1.3. Требования, предъявляемые к компьютерным сетям

Главное требование, предъявляемое к компьютерным сетям, является выполнение сетью её основной функции – обеспечение пользователю возможности доступа к ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть.

Качество работы в сети характеризуют следующие свойства (показатели качества):

1. Производительность

2. Надежность и безопасность

3. Расширяемость

4. Масштабируемость

5. Прозрачность

6. Поддержка разных видов трафика

7. Управляемость

8. Совместимость

Независимо от выбранного показателя качества существует два подхода к обеспечению качества обслуживания сети:

1. Сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины качества обслуживания.

2. Сеть обслуживает пользователей в соответствии с их приоритетами.

Качество обслуживания в этом случае не гарантируется, а гарантируется только уровень привилегий пользователя.

Производительность

К основным характеристикам производительности сети относятся:

1. Время реакции. Определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сервису и получением ответа на него.

2. Пропускная способность, которая отражает объем данных переданных сетью в единицу времени.

3. Задержка передачи представляет собой интервал времени между моментом поступления пакета информации на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Значение показателя времени реакции зависит от типа сетевой службы, к которой обращается пользователь, типа сервера, а также от текущего состояния элементов сети. Время реакции складывается из нескольких составляющих, таких как:

1. Время подготовки запросов пользователем.

2. Время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование.

3. Время обработки запросов на сервере.

4. Время передачи ответов от сервера к клиенту.

5. Время обработки полученных ответов от сервера на компьютере клиента.

Пропускная способность непосредственно характеризует выполнение процесса транспортировки сообщения (Мбайт/ сек, пакет/сек), она может быть: мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи (сутки, неделя), при этом выбирается большой промежуток времени.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что выбирается достаточно маленький промежуток времени (10 миллисекунд или 1 секунда).

Максимальная пропускная способность – это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода наблюдения.

Задержка передачи характеризует только сетевые этапы обработки данных без задержки обработки компьютерами сети. Обычно время задержки составляет десятые доли секунды.

Надежность и безопасность

Для оценки надежности сетей используются следующие характеристики:

1. Коэффициент готовности означает долю времени, в течение которого система может быть использована.

2. Безопасность, т.е. способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенной системе это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной.

3. Отказоустойчивость. Это способность системы работать в условиях отказа некоторых её элементов.

Для того чтобы система была высоконадежной, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажения (резервные копии на серверах). Одной из характеристик надежности является вероятность доставки пакета узлу без искажений. Наряду с этой характеристикой, могут использоваться другие показатели, например: вероятность потери пакета, вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным и др.

В отказоустойчивой системе отказ одного из её элементов хотя и приводит к снижению качества работы, но система остается работоспособной.

Расширяемость – это возможность легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, рабочих станций, приложений и т.д.), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. Сеть, обладающая высокой расширяемостью, как правило снижает свою производительность (плохая масштабируемость при хорошей расширяемости).

Масштабируемость - это возможность наращивания числа узлов и элементов сети при сохранении производительности. Для обеспечения масштабируемости сети применяют дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурируют сеть.

Высокой масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей.

Прозрачность – это свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу.

Прозрачность достигается на двух уровнях:

- на уровне пользователя

- на уровне приложения

На уровне пользователя прозрачность заключается в том, что для работы с удаленными ресурсами пользователь использует те же команды, что и для работы с локальными ресурсами.

На уровне приложения прозрачность заключается в том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и для доступа к локальным ресурсам. Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталей распределенности средствами сетевой операционной системы.

Таким образом, сеть должна скрывать от пользователя все особенности операционной системы и различия в типах компьютеров.

Поддержка разных видов трафика

Трафик, создаваемый службой компьютерных сетей, имеет свои особенности и существенно отличается от трафика сообщений в телефонных сетях или в сетях кабельного телевидения. Главной особенностью трафика в компьютерных сетях является наличие высоких требований к синхронности передаваемых сообщений, он является мультимедийным (осуществляется передача голоса и изображения). В настоящее время в простых локальных сетях существует проблема обеспечения мультимедийного трафика.

Управляемость сети – это возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать 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 накапливает данные, на основании которых планируется развитие сети.

Функции системного управления сети:

- конфигурирование;

- обработка ошибок;

- обеспечение безопасности данных;

- планирование сети: прогноз изменений требований пользователей, внедрение новых приложений и новых сетевых технологий и другое.

Актуальность системы управления особенно проявляется в больших сетях (корпоративных или глобальных). В настоящее время имеется недостаток удобных и компактных средств управления сетью. Большинство существующих средств не управляют за сетью, а лишь следят за ее работой. Они не выполняют активных действий, если с сетью что-то произошло или может произойти.

Совместимость (или интегрируемость) – это способность сети включать в себя разнообразное программное и аппаратное обеспечение (различные операционные системы, различные стеки коммуникационных протоколов, аппаратные средства и приложения от различных производителей).

Интегрированная сеть - это сеть, состоящая из разнотипных элементов и функционирующая без проблем. Основной путь построения интегрированных сетей - это использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.