Показатели качества информационно-вычислительных сетей.

10.10.2019 22:06

    Согласно Серии Международных Стандартов ISO 9000, качество — это совокупность свойств системы, позволяющих удовлетворять потребностям и ожиданиям потребителя. 

    Рассмотрим основные показатели качества информационно-вычислительных сетей:

1. Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций по доступу ко всем ресурсам, по совместной работе узлов и по реализации всех протоколов и стандартов работы.

2. Производительность — среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени.

3. Пропускная способность — важная характеристика производительности сети, определяется объемом данных, передаваемых через сеть (или ее звено — сегмент) за единицу времени.

4. Надежность сети — важная ее техническая характеристика, чаще всего характеризующаяся средним временем наработки на отказ.

5. Достоверность информации — важная потребительская характеристика сети.

6. Безопасность информации в сети является важнейшим ее параметром, поскольку современные сети имеют дело с конфиденциальной информацией. Способность сети защитить информацию от несанкционированного доступа и определяет степень ее безопасности.

7. Прозрачность сети — еще одна ее потребительская характеристика, означающая невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя, он должен иметь возможность обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

8. Масштабируемость — это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

9. Универсальность сети — возможность подключения к ней разнообразного технического оборудования программного обеспечения от разных производителей.

    В состав этих показателей качества сети входят важные технические характеристики, которые могут быть оценены и выражены количественными значениями измеряемых или вычисляемых величин, — производительность, пропускная способность, надежность, достоверность результатной информации, безопасность информации.

    Производительность ИВС, иначе называемая вычислительной мощностью, определяется тремя характеристиками:

• временем реакции сети на запрос пользователя;

• пропускной способностью сети;

• задержкой передачи.

    Время реакции системы определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя (ЗП) к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос и складывается из следующих составляющих:

• времени подготовки запроса на компьютере пользователя;

• времени передачи запроса через сегменты сети и промежуточное телекоммуникационное оборудование от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;

• времени выполнения (обработки) запроса в этом узле;

• времени передачи пользователю ответа на запрос;

• времени обработки полученного от сервера ответа на компьютере пользователя.

    Значение времени реакции зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому узлу обращается, а также от состояния элементов сети на данный момент, а именно от загруженности сервера и сегментов, коммутаторов и маршрутизаторов, через которые проходит запрос, и др. Поэтому на практике используется оценка времени реакции сети, усредненная по пользователям, серверам, времени дня, от которого зависит загрузка сети. Эти сетевые составляющие времени реакции дают возможность оценить производительность отдельных элементов сети и выявить «узкие» места с целью модернизации сети для повышения общей производительности.

    Значительную часть времени реакции составляет время передачи информации по телекоммуникациям сети, от длительности которого и зависит величина пропускной способности. Пропускная способность определяет скорость выполнения внутренних операций сети по передаче пакетов данных между узлами сети через коммутационные устройства и характеризует качество выполнения одной из основных функций сети — транспортировки сообщений. По этой причине при анализе производительности сети эта характеристика чаще используется, чем время реакции.

    Пропускная способность, называемая в некоторых литературных источниках скоростью передачи данных, измеряется в Бодах (названа в честь французского ученого Э. Бодо), равных 1 бит/с, либо в пакетах в секунду и характеризует эффективность передачи данных.

    Например, скорость передачи данных по кабельным линиям связи ЛВС от 10 Мбит/с, по телефонным каналам связи глобальных сетей — всего 1200 бит/с. А современные беспроводные линии связи - свыше 1 Гбит/с.

    Используются три понятия пропускной способности — средняя, мгновенная и максимальная. Средняя пропускная способность вычисляется делением объема переданных данных на время их передачи за длительный интервал времени (час, день, неделя). Мгновенная пропускная способность — средняя пропускная способность за очень маленький интервал: 10 мс или 1 с. Максимальная пропускная способность — это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная за время наблюдения.

    Пропускная способность может измеряться между двумя узлами или точками сети, например, между компьютером пользователя и сервером, между входным и выходным портами маршрутизатора. Общая пропускная способность любого составного пути сети будет равна минимальной из пропускных способностей составляющих элементов маршрута, поскольку пакеты передаются различными элементами сети последовательно. Общая пропускная способность сети характеризует качество сети в целом и определяется как среднее количество информации, переданной между всеми узлами сети в единицу времени. Например: EDGE - до 474 кбит/с, ADSL - 8 Mbit/s, FastEthernet - 100 Mbit/s, WiFi 802.11g - 54 Mbit/s, Gigabit Ethernet - 1000 Mbit/s.

    Задержка передачи — это задержка между моментом поступления пакета на вход какого-нибудь сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Эта характеристика производительности отличается от времени реакции сети тем, что включает в себя только время этапов сетевой обработки данных, без учета задержек обработки данных компьютерами сети. Практически величина задержки не превышает сотен миллисекунд, реже нескольких секунд и не влияет на качество файловой службы, служб электронной почты и печати с точки зрения пользователя. Однако такие задержки пакетов, переносящих изображение или речь, приводят к снижению качества предоставляемой пользователю информации из-за возникновения дрожания изображения, эффекта «эха», неразборчивости слов и т. п.

    Задержка передачи и пропускная способность являются независимыми характеристиками, поэтому, не смотря на высокую пропускную способность, сеть может вносить значительные задержки при передаче каждого пакета.

    Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

    Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.

    Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

    Безопасность — одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.

    Масштабируемость — важный аспект электронных систем, программных комплексов, систем баз данных, маршрутизаторов, сетей и т. п., если для них требуется возможность работать под большой нагрузкой. Система называется масштабируемой, если она способна увеличивать производительность пропорционально дополнительным ресурсам. Масштабируемость можно оценить через отношение прироста производительности системы к приросту используемых ресурсов. Чем ближе это отношение к единице, тем лучше. Также под масштабируемостью понимается возможность наращивания дополнительных ресурсов без структурных изменений центрального узла системы.

    В системе с плохой масштабируемостью добавление ресурсов приводит лишь к незначительному повышению производительности, а с некоторого «порогового» момента добавление ресурсов не даёт никакого полезного эффекта.

Назад