12
Количественные характеристики компьютерных сетей как правило,
делят на две группы:
- глобальные, устанавливающие наиболее важные сетевые свойства
КС как целостного объекта;
- локальные, определяющие свойства некоторых устройств или
частей сети и разрешающие приобрести наиболее детальное и подробное
представление о сетевой эффективности.
К глобальным характеристикам относят:
- производительные характеристики;
- оперативные характеристики;
- характеристики в части надежности;
- характеристики стоимости и затрат;
- характеристики, такие как энергозатраты, габаритные и прочие.
Для определения оценки производительности и продуктивности
компьютерной сети применяют нижеуказанные показатели и данные:
- производительность и эффективность сети передачи данных,
измеряемая числом сообщений, пакетов, кадров, бит и передаваемых по
сетевому каналу за единицу времени и задана следующими показателями:
- максимальная или предельная производительность или пропускная
сетевая способность КС передачи данных и измеряемая количеством
пакетов или кадров, передаваемых в компьютерной сети за определенную
единицу во времени (СТК);
- реальная или фактическая производительность сети передачи
данных, которая задается как среднее значение на каком-то интервале
времени или как мгновенное значенье в определенный момент времени.
- производительность средств обработки данных, которые показаны
суммарной производительностью всех СВТ, электронно-вычислительных
машин и систем, входящих в состав этой сети. Производительность СВТ
13
или вычислительная мощность, определяется из производительностей
вычислительной системы (ВС), осуществляющих обработку данных в сети.
Наиболее основным показателем производительности ВС, как
совокупности технических и программных средств, является
производительность системы, измеряемая числом задач, исполняемых
системой за единицу во времени (1):
(1)
где - число задач, выполненных за время Т.
Разумеется, системная производительность напрямую зависит от
режима функционирования, реализуемого управляющими программами
операционной системы, и класса решаемых задач, т.е. вычислительной
нагрузки [29].
Работа КС так же зависит от характеристик надежности, которые
определены такими понятиями как сбой и отказ.
Отказ функционировать комплекс программ может проявлять как
результат нарушения кодов программной записи в памяти команд,
удаления или искажения данных в оперативной памяти ЭВМ, нарушения
нормального хода процесса вычисления. Отказ может проявляться в виде
программного останова или зацикливания, систематичного пропуска
исполненья некоторой группы программ, однократного или
систематического искаженья накопленных данных. Первопричиной
нарушенья работоспособности программ при безотказности
вычислительных средств, всегда является конфликт между реальными
исходными данными, подлежащими обработке, и осуществляющей эту
обработку программы. При этом под исходными данными понимается
14
вновь поступившие сообщения или вся информация, накопленная за время
предыдущего функционирования программ.
Сбой — это самоустраняющийся отказ, который не требует
внешнего вмешательства.
Основным принципом классификации программных сбоев и отказов
является разделение по временному показателю длительности
восстановления после любого искажения программ, данных или
вычислительного процесса, регистрируемого как нарушение
работоспособности. При продолжительности восстановления и
возобновления меньшей порога, отклонения при программном
функционировании следует относить к сбоям, а при восстановлении,
превышающем по продолжительности пороговое значение, происходящие
искажения отвечают отказу.
Для решения задачи восстановления в программном комплексе
должны быть средства, которые позволяют:
- проводить систематический и регулярный контроль, а так же
оперативное обнаружение аномалии процесса функционирования или
программного состояния и данных;
- диагностирование обнаруженных искажений;
- возможность вырабатывать решения, находить и выбирать методы
и средства для восстановления системы;
- осуществлять оперативное возобновление работоспособности в
нормальном режиме работы;
- регистрировать и фиксировать каждый сбой или отказ,
рассматривать детально с данными предшествующих искажений для
обнаружения систематических случаев, требующих аппаратурной или
программной доработки.
15
Так как сеть работает на основе механизма передачи пакетов между
конечными узлами, одной из характеристик надежности является
вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений [31].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), вероятность
искажения отдельного бита передаваемых данных, соотношение
количества потерянных и доставленных пакетов.
Другим аспектом общей надежности и защищенности является
безопасность (от англ.сл. 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 компьютерных 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 элементарно не заметить отказа одного из
них. В отказоустойчивой системе выход из строя одного из ее элементов
приводит к некоторому понижению качества ее работы (деградации), а не
к полному прекращению работы сети. Так, при отказе одного из файловых
16
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.
Все названные показатели играют наиважнейшую роль в оценке
эффективности сети и позволяют понять, насколько правильно она
организована, выявить и устранить неисправности КС, заменить одни
элементы сети, которые не обеспечивают должного функционирования
системы, на другие, с более высокими и надежными качественными и
количественными характеристиками.
Классификация компьютерных сетей.
Компьютерные сети можно предварительно разбить на группы по их
существенным отличительным признакам. Это такие признаки, как,
например, территориальная расположенность или уровень скорости, с
которой можно передавать информацию. Это также тот тип среды, где
передается информация и еще ведомственная принадлежность.
В соответствии с теми или иными признаками и целями
использования, присущими различным компьютерным сетям, выделяют
несколько их классификаций.
Прежде чем изучить классификацию компьютерной сети по
топологии, следует разобрать, какой смысл под собой несет само понятие
«Топология сети».
Итак, топологией (архитектурой, конфигурацией) сети называют
принципы и структуру объединения компьютеров в данной сети.
Выделяют логическую и физическую топологии [33]. Реальная схема
соединения компьютеров в пределах сети не что иное, как физическая
топология, определение маршрутов обмена информацией – логическая
топология. Физическая и логическая топологии могут не совпадать.
17
Для начала необходимо определить содержание понятие «топология
вычислительной сети». Это так называемая конфигурация компьютеров
друг с другом, то есть тип их соединения между собой. Существуют
различные топологии. Их выбор может зависеть, например, от надежности,
простоты или стоимости [1].
Принято выделять обычно только три основных топологии. Это
шина, кольцо и звезда.
Шина.
Тип соединения компьютеров друг с другом (топология) «шина» –
это один общий кабель, к которому подключаются все компьютеры.
Сетевая топология «шина» представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Сетевая топология «шина»
Достоинства такой топологии -это быстрая установка, простота,
низкая стоимость.
Недостатки «шины» – возможность неполадок, если один компьютер
выходит из строя, то, вероятно, все остальные также выйдут из строя,
низкая производительность, если подключать слишком много
компьютеров – кабель перегружается.
Кольцо.
Топология «кольцо» – это когда один компьютер соединяется только
с двумя другими компьютерами. От первого компьютера “посредник”
получает информацию и передает ее второму компьютеру. «кольцо»
представлена на рисунке 3.
18
Рисунок 3 – Сетевая топология «кольцо»
Достоинства такой топологии «кольцо» – это очень простая
установка, возможность устанавливать также другое (дополнительное)
оборудование и отсутствие перегрузок – быстрая скорость работы.
Недостатки «кольца» – если один компьютер выходит из строя, два
других тоже выходят из строя, сложно определить, на каком именно их
компьютеров обнаружены неполадки.
Звезда.
При использовании «звезды», компьютеры подключаются к
концентратору. Главный плюс данной топологии – это то, что, в отличие
от предыдущих двух топологий «шина» и «кольцо», если выйдет один
компьютер из строя, все остальные продолжают работать, то есть на них
это ни коем образом не отражается. Сетевая топология «звезда»
представлена на рисунке 4.
19
.
Рисунок 4 – Сетевая топология «звезда»
Достоинства «звезды» – при поломке одного компьютера, другие
продолжают исправно работать, легко обнаружить неполадки, очень
высокая скорость передачи информации.
Недостатки – если ломается концентратор, то сеть перестает
исправно работать, требуется больше кабеля [35].
1.3. Классификация методов повышения эффективности
функционирования компьютерной сети
Для того, чтобы повысить работоспособность и эффективность
действующих КС, особо важно повышать заодно и эффективность средств
сетей. Чтобы решить такую задачу, необходимо -
1) Целесообразное и разумное комбинирование форм использования
средств вычислительной техники и средства вычислительной техники и
информатики (СВТИ). Это значит, что необходимо обеспечить мощнейшее
подключение к сетям различных центров. Такие центры могут быть
использованы как средства обработки и для хранения информации. Такая
комбинация форм дает огромную возможность повысить эффективность
КС, увеличить количество и качество предлагаемых услуг.
20
2) Модернизация способа предоставления услуг. Чтобы повысить
эффективность применения и использование общесетевых ресурсов,
необходимо и достаточно развивать постоянно сетевые технологии.
3) Выпуск большего количества новых программных средств. С
увеличением количества, качество также должно соответствующе
повышаться [37]. Для этого важно осуществлять улучшение систем
планирования, баз данных, а также внедрять и развивать их. Это также
расширение предприятий, которые разрабатываю и поставляют эти самые
программные средства. Для этого нужно задействовать наибольшее
количество квалифицированных специалистов, которые бы могли
заниматься такими разработками и поставками.
4) Модернизация и улучшение технического обслуживания. А
именно тех организационных форм, использующихся в средствах
вычислительной техники и информатики. Модернизацию можно
произвести за счет необходимых мероприятий. Они могут быть как
организационные, так и технологические. Организационные мероприятия
– это процесс создания форм обслуживания, которые превосходят по
качеству предыдущие. Технологические мероприятия – это повышение
эффективности работы технических средств предприятия. Они
необходимы для того, чтобы предотвращать неполадки и
усовершенствовать систему технической базы в целом.
5) Повышение эргономичности компьютерной сети.
Телекоммуникационная вычислительная сеть можно отнести к такой
категории, как категория человеко-машинных систем. В данном случае
эффективность работы зависит, как и от скорости работы технического
оборудования, так и от самого человека – то есть работника предприятия.
Так как эффективность работы зависит и от технического
оборудования, то как раз-таки повысить эту эффективность можно за счет
21
эргономичности. Этого можно достигнуть благодаря оптимизации
трудовой деятельности операторов. А также за счет условий ее
осуществления.
6) Организация обслуживания очередей запросов пользователей
сети.
В процессе работы компьютерной сети возможно возникновение
таких ситуаций, когда запросы пользователей обрабатываются очень долго
и из-за этого образовываются очереди. В таких случаях приходится решать
задачу определения дисциплин обслуживания запросов. [39].
Показателем эффективности работы можно назвать общее описание
свойств системы и то, насколько она способна выполнять поставленные
цели. Количество целей не имеет Количество целей, поставленных церед
ЛВС, не имеет точного и конкретного значения. Это может объясняться
тем, что они очень разнообразны. Не имея возможности узнать конечное
значение количества этих целей, их все же можно распределить по трем
основным группам. Первая группа включает в себя те цели, которые
отвечают за внедрение ЛВС. При создании, в процессе использования или
уже, соответственно, применения ЛВС, количество целей может
варьироваться от одного значения к другому.
Вторая группа содержит цели, касающиеся и относящиеся к
экономической стороне. Это те цели, которые ставит перед собой
организация для того, чтобы получать прибыть. Для того, чтобы такие
цели были достигнуты, ЛВС и непременно каждая подсистема какой-либо
организации или компании, должны быть направлены на ее достижение,
должны всячески этому способствовать. Создание и внедряемые
изменения требуют затрат организации. Именно поэтому такие затраты
должны быть обоснованны с экономической точки зрения. Это значит, что