CC BY
113
ТулГУ. Технические науки. Вып. 9. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014, в настоящем журнале.
Изотов Виктор Николаевич, д-р техн. наук, проф., izotovvn-tiilaamal.ru, Россия, Тула, Тульский филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации,
Морозова Татьяна Владиславовна, начальник аналитического отдела, tanekï 71290@yandex.ru, Россия, Тула, Государственное учреждение Тульской области "Тулаупрадор "
CHECKING ALGORITHM FOR SOLVING DYNAMIC UNIFICATION PROBLEM SOFTWARE
V.N. Izotov, T. V. Morozova
The description of the dynamic problem of unification of software and matched the original data to verify the performance of the algorithm to solve it. It is shown that in the process of solving the problem by hand using selected raw data are checked all the specific features of formulation of the problem and its solution algorithm.
Key words: software, dynamic unification problem, algorithm, performance testing of the algorithm.
Izotov Viktor Nikolaevich, doctor of technical science, professrjzokvvn-tulaaimtl.ni, Russia, Tula, Tula branch of the Russian Presidential Academy of national economy and public administration,
Morozova Tatiana Vladislavovna, the state institution of the Tula region "Tulauprador" chief of analytical Department, tanekl 71290@yandex.ru, Russia, Tula
УДК 004.72
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ В МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ СЕТЯХ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТНЫХ АЛГОРИТМОВ МАРШРУТИЗАЦИИ
С. А. Коношенко
Рассмотрены преимущества и недостатки распространенных в мультисер-висных сетях алгоритмов маршрутизации. Представлены результаты имитационного моделирования функционирования мультисервисной сети при использовании алгоритмов маршрутизации RIP и OSPF в условиях самоподобного трафика.
Ключевые слова: мультисервисная сеть, маршрутизация.
С развитием инфокоммуникационных технологий решение задачи обеспечения качества обслуживания пользователей мультисервисных сетей приобретает особую актуальность. Существующие особенности
распределения информационных ресурсов на серверах сети и действия пользователей наделяют трафик мультисервисной сети свойством самоподобия [1, 2].
Объективно присутствующие в самоподобном трафике всплески нагрузки вызывают значительные задержки и потери пакетов, даже когда суммарные значения всех потоков далеки от максимально допустимых [3]. Без ограничения поступающего трафика очереди на наиболее нагруженных линиях будут неограниченно расти, и в итоге превысят размеры буферов в соответствующих узлах. Таким образом, пакеты, вновь поступающие в узлы, у которых нет свободного места в буфере, будут сброшены и должны будут передаваться повторно, что приводит к нерациональной трате ресурсов сети [3]. Очевидно, что для повышения качества обслуживания в мультисервисной сети необходимо снижение числа потерянных пакетов до минимально возможного уровня [4].
В настоящее время не существует методов маршрутизации, адаптированных к особенностям самоподобного трафика [4]. Одним из путей решения этой проблемы является имитационное моделирование методов маршрутизации при самоподобной нагрузке, характерной для мультисервисной сети.
В работе [5] показано, что использование динамического метода маршрутизации эффективнее статического в силу более быстрой перенастройки сети при изменении числа доступных каналов.
Для автоматического построения и модификации маршрутных таблиц наиболее часто используются протоколы внутренней маршрутизации, основанные на дистанционно-векторных алгоритмах (Distance Vector Algorithms, DVA) и алгоритмах состояния связей (Link State Algorithms, LSA) [6].
Представителем первого класса является протокол RIP (Routing Information Protocol), суть работы которого заключается в следующем. Каждый маршрутизатор сообщает своим соседям о видимых сетях, пересылая им свою таблицу маршрутизации. В таблицах "лучшие" маршруты идут первыми. Таковыми считаются не наискорейшие маршруты, а содержащие наименьшее количество хопов (от англ. прыжок - транзитных узлов сети). Данный протокол обладает рядом недостатков: не предусмотрена защита от циклических маршрутов; максимальное количество транзитных узлов в маршруте равно 15, что делает его непригодным для применения в больших сетях и большим количеством маршрутизаторов;
протоколу присуще медленное перестроение таблиц маршрутизации при изменении топологии сети;
протокол не учитывает пропускную способность каналов, которая влияет на скорость передачи данных. Результатом этого может явиться перенаправление трафика на медленное модемное соединение при наличии
свободного волоконно-оптического канала, если число транзитных узлов в первом случае было наименьшим.
Представителем второго класса алгоритмов (состояния связей) является протокол OSPF (Open Shortest Path First). В отличие от RIP он пересылает не всю таблицу маршрутизации, а лишь сообщения о состоянии близлежащих каналов. Маршрутизаторы, получая их, перестраивают имеющиеся собственные таблицы маршрутизации, в результате чего сеть менее нагружена служебным трафиком.
Однако протокол OSPF обладает рядом недостатков. Например, в большой сети (около сотни маршрутизаторов) изменение топологии сети повлечет за собой порождение тысяч сообщений о внесенных изменениях. Узким местом протокола является необходимость обязательной синхронизации баз данных всех маршрутизаторов в пределах автономной системы. Если разные узлы будут по-разному представлять себе топологию сети, с которой они работают, то это приведет к образованию петель и другим проблемам.
Отметим, что протоколы состояния канала требовательны к ресурсам маршрутизаторов. Злоупотребление возможностями OSPF быстро приводит к переполнению памяти и сбоям при вычислениях маршрутов.
Имитационное моделирование в среде AnyLogic [7] проводилось с целью выбора рационального метода маршрутизации в мультисервисной сети. Характеристики работы сети снимались в течение 400 с. после построения таблиц маршрутизации.
В процессе функционирования мультисервисной сети характеристики качества обслуживания периодически ухудшались, что связано с всплесками трафика. Так, после увеличения нагрузки увеличивалось количество потерянных пакетов до тех пор, пока не были очищены буферы путем включения функций управления трафиком, а также служебных сообщений.
В ходе имитационного моделирования были выявлены достоинства и недостатки рассмотренных протоколов.
Важнейшей характеристикой качества обслуживания в мультисервисной сети является динамика потерянных пакетов N. Результаты моделирования при различных методах и алгоритмах маршрутизации свидетельствуют о преимуществе протокола OSPF над конкурентами (рисунок).
Кроме того, наименьшее среднее время доставки пакетов также обеспечивает протокол OSPF.
Учитывая самоподобные свойства реального трафика мультисервисной сети, можно сделать вывод, что использование протокола OSPF в условиях разделения входного потока по протоколам данных и частом изменении топологии сети является рациональным решением. Это связано с возможностью осуществления проверки пропускной способности каналов и передачи трафика по менее загруженным каналам на основе указанного
протокола.
время, T (сек)
-статическая — - -OSPF —A— RIP
Динамика количества потерянных пакетов
Перспективным направлением в рассматриваемой области является разработка протокола маршрутизации, совмещающего достоинства различных протоколов маршрутизации. При этом требуется обеспечить возможность реконфигурации маршрутизатора с учетом перераспределения информации о маршрутах, получаемых (рассчитываемых) на основе различных алгоритмов (механизм перераспределения - redistribution).
Список литературы
1. Lam S.S. A carrier sense multiple access protocol for local networks // Computer Networks. 2006. Vol. 4. N. 1. P. 21 - 32.
2. Городецкий А.Я., Заборовский В.С. Информатика. Фрактальные процессы в компьютерных сетях: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. 102 с.
3. Столингс В. Современные компьютерные сети. СПб.: Питер, 2003. 783 с.
4. Кучерявый Е.А. Управление трафиком и качество обслуживания в сети Интернет. М.: Наука и техника, 2004. 336 с.
5. Родичев Ю.А. Компьютерные сети: архитектура, технологии, защита: учеб. пособие для вузов. Самара: Изд-во "Универсгрупп", 2006. 468 с.
6. Алиев Т.И. Сети ЭВМ и телекоммуникации. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 400 с.
7. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 400 с.
Коношенко Сергей Александрович, директор департамента информационной безопасности, bvi_78amail.ru, Россия, Москва, ЗАО «Практика безопасности»
ANALYSIS OF EFFICIENCY OF PROVIDING OF QUALITY OF SERVICE IN MULTISERVICE NETWORKS ON THE BASIS OF WELL-KNOWN ALGORITHMS OF
ROUTING
S.А. Konoshenko
Advantages and lacks of widespread algorithms of routing in multiservice networks are considered. The results of imitation design of multiservice network functioning are presented at the use of algorithms of routing in the conditions of self-similar traffic.
Key words: multiservice network routing.
Konoshenko Sergey Alexandrovich, director of information safety department, bvi_78@mail.ru, Russia, Moscow, Company «Safetypractice»
УДК 62-192
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ОТКАЗОВ КИБЕРНЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Е.В. Ларкин
Определен подход к моделированию процесса перемежающихся отказов в кибернетических системах, функционирующих по принципу конечных автоматов. Разработана модель отказов конечного автомата, основанная на математическом аппарате сетей Петри-Маркова. Получены зависимости для определения времени наработки до отказа и количество безотказных циклов.
Ключевые слова: кибернетическая структура, конечный автомат, аппаратные средства, программное обеспечение, отказ, перемежающийся отказ, восстановление, сеть Петри-Маркова, время наработки до отказа.
Одной из важных проблем, возникающих при функционировании кибернетических систем, является проблема возникновения отказов, которые могут привести к авариям и даже техногенным катастрофам. Отказы в кибернетических системах возникают по двум причинам:
