Лекции по информационным сетям

2. Грубая настройка - выбор параметров, резко влияющих на характеристики (надежность, производительность) сети. На этом этапе необходимо найти ключевые причины существенных задержек прохождения пакетов в сети. Грубая настройка во многом похожа на приведение сети в работоспособное состояние. Здесь также обычно задается некоторое пороговое значение показателя эффективности и требуется найти такой вариант сети, у которого это значение было бы не хуже порогового.

3. Тонкая настройка параметров сети (собственно оптимизация). Если сеть работает удовлетворительно, то дальнейшее повышение ее производительности или надежности вряд ли можно достичь изменением только какого-либо одного параметра, как это было в случае полностью неработоспособной сети или же в случае ее грубой настройки. В случае нормально работающей сети дальнейшее повышение ее качества обычно требует нахождения некоторого удачного сочетания значений большого количества параметров.

 

Поиск неисправностей в сети - это сочетание анализа (измерения, диагностика и локализация ошибок) и синтеза (принятие решения о том, какие изменения надо внести в работу сети, чтобы исправить ее работу).

• Анализ - определение значения критерия эффективности системы для данного сочетания параметров сети. Иногда выделяют подэтап мониторинга, на котором выполняется процедура сбора первичных данных о работе сети: статистики о количестве циркулирующих в сети кадров и пакетов различных протоколов, состоянии портов концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов и т.п. Далее выполняется этап собственно анализа.
• Синтез - выбор значений варьируемых параметров, при которых показатель эффективности имеет наилучшее значение.

 

Критерии  эффективности работы сети

Все множество  наиболее часто используемых критериев  эффективности работы сети может  быть разделено на две группы:

- группа характеризует производительность работы сети;

- вторая - надежность.

 

Производительность  сети измеряется с помощью показателей  двух типов:

- временных, оценивающих задержку, вносимую сетью при выполнении обмена данными;

- показателей пропускной способности, отражающих количество информации, переданной сетью в единицу времени.

 

Время реакции

Используется в качестве временной характеристики производительности сети. Термин «время реакции» может использоваться в очень широком смысле, поэтому в каждом конкретном случае необходимо уточнить, что понимается под этим термином.

В общем случае, время реакции определяется как  интервал времени между возникновением запроса пользователя к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на этот запрос.

Пропускная  способность

Основная задача, для решения которой строится любая сеть - быстрая передача информации между компьютерами. Поэтому критерии, связанные с пропускной способностью сети или части сети, хорошо отражают качество выполнения сетью ее основной функции.

 

 

Критерии, отличающиеся единицей измерения передаваемой информации.

В качестве единицы  измерения передаваемой информации обычно используются пакеты или биты. Соответственно, пропускная способность  измеряется в пакетах в секунду  или же в битах в секунду.

Измерение пропускной способности в битах в секунду дает более точную оценку скорости передаваемой информации, чем при использовании пакетов.

Критерии, отличающиеся учетом служебной информации.

В любом протоколе  имеется заголовок, переносящий  служебную информацию, и поле данных, в котором переносится информация, считающаяся для данного протокола пользовательской. При измерении пропускной способности в пакетах в секунду отделить пользовательскую информацию от служебной невозможно, а при побитовом измерении - можно.

Критерии, отличающиеся количеством и расположением точек измерения.

Пропускную  способность можно измерять между  любыми двумя узлами или точками  сети. При этом получаемые значения пропускной способности будут изменяться при одних и тех же условиях работы сети в зависимости от того, между какими двумя точками производятся измерения.

Знание общей  пропускной способности между двумя  узлами не может дать полной информации о возможных путях ее повышения, так как из общей цифры нельзя понять, какой из промежуточных этапов обработки пакетов в наибольшей степени тормозит работу сети. Поэтому данные о пропускной способности отдельных элементов сети могут быть полезны для принятия решения о способах ее оптимизации.

 

Показатели  надежности и отказоустойчивости

Важнейшей характеристикой вычислительной сети является надежность - способность правильно функционировать в течение продолжительного периода времени.

Это свойство имеет  три составляющих:

- собственно надежность;

- готовность;

- удобство обслуживания.

Надежность  измеряется интенсивностью отказов и средним временем наработки на отказ.

Критерием оценки готовности является коэффициент готовности, который равен доле времени пребывания системы в работоспособном состоянии и может интерпретироваться как вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии. Системы с высокой готовностью называют также отказоустойчивыми.

Основным способом повышения готовности является избыточность, на основе которой реализуются различные  варианты отказоустойчивых архитектур.

Существуют  различные градации отказоустойчивых компьютерных систем, к которым относятся и вычислительные сети.

• высокая готовность - характеризует системы, выполненные по обычной компьютерной технологии, использующие избыточные аппаратные и программные средства и допускающие время восстановления в интервале от 2 до 20 минут;
• устойчивость к отказам - характеристика таких систем, которые имеют в горячем резерве избыточную аппаратуру для всех функциональных блоков, причем время восстановления при отказе не превышает одной секунды;
• непрерывная готовность - это свойство систем, которые также обеспечивают время восстановления в пределах одной секунды, но в отличие от систем устойчивых к отказам, системы непрерывной готовности устраняют не только простои, возникшие в результате отказов, но и плановые простои, связанные с модернизацией или обслуживанием системы. Все эти работы проводятся в режиме online.

Классификация средств мониторинга и анализа

Все многообразие средств, применяемых для мониторинга  и анализа вычислительных сетей, можно разделить на несколько крупных классов:

Системы управления сетью - централизованные программные системы, которые собирают данные о состоянии узлов и коммуникационных устройств сети, а также данные о трафике, циркулирующем в сети. Эти системы не только осуществляют мониторинг и анализ сети, но и выполняют в автоматическом или полуавтоматическом режиме действия по управлению сетью - включение и отключение портов устройств, изменение параметров мостов адресных таблиц мостов, коммутаторов и маршрутизаторов и т.п. Примерами систем управления могут служить популярные системы HPOpenView, SunNetManager, IBMNetView.

Средства  управления системой - выполняют функции, аналогичные функциям систем управления, но по отношению к другим объектам. В первом случае объектом управления является программное и аппаратное обеспечение компьютеров сети, а во втором - коммуникационное оборудование. Вместе с тем, некоторые функции этих двух видов систем управления могут дублироваться, например, средства управления системой могут выполнять простейший анализ сетевого трафика.

Встроенные  системы диагностики и управления. Эти системы выполняются в виде программно-аппаратных модулей, устанавливаемых в коммуникационное оборудование, а также в виде программных модулей, встроенных в операционные системы. Они выполняют функции диагностики и управления только одним устройством, и в этом их основное отличие от централизованных систем управления.

Анализаторы протоколов. Представляют собой программные или аппаратно-программные системы, которые ограничиваются в отличие от систем управления лишь функциями мониторинга и анализа трафика в сетях. Хороший анализатор протоколов может захватывать и декодировать пакеты большого количества протоколов, применяемых в сетях - обычно несколько десятков. Анализаторы протоколов позволяют установить некоторые логические условия для захвата отдельных пакетов и выполняют полное декодирование захваченных пакетов, то есть показывают в удобной для специалиста форме вложенность пакетов протоколов разных уровней друг в друга с расшифровкой содержания отдельных полей каждого пакета.

Оборудование  для диагностики и сертификации кабельных систем.

Условно это  оборудование можно поделить на четыре основные группы: сетевые мониторы, приборы для сертификации кабельных  систем, кабельные сканеры и тестеры.

• Сетевые мониторы предназначены для тестирования кабелей различных категорий.
• Устройства для сертификации кабельных систем, Сертификация выполняется в соответствии с требованиями одного из международных стандартов на кабельные системы.
• Кабельные сканеры используются для диагностики медных кабельных систем.
• Тестеры предназначены для проверки кабелей на отсутствие физического разрыва.

Экспертные  системы. Этот вид систем аккумулирует человеческие знания о выявлении причин аномальной работы сетей и возможных способах приведения сети в работоспособное состояние. Экспертные системы часто реализуются в виде отдельных подсистем различных средств мониторинга и анализа сетей: систем управления сетями, анализаторов протоколов, сетевых анализаторов.

Многофункциональные устройства анализа и диагностики. Портативные приборы, совмещающие функции нескольких устройств: анализаторов протоколов, кабельных сканеров и, даже, некоторых возможностей ПО сетевого управления.