КНИГИ · ЖУРНАЛЫ
НАШ ОПРОС

Какую категорию следует пополнять чаще?

Компьютерные
Военное дело
Журналы
Железо ПК
Для дома
Школа,ВУЗ
Человек
СВЯЗЬ
Электроника
В мире SOFTа (новости)
Образы дисков
Механика
Авто-мото

 
Теоретические основы проектирования компьютерных сетей

В.М. Вишневский


В монографии рассматриваются методы анализа и синтеза компьютерных сетей. Приводятся точные и приближенные математические методы исследования систем и сетей очередей, а также эффективные вычислительные алгоритмы расчета таких сетей. С позиций теории сетей очередей описываются различные аспекты проектирования компьютерных сетей. Рассматриваются стохастические сетевые модели анализа задержек, управления потоками и расчета узлов коммутации пакетов. Систематизируются и исследуются алгоритмы выбора оптимальных маршрутов в сетях пакетной коммутации и динамической маршрутизации в ATM сетях. Дается описание комбинаторного алгоритма синтеза топологической структуры корпоративных компьютерных сетей. Приводятся новые результаты в области проектирования и оценки производительности беспроводных компьютерных сетей под управлением протокола ШЕЕ 802.11,
Книга содержит девять глав, пять из которых посвящены методам анализа компьютерных сетей, основанным на теории систем и сетей массового обслуживания (теории очередей), четыре главы посвящены методам синтеза компьютерных сетей, а также последним результатам в области проектирования беспроводных компьютерных сетей.

Значительное внимание, уделяемое в первой части книги теории очередей, связано с тем, что стохастический характер поступления данных и недетерминированная обработка их в узлах коммутации и каналах связи предопределяет использование моделей теории очередей для анализа и проектирования компьютерных сетей.
Математические методы теории систем массового обслуживания обеспечивают возможность решения многочисленных задач расчета характеристик качества функционирования различных компонент компьютерных сетей, включая оценку вероятностно-временных характеристик узлов коммутации и маршрутизации; анализ производительности локальных сетей и сетей с множественным доступом; анализ буферной памяти узлов и методов локального и глобального управления потоками; расчет потерь и загрузку цифровых линий связи при передаче данных, голоса и видеоинформации при различных методах мультиплексирования и т.д.
В первой главе дано описание основных математических методов исследования марковских и полумарковских систем массового обслуживания. Исследуются однофазные и многофазные системы, а также системы с различными дисциплинами обслуживания входящих потоков сообщений.
Основное внимание в последующих двух главах уделяется аналитическим методам исследования локально-сбалансированных сетей очередей, стационарные вероятности состояний, которых имеют мультипликативную форму, и эффективным алгоритмам расчета характеристик таких сетей.
Рассмотренные во второй главе методы исследования локально-сбалансированных сетей очередей позволяют получать решения в удобной мультипликативной форме. Однако прямое вычисление стационарных вероятностей состояний и других характеристик замкнутых сетей очередей требует значительных затрат машинного времени даже для сетей небольшой размерности. В связи с этим в третьей главе рассматриваются эффективные рекуррентные алгоритмы расчета сетей очередей. Наряду с описанием традиционных алгоритмов свертки и анализа средних значений дается изложение алгоритмов расчета сетей очередей большой размерности, базирующихся на использовании свойства разреженности матрицы маршрутов. Уделено внимание также практическим проблемам, возникающим при программной реализации вычислительных алгоритмов.
Следует отметить, что область применения аналитических моделей сетей очередей в значительной мере ограничивается из-за предположения об экспоненциальном характере обслуживания, так как в компьютерных сетях функции распределения времени обработки в узлах коммутации и передачи по каналам связи отличны от экспоненциальных. В этом случае, учитывая, что методы точного анализа моделей немарковских сетей очередей мало перспективны при исследовании реальных систем, используют приближенные подходы, рассмотренные в четвертой главе. Первый подход состоит в аппроксимации произвольной функции распределения последовательностью функций распределения, допускающих рациональное преобразование Лапласа, и отыскании точного решения для полученной сети очередей в мультипликативной форме. Ценой такой аппроксимации является значительное увеличение пространства состояний сети, что приводит даже при использовании высокоэффективных вычислительных алгоритмов к времени счета на ЭВМ, зачастую соизмеримому с имитационным моделированием.
Более перспективный подход связан с разработкой приближенных методов, которые позволяют исследовать немарковские сети очередей с блокировками, приоритетами и другими особенностями, характерными для компьютерных сетей. Большинство этих методов базируется на следующих подходах: либо постулируется независимость там, где случайные величины слабо зависимы, либо свойства мультипликативной формы представления сетей МО распространяются за пределы области их применения.
В пятой главе дано описание основных направлений развития теории сетей очередей; приведены новейшие результаты, полученные в этой области в последние годы. Особое внимание уделено исследованию сетей очередей с зависимым обслуживанием в центрах и решениям уравнения глобального баланса и устойчивости G-сетей.
В шестой главе методы расчета сетей очередей, описанные в предыдущих главах, используются для анализа сетевых моделей различных уровней протоколов, соответствующих «эталонной модели архитектуры открытых систем», и моделей отдельных компонентов компьютерных сетей. Основное внимание уделяется методам расчета интегральных характеристик, методам глобального и локального управления потоками, а также анализу процессов буферизации в узлах коммутации пакетов, являющихся основными компонентами компьютерной сети.
Последующие две главы посвящены математическим методам синтеза компьютерных сетей.
В седьмой главе систематизируются известные и приводятся новые алгоритмы выбора оптимальных маршрутов, включая исследование фиксированной, альтернативной и if-путевой маршрутизации. Приводятся примеры расчета для крупнейших в СНГ корпоративных компьютерных сетей «Сирена» и «Экспресс», в разработке и внедрении которых автор принимал непосредственное участие. Дается систематизированное изложение динамической маршрутизации в ATM сетях, которое до настоящего времени отсутствовало в отечественных и зарубежных изданиях.
В восьмой главе рассмотрены принципы построения системы автоматизации топологического проектирования компьютерных сетей. Приводится описание комбинаторного алгоритма синтеза топологии, базирующегося на оригинальных результатах теории экстремальных графов.
Последняя девятая глава посвящена методам проектирования беспроводных сетей, получившим в последние годы широкое признание как эффективное средство решения проблемы «последней мили» и создания «домашних» и региональных компьютерных сетей. Дано описание новых аналитических моделей оценки производительности и других характеристик качества функционирования беспроводных сетей с использованием методов теории сетей очередей, описанных
в главе 2. Приведены примеры проектирования сети Radionet, обеспечивающей подключение организаций науки и образования города Москвы к сети Интернет, разработанной и внедренной под руководством и при участии автора книги, В последних двух разделах дано описание оригинального проекта беспроводной компьютерной сети с использованием привязных аэростатов, разработанного Институтом проблем передачи информации РАН и РНЦ «Курчатовский институт», а также применение оптоаяектронных атмосферных каналов передачи информации в компьютерных сетях.
Отметим, что несмотря на достигнутый прогресс в теории проектирования компьютерных сетей, эта перспективная область оставляет простор для разработки новых аналитических методов и преодоления недостатков известных. Требуется подвести строгую теоретическую базу для приближенных методов, которые во многом еще являются эвристическими, опираются, главным образом, на интуицию и эмпирические исследования, а не на строгие доказательства, а также в области построения моделей компьютерных сетей, которая является скорее искусством, чем наукой. Автор надеется, что предлагаемая книга побудит читателей углублять и развивать математические методы анализа и синтеза компьютерных сетей.

  • Формат: djvu
  • Размер в архиве: 2.35 Мб.
  • Язык: Русский
  • Пароль к архиву: http://www.box-m.info
  • Ссылки:
  • Внимание! У вас нет прав для просмотра скрытого текста.
Комментарии: 0 | Просмотров: 1745
Рейтинг: ок 0 no
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.