Реальная сеть

Теперь посмотрим, какие отклонения от идеала могут встречаться в реальной сети и какими характеристиками можно эти отклонения описывать (рисунок 2).

Пакеты доставляются сетью узлу назначения с различными задержками. Это неотъемлемое свойство сетей с коммутацией пакетов. Случайный характер процесса образования очереди приводит к случайным задержкам, при этом задержки отдельных пакетов могут быть значительными, в десятки раз превосходя среднюю величину задержек (d₁ ≠ d₂ ≠ d₃ и т.д.). Неравномерность задержек приводит к неравномерным интервалам между соседними пакетами, а это может катастрофически сказаться на качестве работы некоторых приложений. Например, при цифровой передаче речи (или более обобщенно – звука), неравномерность интервалов между пакетами, несущими замеры голоса, приводит к существенным искажениям речи.

Пакеты могут доставляться узлу назначения не в том порядке, в котором они были отправлены, например, на рисунке 2 пакет 4 поступил в узел назначения раньше, чем пакет 3. Такие ситуации встречаются в дейтаграммных сетях, когда различные пакеты одного потока передаются через сеть различными маршрутами, а следовательно, ожидают обслуживания в разных очередях с разным уровнем задержек. Очевидно, что пакет 3 проходил через перегруженный узел или узлы, так что его суммарная задержка оказалась настолько большой, что пакет 4 прибыл раньше него.

Пакеты могут теряться в сети или же приходить в узел назначения с искаженными данными, что равносильно потере пакета, так как большинство протоколов не может восстановить искаженные данные, а только определяет этот факт по значению контрольной последовательности кадра (Frame Check Sequence, FCS).

Средняя скорость информационного потока на входе узла назначения может отличаться от средней скорости потока, направленного в сеть узлом отправителем. Виной этому являются не задержки пакетов, а их потери. Так, в примере, показанном на рисунке 2, средняя скорость исходящего потока уменьшается из-за потери пакета 5.

Чем больше потерь и искажений пакетов происходит в сети, тем ниже скорость информационного потока.

14. Характеристики задержек пакетов.

Основным инструментом статистики является так называемая гистограмма распределения оцениваемой величины. В данном случае оцениваемой величиной является задержка доставки пакета. Будем считать, что нам удалось измерить задержку доставки каждого пакета и сохранить полученные результаты. Для того чтобы получить гистограмму распределения, мы должны разбить весь диапазон возможных задержек на несколько интервалов и подсчитать, сколько пакетов из нашей последовательности измерений попало в каждый интервал.

Гистограмма задержек дает хорошее представление о производительности сети.

Определим еще несколько часто используемых статистических характеристик задержки пакета.

Среднее значение задержки (D) вычисляется как сумма всех задержек d_i, деленная на количество всех измерений N: D = ∑ d_i / N

Максимальная задержка – это величина, которую задержки пакетов не должны превосходить с заданной вероятностью.

Максимальная вариация задержки – максимальное значение, на которое отклонение задержки от среднего значения задержки не превосходит с некоторой вероятностью.

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»

Время оборота (Round Trip Time, RTT) – это «чистое» время транспортировки данных от узла отправителя до узла назначения и обратно без учета времени, затраченного узлом назначения на подготовку ответа: RTT = 2 * t_сеть

15. Характеристики скорости передачи.

Скорость передачи данных (information rate) измеряется на каком-либо промежутке времени как частное от деления объема переданных данных за этот период на продолжительность периода. Таким образом, данная характеристика всегда является средней скоростью передачи данных.

Однако в зависимости от величины интервала, на котором измеряется скорость, для этой характеристики традиционно используется одно из двух наименований: средняя или пиковая скорость.

Средняя скорость передачи данных (Sustained Information Rate, SIR) определяется на достаточно большом периоде времени. Это среднесрочная характеристики, период времени должен быть достаточным, чтобы можно было говорить об устойчивом поведении такой случайной величины, которой является скорость.

Пиковая скорость передачи данных (Peak Information Rate, PIR) – это наибольшая скорость, которую разрешается достигать пользовательскому потоку в течение оговоренного небольшого периода времени T. Этот период обычно называют периодом пульсации.

Величина пульсации (обычно обозначаемая В) используется для оценки емкости буфера коммутатора, необходимого для хранения данных во время перегрузки. Величина пульсации равна общему объему данных, поступающих на коммутатор в течение разрешенного интервала Т (периода пульсации) передачи данных с пиковой скоростью (PIR): B = PIR * T

Коэффициент пульсации трафика – отношение максимальной скорости на каком-либо небольшом периоде времени к средней скорости трафика, измеренной на длительном периоде времени. Неопределенность временных периодов делает коэффициент пульсации качественно характеристикой трафика.

16. Доступность и отказоустойчивость.