ютерних мереж

Головною вимогою, що пред’являється до КМ, є виконання мережею її основної функції - забезпечення користувачам можливості доступу до ресурсів усіх розділюваних комп’ютерів, що входять до її складу. Всі інші вимоги, такі як продуктивність, надійність, сумісність, керованість, захищеність, розширюваність і масштабованість пов’язані з якістю виконання цієї основної задачі [1].

Хоч усі ці вимоги досить важливі, часто поняття якості обслуговування КМ трактується вужче - воно враховує лише дві найважливіші характеристики мережі продуктивність і надійність.

Незалежно від вибраного показника якості обслуговування КМ є два підходи до його забезпечення.

Перший підхід полягає в тому, що мережа (точніше, обслуговуючий її персонал) гарантує користувачу дотримання деякої числової величини показника якості обслуговування. Наприклад, технології Frame Relay і ATM дозволяють будувати мережі, що гарантують якість обслуговування та продуктивність.

Другий підхід полягає в тому, що якість обслуговування користувачів мережа залежить від їх пріоритетів. Якість обслуговування в цьому випадку не гарантується. Гарантується лише рівень привілеїв користувача. Таке обслуговування називається обслуговуванням з найбільшим намаганням (best effort). Мережа намагається по можливості найякісніше обслужити користувача, але нічого при цьому не гарантує. За таким принципом працюють, наприклад, ЛКМ, побудовані на комутаторах з привілеями кадрів.

Продуктивність. Потенційно висока продуктивність це одна з основних властивостей розподілених систем, до яких відносяться і КМ. Вона забезпечується можливістю розпаралелювання робіт між кількома КМ. Існує кілька основних характеристик продуктивності мережі:

- час реакції;

- пропускна спроможність;

- затримка передачі і варіація затримки передачі.

Час реакції мережі є інтегральною характеристикою продуктивності мережі з точки зору користувача. Він характеризує інтервал часу між виникненням запиту користувача до деякої мережевої служби і отриманням на неї відповіді. Значення часу реакції залежить від типу служби, до якої звертається користувач, від того, який користувач і до якого сервера звертається, від поточного стану завантаженості сегментів, комутаторів, маршрутизаторів, через які проходить запит та від завантаженості сервера. Тому доцільно використати також ісередньозважену оцінку часу реакції мережі, усереднюючи цей показник по користувачах, серверах і часу дня.

В загальному випадку до складу часу реакції входить час підготовки запитів на клієнтському комп’ютері, час їх передачі між клієнтом та сервером, час обробки запитів сервером, час передачі відповідей від сервера клієнту і час обробки відповідей сервера на комп’ютері клієнта.

Пропускна спроможність характеризує обсяг даних, переданих мережею в одиницю часу. Вона говорить про швидкість виконання внутрішніх операцій мережі передачі пакетів даних між вузлами мережі через різні комунікаційні пристрої. Вимірюється цей показник або в бітах за секунду, або в пакетах в секунду.

Пропускна спроможність є миттєва, максимальна і середня.

Середня пропускна спроможність обчислюється шляхом визначення відношення загального обсягу переданих даних до часу їх передачі. При цьому вибирається досить тривалий проміжок часу (наприклад, година, день, тиждень).

Миттєва пропускна спроможність відрізняється від середньої тим, що для усереднення вибирається маленький проміжок часу (наприклад, 10мс, 1с).

Максимальна пропускна спроможність це найбільша миттєва пропускна спроможність, зафіксована протягом періоду спостереження. Цей показник дозволяє оцінити можливості мережі з точки зору обробки пікових навантажень.

Внаслідок послідовного характеру передачі пакетів різними елементами КМ, загальна пропускна спроможність її будь-якого складового шляху буде дорівнювати мінімальній з пропускних спроможностей елементів, що складають даний маршрут.

Затримка передачі визначається як затримка між моментом надходження пакету на вхід деякогомережевого пристрою (або частини мережі) і моментом його появи на виході цього пристрою. Цей параметр близький до часу реакції мережі, але відрізняється тим, що завжди характеризує тільки мережеві етапи обробки даних, без затримок обробки комп’ютерами мережі. Зазвичай якість мережі характеризують величинамимаксимальної затримки передачі і варіацією затримки. Для одного виду трафіка (наприклад, для файлової служби, електронної пошти, служби друку тощо) ці величини не мають значення, а для іншого (мультимедійного) - грають вельми принципове значення.

Пропускна спроможність і затримки передачі є незалежними параметрами.

Надійність КМ – це інтегральний показник, до складу якого зокрема входять:

- готовність;

- ймовірність доставки пакету без спотворень;

- безпека;

- відмовостійкість.

Готовність або коефіцієнт готовності (availability) означає тривалість часу, протягом якого система може бути використана. Вона може бути поліпшена шляхом введення залишковості: Головні елементи системи повинні існувати в кількох примірниках, щоб при відмові одного з них працювали інші.

Для того, щоб система була високонадійною вона повинна бути високоготовною і забезпечувати збереження даних. Також повинна підтримуватися несуперечність даних.

Оскільки мережа працює на основі механізму передачі пакетів між кінцевими вузлами, то одною з головних характеристик надійності є ймовірність доставки пакету вузлу призначення без спотворень.

Безпека (security) - це здатність системи захистити дані від несанкціонованого доступу.

Відмовостійкість (fault tolerance) - це здатність системи приховати від користувача відмову окремих її елементів

Розширюваність (extensibility) означає можливість порівняно легкого додання окремих елементів мережі (користувачів, комп'ютерів, додатків, служб), нарощування довжини сегментів мережі і заміни існуючої апаратури потужнішою. При цьому принципово важливо, що легкість розширення системи іноді може забезпечуватися в досить вузьких межах.

Масштабованість (scabbility) означає, що мережа дозволяє нарощувати кількість вузлів і довжину зв’язків в досить широких межах без погіршення її продуктивності. Для забезпечення масштабованості КМ доводиться застосовувати додаткове комунікаційне обладнання і певним чином її структурувати.

Прозорість (transparency) КМ досягається в тому випадку, коли мережа представляється користувачам не як певна множина окремих комп’ютерів, пов’язаних між собою складною системою кабелів, а як єдина традиційна обчислювальна машина з системою розділу часу.

Прозорість може бути досягнена на двох різних рівнях на рівні користувачаі на рівні програміста. На рівні користувача прозорість означає, що для роботи з виділеними ресурсами він використовує ті ж команди та процедури, що і для роботи з локальними ресурсами. На програмному рівні прозорість полягає в тому, що для доступу до виділених ресурсів додатку потрібні ті ж виклики, що й для доступу до локальних ресурсів.

Підтримка різних видів трафіка. КМ в першу чергу, призначені для спільного доступу користувача до ресурсів комп’ютерів. Трафік, що створюється цими традиційними службами КМ, має свої особливості і істотно відрізняється від трафіка повідомлень в телефонних мережах або, наприклад, в мережах кабельного телебачення. Однак 90-і роки стали роками проникнення в КМ мультимедійного трафіка з жорсткими вимогами до синхронності повідомлень, що передаються (інакше будуть спостерігатись спотворення). Трафік комп’ютерних даних характеризується надто нерівномірною інтенсивністю надходження повідомлень у мережу при відсутності жорстких вимог до синхронності їх доставки.

Особливу складність представляє поєднання в одній мережі традиційного комп'ютерного і мультимедійноготрафіків. Оскільки „співіснування” двох типів трафіка потребує протилежних вимог до якості обслуговування.

Керованість мережі означає можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі, виявляти і вирішувати проблеми, що виникають під час її роботи, виконувати аналіз продуктивності і планувати розвиток мережі.

Сумісність (інтегрованісить) означає, що мережа здатна працювати з найрізноманітнішим програмним і апаратним забезпеченням, тобто в ній можуть бути різні ОС, які підтримують різні стеки комунікаційних протоколів, різні апаратурні ресурси і додатки від різних виробників. Мережа, що складається з різнотипних елементів, називається неоднорідною (гетерогенною). Якщо гетерогенна мережа працює без проблем, то вона є інтегрованою.

1.5 Контрольні питання

1. Наведіть основні переваги та недоліки застосування КМ.

2. Наведіть основні причини виникнення КМ.

3. Які КМ з’явилися раніше глобальні, чи локальні? Відповідь обгрунтуйте.

4. Наведіть основні етапи розвитку КМ.

5. Наведіть порівняльну характеристику локальних та глобальних КМ.

6. Наведіть визначення конвергенції КМ.

7. Покажіть. як відбувалась конвергенція мереж.

8. Наведіть основні ознаки за якими виконують класифікацію КМ.

9. Наведіть класифікацію КМ за територіальною поширеністю.

10. Наведіть класифікацію КМ за відомчою приналежністю.

11. Наведіть класифікацію КМ за швидкістю передачі інформації.

12. Наведіть класифікацію КМ за типом середовища передачі та топологією.

13. Наведіть класифікацію КМ за організацією взаємодії комп’ютерів.

14. Наведіть головну вимогу до КМ. Перерахуйте основні вимоги, що характеризують якість виконання основної вимоги.

15. Охарактеризуйте такі вимоги до КМ як продуктивність, надійність та сумісність, керованість, захищеність, розширюваність та масштабованість.

16. В яких одиницях вимірюється швидкість передачі даних у мережі? В чому принципова відмінність Бод від біт/с?