Пути развития компьютерных сетей

Компьютерные сети аккумулируют все лучшее, что создано и создается в области вычислительной техники и информатики, информационных технологий, средств и систем передачи данных. Для разработчиков открыты широкие возможности по развитию как сетей в целом, так и отдельных их систем, звеньев, узлов.

Высокие темпы совершенствования и развития сетей обусловлены их важной ролью во всех сферах человеческой деятельности, в решении задач информатизации общества, в обеспечении перехода от индустриального общества к информационному.

К основным направлениям и путям развития компьютерных сетей можно отнести следующие.

1. Развитие топологии сетей, направленное на обеспечение одновременного обслуживания запросов от большего количества абонентских систем и увеличение оперативности и надежности доставки пакетов адресатам за счет создания альтернативных маршрутов. Это касается как глобальных и региональных сетей, так и особенно локальных сетей. Стремление увеличить количество АС привело к созданию и развитию ЛКС со смешанной топологией – звездно-кольцевой, звездно-шинной, сегментированной.

2. Создание новых, более совершенных протоколов обмена информацией и управления сетями, развитие информационных и телекоммуникационных технологий.

3. Совершенствование существующих и создание новых аппаратных средств передачи и обработки информации, расширение работ по проектированию и производству многофункциональных мультиплексоров, коммутаторов и других изделий, по оснащению центров коммутации каналов, сообщений, пакетов более совершенным оборудованием.

4. Развитие программного обеспечения сетей. В этом направлении постоянно работают многие коллективы, предлагающие новые версии операционных систем (обладающие более широкими возможностями по управлению функционированием сетей и более удобные для пользователей), прикладных программных систем, программ технического (в том числе дистанционного) обслуживания аппаратных средств КС.

5. Повышение надежности сетей, совершенствование и развитие методов и средств обеспечения высоких показателей по всем аспектам проблемы надежности КС – техническому, программному, информационному, функциональному.

6. Развитие методов и средств (традиционных и специфических) обеспечения более высокого уровня безопасности информации, циркулирующей в сетях, повышение эффективности служб безопасности и механизмов реализации их функций.

7. Расширение перечня предоставляемых информационно-вычислительных услуг, повышение их интеллектуального уровня за счет широкого использования интеллектуальных систем и баз знаний.

8. Рациональное сочетание различных организационных форм использования СВТИ в рамках компьютерных сетей. Речь идет о более широком подключении к сетям мощных, средних и малых вычислительных центров, которые использовались бы в КС как центры обработки и хранения информации, а также о массовом подключении к сети персональных компьютеров, находящихся в индивидуальном пользовании граждан в домашних условиях. Такое сочетание трех организационных форм использования СВТИ (распределенной, централизованной и индивидуальной) способствует существенному повышению эффективности КС и увеличивает возможности по расширению перечня предоставляемых услуг, их качества и оперативности.

9. Совершенствование организационных форм технического обслуживания СВТИ и телекоммуникаций, используемых в сетях. Повышение эффективности обслуживания достигается совершенствованием индивидуальной, централизованной и смешанной организационных форм обслуживания, а также развитием технологии обслуживания.

10. Рациональная организация обслуживания очередей запросов пользователей сети.

При функционировании КС и ее звеньев нередки ситуации, когда по той или иной причине (отказы элементов сети, недостаточная пропускная способность сети, высокая интенсивность запросов на обслуживание, превышающая возможности сети) запросы пользователей не могут быть немедленно удовлетворены и из них формируются очереди (рассматриваются системы без потерь заявок на обслуживание). В таких случаях приходится решать задачу определения дисциплин обслуживания запросов (ДОЗ). Выбор ДОЗ оказывает существенное влияние на эффективность функционирования сети в целом или отдельных ее подсистем, звеньев и узлов. Ниже рассматриваются вопросы выбора ДОЗ применительно к случаю, когда обслуживающей системой является ЭВМ. Это типичный случай, так как в любом звене КС формирование и рассасывание очередей запросов пользователей осуществляются с помощью ЭВМ.

Дисциплина обслуживания – это правила, согласно которым запросы выбираются из очереди для обслуживания. Вопрос о выборе дисциплины обслуживания возникает в тех случаях, когда запросы не идентичны: они различаются по времени, затрачиваемому на обслуживание, по допустимому времени ожидания обслуживания, по размерам штрафа за каждую единицу времени пребывания в очереди и т.д.

Обслуживание запросов может осуществляться с учетом или без учета их приоритетов. Приоритет запроса – его характеристика, определяющая место запроса в очереди на обслуживание.

Приоритет назначается либо в соответствии с характером задачи, решаемой по этому запросу, либо в соответствии с той ролью, которую играет в обслуживающей системе источник запроса (абонент). В связи с этим может оказаться, что два запроса на решение одной и той же задачи относятся к различным уровням приоритета, если они исходят от различных абонентов. В то же время запросы на решение различных задач, поступающие от одного и того же абонента, могут иметь различный приоритет в зависимости от характера задач.

При выборе дисциплины обслуживания запросов необходимо удовлетворить ряд требований:

- обслуживать запросы высшего приоритета в кратчайшее время;

- обслуживать запросы низшего приоритета в приемлемые для абонентов сроки (во всяком случае в такие сроки, которые бы не дали повода абонентам отказаться от услуг обслуживающей системы);

- полнее загружать ЭВМ полезной работой, т.е. выполнением программ абонентов (от того, какая будет принята дисциплина обслуживания, зависит частота переключения ЭВМ с выполнения одной программы на другую, а значит, и суммарная потеря времени на эти переключения);

- уменьшить среднее время реакции ЭВМ на запрос и среднее число запросов, ожидающих обслуживания;

- обеспечить относительную простоту реализации выбранной дисциплины обслуживания.

Первые два требования являются взаимоисключающими, так как предоставление льготных условий срочным запросам осуществляется за счет запросов более низких приоритетов. И наоборот, стремление уменьшить среднее время обслуживания запросов низких приоритетов неизбежно связано (при прочих равных условиях) с необходимостью сокращения перечня запросов, принадлежащих высшему приоритету. В связи с этим при выборе дисциплины обслуживания возникает задача нахождения компромиссного решения, удовлетворяющего в той или иной степени указанным требованиям. Разработка оптимальной дисциплины обслуживания — задача исследования операций, требующая для своего решения привлечения методов математической статистики, теории очередей, а также учета ряда соображений инженерного характера. Оценка качества такой дисциплины производится обычно с помощью стоимостной функции, или функции штрафа за ожидание обслуживания.

Подробно дисциплины обслуживания запросов рассматриваются в работе.

11. Повышение эргономичности компьютерных сетей, достигаемое путем оптимизации трудовой деятельности пользователей сети, ее управленческого и обслуживающего персонала.

12. Интенсивный переход на использование методов и средств, определяющих процессы интеграции в системах передачи информации. Основные направления интеграции – электронизация, цифровизация, компьютеризация, интеллектуализация, унификация, персонализация, глобализация, стандартизация (см. гл. 9 книги).

13. Создание и непрерывное совершенствование глобальной интеллектуальной сети, объединяющей сети всех государств. В рамках такой сети вполне реально решение задачи по удовлетворению запроса пользователя из любой точки планеты и в любое время.

Основные этапы создания и развития глобальной интеллектуальной сети:

- телефонизация страны, участвующей в создании сети;

- цифровизация сети, т.е. повсеместный переход на использование цифровых сетей связи, входящих в состав глобальной интеллектуальной сети;

- интеграция услуг, т.е. обеспечение возможности удовлетворения любого запроса (из числа тех, которые входят в перечень удовлетворяемых запросов) в любом звене сети;

- интеллектуализация сети, т.е. повышение интеллектуального уровня предоставляемых услуг, базирующееся на широком использовании интеллектуальных систем и баз знаний.

Очевидно, что эти этапы работы реализуются параллельно и по каждому из них государства, участвующие в создании и реализации глобальной интеллектуальной сети, находятся на различных уровнях.

4.2. Перспективы развития телекоммуникаций в России: общие положения

Пути совершенствования и развития телекоммуникаций в России определяются их состоянием в настоящее время и тенденциями развития мировых сетей связи. Действующие в России сети связи и передачи данных представляют весь диапазон используемых в мировой практике телекоммуникационных технологий. В большинстве эксплуатируемых российских сетей передачи данных используется протокол коммутаций пакетов X.25 (их доля составляет около 63 %), так как этот протокол обеспечивает надежную связь даже на линиях связи среднего качества. Внедрение перспективных сетевых технологий (АТМ, ISDN и др.) сдерживается нехваткой цифровых каналов связи, особенно высокоскоростных.

В России функционирует ряд сетей передачи данных. Наиболее распространенные из них (по числу охвата городов) Роспак, РИКО, Relcom, RoSprint, РОСНЕТ, ИНФОТЕЛ. Ими предоставляются следующие услуги: электронная почта, телеконференции, электронные доски объявлений, обеспечение доступа к базам данных, обеспечение многопротокольных режимов доступа, передача данных в режиме on-line, документооборот по стандарту EDIFAKT, передача телетайпных, телексных и факсимильных сообщений, клиринговые расчеты, электронные платежи и др. Однако не все из действующих сетей одновременно предоставляют все эти услуги.

Стратегия развития отрасли связи РФ определена в «Концепции программы Российской Федерации в области связи», разработанной Министерством связи РФ, в соответствии с которой главными задачами на период до 2005 г. являются создание технической базы информатизации общества и обеспечение органов управления народным хозяйством, населения средствами и услугами связи, соответствующими уровню развития страны. На завершающих этапах реализации этой программы планируется создание в крупных городах цифровых сетей, обеспечивающих услуги ISDN, повышение процента цифровизации телефонной сети, достижение достаточно высокого уровня качества функционирования международной и междугородной сети, создание национальной интеллектуальной сети и расширение предоставляемых ею услуг. На этих этапах все вновь устанавливаемое оборудование местных сетей должно быть цифровым.

В настоящее время усилия организаций связи направлены на развитие основы электросвязи России – Взаимосвязанной сети связи (ВСС), формирование стратегии внедрения новых сетей и технологий, разработку требований и создание отечественных систем и средств связи, внедрение новых услуг связи, формирование международных, государственных и отраслевых стандартов.