Практическая работа №4 Основные параметры и характеристики информационных сетей

1.Цель работы

Изучение параметров и характеристик информационной сети, расчет интенсивности и оптимизации потоков данных между двумя локальными вычислительными сетями (ЛВС).

2. Краткие теоретические сведения

Локальными вычислительными сетями принято называть вычислительные сети, которые объединяют в себе ЭВИ и другие устройства вычислительной техники, расположенные в одном помещении, здании или группе зданий на расстоянии не более 1…2 км друг от друга.

Как и в глобальных сетях, организация ЛВС базируется на принципе многоуровневого управления процессами с вытекающей из этого иерархией протоколов и интерфейсов.

Аппаратные средства таких систем включают: оборудование ЛВС, оборудование глобальной сети на основе арендуемых каналов связи, центральные узлы коммутации (мосты - маршрутизаторы), реализуемые на специальных устройствах или персональных компьютерах с соответствующим программным обеспечением.

Обмен пакетами информации между ЛВС лишь случайную долю времени каждого канала связи, т.к. пакеты от одного источника чередуются с пакетами от других источников информации. При этом может возникнуть ситуация, при которой в маршрутизаторе одновременно по разным каналам прибывает несколько пакетов информации, причем все они должны быть переданы по одному каналу связи. Таким образом, возникает проблема очереди и задержки передачи информации. Эта проблема может быть частично решена путем установления максимально допустимой длины пакетов и их расчленения исходным элементом транспортного протокола на мелкие порции в передающей части и сбора этих порций в одно сообщение в приемной. Однако при непрерывном во времени обмене информации необходимо реально учитывать пропускную способность глобальной сети и оценивать характеристики потоков передачи данных между системами ЛВС. Предметом таких исследований является теория массового обслуживания вычислительных систем.

Модель объединения существующих ЛВС через каналы связи глобальной сети хорошо описывается математическим аппаратом теории массового обслуживания. И в частности, позволяет провести анализ влияния скорости передачи в глобальной сети (например, типа Internet) на производительность канала связи между ЛВС. Последний весьма важен потребителю, т.к. ежемесячная плата за цифровой канал обычно пропорциональна скорости передачи и ее завышение ведет к непроизводительным расходам денежных средств. Математические вычисления на основе модели позволяют оценить не только требуемую производительность сети, но и среднее время задержки кадров на маршрутизаторе, влияние роста скорости передачи в канале связи на величину этих задержек, кроме того, определить, при каких условиях рост скорости обмена информацией по каналам глобальной сети не приводит к существенному увеличению производительности маршрутизатора.

При этом она характеризуется следующим набором параметров:

1. распределением длительности интервалов между заявками входящего потока Р(а), очереди Q;

2. дисциплиной обслуживания заявок D;

3. числом обслуживающих каналов К;

4. распределением длительности обслуживания заявок каналами Р(в).

Процесс функционирования модели системы количественно оценивается следующим набором основных характеристик:

1. загрузкой – средним по времени числом каналов, занятых обслуживанием (для одноканальной – время, в течение которого канал занят обслуживанием);

2. длиной очереди – числом заявок, ожидающих обслуживания;

3. числом заявок, находящихся в системе (в очереди);

4. временем ожидания заявки от момента поступления до окончания ее обслуживания;

5. временем пребывания заявки в системе от момента поступления до выхода заявки из системы.

Наряду с основными характеристиками используются еще и дополнительные: степень использования канала ρ, вероятность отсутствия заявок в системе ρ₀, длительность простоя t_ож и другие.

Все указанные характеристики, кроме загрузки, - случайные величины, представляемые соответствующими распределениями.

На практике, как правило, используются средние значения характеристик систем.

Информационная структура, где две ЛВС соединены маршрутизаторами с каналом связи глобальной сети, может быть описана одноканальной двухфазной моделью, так как для передачи кадра данных от одной ЛВС к другой он должен быть обслужен двумя маршрутизаторами. Наиболее узкое место информационного потока – канал связи глобальной сети из-за его ограниченной пропускной способности, которая существенно меньше скорости работы локальной сети.