Доступность

Для описания надежности отдельных устройств используются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов. Однако эти показатели пригодны только для оценки надежности простых элементов и устройств, которые при отказе любого своего компонента переходят в неработоспособное состояние. Сложные системы, состоящие из многих компонентов, могут при отказе одного из компонентов сохранять свою работоспособность. В связи с этим для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик.

Доступность (availability) означает долю времени, в течение которого система или служба находится в работоспособном состоянии.

Доступность является долговременной статистической характеристикой, поэтому измеряется на большом промежутке времени, которым может быть день, месяц или год. Примером высокого уровня доступности является коммуникационное оборудование телефонных сетей, лучшие представители которого обладают так называемой доступностью «пять девяток». Это означает, что доступность равна 0,99999, что соответствует чуть более 5 минутам простоя в год. Оборудование и услуги передачи данных только стремятся к такому рубежу, но рубеж трех девяток уже достигнут. Доступность услуги является универсальной характеристикой, которая используется как пользователями, так и поставщиками услуг.

Отказоустойчивость

Еще одной характеристикой надежности сложных систем является отказоустойчивость (fault tolerance). Под отказоустойчивостью понимается способность системы скрывать от пользователя отказ отдельных ее элементов.

В отказоустойчивой системе отказ одного из элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Во многих случаях количественно определить степени деградации системы или услуги достаточно сложно, отказоустойчивость чаще всего используется как качественная характеристика.

17. Сеть Ethernet на разделяемой среде. Метод доступа к разделяемой проводной среде.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина. На рисунке показан простейший вариант топологии, состоящей из одного сегмента – все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.

Способ коммутации. В технологии Ethernet используется дейтаграммная коммутация пакетов.

Разделение среды и мультиплексирование. Конечные узлы для обмена данными используют единственную разделяемую среду, применяя метод случайного доступа.

Суть случайного метода доступа состоит в следующем.

1. Компьютер может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом и электрические (или оптические) сигналы в среде отсутствуют.

2. После того как компьютер убеждается, что среда свободна, он начинает передачу, «захватывая» среду. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра.

3. При попадании кадра в разделяемую среду все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Каждый из них анализирует адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра.

4. Если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера. Таким образом компьютер-адресат получает предназначенные ему данные.

Информационные потоки, поступающие от конечных узлов сети Ethernet, мультиплексируются в единственном передающем канале в режиме разделения времени. То есть кадрам разных потоков поочередно предоставляется канал. Чтобы подчеркнуть не всегда очевидную разницу между понятиями мультиплексирования и разделения среды, рассмотрим ситуацию, когда из всех компьютеров сети Ethernet только один имеет потребность передавать данные, причем данные от нескольких приложений. В этом случае проблема разделения среды между сетевыми интерфейсами не возникает, в то время как задача передачи нескольких информационных потоков по общей линии связи (то есть мультиплексирование) остается.

18. Коммутируемые сети Ethernet. Мост. Алгоритм прозрачного моста.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина. На рисунке показан простейший вариант топологии, состоящей из одного сегмента – все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.

Каждый компьютер, а точнее каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый MAC-адрес). Адрес Ethernet является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки.

Для повышения надежности передачи данных Ethernet используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы и передача ее в концевике кадра. Повторная передача кадра протоколом Ethernet не выполняется, эта задача должна решаться другими технологиями, например протоколом TCP в сетях TCP/IP.

Разделяемая среда Ethernet представляет собой полудуплексный канал передачи. Очереди переместились в буферную память сетевого адаптера.

Мостом называется устройство, которое служит для связи между локальными сетями. Мост передает кадры из одной сети в другую. Мосты по своим функциональным возможностям являются более “продвинутыми” устройствами, чем концентраторы. Мосты достаточно интеллектуальны, так что не повторяют шумы сети, ошибки или испорченные кадры. По алгоритму работы мосты делятся на мосты с “маршрутизацией от источника” (Source Routing) и на “прозрачные” (transparent) мосты. Для прозрачных мостов локальная сеть представляется как набор МАС-адресов устройств, работающих в сети. Мосты просматривают эти адреса для принятия решения о дальнейшем пути передачи кадра. Для анализа адреса кадр записывается во внутренний буфер моста. Мосты не работают с информацией, относящейся к сетевому уровню. Они ничего не знают о топологии связей сегментов или сетей между собой. Поэтому мосты совершенно прозрачны для протоколов, начиная с сетевого и выше. Это качество прозрачных мостов и отражено в их названии. Мосты позволяют объединить несколько локальных сетей в единую логическую сеть. Соединяемые локальные сети образуют сетевые сегменты такой логической сети. При прохождении кадра через прозрачный мост происходит его регенерация и трансляция с одного порт на другой. Прозрачные мосты учитывают и адрес отправителя, и адрес получателя, которые берутся из получаемых кадров локальных сетей. Адрес отправителя необходим мосту для автоматического построения базы данных адресов устройств. Эта база данных называется МАС-таблицей. В ней устанавливается соответствие адреса станции определенному порту моста.

19. Коммутируемые сети Ethernet. Коммутатор. Параллельная коммутация.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина. На рисунке показан простейший вариант топологии, состоящей из одного сегмента – все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.

Коммутатор в односегментной сети Ethernet существует, но его не так просто разглядеть, потому что его функции распределены по всей сети. «Коммутатор» Ethernet состоит из сетевых адаптеров и разделяемой среды. Сетевые адаптеры представляют собой интерфейсы такого виртуального коммутатора, а разделяемая среда – коммутационный блок, который передает кадры между интерфейсами. Часть функций коммутационного блока выполняют и адаптеры, так как они решают, какой кадр адресован их компьютеру, а какой – нет.

Каждый компьютер, а точнее каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый MAC-адрес). Адрес Ethernet является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки.

Для повышения надежности передачи данных Ethernet используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы и передача ее в концевике кадра. Повторная передача кадра протоколом Ethernet не выполняется, эта задача должна решаться другими технологиями, например протоколом TCP в сетях TCP/IP.

Разделяемая среда Ethernet представляет собой полудуплексный канал передачи. Очереди переместились в буферную память сетевого адаптера.

Коммутаторы представляют собой высокоскоростные многопортовые мосты, способные полностью пропустить 10 Мбит/с при Ethernet или 100 Мбит/с при Fast Ethernet - через каждый порт. Подобно мостам, коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда направить сетевой трафик, исходя из адреса назначения пакета. В результате коммутаторы могут значительно снизить ненужный трафик.

Коммутация не требует изменений в инфраструктуре Ethernet. Коммутатор может быть добавлен к существующей сети Ethernet без изменения сетевой кабельной системы, адаптеров, драйверов или любых других программных средств.

Коммутаторы микросегментируют сеть - делят ее на меньшие сегменты (collision domains), а затем соединяют эти сегменты, давая им возможность связаться друг с другом.

В разделяемой (shared) сети Ethernet трафик, как правило, происходит только между пользователем и сервером, а одновременно может иметь место только один такой “диалог”. Добавление коммутатора в сеть обеспечивает несколько одновременных диалогов. Однако допускается только один диалог на сегмент.

20. Коммутируемые сети Ethernet. Коммутатор. Дуплексный режим работы.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина. На рисунке показан простейший вариант топологии, состоящей из одного сегмента – все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.

Коммутатор в односегментной сети Ethernet существует, но его не так просто разглядеть, потому что его функции распределены по всей сети. «Коммутатор» Ethernet состоит из сетевых адаптеров и разделяемой среды. Сетевые адаптеры представляют собой интерфейсы такого виртуального коммутатора, а разделяемая среда – коммутационный блок, который передает кадры между интерфейсами. Часть функций коммутационного блока выполняют и адаптеры, так как они решают, какой кадр адресован их компьютеру, а какой – нет.

Каждый компьютер, а точнее каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый MAC-адрес). Адрес Ethernet является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки.

Для повышения надежности передачи данных Ethernet используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы и передача ее в концевике кадра. Повторная передача кадра протоколом Ethernet не выполняется, эта задача должна решаться другими технологиями, например протоколом TCP в сетях TCP/IP.

Разделяемая среда Ethernet представляет собой полудуплексный канал передачи. Очереди переместились в буферную память сетевого адаптера.

Коммутаторы представляют собой высокоскоростные многопортовые мосты, способные полностью пропустить 10 Мбит/с при Ethernet или 100 Мбит/с при Fast Ethernet - через каждый порт. Подобно мостам, коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда направить сетевой трафик, исходя из адреса назначения пакета. В результате коммутаторы могут значительно снизить ненужный трафик.

Коммутация не требует изменений в инфраструктуре Ethernet. Коммутатор может быть добавлен к существующей сети Ethernet без изменения сетевой кабельной системы, адаптеров, драйверов или любых других программных средств.

Коммутаторы микросегментируют сеть - делят ее на меньшие сегменты (collision domains), а затем соединяют эти сегменты, давая им возможность связаться друг с другом.

Некоторые коммутаторы поддерживают дуплексный режим. Режим, когда передача данных может производиться одновременно с приёмом данных (иногда его также называют «полнодуплексным», для того чтобы яснее показать разницу с полудуплексным). Дуплексная связь обычно осуществляется с использованием двух каналов связи: первый канал — исходящая связь для первого устройства и входящая для второго, второй канал — исходящая для второго устройства и входящая для первого. Этот режим также поддерживается некоторыми сетевыми адаптерами, но не концентраторами. Соединение устройств, способных работать в дуплексном режиме, исключает коллизии и эффективно удваивает пропускную способность этого сегмента.

21. Коммутируемые сети Ethernet. Коммутатор. Характеристики производительности.

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология физических связей – общая шина. На рисунке показан простейший вариант топологии, состоящей из одного сегмента – все компьютеры сети подключены к общей разделяемой среде.

Коммутатор в односегментной сети Ethernet существует, но его не так просто разглядеть, потому что его функции распределены по всей сети. «Коммутатор» Ethernet состоит из сетевых адаптеров и разделяемой среды. Сетевые адаптеры представляют собой интерфейсы такого виртуального коммутатора, а разделяемая среда – коммутационный блок, который передает кадры между интерфейсами. Часть функций коммутационного блока выполняют и адаптеры, так как они решают, какой кадр адресован их компьютеру, а какой – нет.

Каждый компьютер, а точнее каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый MAC-адрес). Адрес Ethernet является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки.

Для повышения надежности передачи данных Ethernet используется стандартный прием – подсчет контрольной суммы и передача ее в концевике кадра. Повторная передача кадра протоколом Ethernet не выполняется, эта задача должна решаться другими технологиями, например протоколом TCP в сетях TCP/IP.

Разделяемая среда Ethernet представляет собой полудуплексный канал передачи. Очереди переместились в буферную память сетевого адаптера.

Коммутаторы представляют собой высокоскоростные многопортовые мосты, способные полностью пропустить 10 Мбит/с при Ethernet или 100 Мбит/с при Fast Ethernet - через каждый порт. Подобно мостам, коммутаторы принимают интеллектуальные решения о том, куда направить сетевой трафик, исходя из адреса назначения пакета. В результате коммутаторы могут значительно снизить ненужный трафик.

Коммутация не требует изменений в инфраструктуре Ethernet. Коммутатор может быть добавлен к существующей сети Ethernet без изменения сетевой кабельной системы, адаптеров, драйверов или любых других программных средств.

Коммутаторы микросегментируют сеть - делят ее на меньшие сегменты (collision domains), а затем соединяют эти сегменты, давая им возможность связаться друг с другом.

Характеристики производительности сети:

• скорость передачи данных: средняя, максимальная, мгновенная (измеряется в бит/сек);

• задержка передачи данных: определяется исходя из задержки, возникающей из-за загрузки на линии связи;

• время отклика (реакции): данный фактор определяет интервал времени от посылки запроса, до получения ответа на данный запрос.