Аппроксимативные методы и модели массового обслуживания для исследования компьютерных сетей

• Автор: Бахарева, Надежда Федоровна
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 371 с. : ил.

Введение.

ГЛАВА 1. Методологические аспекты исследования

производительности компьютерных сетей

1.1 Проблемы организации корпоративных сетей и подходы к их исследованию

1.2 Концепция построения моделей корпоративных сетей

передачи данных как сложных систем.

1.3 Анализ аппаратнопрограммных средств оценки количественных и качественных показателей функционирования сетей.
1.4 Обзор математического и программного инструментария моделирования компьютерных сетей

1.4.1 Использование теории сетей массового обслуживания

для исследования компьютерных сетей

1.4.2 Расчет характеристик сетей пакетной коммутации

1.4.3 Модели сетей с ограниченной буферной памятью в
узлах коммутации.
1.4.4 Аналитические методы и модели анализа производительности компьютерных сетей
1.4.5 Определение показателей производительности сети путем имитационного моделирования сетевого трафика и событий
1.5 Методы построения моделей активного оборудования
и управления потоками в сетях пакетной коммутации
1.6 Постановка проблемы.
1.7 Выводы
ГЛАВА 2. Математическая модель трафика в виде уравнений баланса потоков в сетевых структурах на уровне двух первых моментов распределений интервалов времени между событиями
2.1 Реализация математической операции
мультиплексирования потоков на основе аппроксимации законов распределений
2.2 Определение неизвестных параметров
аппроксимирующих функций распределений.
2.3 Определение характеристик распределения
результирующего мультиплексированного потока.
2.4 Математическое мультиплексирование потоков на основе их диффузионной аппроксимации
2.5 Анализ точности полученных результатов по
математическому мультиплексированию потоков
2.6 Реализация математических операций
демультиплексирования потоков.
2.7 Метод баланса потоков на уровне дисперсий
распределений времен между событиями
2.8 Развитие метода баланса в сетевых моделях при
наличии избыточных потоков
2.9 Развитие метода баланса потоков в случае неоднородного трафика.
2. Выводы
ГЛАВА 3. Аппроксимативная модель массового обслуживания общего вида как математическая модель
функционирования узла сети .
3.1 Известные методы диффузионной аппроксимации
процессов функционирования СМО типа СС1 и исследование их точности
3.2 Метод обобщенной двумерной диффузионной
аппроксимации процессов функционирования СМО общего вида и расчет ее характеристик
3.3 Расчет характеристик СМО типа 1 со с
бесконечной очередью.
3.4 Расчет характеристик СМО типа 1т с конечной
очередью и потерями
3.5 Определение характеристик сетевых моделей через
характеристики узлов.
3.6 Проверка адекватности аппроксимативной модели
массового обслуживания общего вида.
3.7 Структура разработанного программного комплекса
анализа производительности компьютерных сетей на основе аппроксимативного подхода.
3.8 Выводы
ГЛАВА 4. Применение разработанных методов и моделей к
анализу и расчету самоподобного трафика
4.1 Введение в самоподобные процессы
4.2 Распределения с тяжелыми хвостами РТХ.
4.3 Принципы описания структуры трафика и
установление связи между коэффициентами Херста и вариации интервалов времени между событиями потока.
4.4 Сравнительный анализ результатов расчетов
классических моделей массового обслуживания и 6 моделей на основе РТХ
4.5 Исследование на самоподобие реальных трафиковых
процессов и установление связи с РТХ.
4.6 Другие подходы к восстановлению моментных
характеристик интервалов времени для
целочисленных процессов.
4.7 Выводы
ГЛАВА 5.Применение разработанных методов к анализу
производительности сетевых структур.
5.1 Моделирование основного фрагмента сети филиала
Центробанка РФ с неоднородными потоками.
5.1.1 Моделирование работы сети филиала Центробанка
РФ в режиме номинальной нагрузки
5.1.2 Моделирование работы сети филиала Центробанка
РФ в высоконагруженном режиме.
5.2 Проектирование и моделирование сети кафедры ВУЗа
5.2.1 Методика сбора сетевого трафика.
5.2.2 Сбор статистики для одного сегмента сети и
формирование матриц вероятностей передач
5.2.3 Определение длины пакета и интенсивности обслуживания сетевых устройств
5.2.4 Анализ производительности сети кафедры в программном комплексе на основе
аппроксимативного подхода.
5.3 Имитационное моделирование сети кафедры в системе .
5.4 Моделирование сети двух факультетов ВУЗа
5.4.1 Анализ трафика и моделирование сети факультетов в
программном комплексе на основе
аппроксимативного подхода.
5.4.2 Имитационное моделирование сети факультетов в системе .
5.5 Моделирование сети факультетов и кафедр с использованием механизма
5.6 Выводы.
ГЛАВА 6. Анализ производительности корпоративных сетей.
6.1 Анализ структуры трафика сети ВУЗа.
6.2 Моделирование сети ВУЗа в программном комплексе
на основе аппроксимативного подхода.
6.3 Имитационное моделирование сети ВУЗа в системе
.
6.4 Моделирование сети ВУЗа с использованием
механизма .
6.5 Корпоративная сеть энергосбывающей компании
6.6 Анализ и расчет параметров глобальных каналов
связи удаленных офисов компании.
6.7 Моделирование корпоративной сети ОАО
Оренбургэнсргосбыт в программном комплексе на основе аппроксимативного подхода
6.8 Имитационное моделирование корпоративной сети
ОАО Оренбургэнергосбыт
6.9 Выводы.
Заключение
Список использованных источников


В основе построения корпоративных сетей передачи данных положена методология проектирования компании i на основе композитной сетевой модели предприятия. Данное решение это модульный подход к построению структуры сети. Методология решения позволяет строить как небольшие сети, объединяющие несколько офисов, так и крупные, включающие сотни узлов. В основе композитной модели рисунок 1. Каждый модуль характеризуется свойственными только ему функциями и особенностями реализации. Ключевым компонентом, связующим узлы КСПД, является услуга связи, которая обеспечивает передачу трафика между узлами. V Vi iv vi. Принципиальная разница между этими типами услуг заключается в различном механизме передачи трафика между сетевыми узлами клиента. В первом случае используются выделенные каналы связи, то есть трафик проходит строго по определенным направлениям. В случае группового доступа трафик может проходить произвольно между любыми офисами. Второй способ обеспечивает лучшие скоростные характеристики передачи трафика и оптимальное дешевое использование полосы пропускания. Узлы сетей передачи данных можно классифицировать в три группы центральный узел, отделениекрупный узел, конечный узел. Интернет. Рис. Центральные узлы это наиболее крупные узлы сети. На данных узлах осуществляется консолидация информационных ресурсов, размещается основная масса серверов приложений, развертываются выделенные подсистемы безопасности, и осуществляется стыковка с внешними сетями. Отделениякрупные узлы основная масса сети. Здесь размещаются информационные ресурсы, имеющие только локальное значение и предоставляющие сервисы только локально абонентам данного узла. Конечный узел данный тип узла является самым маломощным. В его составе нет никаких информационных ресурсов и серверов приложений. Данные узлы предназначены только для подключения пользователей. Классификация типов узлов, конечно, весьма условная, но она помогает добиться большей легкости при первичной декомпозиции проекта. Например, в крупных компаниях системных интеграторах принято следующее деление конечный узел , i i до задействованных портов СПД или абонентов, отделение до 0, центральный узел все, что более 0. Сеть конечного узла строится на базе одного устройства, возможно совмещение маршрутизатора и коммутатора в одном устройстве, также возможно построение только на базе беспроводной связи. Сеть отделений в большинстве случаев может быть построена на базе плоской архитектуры, при построении обычно используют наиболее слабые или средние коммутаторы с функциями мониторинга. Сеть центральных улов строится по всем правилам построения крупных сетей, с декомпозицией сети по функциям. К центральным узлам применяют правила построения камлусных сетей, т. Сеть должна быть максимально универсальной, то есть допускать интеграцию уже существующих и будущих приложений с минимально возможными затратами и ограничениями. Если при создании локальной сети основные затраты приходятся на закупку оборудования и прокладку кабеля, то в территориальнораспределенных сетях наиболее существенным элементом стоимости оказывается арендная плата за использование каналов. Это ограничение является принципиальным, и при проектировании корпоративной сети следует предпринимать все меры для минимизации объемов передаваемых данных. В остальном же корпоративная сеть не должна вносить ограничений на то, какие именно приложения и каким образом обрабатывают переносимую по ней информацию. Под приложениями мы здесь понимаем как системное программное обеспечение базы данных, почтовые системы, вычислительные ресурсы, файловый сервис, так и средства, с которыми работает конечный пользователь. В следующих разделах в качестве примеров корпоративных сетей будут исследованы сети ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет и ОАО Оренбургэнергосбыт. Основными характеристиками качества обслуживания i vi сети остаются производительность и надежность. Высокая производительность это одно из основных преимуществ распределенных систем обработки данных РСОД.