Содержание к диссертации
Введение
1. Определение места и роли методов повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети 15
1.1. Определение места и роли сетей передачи данных в процессе функционирования корпоративной информационно-вычислительной
сети 16
1.2 Анализ методов маршрутизации 18
1.3 Анализ методов организации сбора служебной информации о структурном и функциональном состоянии сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети 29
1.4. Общая постановка задачи исследования 32
Выводы по разделу 37
2. Обоснование пути увеличения времени функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети ... 39
2.1 Методы обеспечения непрерывного функционирования сети передачи данных корпоративной информационно - вычислительной сети.. 39
2.2 Разработка способа оценки средней задержки пакета данных в сетях передачи данных для различных методов маршрутизации 40
2.3 Оценка параметров, влияющих на процесс возникновения перегрузок в сетях передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети 54
2.4 Увеличение длительности интервала времени непрерывного функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети 68
Выводы по разделу 72
3. Разработка метода повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет рациональной маршрутизации служебной информации 74
3.1 Разработка математической модели маршрутизатора 74
3.2 Разработка способа расчета интервалов максимальной загрузки процессоров маршрутизатора 87
3.3 Разработка математической модели разрабатываемого метода повышения непрерывности функционирования сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет рациональной маршрутизации служебной информации 94
Выводы по разделу 105
4. Оценка результатов применения метода повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет рациональной маршрутизации служебной информации 107
4.1 Разработка имитационной модели сегмента сети передачи данных... 108
4.1.1 Описание имитационной модели сегмента сети передачи данных... 108
4.1.2 Алгоритмы маршрутизации служебной информации разработанного метода повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети и метода, применяемого в протоколе OSPF 111
4.2 Обработка статистических данных, полученных в результате наблюдения функционирования центров коммутации сети передачи данных корпоративной информационной-вычислительной сети 124
4.3 Моделирование изменений интенсивности входного потока пакетов центров коммутации сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети 130
4.3.1 Оценка результатов применения различных методов повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет маршрутизации служебной
информации 134
Выводы по разделу 140
Выводы 142
Список использованных источников 149
Приложение а 162
Приложение б 170
Приложение В 172
- Анализ методов организации сбора служебной информации о структурном и функциональном состоянии сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети
- Оценка параметров, влияющих на процесс возникновения перегрузок в сетях передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети
- Разработка математической модели разрабатываемого метода повышения непрерывности функционирования сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет рациональной маршрутизации служебной информации
- Алгоритмы маршрутизации служебной информации разработанного метода повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети и метода, применяемого в протоколе OSPF
Введение к работе
Стремительное развитие инфокоммуникационных систем в последние годы повысили интерес к проблеме эффективного использования сетевых ресурсов информационно-телекоммуникационных сетей и оперативного доступа к ним.
В настоящее время среди организаций, предлагающих сетевые услуги, существует жесткая конкуренция. В этих условиях клиенты становятся особенно требовательным и ожидают высочайшего качества обслуживания, в том числе и непрерывность обслуживания в течение всего оплаченного времени. Нарушение обслуживания не является допустимым, так как это может вызвать существенные потери прибыли в течение времени простоя. Подобные потери прибыли могут привести к негативной рекламе и потери клиентуры.
Очевидно, что в таких условиях возрастает роль служебной информации, необходимой для обеспечения непрерывности функционирования сетей передачи данных (СПД) при многократных изменениях в топологии корпоративных информационно-вычислительных сетях (КИВС), ведущих к скачкообразным изменениям интенсивности интегральных потоков данных, состоящих из служебной и пользовательской информации. Заметим, что одной из причин нестабильной работы маршрутизаторов центров коммутации (ЦК) в условиях экстремальных ситуаций является увеличение объемов служебной информации до 80% пропускной способности (ПС) сетевых устройств, т.е. на передачу пользовательской информации остается всего 20% ПС сетевых устройств, что снижает непрерывность функционирования СПД КИВС и оперативность обмена данными. Под непрерывностью функционирования СПД следует понимать способность СПД реагировать на все существенные изменения в топологии сети и обеспечивать непрерывное выполнение ее основных функций. Время непрерывного функционирования СПД КИВС - время, в течение которого характеристики СПД КИВС постоянны и удовлетворяют требованиям пользователя. Таким образом, очевидно, что определяющим фактором, влияющим
на длительность интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС, является метод повышения непрерывного функционирования СПД КИВС.
Актуальность темы. Как показал опыт создания, эксплуатации и обслуживания СПД КИВС, возникает ряд трудностей, связанных с обработкой, распределением и передачей (маршрутизацией) интегральных потоков данных.
Вследствие многократных изменений в топологии КИВС (полные или частичные отказы узлов и каналов связи, восстановление их работоспособности) и неправильного распределения потоков данных в СПД возможно возникновение перегрузок, а именно, скачкообразного увеличения интенсивности интегрального потока на одном маршрутизаторе и необоснованное уменьшение его на другом. Результатом возникновения перегрузок такого рода является перегрузка процессора (процессоров) маршрутизатора с дальнейшим переполнением его буфера, что приводит, в лучшем случае, к увеличению времени доставки, информации или же, в худшем случае; потере некоторой части информации' и необходимости ее повторной передачи, что ведет к новому увеличению интенсивности интегральных потоков.
При многократных перегрузках возможен сбой или отказ СПД, и возникновение необходимости частичной или полной переустановки и отладки программно-аппаратного комплекса. Следствием описанных процессов является нарушение основного принципа КИВС — непрерывности ее функционирования.
Непрерывность функционирования СПД КИВС достигается:
проведением специальных организационных мероприятий по вопросам обеспечения непрерывности функционирования СПД КИВС;
строгой регламентацией процесса обработки информации с применением ЭВМ и действий персонала системы, в том числе в экстремальных ситуациях;
четким знанием и строгим соблюдением всеми должностными лицами, требований руководящих документов по обеспечению непрерывности функционирования СПД КИВС;
применением различных способов резервирования аппаратных ресурсов;
эффективным контролем за соблюдением требований по обеспечению непрерывности функционирования СПД КИВС должностными лицами;
проведением постоянного анализа эффективности и применяемых методов и средств обеспечения непрерывности функционирования СПД КИВС;
разработкой и реализацией методов повышения непрерывности функционирования СПД КИВС, в частности, за счет рациональной маршрутизации служебной маршрутизации.
Наиболее предпочтительным является решение задачи разработки метода повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации, так как потоки служебной информации легко формализуемы. Также решение данной задачи позволяет существенно облегчить работу сетевых администраторов.
Как показывает опыт эксплуатации современных СПД, данная проблема на сегодняшний день решена лишь частично. Маршрутизация служебной информации рассматривается только в, виде ограничений накладываемых при решении задачи повышения непрерывности функционирования СПД КИВС. Трудно переоценить значимость решения задачи повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации для СПД, работающих с потоками реального времени и потоками транзакций. Подчеркнем, что повышение непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизацию служебной информации следует рассматривать как комплексную задачу, которая включает в себя следующие основные задачи:
определение работоспособности соседних ЦК;
обнаружение отказов каналов связи;
оповещение ЦК об обнаруженных отказах;
формирование таблиц маршрутизации и своевременная ее корректировка в соответствии с изменениями в топологии СПД;
периодическое обновление содержимого таблиц маршрутизации;
определение наиболее рациональных маршрутов распространения потоков служебной информации;
распределение ПС маршрутизатора между потоками различной приоритетности;
минимизация потоков служебной информации, необходимых и достаточных для решения вышеназванных задач при помощи определения рациональных периодов рассылки служебной информации с целью повышения оперативности обмена и увеличения интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС.
Большой вклад в решение вышеназванных задач сделали много ученых. Среди них Бэкман Д., Галлагер Р.Д., Дейкстра Э., Зайченко Ю.П., Клейнрок Л. Кульгин М.Б., Майника Э., Максименков А.В., Саати Т.Л. др.
В настоящее время методы решения задачи маршрутизации служебной информации реализованы в различных протоколах. Эти протоколы содержат существенные отличия друг от друга, однако при этом имеют и ряд схожих операций и алгоритмов.
Рассмотрим основные разновидности методов повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации, реализованных в различных протоколах.
Методы длины вектора (векторно-дистанционные) — простейший и наиболее распространенный тип методов, используемых в протоколах маршрутизации. Эти методы просты и, на первый взгляд, надежны. К сожалению, они работают наилучшим образом в небольших (количество промежуточных маршрутизаторов на одном маршруте не более 16) СПД при (желательно полном) отсутствии скачкообразных изменений интенсивности интегральных потоков. Крупные СПД не могут обойтись без периодического обмена сообщениями для описания сети, однако большинство из них избыточны. По этой причине сложные СПД испытывают трудности при выходе линий связи из строя, что сильно снижает непрерывность функционирования СПД. Эвристически данная проблема решаема, но ни одно из таких решений не является детерминистским.
Вторую категорию методов протоколов маршрутизации служебной информации составляют протоколы состояния канала: OSPF, IS-IS и NLSP, недостатком которых является их сложность в реализации и необходимость значительного объема памяти маршрутизаторов для хранения объявлений о состоянии каналов. К достоинствам можно отнести обеспечение высокой непрерывности функционирования СПД, высокую отказоустойчивость, возможность применения в больших СПД, высокую степень автоматизации процесса администрирования СПД. Самым распространенным, методом данной категории является метод маршрутизации, реализованный в протоколе OSPF.
Из приведенного многообразия подходов к решению задачи повышения непрерывности функционирования СПД КИВС, видно, что эта задача является актуальной и сегодня для создания больших СПД КИВС, предназначенных для эксплуатации в условиях экстремальных ситуаций, т.е. в условиях многократных отказов и сбоев, скачкообразного изменения интенсивности интегральных потоков данных.
Таким образом, актуальной научной задачей исследований является разработка метода повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации для увеличения длительности интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС.
Возможность совершенствования методов повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации определяется тем, что в настоящее время в существующих и перспективных СПД КИВС только начинают внедряться маршрутизаторы и, кроме того, протоколы, которые применяются в них, допускают внесение
изменений в свое программное обеспечение В соответствии с пожеланиями
пользователя. Необходимо также сказать, что в связи с небольшими размерами первоначальных КИВС, в СПД используются методы повышения непрерывности функционирования СПД КИВС, на базе методов вектора расстояния. Поэтому, учитывая тенденцию к объединению малых (локальных) СПД в более крупные сети (глобализацию), для разработки метода повышения непрерывности
функционирования СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации рационально использовать методы состояния каналов связи [57].
Цель и задачи исследований. Увеличение длительности интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС в условиях скачкообразного изменения интенсивности интегральных потоков и многократных отказов и сбоев сетевых устройств за счет рациональной маршрутизации служебной информации.
Научная задача исследований. Разработка метода повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации для увеличения длительности интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие частные научные задачи:
провести оценку средней задержки пакета данных в СПД КИВС для различных методов маршрутизации;
провести оценку параметров, влияющих на процесс возникновения перегрузок в СПД КИВС;
разработать метод повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации с целью увеличения длительности интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС;
провести исследования имитационной модели сегмента КИВС с оценкой длительности интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС при использовании вышеназванных предложений.
Объект исследований. Процесс функционирования СПД КИВС.
Предмет исследований. Маршрутизация служебной информации СПД КИВС.
Методы исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследований. В 1, 2 и 3 главах проводились теоретические исследования, базирующиеся на методах теории вероятности, теории массового обслуживания, теории информации и исследования операций. В
Анализ методов организации сбора служебной информации о структурном и функциональном состоянии сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети
Структурное и функциональное состояние СПД КИВС постоянно изменяется. Особенно резкие изменения наступают при использовании КИВС в экстремальных ситуациях. Исходя из этого, наиболее эффективной процедурой выбора оптимального пути передачи сообщения является поисковая процедура. Она основывается на учете конкретного состояния элементов СПД и динамики ее функционирования [30]. Вследствие этого возникает необходимость сбора и обновле ния служебной информации о состоянии СПД на каждом центре коммутации или звене системы. Состояние СПД, в общем случае, зависит от наличия и своевременности поступления на маршрутизатор служебной информации, содержащей следующие сведения:
- об отказах — восстановлениях каналов и направлений связи;
- об отказах — восстановлениях комплексов технических средств — звеньев системы и центров коммутации;
- об уровнях очередей сообщений и степени загрузки накопителей на звеньях и центрах коммутации (в некоторых случаях по категориям срочности);
- о ПС и др. [99].
Организация эффективного управления потоками информации требует, чтобы полнота и степень соответствия служебной информации действительному состоянию сети отвечали требованиям к качеству управления потоками информации [43,55].
Служебная информация по характеру изменения различна. Так, информация об уровне очередей и степени загрузки накопителя быстроменяющаяся. Информация же об отказах каналов, направлений, звеньев и центров коммутации в нормальном режиме функционирования изменяется сравнительно медленно [46,79]. Для обеспечения необходимого качества управления потоками информации очень важным является правильно определить объем и периодичность обновления служебной информации [74]. Сложность и важность проблемы сбора служебной информации в реальных сетях требует специального и конкретного рассмотрения в общей проблеме оптимизации плана распределения информации на сети. От правильного решения проблемы сбора служебной информации о состоянии сети в значительной степени зависит эффективность функционирования КИВС в целом, вероятностно-временные и надежностные характеристики обмена информацией. Следует иметь в виду, что служебная информация в большинстве случаев передается по тем же каналам, что и пользовательская, создавая дополнительную нагрузку на каналы [78]. Наиболее сложным вопросом, связанным с выбором маршрутов передачи сообщений, является учет влияния очередей на коммутационных ЦК, особенно в тех случаях, когда имеется возможность смены ЦК-ретранслятора. Сложность решения этого вопроса возрастает в условиях передачи высокоприоритетного трафика и достаточно быстрого старения информации о состоянии очередей при передаче сообщений, исключающих друг друга по содержанию [71,72]. Поэтому при приеме служебной информации о переполнении буферной памяти или определенном уровне ее заполнения на ЦК-ретрансляторе прекращается передача сообщений до ее освобождения или выбирается новый ЦК-ретранслятор с передачей сообщения через определенный промежуток времени.
В достаточно разветвленных сетях количественные оценки объема служебной информации, темпа ее обновления, уровней очередей и организации выбора путей передачи определяются только в результате имитационного моделирования, поскольку они в значительной степени зависят от характера передаваемых потоков и выбранных алгоритмов управления ими [74].
Наиболее широкое распространение в реальных сетях для повышения их надежности получили метод служебных сообщений и метод сопровождающей информации [72].
Метод служебных сообщений заключается в том, что для передачи служебной информации между ЦК сети используются специальные служебные сообщения [94]. Они несут информацию о состоянии сети. Источником служебных сообщений являются сами ЦК. Вырабатываемые ими служебные сообщения могут содержать сведения о собственных очередях на ЦК, загрузке и состоянии инцидентных направлений связи, состояний технических средств ЦК, а также аналогичные сведения о других ЦК. Во всех случаях необходима разработка структуры формализованных служебных сообщений и периодичности их передачи [71].
Метод сопровождающей информации заключается в передаче служебной информации в составе сообщений, несущих полезную или контрольную информацию. Служебная информация может передаваться не со всеми, а только с сообщениями определенной категории срочности. Метод находит применение в системах, характеризующихся передачей высококатегорийных сообщений сравнительно небольшой длины. В реальных системах служебная информация формируется как по мере ее возникновения, так и периодически с определенным темпом [9].
Итак, на сегодняшний день задача повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации до конца не решена. Применяемые МПНФ СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации не могут эффективно применяться в больших СПД, что связанно как со спецификой программно-математического аппарата, а также в связи с увеличением объемов служебной информации при эксплуатации КИВС в экстремальных условиях (до 70-80% ПС сетевых устройств). Требуется проведение исследований с целью разработки МПНФ СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации, позволяющего увеличить длительность интервала времени непрерывного функционирования СПД КИВС за счет минимизации объема служебной информации путем управления частотой распространения служебных сообщений для больших СПД КИВС.
Оценка параметров, влияющих на процесс возникновения перегрузок в сетях передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети
Проведем оценку основных параметров, влияющих на изменение величины интервала времени непрерывного функционирования СПД, в течение которого характеристики сети постоянны, в СПД.
- Из анализа выражения (2.18) видно, что величина интервала времени непрерывного функционирования СПД, в течение которого характеристики СПД постоянны, зависит от следующих параметров [62]:
- суммарной интенсивности распределенных потоков данных по маршруту;
- частоты распространения служебной информации;
- среднего объема служебной информации, распространяемой с определенной частотой;
- объема буфера маршрутизатора (зависимость выражается через коэффициент состояния буфера маршрутизатора);
- ПС процессоров маршрутизатора;
- объема пакетов данных, передаваемых по маршруту;
- длины очереди пакетов данных к процессорам маршрутизатора;
- коэффициента распределения ПС процессоров маршрутизатора между пакетами данных различной категории приоритетности.
Используя выражение (2.18) определим зависимость интервала времени непрерывного функционирования СПД, от вышеперечисленных параметров.
В сетях, где используется протокол RIP, накладные расходы на обмен маршрутной информацией строго фиксированы. На рисунке 2.3 изображен формат пакета RIP для реализаций IP так, как он определен в RFC 1058 (используемый для сетей IP в Internet [64,67], рисунок 2.3). Первое поле в пакете RIP-это поле команд {command). Это поле содержит целое число, обозначающее либо запрос, либо ответ. Команда "запрос" запрашивает отвечающую систему об отправке всей таблицы маршрутизации или ее части.
Пункты назначения, для которых запрашивается ответ, перечисляются далее в данном пакете. Ответная команда представляет собой ответ на запрос или чаще всего какую-нибудь незатребованную корректировку маршрутизации. Отвечающая система включает всю таблицу маршрутизации или ее часть в ответный пакет. Регулярные сообщения о корректировке маршрутизации включают в себя всю таблицу маршрутизации [57, 77].
Поле версии (version) определяет реализуемую версию RIP. Так как в объединенной сети возможны многие реализации RIP, это поле может быть использовано для сигнализации о различных потенциально несовместимых реализациях [93].
За 16-битовым полем, состоящим из одних нулей, идет поле идентификатора семейства адресов (address family identifier). Это поле определяет конкретное используемое семейство адресов. В сети Internet ото обычно IP (значение равно 2), но могут быть также представлены другие типы сетей [64,87].
Следом за еще одним 16-битовым полем, состоящим из одних нулей, идет 32-битовое поле адреса (address). В реализациях RIP Internet это поле обычно содержит адрес IP [58].
За двумя 32-битовыми полями из нулей идет поле показателя RIP (metric). Этот показатель представляет собой число пересылок (hop count). Он указывает, сколько должно быть пересечено транзитных участков (маршрутизаторов) объединенной сети, прежде чем можно добраться до пункта назначения [78].
В каждом отдельном пакете RIP IP допускается появление до 25 вхождений идентификатора семейства адреса, обеспечиваемых полями показателя. Другими словами, в каждом отдельном пакете RIP может быть перечислено до 25 пунктов назначения. Для передачи информации из более крупных маршрутных таблиц используется множество пакетов RIP [78,105].
Как и другие протоколы маршрутизации, RIP использует определенные таймеры для регулирования своей работы. Таймер корректировки маршрутизации RIP (routing update timer) обычно устанавливается на 30 с, что гарантирует отправку каждым маршрутизатором полной копии своей маршрутной таблицы всем своим соседям каждые 30 секунд. Таймер недействующих маршрутов (route invalid timer) определяет, сколько должно пройти времени без получения сообщений, содержащего информацию о состоянии конкретного маршрута, прежде чем он будет признан недействительным. Если какой-нибудь маршрут признан недействительным, то соседи уведомляются об этом факте. Такое уведомление должно иметь место до истечения времени таймера отключения маршрута {route flush timer). Когда заданное время таймера отключения маршрута истекает, этот маршрут удаляется из таблицы маршрутизации. Типичные исходные значения для этих таймеров — 90 секунд для таймера недействующего маршрута и 270 секунд для таймера отключения маршрута [67,79,130].
Если в СПД имеется определенное число маршрутизаторов, то длина служебного пакета, создаваемого маршрутизатором для передачи маршрутной информации, описывается формулой [57]
Разработка математической модели разрабатываемого метода повышения непрерывности функционирования сетей передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети за счет рациональной маршрутизации служебной информации
Для разработки метода повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет рациональной маршрутизации служебной информации в качестве базового был выбран метод, примененный в протоколе OSPF. Заметим, что основа метода остается без изменений, т.е. согласно протоколу OSPF распространяется три вида сообщений: сообщения HELLO, которым маршрутизатор оповещает "соседей" о своей работоспособности, обновляющее сообщение о состоянии каналов связи и сообщение об отказах, которое распространяется в моменты выхода из строя элементов сети. Описание сущности предлагаемого метода приводится ниже.
. Создается статистическая таблица данных, в которую заносятся моменты возникновения отказов в течение суток. Сбор данных осуществляется периодически, например, возможно начало ежесуточно в 0 ч. 00 мин. 00 с. Пример статистических данных о возникновении отказов приведен в таблице 3.1 [18,19,22].
. Проводится проверка условия: если вычисленный средний интервал времени между возникновением отказов превышает период Тос, установленный протоколом OSPF для распространения обновляющего сообщения о состоянии каналов связи, равный 30 мин, то в момент наступления отказа распространяется не сообщение об отказе, а обновляющее сообщение о состоянии каналов связи [18,22]:
Необходимо отметить, что если средний интервал времени между возникновением отказов истек, а отказа не произошло, сообщение о состоянии каналов связи все равно распространяется, а также вносятся изменения в базу
. Рассчитаем частоту распространения сообщений HELLO, используя средний интервал времени между возникновением отказов.
Задача определения выхода из строя элементов сети соседних ЦК (маршрутизаторов) возложена на сообщения HELLO. Для расчета частоты распространения сообщений HELLO при известном среднем интервале времени между возникновением отказов можно воспользоваться стандартными системами массового обслуживания, такими как М/ / и G/ / (М обозначает процесс, в котором интервалы между отказами распределены экспоненциально, G„opM обозначает процесс, в котором интервалы между отказами распределены по нормальному закону распределения) [15].
Предполагая, что поток отказов на средних интервалах времени между возникновением отказов обладает свойствами ординарности и ограниченного последействия и, рассматривая одну из вышеназванных систем, можно рассчитать частоту распространения сообщений HELLO. Используя эти свойства, определим значения частоты возникновения отказов на границах интервала (t0Tkil;t0TKi). Рассчитаем частоту распространения сообщений HELLO для СМО М/ / . Вероятность возникновения отказа в пределах интервала (t0TK. ;t0TK.) в М/ / равна [19,22]
График зависимости вероятности отказа в пределах интервала (t0TIC. ; t0TK.) в М/ / представлен на рисунке 3.9. Очевидно, что если задана вероятность отказа для СПД в целом, то для интервала отк. отк,) возможно регулирование частоты распространения сообщения HELLO, т.е. пока ""OTK l t0TKj_l + Рисунок 3.9 - График зависимости вероятности отказа в пределах интервала (Wi 1 т ) в системе М/ / Например, на рисунке 3.9 изображены графики зависимости вероятности отказа в пределах интервала (t0TK.ч ;t0TK.) при различных интенсивностях отказов A ,. Условимся, что ;=30 (с), тогда при Р0ТКзадан 0,4 можно задать частоту распространения сообщения HELLO vIIELLO=l/30 \У) на интервале (to. ; откі + )- Тем самым снижается объем служебной информации, циркулирующей в СПД на интервале (t0TKiI ;t0TKjl +q) в 3 раза. Рассчитаем частоту распространения сообщений HELLO для системы массового обслуживания GHopM / / .
Алгоритмы маршрутизации служебной информации разработанного метода повышения непрерывности функционирования сети передачи данных корпоративной информационно-вычислительной сети и метода, применяемого в протоколе OSPF
Для описания алгоритмов маршрутизации служебной информации и маршрутизации служебной информации, применяемой в протоколе OSPF, прежде всего, необходимо рассмотреть схему обобщенного алгоритма метода маршрутизации (рисунок 4.3) [49,58,70]. Схема состоит из 7 основных блоков:
- блока ввода параметров СПД, предназначенного для введения основных параметров и характеристик СПД в маршрутизаторы;
- блока формирования таблиц маршрутизации для ЦК СПД, предназначенного для формирования исходных таблиц маршрутизации путем обмена приветственными сообщениями;
- блока рассылки таблиц маршрутизации по ЦК СПД, предназначенного для обмена и уточнения маршрутизаторами исходных таблиц маршрутизации;
— блока обмена пакетами информации ЦК СПД, описывающего непо I = средственно обмена пакетами интегральных потоков в СПД; — блока предварительной обработки поступившего пакета, предназна ченного для определения возможности принятия на обработку пакета и непо средственно определения дисциплины обработки; блока маршрутизации пото ков пользовательской информации, предназначенного для выделения из вход ного интегрального потока пакетов пользовательской информации и обработки согласно установленного порядка; - блока маршрутизации потоков служебной информации, предназначен ного для выделения из входного интегрального потока пакетов служебной ин формации, обработки согласно установленного порядка и при необходимости уточнения таблиц маршрутизации с последующей рассылкой по СПД. Схема обобщенного алгоритма маршрутизации, представленная на рисунке 4.3, является базовой, т.е. в каждом блоке содержится определенный набор операций, подробно описанных в материалах [62,67]. Далее будут подробно рассмотрены только блоки, которые являются наиболее важными для предлагаемого метода повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации.
Отметим, что основные отличия методов маршрутизации заключены в блоках маршрутизации потоков пользовательской информации, маршрутизации потоков служебной информации и блока предварительной обработки поступившего пакета. В связи с тем, что предлагаемый метод повышения непрерывности функционирования СПД КИВС за счет маршрутизации служебной информации является модификацией метода, используемого в протоколе OSPF, и вносимые изменения не затрагивают обработку потоков пользовательской информации, блок, описывающий маршрутизацию потоков пользовательской информации, подробно рассматриваться не будет.
Рассмотрим более детально предварительную обработку поступившего пакета и маршрутизацию служебной информации метода, используемого в протоколе OSPF.
Схема алгоритма предварительной обработки поступившего пакета метода протокола OSPF представлена на рисунке 4.4.
Исходя из аналитических выражений, приведенных в разделах 2, 3, описывающих основные характеристики метода, используемого в протоколе OSPF, дадим формальное определение задачи, решаемой в процессе предварительной обработки поступившего пакета метода протокола OSPF.
В качестве математической модели маршрутизатора будем использовать модель, описанную в п. 3.1.
Рассмотрим пошагово алгоритм, реализующий предварительную обработку поступившего пакета метода, применяемого в протоколе OSPF [58].
Шаг 1. Используя выражения (3.13, 3.14) рассчитаем коэффициент загрузки маршрутизатора К3 на момент прихода пакета на вход маршрутизатора.
Шаг 2. Если коэффициент загрузки маршрутизатора равен К3=1, т.е. процессоры маршрутизатора и буфер заняты, то переходим к шагу 4.
ШагЗ. Используя выражения (2.4, 3.15) определяем возможность принятия на обработку пакета данных /р(/сообщЛадр)-псв V6fi - 11 , т.е. определяем, возможно ли полностью или частично с помощью буфера обработать поступивший пакет данных. Если условие не выполняется, переходим к шагу 6.
Шаг 4. Согласно выражению (2.7) рассчитываем значение допустимой временной задержкой пакета данных і-й категории приоритетности в буфере маршрутизатораТ1
Шаг 5. Присваиваем согласно выражению (2.4) коэффициенту состояния буфера маршрутизатора Ксб =1 и переходим к шагу 4.
Шаг 6. Присваиваем согласно выражению (2.4) коэффициенту состояния буфера маршрутизатора Ксб = х и переходим к шагу 11. Отметим, что при программно-аппаратной реализации алгоритма Ксб присваивается значение, которое на порядок больше числа ЦК СПД.
