Расчет трафика компьютерной сети

Что нужно знать при построении локальной сети

Что такое локальная сеть? Чаще всего так называют сети, которые имеют небольшие размеры и объединяют близко расположенные компьютеры. Однако современные локальные сети для офиса способны не просто связать компьютеры, но и обеспечить жизнедеятельность офиса в целом.

Согласно принятой терминологии, локальная сеть (LAN, Local Area Network) — это сеть, характеризующаяся высокой скоростью, большой пропускной способностью, низким уровнем ошибок передачи, эффективным, быстродействующим механизмом управления обменом и в которой имеется ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.

Помимо своего прямого назначения, локальная сеть для офиса должна поддерживать такие услуги, как датчики охраны, устройства контроля замков, IP-телефонию, системы видеонаблюдения, обычную телефонную связь. Функционирование офиса как производственного помещения предъявляет к сети дополнительные требования: удобство, высокая работоспособность, гибкость и надежность. Поэтому правильный подбор оборудования, основанный на расчете информационных потоков (трафика), является основой хорошей локальной сети.

Расчет трафика для такой сети — это расчет (прогноз) возможного объема информационных потоков устройств сети и подбор линий связи, обеспечивающих как внешнее, так и внутреннее их взаимодействие. При этом телефонный трафик рассматривается отдельно от компьютерного трафика сети.

1 этап. Определяем специфику задач офиса. Определяем приоритеты внешнего и внутреннего трафика.

2 этап. Считаем объем компьютерного трафика сети.

В предположении, что используются сетевой стандарт Ethernet, и на сети большинство одинаково активных пользователей, пропускная способность для каждого пользователя определяется из соотношения:

где C_ср.п. — средняя пропускная способность пользователя,

C_сети — пропускная способность сети,

N — количество активных пользователей.

Значение пропускной способности сети находится по формуле:

где V — заявленная скорость передачи,

l_полезн — количество бит полезной информации в пакете,

Как видим, значение пропускной способности сети можно менять за счет сетевых настроек. В технологии Ethernet максимальная длина пакета составляет 12304 бит с объемом полезной информации в 12000 бит, для пакета минимальной длины эти величины составляют 672 и 368 бит, соответственно.

Т.о., если сеть настроена на передачу пакетов максимальной длины, то скорость передачи будет минимальной, пропускная способность для сети 100 Мб/с составит 12,2 Мб/с, при передаче пакетов минимальной длины возрастает скорость передачи, а пропускная способность снижается до 6,8 Мб/с.

Внутренний трафик при использовании 100 Мбит/с Ethernet обычно достаточен для 10-15 компьютеров одного сегмента сети. Даже если бы в сети был лишь один активный пользователь, то с учетом возможной скорости передачи пакетов, пропускной способности (скорости передачи полезной информации) и эффективности сети (использование физической скорости передачи сети по отношению к полезным данным), реальная скорость передачи данных составляет примерно 55% от заявленной.

Скорость передачи по внешним линиям связи зависит от требований к скорости передачи данных и определяется возможностями провайдера интернет-соединений.

3 этап. Рассчитываем телефонный трафик.

Пропускная способность линии определяется скоростью передачи информации и количеством пользователей, учитывая, что обмен данными происходит одновременно в двух направлениях, то получаем формулу для расчета:

где C_линии — пропускная способность линии,

N — количество пользователей.

Количество внутренних линий соответствует количеству независимых пользователей. Количество внешних линий определяется приоритетностью трафика офиса (внутренний, внешний), которая определяет коэффициент использования внешних линий. Соотношение количества внешних линий к количеству внутренних телефонных линий не является постоянной величиной. При расчете данного соотношения необходимо учитывать, что при увеличении количества внешних линий их использование повышается: если для 3-х линий коэффициент использования равен 10%, то для 20-ти линий он уже равен 30%, при этом качество связи не ухудшается. Теоретические расчеты соотношения количества внешних линий связи к количеству внутренних определяются из специальных таблиц, обычно в качестве базового значения используют соотношение: на 10 внутренних линий требуется 6 линий внешней связи.

4 этап. Выбор внешних линий связи и способа доступа.

Объем трафика позволяет выбрать необходимый тариф предоставляемых услуг у оператора связи. Объем трафика (любого типа) есть произведение скорости передачи данных на время передачи. В среднем для обычного пользователя достаточно 200-300 Мб трафика (при особенности работы с графикой — 1Гб) в месяц и наилучшей скоростью передачи внешних линий связи выбирается 2 Мб/с.

Для телефонного трафика статистика показывает, что на 10 телефонных линий в офисе достаточно 3 внешних линии, а на 100 линий хватает уже 7.

Специальные настройки оборудования позволяют определять приоритеты и условия обслуживания устройств в сети, что позволяет улучшить качество передачи данных и эффективность использования сети.

Предложенный способ расчета является теоретическим. В настоящее время существует множество программ для учета трафика в локальной сети: они позволяют получить данные об информационных потоках в уже существующей сети.

На различных интернет-сайтах можно найти около 50 разновидностей программ по учету трафика. Основное их назначение — это учет как входящего, так и исходящего трафика отдельно взятых пользователей. Трафик пользователей, который учитывается такими программами, является полезным. Для расчета фактического объема трафика рекомендуется увеличивать полученные значения примерно на 30%. В целях учета трафика применительно для прогнозирования нагрузки на сеть в целом следует выбирать программы, позволяющие подключаться для измерения трафика непосредственно к сетевому оборудованию. Среди таких программ можно выделить: BitTally, Lan2net NAT Firewall и «Интернет контроль сервис». Данные программные комплексы имеют функционал маршрутизаторов и серверов, что позволяет измерять фактическую нагрузку на канал связи, соединяющий сеть и провайдера. В этом случае коррекции значений не требуется. Основываясь на данных мониторинга сети, можно уточнить прогноз, скорректировать объем передаваемой информации и оптимально подобрать параметры сети.

Источник

2. Оценка интенсивности производимого трафика

Эрл,

где n – количество абонентов,

— интенсивность удельной абонентской нагрузки (Эрл).

На основе исходных данных получаем

Эрл,

3. Расчет интенсивности трафика в сети передачи данных

В задании приведено требование к вероятности потерь, которые не должны превышать 2%.

Вероятность потерь, в данном случае, следует рассматривать, как вероятность того, что количество потоков VoIP, превысит значение, на которое рассчитана сеть передачи данных. Таким образом, для заданных интенсивности нагрузки и вероятности потерь, используя 1 формулу Эрланга, оценим количество потоков VoIP, которое должна обслуживать проектируемая сеть.

,

где y – интенсивность абонентской нагрузки (Эрл),

v – количество потоков VoIP.

Формально, нахождение количества потоков можно записать как

где — заданная норма потерь.

Фактически, это означает отыскание минимального значения v, при котором вероятность потерь не превышает заданную норму.

На основе исходных данных получаем

385

Интенсивность трафика в сети передачи данных определяется как

бит/с

где — битовая скорость передачи данных в канале для используемого кодека (бит/с).

Для данных задания получаем

Мбит/с

4. Расчет пропускной способности канала

Согласно заданию модель узла может быть описана как СМО M/M/1, тогда время доставки пакета может быть определено как

с,

где — интенсивность пакетов (пакетов/с),

— среднее время передачи пакета по линии связи.

Выразим время доставки через интенсивность трафика a и длину пакетов l, и пропускную способность канала b.

пакетов/с.

где l – длина пакета (бит).

где b – пропускная способность канала (бит/с).

Подставляя два последних выражения в формулу для времени доставки и выражая из нее b получим

бит/с.

Подставляем в последнее выражение полученное значение интенсивности трафика a и заданный норматив на задержку доставки пакета получим

Мбит/с.

5. Результаты расчета

Результаты расчета сведены в таблицу

Источник

2. Расчет и планирование среднего трафика и коэффициента использования сети.

Для каждой из задач определяется эффективный трафик П_эi по формуле:

t_ср.i – среднее время занятия задачей сети (табл. 2),

t_раб – общее времени работы сети,

П_н – в случае полного занятия сети задачей номинальная пропускная способность сети, в случае фиксированного трафика – его значение.

Сетевые задачи, используемые в современных локальных сетях

Среднее время занятия задачей сети, мин. в сут.

10-60 на 1 рабочую станцию

Сервер удаленного доступа

Клиент удаленного доступа

голосовая связь (IP-телефония)

службы сетевой безопасности

Определяем общий сетевой трафик по формуле:

k_с.т. = (0,05¸0,07)·n – коэффициент служебного, широковещательного и неучтенного трафика,

k_з = (1,2¸2,0) – коэффициент запаса для учета будущего развития сети,

n – количество компьютеров в сети.

По полученному значению П_общ уточняется выбранная технология ЛВС таким образом, чтобы коэффициент использования сети k_исп. = П_общ / П_ном находился в пределах (0,3¸0,6). Если необходимо, уменьшается или увеличивается среднее время работы одной или нескольких задач, либо выбирается другая сетевая технология. Допускается увеличение общего времени работы серверов за счет ночного времени.

В случае превышения трафика сеть разбивается на логические сегменты с помощью коммутаторов. Суммарный трафик пересчитывается для каждого логического сегмента. Для каждого логического сегмента уточняется коэффициент использования сети, как указано выше.

В случае высокого широковещательного и служебного трафика при наличии более 150-300 станций необходимо разбиение локальной сети на подсети с помощью маршрутизаторов.

В качестве результата планирования проекта ЛВС записывается наименование выбранной технологии, пропускная способность сети и усредненный по логическим сегментам коэффициент использования сети.

Источник