Анализ методов обеспечения качества обслуживания трафика в компьютерной сети

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВО "ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Факультет вычислительной техники

Кафедра «Вычислительная техника»

ОТЧЕТ

по научно-исследовательской работе

«Анализ методов обеспечения качества обслуживания трафика в компьютерной сети»

Выполнил: Студент 1 курса

Фролов Иван Юрьевич

Направление подготовки: Информатика и вычислительная техника

Научный руководитель:

доцент, к.т.н., профессор Коннов Н.Н.

2018

Актуальность исследования. В настоящее время наша жизнь неразрывно связана с информационными технологиями. Для получения информации широко используются компьютерные сети, являющиеся результатом эволюции двух научно-технических отраслей -- телекоммуникационных и компьютерных технологий.

С одной стороны, они рассматриваются как средство передачи информации на большие расстояния, для чего используются методы кодирования и мультиплексирования данных, применяемые в различных телекоммуникационных системах. С другой стороны, сети являются частным случаем распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно решает набор определенных задач, автоматически обмениваясь данными.

Существует тенденция к увеличению интенсивности трафика, числа пользователей, многообразия средств и сервисов. Это определяет необходимость исследования методов формирования профиля трафика в компьютерных сетях. алгоритм трафик сеть компьютерный

Данная работа связана с обеспечением оптимального и эффективного управления сетей. Основной акцент ставится на исследовании алгоритмов формирования трафика сети.

Когда в сетевое устройство поступает слишком много пакетов, то его рабочие характеристики ухудшаются. Такая ситуация называется перегрузкой. Эффективность использования сети определяется качеством управления в условиях перегрузок. Если сеть загружена незначительно, число пришедших пакетов равно числу принимаемых и обрабатываемых. При больших загрузках пропускная способность канала или сети снижается и может стать нулевой.

Для контроля текущих параметров потоков трафика используются механизмы кондиционирования. Quality of Service (QoS) -- технология предоставления различным классам трафика разных приоритетов в обслуживании. Основная идея QoS в выделении доли пропускной способности определенным потокам трафика, причем эта доли должна быть достаточной для того, чтобы коэффициент использования ресурса для потока был невысоким, и качество обслуживания было приемлемым.

Различные алгоритмы обслуживания очередей позволяют реализовать только часть этой идеи -- некоторому потоку пакетов они выделяют определенную долю пропускной способности.

Однако остается задача удержания скорости потока в определенных пределах с целью обеспечения эффективного использования пропускной способности. Если же скорость потока не будет приемлемой, нужное качество обслуживания достигнуто не будет.

Задачи и цели исследования. Трафик в сети часто бывает неравномерным, что вызывает пульсации скорости. Основной целью научно-исследовательской работы является поиск и анализ методов выравнивания трафика, что также соответствует идее QoS.

При выполнении данной научно-исследовательской работы ставились следующие задачи:

- анализ факторов, влияющих на трафик в сети.

- анализ и сравнение существующих методов профилирования (принудительного воздействия на трафик).

- разработка рабочих моделей методов профилирования трафика в симуляционной среде с целью их сравнения.

- улучшение существующих механизмов контроля трафика.

Методологической основой работы является комплексный подход. Для решения поставленных задач применялись следующие методы:

- анализ доступных источников;

- графический анализ;

- объемно-пространственное моделирование.

Чтобы выполнить поставленные задачи, необходимо освоить некоторые понятия и механизмы контроля сетевого трафика.

Шейпинг (англ. shaping traffic - придание трафику формы) -- ограничение пропускной способности канала для отдельного узла сети. Обычно используется для ограничения максимального потребления трафика со стороны узла сети. Используется в сетях, работающих с пакетами данных. Шейпером называется программа или устройство, осуществляющее ограничение скорости.

Алгоритм шейпинга заключается в создании очереди пакетов от клиента. В определенное время пропускаются пакеты общим объёмом не более ограниченного количества байт. Если объём передаваемых данных превышает выделенную клиенту пропускную способность и очередь заполнена, лишние пакеты отбрасываются. Временное превышение ограничения по скорости возможно за счёт ненулевого размера очереди в начале соединения.

Алгоритмы устранения перегрузок в системах без обратной связи. Алгоритм дырявое ведро (leaky bucket). Для систем без обратной связи решение проблемы выравнивания скорости передачи данных может быть решено с помощью алгоритма leaky bucket.

Суть этого алгоритма заключается в том, что на пути потока устанавливается буфер, выходной поток которого постоянен и согласован с возможностью приемника. Если буфер переполняется, пакеты теряются. Потеря пакетов вещь мало приятная, но это блокирует процессы, которые могут привести к коллапсу сегмента или всей сети. Там, где потеря пакетов нежелательна, можно применить более гибкий алгоритм.

Алгоритм маркерной корзины (англ. Token Bucket Algorithm) -- алгоритм, позволяющий ограничить полосу пропускания канала и в то же время гарантировать некоторую скорость передачи кадров или пакетов.

Поскольку скорость передачи пакета по каналу всегда равна скорости передачи битового потока по среде передачи (или скорости модуляции), то для ограничения, или другими словами, уменьшения средней скорости передачи нужно увеличить временные интервалы между пакетами. Ограничение скорости достигается отбрасыванием некоторых пакетов, передача которых ведёт к превышению согласованной скорости.

Научная новизна работы. Данная научно-исследовательская работа направлена на исследование методов профилирования и улучшение их работы при превышении объемом данных согласованной скорости.

Степень изученности проблемы. Существует большое количество работ, посвященных проблеме формирования профиля трафика. Однако каждый метод обладает своими преимуществами и недостатками, поэтому есть возможность для дальнейшего улучшения и изучения темы.

Теоретическая и практическая значимость. Проведенное исследование может являться хорошей теоретической базой для разработки практически любой компьютерной сети, где требуется эффективное распараллеливание трафика.

Сравнение существующих методов, их систематизация и публикация результатов могут в дальнейшем помочь разработчикам выбрать более подходящий метод для улучшения качества обслуживания.

Вывод

Таким образом, в данном отчете были составлены общие характеристики научно-исследовательской работы по исследованию методов формирования профиля трафика в компьютерной сети такие как: актуальность исследования, задачи исследования, степень изученности проблемы, цель исследования, задачи исследования, методологическая основа, научная новизна, а также практическая и научная значимость.

Размещено на Allbest.ru