38. Повышение производительности сетей

Нет универсального метода, который повысит качество сети. Разработано большое количество методов, практические реализации которых зачастую используют смешанные технологии.

Избыточное обеспечение

Здесь имеется в виде добавление в сеть маршрутизаторов, буферной памяти и других устройств, чтобы сеть имела большую пропускную способность, чем ей может понадобится. Такой подход очень дорогой и на практике не используется. Администраторы со временем понимают, какие параметры являются необходимыми и достаточными, и тогда такой подход себя оправдывает.

Буферизация

Потоки можно сохранять в буферной памяти на принимающей стороне перед тем, как доставлять потребителю. Буферизация не сказывается на надежности и пропускной способности, но сказывается на увеличении задержки. Зато с ее по- мощью можно снизить уровень флуктуации (флуктуация – это отклонение от среднего значения физической величины). При передаче аудио и видео по требованию именно флуктуация представляет собой основную проблему, и буферизация помогает решить ее.

Формирование трафика

Идея в том, чтобы заставить передавать данные с предсказуемой скоростью (обычно эта скорость меняется в зависимости от нагрузки).

При формировании трафика происходит регулирование средней и пиковой скорости передачи данных. Это снижает перегрузку.

Резервирование ресурсов

Если мы говорим о том, что скорость распределения пакетов должна быть определенной, то распределение случайным образом пакетов между несколькими маршрутизаторами недопустимо, т.е. некоторые ресурсы сети должны быть зарезервированы. Резервироваться могут три типа ресурсов:

Пропускная способность

Буферное пространство

Время центрального процессора

Управление доступом

Когда поток попадает на маршрутизатор, маршрутизатор может принять или отвергнуть его. Причем это решение зависит от отправителя, приемника и всех маршрутизаторов. Поэтому у каждого потока есть своя спецификация, в которой определены его параметры. Чем строже эта спецификация, тем лучше для маршрутизаторов и для всей сети.

Пропорциональная маршрутизация

Большинство алгоритмов маршрутизации пытаются искать наилучшие пути для каждого адресата и направлять весь трафик по оптимальному пути. Альтернативный подход, позволяющий повысить качество обслуживания, состоит в разделении трафика для одного и того же адресата между несколькими маршрутами. Поскольку маршрутизаторы обычно не следят за нагрузкой на всю сеть в целом, остается лишь один способ разделения трафика — на основе доступной локальной информации. Одним из простых методов является маршрутизация, пропорциональная или эквивалентная емкостям исходящих связей. Однако существуют и более сложные алгоритмы

39. Виртуальные каналы в компьютерных сетях

Как известно сети бывают с синхронным и асинхронным режимом передачи. В асинхронных сетях передача не привязана ко времени. Такой режим называется ATM (Asynchronous Transfer Mode). Поскольку ATM является технологией, основанной на предварительном соединении, перед посылкой данных необходимо отправить пакет для установки связи. По мере прохождения этого установочного пакета по узлам подсети все маршрутизаторы делают записи в своих внутренних таблицах, отмечая тем самым наличие соединения и резервируя для него определенные ресурсы. Устанавливаемые соединения в терминологии ATM часто называют виртуальными каналами, по аналогии с физическими каналами, имеющимися в телефонной системе. В большинстве сетей ATM также имеются постоянные виртуальные каналы, представляющие собой постоянные соединения между двумя удаленными друг от друга хостами. Они напоминают выделенные телефонные линии. У каждого соединения (как временного, так и постоянного) есть свой уникальный идентификатор. Виртуальный канал показан на рис. 1.26.

После установки соединения любая из сторон может начать передачу данных. В основе технологии ATM лежит идея передачи информации небольшими пакетами фиксированной длины, называемых ячейками. Ячейки имеют размер 53 байта, из которых 5 байт составляют заголовок, а 48 несут полезную нагрузку, как показано на рис. 1.27. Частью заголовка является идентификатор соединения, поэтому как хосты (отправляющий и принимающий), так и все маршрутизаторы, встречающиеся по пути, знают, какая ячейка принадлежит какому соединению. Эта информация позволяет маршрутизатору направить каждый входящий пакет в нужном направлении. Определение маршрута производится на аппаратном уровне с высокой скоростью. На самом деле, основным аргументом в пользу ячеек фиксированной длины является как раз тот факт, что можно легко организовать аппаратную обработку маршрутизаторами коротких пакетов известной длины.

Все ячейки следуют по одному и тому же маршруту, поэтому верный порядок их доставки гарантируется, хотя сама доставка — нет. Если отправляется вначале ячейка № 1, затем ячейка № 2, то (если они обе прибывают на принимающий хост) не может возникнуть такой ситуации, когда придет сначала № 2, затем № 1. Однако не исключено, что один или даже оба пакета по пути потеряются. Восстанавливать их должны протоколы более высоких уровней. И все же нужно обратить внимание: хотя эта технология не дает абсолютных гарантий доставки, это лучше, чем то, что может обеспечить Интернет. Там пакеты могут не только потеряться, но может быть перепутан порядок их следования. ATM же обеспечивает правильный порядок доставки ячеек.