Что такое пропускная способность вычислительной сети

Что такое пропускная способность вычислительной сети

3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОВРЕМЕННЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ

Основные требования, предъявляемые к вычислительным сетям — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость . Наиболее важными из которых являются — производительность и надежность.

Независимо от выбранного показателя качества обслуживания сети существу­ют два подхода к его обеспечению. Первый подход состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некото­рой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, задержка передачи пакетов сетью не будет превышать 150 мс. Или средняя пропускная спо­собность канала не будет ниже 5 Мбит/ с , при этом канал будет разрешать пульсации трафика в 10 Мбит на интервалах времени не более 2 секунд. Технологии frame relay и ATM позволяют строить сети, гарантиру­ющие качество обслуживания по производительности.

Второй подход состоит в том, что сеть обслуживает пользователей в соответствии с их приоритетами: гарантируется не качество обслуживания, а только уровень привилегий. Такое обслуживание называется обслуживанием best effort — «с наибольшим старанием». Сеть старается по возможности более качественно обслужить конечного пользователя, но ничего при этом не гарантирует.

Производительность . Существует несколько основных характеристик производительности сети:

• время реакции;
• пропускная способность;
• задержка передачи и вариация задержки передачи.

Время реакции сети является интегральной характеристикой производительно­сти сети и определяется как интервал времени между воз­никновением запроса к какой-либо сетевой службе и получением на него ответа.

Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее час­тью в единицу времени. Она измеряется либо в битах в секунду, либо в пакетах в секунду. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается достаточно длитель­ный промежуток времени — час, день или неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что для ус­реднения выбирается очень маленький промежуток времени — например, 10 мс, или 1 с .

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

Иногда полезно оперировать с общей пропускной способностью сети, которая определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами сети в единицу времени. Этот показатель характеризует качество сети в целом, не дифференцируя его по отдельным сегментам или устройствам.

Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появле­ния его на выходе этого устройства. Обычно качество сети характеризуют величинами максимальной задержки передачи и вариа­цией задержки.

Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.

Готовность или коэффициент готовности ( availability ) означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшена введением избыточности в структуру системы: ключевые элементы си­стемы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.

Чтобы систему можно было отнести к высоконадежным, она должна обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме этого, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.

Другой характеристикой надежности является вероятность доставки i пакета узлу назначения без искажений. Наряду с этой характеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потери пакета, вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным .

Другим аспектом общей надежности является безопасность ( security ), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.

Также характеристикой надежности является отказоустойчивость ( fault tolerance ). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову.

Расширяемость ( extensibility ) означает возможность сравнительно легкого до­бавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость ( scalability ) означает, что сеть позволяет наращивать ко­личество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом про­изводительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и спе­циальным образом структурировать сеть.

Напри­мер, локальная сеть Ethernet , построенная на основе одного сегмента толстого ко­аксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, поскольку позволяет легко подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций (не выше 30-40). Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяе­мости.

Прозрачность ( transparency ) сети достигается в том случае, когда сеть представля­ется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная ма­шина с системой разделения времени.

Поддержка разных видов трафика . Компьютерные сети изначально предназначены для совместного доступа пользователя к ресурсам компьютеров: файлам, принтерам и т. п. 90-е годы стали годами проникновения в компьютерные сети трафика мультимедийных данных, представляющих в цифровой форме речь и видеоизображение.

Главной особенностью трафика, образующегося при динамической передаче носа или изображения, является наличие жестких требований к синхронности передаваемых сообщений. Для качественного воспроизведения непрерывных процессов, необходимо получение сигналов с той же частотой, с которой они были измерены на передающей стороне. При запаздывании сообщений будут наблюдаться искажения.

В то же время трафик компьютерных данных характеризуется крайне неравно­мерной интенсивностью поступления сообщений в сеть («пульсирующий» трафик), поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений как в протоколы, так и оборудование.

Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедий­ного трафика компьютерной сетью вызывает меньшие трудности. Наибо­лее близки к этой цели сети на основе технологии ATM, разработчики которой изначально учитывали случай сосуществования разных типов трафика в одной сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникаю­щие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать разви­тие сети.

Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной или гетерогенной , а если гетерогенная сеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей — использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.

Вопросы для самоподготовки

1. Каковы требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям?
2. Что такое «пропускная способность сети»? Каковы ее виды?
3. Какие характеристики влияют на пропускную способность сети?
4. Что понимают под «прозрачностью» сети?
5. В чем состоит разница между «расширяемостью» и « масштабируемостью » сети?
6. В чем состоит разница между «гетерогенной» и «интегрированной» сетями?
7. Каковы особенности «компьютерного» и « мультимедийного » трафиков?

Источник

🖧 Что такое пропускная способность (в компьютерной сети)?

Пропускная способность – это термин, используемый для выражения общей пропускной способности сети за одну секунду.

Это значение обеспечивает максимальную скорость передачи данных для заданного пути или соединения в компьютерной сети.

Пропускная способность также называется пропускной способностью сети, пропускной способностью данных или цифровой пропускной способностью, где все они обычно все они относятся к одному и тому же термину пропускная способность.

Единицы пропускной способности

В качестве скорости или емкости сети термин пропускная способность может быть выражен с использованием различных единиц скорости или емкости.

Сегодня популярны следующие единицы пропускной способности:

Пропускная способность в сетевых технологях

Компьютерная сеть использует разные технологии с различной пропускной способностью.

Ниже мы перечислим некоторые из самых популярных и известных сетевых технологий и их пропускную способность.

56 kbit/s	Modem / Dialup
1.5 Mbit/s	ADSL Lite
1.544 Mbit/s	T1/DS1
2.048 Mbit/s	E1 / E-carrier
4 Mbit/s	ADSL1
10 Mbit/s	Ethernet
11 Mbit/s	Wireless 802.11b
24 Mbit/s	ADSL2+
44.736 Mbit/s	T3/DS3
54 Mbit/s	Wireless 802.11g
100 Mbit/s	Fast Ethernet
155 Mbit/s	OC3
600 Mbit/s	Wireless 802.11n
622 Mbit/s	OC12
1 Gbit/s	Gigabit Ethernet
1.3 Gbit/s	Wireless 802.11ac
2.5 Gbit/s	OC48
5 Gbit/s	SuperSpeed USB
7 Gbit/s	Wireless 802.11ad
9.6 Gbit/s	OC192
10 Gbit/s	10 Gigabit Ethernet, SuperSpeed USB 10 Gbit/s
20 Gbit/s	SuperSpeed USB 20 Gbit/s
40 Gbit/s	Thunderbolt 3
100 Gbit/s	100 Gigabit Ethernet

Примеры использования пропускной способности

Каждая сеть или онлайн-приложение использует пропускную способность разных размеров.

Ниже мы предоставим информацию о том, какие приложения или действия требуют какой пропускной способности в целом.

Для чата, который обычно представляет собой простой текст требуется менее 1 кбит/с в большинстве случаев.

Но если мы отправим получателю изображение или видео, использование полосы будет выше.

Телефон использует 16 или 80 кбит/с для аналогового использования.

Цифровые телефоны могут иметь меньшую полосу пропускания, например 4 или 8 кбит/с.

Радио и Mp3 требуют от 32 до 320 кбит/с, что меняется в зависимости от качества звука.

Интернет-серфинг и отправка электронной почты требуют от 1 до 6 Мбит/с, что может меняться в зависимости от количества одновременных пользователей.

Для телевидения требуется полоса пропускания от 3 до 6 Мбит/с для аналогового и цифрового потокового вещания 1-4 Мбит/с.

DVD Video требует пропускной способности до 10 Мбит/с.

HD-видео требует пропускной способности от 6 до 8 Мбит/с для надежной потоковой передачи.

Пропускная способность и скорость сети

Пропускная способность и скорость, как правило, неправильно понимаются.

Подумайте о дорожных полосах.

Пропускная способность – это количество полос, где на более широких полосах может проехать больше автомобилей, а скорость автомобиля – это скорость, с которой автомобили или пакеты будут перемещаться к месту назначения.

Пропускная способность и задержка

Задержка – это задержка полученного пакета, и никакой конкретной связи с пропускной способностью нет.

Задержка связана со скоростью, при которой свитчинг и маршрутизация будут создавать задержки относительно скорости доставки.

Как измерить пропускную способность?

Пропускная способность может быть измерена по-разному, но мы можем найти различные службы в Интернете, чтобы измерить пропускную способность нашего интернет-соединения.

Также такого рода ПО , для измерения пропускной способности сети можно найти в Каталоге программ.

Источник