Мультисервисные сети2

Контрольные вопросы

1.Дайте определение сети массового обслуживания.

2.Поясните наличие классов заявок.

3.Приведите классификацию сетей массового обслуживания.

4.Чем замкнутые СеМО отличаются от открытых?

5.Что такое маршрутная матрица?

6.Охарактеризуйте пространство состояний замкнутой сети массового обслуживания.

7.Что вы можете сказать о сетях Джексона?

8.О чем гласит теорема Берке?

9.В чем заключается особенность марковских СеМО?

10.Перечислите известные дисциплины обслуживания заявок.

Список литературы

1.Ярославцев А.Ф. Компьютерные технологии в науке и производстве: Учеб. пособие в 3-х частях. – Новосибирск: ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009.

2.Jackson J.R. Networks of waiting lines // Oper. Res. 1957. 5, № 4. P. 518–521.

3.Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М.: Техносфера, 2003. – 512 с.

4.Башарин Г.П., Толмачев А.Л. Теория сетей массового обслуживания и ее приложения к анализу информационно-вычислительных систем // Итоги науки и техники. Сер. Теория вероятностей. Математическая статистика. Теория кибернетики. – М.: ВИНИТИ, 1983, Т. 21. – С. 3–119.

5.Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. – М: Машиностроение,

1979. – 432 c.

6.Иверсен В.Б. Разработка телетрафика и планирование сетей. Учеб. пособие. – М.: Нац. открытый ун-т "ИНТУИТ": Бином. Лаборатория знаний,

2011. – 526 с.

7.Митрофанов Ю.И., Беляков В.Г., Курбангулов В.Х. Методы и програм-

мные средства аналитического моделирования сетевых систем. Препринт, М.: Научный совет по комплексной проблеме Кибернетика АН СССР, 1982.

– 68 С.

8.Алиев Т.И. Основы моделирования дискретных систем. Учебное пособие. – СПб.: Санкт-петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2009. – 363 c.

Заключение

К 2015 г. объем трафика вплотную приблизится к 1 зеттабайту (зеттабайт равен 1 триллиону гигабайт или 1 секстиллиону байт). По мнению Cisco главными локомотивами такого роста являются следующие факторы [1].

Рост количества сетевых устройств. Распространение план-

шетных компьютеров, мобильных телефонов, подключенных устройств и других «умных» машин повышает спрос на сетевые соединения. В результате к 2015 г. в мире будет фиксироваться почти 15 млрд сетевых соединений (включая соединения типа «машинамашина»), то есть по два соединения на каждого жителя Земли. По прогнозу IDC (International Data Corporation) только число подключенных устройств IoT (Internet of Things) в 2020 г. составит 28,1 млрд.

Рост числа интернет-пользователей. К 2015 г. в мире будет око-

ло 3 млрд интернет-пользователей, что составит более 40 % населения нашей планеты. К 2020 г. согласно прогнозам, представленным на конференции «IT и Рунет 2013», пользователями Интернета будут

85% россиян.

Рост скорости передачи данных в широкополосных каналах.

Средняя скорость фиксированных широкополосных каналов увеличится вчетверо – с 7 Мбит/с в 2010 г. до 28 Мбит/с в 2015 г.

Рост популярности видео. К 2015 г. каждую секунду через Интернет будет передаваться столько видеоматериалов, что их просмотр занял бы 1 млн минут или 674 суток.

Таким образом, все человечество, включая Россию, движется по пути создания Глобального информационного общества (ИО). Технологической основой этого общества является Глобальная информационная инфраструктура (ГИИ), которая должна обеспечить возможность недискриминационного доступа к информационным ресурсам каждого жителя планеты. Информационную инфраструктуру составляет совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователя.

Доступ к информационным ресурсам реализуется путем предоставления инфокоммуникационных услуг.

В феврале 2008 г. Президентом России была утверждена «Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации». Уже в октябре 2008 г. был сформирован Совет при Президенте по развитию информационного общества, который в феврале 2009 г. рассмотрел текущее состояние развития информационного общества и наметил первоочередные меры по реализации Стратегии.

Контрольные значения показателей информационного общества (ИО) в России до 2015 г. приведены в приложении к Стратегии. Перечислим некоторые из них. Место России в международных рейтингах

в области развития ИО определено в числе двадцати ведущих стран мира; место России в международных рейтингах по уровню доступности национальной ИКТ – инфраструктуры определено не ниже десятого места; уровень использования линий широкополосного доступа к 2015 г. – 35 линий на 100 человек; наличие персональных компьютеров, в том числе подключенных к Интернет – не менее 75% домашних хозяйств.

В2010 г. правительством РФ была утверждена государственная программа «Информационное общество на 2011–2020 годы». Расходы федерального бюджета на программу оцениваются в 123,1 млрд рублей ежегодно, средства субъектов Федерации – около 50 млрд рублей, внебюджетное финансирование – 200 млрд рублей.

Взаключение заметим, что создание российской информационнотелекоммуникационной инфраструктуры следует рассматривать как важнейший фактор подъема национальной экономики, роста деловой активности общества и укрепления авторитета страны в международном обществе.

Список литературы

1.CISKO: к 2015 году объем интернет-трафика может вырасти в четыре раза. Вестник связи, июль, 2011 г.

487

Таблица П1.2. Запись в базе состояний после подключения

тупиковой сети

Протокол OSPF производит разграничение хостов и маршрутизаторов. Если к IP-сети N1 подключен еще и один из интерфейсов маршрутизаторов 2 или 5, то связь между 2 и 4 маршрутизаторами или 5 и 4 маршрутизаторами будет установлена отдельно, как если бы они были соединены линией связи по типу «точка-точка». Тогда маршрутизаторы 2 и 5 так же будут соединены с тупиковой сетью N1.

При подключении тупиковой сети N1 в базе данных состояния связей появится запись (табл. П1.2).

Связей, направленных из вершины N1, в базе данных не будет, потому что вершина N1 не является маршрутизатором. Построение маршрутов до вершины N1 будет произведено каждым маршрутизатором обычным способом по алгоритму SPF.

Поддержка множественных маршрутов. Если между двумя уз-

лами сети существует несколько маршрутов с одинаковыми или близкими по значению метриками, протокол OSPF позволяет направить часть трафика по этим маршрутам в пропорции, соответствующей значениям метрик. Например, если существует два альтернативных маршрута с метриками 1 и 2, то две трети трафика будет направлено по первому из них, а оставшаяся треть – по второму. Положительный эффект от использования такого механизма заключается в уменьшении средней задержки прохождения дейтаграмм между отправителем и получателем, а также в уменьшении колебаний значения средней задержки. Менее очевидное преимущество поддержки множественных маршрутов состоит в следующем. Если при использовании только одного из возможных маршрутов этот маршрут внезапно выходит из строя, весь трафик будет разом перемаршрутизирован на альтернативный маршрут, при этом во время процесса массового переключения больших объемов трафика с одного маршрута на другой весьма велика вероятность образования затора на новом маршруте. Если же до аварии использовалось разделение трафика по нескольким маршрутам, отказ одного из них вызовет перемаршрутизацию лишь части трафика, что существенно сгладит нежелательные эффекты. Рассмотрим пример иллюстрирующий работу особенности поддержки множественных маршрутов (рис. П1.4).

Узел 1 отправляет данные в узел 3, используя поддержку множественных маршрутов, по маршрутам С (2/3 трафика) и по маршрутам А и В (1/3 трафика). Однако узел 2 тоже поддерживает механизм множественных путей, и когда к нему прибывают дейтаграммы, адресованные в узел 3 (в том числе, и отправленные из узла 1), он применяет к ним ту же логику, то есть 2/3 трафика отправляется в узел 3 по

Рис. П1.4. Пример особой ситуации при поддержке множественных маршрутов

маршруту В, а одна треть – по маршрутам А и С. Следовательно, 1/9 дейтаграмм, отправленных узлом 1 в узел 3, возвращаются опять в узел 1, и тот 1/3 трафика опять отправляет в узел 3 по маршруту С, а 2/3 трафика по маршруту А и В через узел 2 и так далее. В итоге сформировался «частичный цикл» при посылке дейтаграмм из узла 1 в узел 3, который, помимо частичного зацикливания дейтаграмм, ведет к быстрой перегрузке линии А. Для того чтобы избежать зацикливания следует воспользоваться следующим правилом: если узел Х отправляет данные в узел Y, он может пересылать их через узел Q только в том случае, если Q ближе к Y, чем Х.

Накладывающиеся маршруты. Пусть в графе OSPF-системы не-

кий маршрутизатор имеет связи с вершинами N и М, которые представляют сети хостов, подключенные к различным интерфейсам маршрутизатора. Это означает, что в таблице маршрутов этого маршрутизатора, будет две записи: одна для сети N, другая для сети M.

Предположим теперь, что адрес и маска сети М таковы, что она является подсетью сети N. Например, N = 173.26.0.0 netmask 255.255.0.0; M = 173.26.11.0 netmask 255.255.255.0. В этом случае дейтаграммы, следующие по адресу, находящемуся в обеих сетях, будут отправлены в сеть с более длинной маской. Например, адрес 173.26.11.1 находится как в сети N, так и в сети М, но маска сети M длиннее, следовательно, дейтаграмма, следующая по этому адресу, будет отправлена в сеть М.

Внешние маршруты. Для достижения сетей, не входящих в OSPF-систему (в автономную систему), используются пограничные маршрутизаторы автономной системы (autonomous system border router, ASBR), имеющие связи, уходящие за пределы системы.

ASBR вносят в базу данных состояния связей данные о сетях за пределами системы, достижимых через тот или иной ASBR. Такие сети, а также ведущие к ним маршруты называются внешними (external). В простейшем случае, если в системе имеется только один ASBR, он объявляет через себя маршрут по умолчанию (default route) и все дейтаграммы, адресованные в сети, не входящие в базу данных системы, отправляются через этот маршрутизатор. Если в системе имеется несколько ASBR, то, возможно, внутренним маршрутизаторам системы

489

придется выбирать, через какой именно пограничный маршрутизатор нужно отправлять дейтаграммы в ту или иную внешнюю сеть. Это делается на основе специальных записей, вносимых ASBR в базу данных системы. Эти записи содержат адрес и маску внешней сети и метрику расстояния до нее, которая может быть, а может и не быть сравнимой с метриками, используемыми в OSPF-системе. Если возможно, адреса нескольких внешних сетей агрегируются в общий адрес с более короткой маской. ASBR может получать информацию о внешних маршрутах от протоколов внешней маршрутизации, а также все или некоторые внешние маршруты могут быть сконфигурированы администратором (в том числе единственный маршрут по умолчанию).

Основные форматы сообщений. После инициализации модуля

OSPF (например, после подачи питания на маршрутизатор) через все интерфейсы, включенные в OSPF-систему, начинают рассылаться Hello-сообщения. Задача Hello-протокола – обнаружение соседей и установление с ними отношений смежности.

Соседями называются OSPF-маршрутизаторы, подключенные к одной сети (к одной линии связи) и обменивающиеся Hello-сообщениями.

Смежными называются соседние OSPF маршрутизаторы, которые приняли решение обмениваться друг с другом информацией, необходимой для синхронизации базы данных состояния связей и построения маршрутов. Не все соседи становятся смежными.

Другая задача протокола Hello – выбор выделенного маршрутизатора в сети с множественным доступом, к которой подключено несколько маршрутизаторов. Hello-пакеты продолжают периодически рассылаться и после того, как соседи были обнаружены. Таким образом маршрутизатор контролирует состояние своих связей с соседями и может своевременно обнаружить изменение этого состояние (например, обрыв связи или отключение одного из соседей). Обрыв связи может быть также обнаружен и с помощью протокола канального уровня, который просигнализирует о недоступности канала.

В сетях с возможностью широковещательной рассылки (broadcast networks) Hello-пакеты рассылаются по мультикастинговому адресу 224.0.0.5 («Всем ОSPF-маршрутизаторам»). В других сетях все возможные адреса соседей должны быть введены администратором.

OSPF-заголовок. Размер OSPF-сообщения ограничен максимальным размером дейтаграммы. Все сообщения OSPF имеют общий заголовок; следующий в дейтаграмме непосредственно за IP-заголов- ком (рис. П1.5).

Рассмотрим назначение полей:

Поле Версия (1 октет) – версия протокола;

Рис. П1.5. Формат заголовка OSPF

1.Hello – используется для знакомства с соседями.

2.Описание базы данных (Database Description) – сообщает о том, насколько свежей информацией располагает отправитель.

3.Запрос состояния связей (Link State Request) – запрашивает информацию у партнера.

4.Обновление состояния связей (Link State Update) – сообщает соседям информацию о связях отправителя.

5.Подтверждение приема сообщения о состоянии связей (Link State Acknowledgment) – подтверждает обновление состояния связей. Длина сообщения в октетах, включая заголовок (2 октета).

Идентификатор маршрутизатора, отправившего сообщение (4

октета) – равен адресу одного из IP-интерфейсов маршрутизатора. У маршрутизаторов Cisco это наибольший из адресов локальных интерфейсов, а если таковых нет, то наибольший из адресов внешних интерфейсов.

Номер области, к которой относится данное сообщение(4 октета) – номер 0 зарезервирован для магистрали. Часто номер области полагают равным адресу IP-сети (одной из IP-сетей) этой области.

Контрольная сумма (2 октета) – охватывает все OSPF-сообщение, включая заголовок, но исключая поле «аутентификационные данные»; вычисляется по тому же алгоритму, что и в IP-заголовке.

Аутентификации сообщения (2 октета). Стандарт определяет несколько возможных типов, самые простые из них: 0 – нет аутентификации, 1 – аутентификация с помощью пароля.

Аутентификационные данные (8 октетов) – например, восьми-

символьный пароль.

Далее при рассмотрении формата сообщений вышеописанный заголовок будет изображаться в виде поля «OSPF-заголовок», помещенного в начало сообщения.

Рассмотрим значение полей сообщения Hello (рис. П1.6):

Маска IP-сети (4 октета) – в которой находится интерфейс маршрутизатора, отправившего сообщение.