Математические модели, методы анализа и управления в корпоративных сетях

• Автор: Иванов, Игорь Потапович
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 249 с. : ил.

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение
1. Анализ современного состояния технологий стека протоколов TCP/IP, тенденции и перспективы их развития

1.1 Стек протоколов TCP/IP и технология Ethernet

1.2 Характеризация трафика в сегментах корпоративной сети

1.3 Качество обслуживания

1.4 Корпоративная сеть МГТУ им. Н. Э. Баумана

Выводы по главе 1. Постановка и декомпозиция проблемы

2. Разработка математических моделей источников и стоков информации в корпоративной сети

2.1 Классификация нагрузки на коммуникационную систему корпоративной сети

2.2 Модели взаимодействия источников и стоков информационных потоков в корпоративной сети
2.3 Исследование характеризации нагрузки в корпоративных сетях
2.4 Модели источников и стоков информации, базирующиеся на основе теории очередей
2.5 Характеризация нагрузки на транспортную систему корпоративной сети
МГТУ им. Н. Э. Баумана
Выводы по главе
3. Разработка математических моделей коммутаторов в корпоративных сетях
3.1 Исследование характеристик, влияющих на производительность коммутаторов
3.2 Анализ дополнительных функций коммутаторов
3.3 Очереди в интерфейсах коммутаторов
3.4 Коммутатор как система массового обслуживания
3.5 Экспериментальные исследования характеристик коммутаторов
Выводы по главе
4 Исследование технологий управления интенсивностью трафика в корпоративных сетях TCP/IP
4.1 Классификация механизмов управления трафиком в корпоративных сетях
4.2 Мониторинг ресурсов корпоративной сети
4.3 Мониторинг ресурсов пользовательского маршрута в корпоративной сети

4.4 Распределенный мониторинг ресурсов и распределенное управление интенсивностью трафика
4.5 Развитие технологии раннего случайного обнаружения
Использование кадров пауз
Выводы по главе
5 Методы построения неблокирующих транспортных систем корпоративной сети
5.1 Анализ цепочек очередей в транспортных системах
5.2 Экспериментальные исследования трафика в сегментах корпоративной сети
МГТУ им, Н. Э. Баумана
5.3 Исследование доступности ресурсов транспортной системы корпоративной сети..
5.4 Методы организации неблокирующих режимов функционирования в
транспортной подсистеме
Выводы по главе
6 Основные выводы и результаты
Список использованных источников
Приложения
П1. Акты внедрения результатов диссертационной работы
П2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ
Обозначении и сокращения
ACL (Access Control Lists) - система управления доступом.
АСК (Acknowledge) - стандартное обобщение позитивного подтверждения.
ANSI (American National Standards Institute) — национальная стандартизирующая организация США.
ASIC (application-specific integrated circuit) - специализированная для решения конкретной задачи интегральная схема (ИС).
ATM (Asynchronous Transfer Mode) - технология передачи данных, реализующая асинхронный режим.
АР (Access point) - точка доступа.
ARP (Address Resolution Protocol) - протокол разрешения адреса.
BPDU (Bridge Protocol Data Units) - блоки данных канального уровня.
CDP (Cisco Discovery Protocol) — проприетарный протокол второго уровня, позволяющий обнаруживать подключенное (напрямую или через устройства первого уровня) сетевое оборудование Cisco, его название, версию IOS и 1Р-адреса.
CoS (Class of Service) - класс обслуживания.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) - метод множественного доступа к среде передачи данных с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий. DiffServ (Differentiated Service Model) - модель раздельного обслуживания.
DNS (Domain Name System) - служба доменных имен.
DT (Drop Tail) - алгоритм отбрасывания пакетов.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - технология построения резервированных магистральных межсетевых соединений на основе волоконно-оптических линий связи.
FTP (File Transfer Protocol) - протокол прикладного уровня, применяемый для организации файлового обмена в сети.
GUI (Graphical User Interface) - графический пользовательский интерфейс.
HDLC (High-level Data Link Control) - универсальный протокол канального уровня.
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - протокол прикладного уровня, используемый для доступа к информации в Web.
ICMP (Internet Control Message Protocol) - протокол обмена управляющими сообщениями в сети.
IETF (Internet Engineering Task Force) - международная организация, выполняющая комплекс работ по развитию сети.

Интуитивно понятно, что высокая или бесконечная дисперсия медленно затухающего распределения проявляет крайнюю изменчивость и, следовательно, непостоянство во всех масштабах времени. Приложение или рабочая станция, как правило, формирует трафик всплесками с периодами бездействия между ними. В распределении с высокой дисперсией диапазон временных интервалов может быть очень широким с очень большим количеством очень коротких всплесков, большим количеством длинных всплесков и небольшим количеством очень долгих всплесков.
Распределение Парето можно наблюдать в широком спектре социальных и физических явлений, а также в области передачи данных. Краткое обсуждение этой темы можно найти в [95]. В [94] отмечается, что наличие тяжелого хвоста у определенных сетевых переменных (например, размеров файлов и длительности соединений) является основной причиной долгосрочной зависимости и самоподобия сетевого трафика.
С 1993 г. множество исследований, о которых сообщается в литературе, показало, что тип трафика данных в широком спектре сетевых ситуаций реального мира хорошо моделируется самоподобными процессами. В [57] сообщается об исследовании трафика WWW, включающем обработку более полумиллиона запросов к гипертексту Web. Данные были собраны на 37 Web-браузерах факультета кибернетики Бостонского университета. Используемая методология была сходной с той, что применялась в обсуждавшемся ранее исследовании сети Ethernet. Исследование показало, что трафик, формируемый веббраузерами, является самоподобным. Сходные результаты были опубликованы в [53] и [108].
Исследователи моделировали каждый веб-браузер как источник ON/OFF и обнаружили, что данные очень хорошо соответствуют распределению Парето. Для различных наборов измерений исследователи нашли соответствующие распределения Парето с параметром а в диапазоне от 1,16 до 1,5. Исследователи попытались выполнить дополнительные тесты в попытке объяснить самоподобное поведение. Они рассматривали объем веб-данных, передаваемых серверами браузерам, и обнаружили, что хвост распределения соответствовал распределению типа Парето. Авторы выдвинули гипотезу о том, что веб-трафик отражает случайный выбор файлов для передачи. В частности, если пользователи выбирали файлы, следуя по ссылкам и не обращая внимания на размер загружаемых файлов, то объем передаваемых данных представлял, по сути, случайные выборки из распределения веб-файлов. Продолжая анализ, исследователи обнаружили, что файлы, доступные в Интернете, обладают медленно затухающими распределениями. Это похоже на правду, так как хотя множество файлов в Интернете имеет небольшие размеры,