§ 6. Показатели функционирования компьютерной сети
Создание и внедрение компьютерной сети является сложной комплексной задачей, требующей согласованного решения ряда вопросов. К ним относятся:
— формирование рациональной структуры сети, соответствующей ее назначению и удовлетворяющей определенным требованиям;
— проектирование телекоммуникационной системы сети, выбор типа линий и каналов связи, оценка их пропускной способности и т.д.;
— обеспечение способности доступа пользователей к общесетевым ресурсам, в частности, за счет оптимального решения задач маршрутизации;
— распределение информационных, аппаратных и программных ресурсов по звеньям сети;
— разработка системы обеспечения безопасности информации в сети; разработка мероприятий по обеспечению требуемого уровня эргономичности сети и др.
Все эти вопросы решаются с учетом требований, предъявляемых к сети по главным показателям:
— временным — для оценки оперативности и своевременности удовлетворения запросов пользователей;
— надежностным — для оценки надежности функционирования сети;
— экономическим – для оценки экономической эффективности капитальных вложений на создание и внедрение сети и текущих затрат при эксплуатации и использовании.
Самым главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции — обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость — связаны с качеством выполнения этой основной задачи.
Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.
Существуют два основных подхода к обеспечению качества работы сети:
1) первый состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания;
2) второй подход (best effort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.
К основным характеристикам производительности сети относятся:
— время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него;
— пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени,
— задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.
Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе:
— коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована;
— безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа;
— отказоустойчивость — способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
Прозрачность — свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в 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 означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.
Характеристики и критерии оценки качества сетей
Качество сети определяется тем, как сеть решает корпоративные задачи, которые напрямую зависят от характеристик и свойств приложений. Корпоративные приложения могут очень сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации в зависимости от вида деятельности корпорации и области применения. Для корпоративных приложений учитываются скорости, которые может обеспечить сегодняшнее коммуникационное оборудование вполне определенного диапазона стоимости — того диапазона, который имеется в распоряжении предприятия. И наоборот, при разработке транспортной системы нужно ориентироваться на усредненные данные о трафике, который могут создать работающие в корпорации приложения и те приложения, которые намечено ввести в действие в ближайшие год-два, т.е. учитывать планируемый рост системы. Объемы хранимой информации, их распределение по сети, тип и интенсивность трафика — все эти параметры, влияющие на выбор СУБД, ОС и коммуникационного оборудования и т.п. являются следствием того, какие корпоративные приложения работают в сети.
В связи с постоянным ростом передаваемых объёмов информации и усложнения процесса её обработки увеличиваются требования к характеристикам сетей. На практике в качестве критерия оценки качества сетей часто выбирают обобщенный экономический критерий – приведенные затраты, включающие стоимость аренды линий связи в базовой и региональных сетях, а также приведенную стоимость узлов коммутации — УК. Другие критерии (среднее время задержки, надежность и т.д.) используются как ограничения. Но для корпоративных функционально-ориентированных сетей данный подход менее приемлем, так как при эксплуатации таких сетей могут возникать сбои в их работе потому, что к традиционным требованиям увеличения средней пропускной способности и уменьшения времени ответа добавились минимальная гарантированная скорость передачи, максимальная задержка и т.п., также необходимо знать поведение сетей при пиковых нагрузках. Следовательно при создании и адаптации корпоративных функционально-ориентированных сетей необходимо учитывать множество критериев, а также взаимосвязи между ними.
Анализ теоретических и экспериментальных исследований, позволяет выделить следующие 8 основных критериев оценки качества или критериев оптимизации сетей (на основе международных МСЭ-Т, ISO 9000, TL 9000, российских ГОСТ Р ИСО 9000-2001, ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2004 и ведомственных стандартов): K 1 – производительность, K 2 – надежность и безопасность, K 3 – расширяемость, K 4 – масштабируемость, K 5 – прозрачность, K 6 – поддержка разных видов трафика, K 7 – управляемость, K 8 – совместимость.
Критерий K 1 складывается из времени реакции, пропускной способности, задержки передачи и вариации задержки передачи. Время реакции включает: время подготовки запросов на клиентском компьютере, время передачи запросов между клиентом и сервером через сегменты сети и промежуточное коммуникационное оборудование, время обработки запросов на сервере, время передачи ответов от сервера клиенту и время обработки получаемых от сервера ответов на клиентском компьютере. Пропускная способность подразделяется на: мгновенную, максимальную, среднюю, отдельных элементов сети, общую пропускную способностью сети. Задержка передачи и вариация задержки передачи характеризуются: максимальной задержки передачи, вариацией задержки.
Критерий K 2 состоит из: среднего времени наработки на отказ, вероятности отказа, интенсивности отказов, готовности или коэффициента готовности, сохранности данных и защиты их от искажений, согласованности (непротиворечивости) данных, вероятности доставки пакета узлу назначения без искажений, вероятности потери пакета (по любой из причин), вероятности искажения отдельного бита передаваемых данных, отношения потерянных пакетов к доставленным, безопасности или способности системы защитить данные от несанкционированного доступа, отказоустойчивости.
Критерий K 5 подразделяется на прозрачность на уровне пользователя и прозрачность на уровне программиста. Критерий K 7 включает: централизованное контролирование состояния основных элементов сети, выявление и разрешение проблем, возникающих при работе сети, анализ производительности, планирование развития сети.
Наряду с вышеперечисленными могут дополнительно учитываться и организационные критерии. Эффективность функционирования сетей оценивается с помощью интегрального критерия, включающего перечисленные критерии оценки качества, в зависимости от решаемых проблем при разработке сетей.