|
Идеальная сеть
В разделе «Количественное сравнение задержек» главы 3 мы рассмотрели различные
составляющие задержек в сети с коммутацией пакетов. Напомним, что такими составля
ющими являются показатели времени:
□ передачи данных в канал (время сериализации);
□ распространения сигнала;
□ ожидания пакета в очереди;
□ коммутации пакета.
Две первые составляющие задержки полностью определяются свойствами каналов переда
чи данных (битовой скоростью и скоростью распространения сигнала в среде) и являются
фиксированными для пакета фиксированной длины.
Две последние составляющие зависят от характеристик сети коммутации пакетов (загрузки
коммутаторов и их быстродействия) и для пакета фиксированной длины в общем случае
являются переменными.
Будем считать, что сеть с коммутацией пакетов работает идеально, если она передает каж
дый бит информации с постоянной скоростью, равной скорости распространения света
в используемой физической среде. Другими словами,
идеальная сеть с коммутацией паке
тов
не вносит никаких дополнительных задержек в передачу данных помимо тех, которые
вносятся каналами связи, то есть две последние составляющие задержки равны нулю.
Результат передачи пакетов такой идеальной сетью иллюстрирует рис. 5.1. На верхней оси
показаны значения времени поступления пакетов в
сеть
от узла отправителя, а на ниж
ней — значения времени поступления пакетов в узел назначения. Говорят, что верхняя ось
показывает
предложенную нагрузку
сети, а нижняя — результат передачи этой нагрузки
через сеть.
142
Глава 5. Сетевые характеристики
Пусть задержка передачи пакета определяется как интервал времени между моментом от
правления первого бита пакета в канал связи узлом отправления и моментом поступления
первого бита пакета в узел назначения соответственно (на рисунке обозначены задержки
d \f d
2
H
б/з пакетов
1
,
2
и 3 соответственно).
Как видно из рисунка, идеальная сеть доставляет все пакеты узлу назначения:
□ не потеряв ни одного из них (и не исказив информацию ни в одном из них);
□ в том порядке, в котором они были отправлены;
□ с одной и той же и минимально возможной задержкой
(d \
=
(I
2
и т. д.).
Важно, что все интервалы между соседними пакетами сеть сохраняет в неизменном виде.
Например, если интервал между первым и вторым пакетами составляет при отправлении
Т\
секунд, а между вторым и третьим — Т
2
, то такими же интервалы останутся в узле на
значения.
Надежная доставка всех пакетов с минимально возможной задержкой и сохранением
временных интервалов между ними удовлетворит любого пользователя сети независимо
от того, трафик какого приложения он передает по сети — веб-сервиса или 1Р-телефонии.
Существуют и другие определения времени задержки пакета. Например, эту величину
можно определить как время между моментом отправления первого бита пакета в канал
связи узлом отправления и моментом поступления последнего бита пакета в узел назна
чения соответственно (такое определение используется в документе RFC 2679, описыва
ющем характеристики задержек IP -пакетов). Нетрудно видеть, что в этом определении
в задержку пакета включено время сериализации, кроме того, понятно, что оба определения
не противоречат друг другу и величина задержки, полученная в соответствии с одним
определением, легко преобразуется в величину задержки, полученной в соответствии
с другим. Мы выбрали первое определение для иллюстрации идеального поведения сети
с коммутацией пакетов потому, что в этом случае задержка не зависит от размера пакета,
что проще использовать, описывая «идеальность» обслуживания пакетов.
Производительность
143
Теперь посмотрим, какие отклонения от идеала могут встречаться
в реальной
сети и какими
характеристиками можно эти отклонения описывать (рис. 5.2).
Пакеты доставляются сетью узлу назначения
с различными задержками.
Как мы уже знаем,
это неотъемлемое свойство сетей с коммутацией пакетов.
Случайный характер процесса образования очередей приводит к случайным задержкам,
при этом задержки отдельных пакетов могут быть значительными, в десятки раз превос
ходя среднюю величину задержек (
d\
д.). Неравномерность задержек изме
няет относительное положение пакетов в выходном потоке, а это может катастрофически
сказаться на качестве работы некоторых приложений. Например, при цифровой передаче
речи исходный поток представляет собой равномерно отстоящие друг от друга пакеты,
несущие замеры голоса. Неравномерность интервалов между пакетами выходного потока
приводит к существенным искажениям речи.
Пакеты могут доставляться узлу назначения
не в том порядке
, в котором они были отправ
лены, например на рис. 5.2 пакет 4 поступил в узел назначения раньше, чем пакет 3. Такие
ситуации встречаются в дейтаграммных сетях, когда различные пакеты одного потока
передаются через сеть различными маршрутами, а следовательно, ожидают обслуживания
в разных очередях с разным уровнем задержек. Очевидно, что пакет 3 проходил через пере
груженный узел или узлы, так что его суммарная задержка оказалась настолько большой,
что пакет 4 прибыл раньше него.
Пакеты
могут теряться
в сети или же приходить в узел назначения
с искаженными дан
ными
, что равносильно потере пакета, так как большинство протоколов не способно вос
станавливать искаженные данные, а только определяет этот факт по значению контрольной
суммы в заголовке кадра.
Пакеты также могут
дублироваться
по разным причинам, например из-за ошибочных
повторных передач пакета, предпринятых протоколом, в котором таким образом обеспе
чивается надежный обмен данными.
144
Do'stlaringiz bilan baham: |
