Скорость интернета - что это такое и в чем измеряется, как увеличить скорость интернет соединения. Пропускная способность в IP-сетях: расчет и выбор сетевого оборудования Позволяет большую пропускную способность и

1.Что представляет из себя процесс передачи информации?

Передача информации - физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

Источник информации. Приёмник информации. Носитель информации. Среда передачи.

Схема передачи информации:

Источник информации – информационный канал – приемник информации.

Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи.

2. Общая схема передачи информации

3.Перечислите известные вам каналы связи

Канал связи (англ. channel, data line ) - система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи ), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.

По типу среды распространения каналы связи делятся на:

проводные ; акустические ; оптические ; инфракрасные ; радиоканалы .

4. Что такое телекоммуникации и компьютерные телекоммуникации?

Телекоммуникации (греч. tele - вдаль, далеко и лат. communicatio - общение) - это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационная сеть - это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации.

К телекоммуникационным сетям относятся:

1. Компьютерные сети (для передачи данных)

2. Телефонные сети (передача голосовой информации)

3. Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги)

4. Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги)

Компьютерные телекоммуникации - телекоммуникации, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

Передача информации с компьютера на компьютер называется синхронной связью, а через промежуточную ЭВМ, позволяющую накапливать сообщения и передавать их на персональные компьютеры по мере запроса пользователем, - асинхронной.

Компьютерные телекоммуникации начинают внедряться в образование. В высшей школе их используют для координации научных исследований, оперативного обмена информацией между участниками проектов, обучения на расстоянии, проведения консультаций. В системе школьного образования - для повышения эффективности самостоятельной деятельности учащихся, связанной с разнообразными видами творческих работ, включая и учебную деятельность, на основе широкого использования исследовательских методов, свободного доступа к базам данных, обмена информацией с партнерами как внутри страны, так и за рубежом.

5. Что такое пропускная способность канала передачи информации?

Пропускная способность - метрическая характеристика , показывающая соотношение предельного количества проходящих единиц (информации , предметов, объёма ) в единицу времени через канал, систему, узел.

В информатике определение пропускной способности обычно применяется к каналу связи и определяется максимальным количеством переданной/полученной информации за единицу времени.

Пропускная способность - один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть в пределе может передать за единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому.

Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть

скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

5. В каких единицах измеряется пропускная способность каналов передачи информации?

Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах - штуки, бит/сек , тонны , кубические метры и т. д.

6. Классификация компьютерных каналов связи(по способу кодирования, по способу коммуникации, по способу передачи сигнала)

широковещательные сети; сети с передачей от узла к узлу.

7. Характеристика кабельных каналов передачи информации (коаксиальный кабель, витая пара, телефонный кабель, оптоволоконный кабель)

проводные – телефонные, телеграфные (воздушные) линии связи; кабельные – медные витые пары, коаксиальные, оптоволоконные;

а также на основе электромагнитных излучений:

радиоканалы наземной и спутниковой связи; на основе инфракрасных лучей.

кабели на основе скрученных (витых) пар медных проводов; коаксиальные кабели (центральная жила и оплётка из меди); волоконно-оптические кабели.

Кабели на основе витых пар

Кабели на основе витых пар служат для передачи цифровых данных, широкое применение получили в компьютерных сетях. Возможно, также использовать их и для передачи аналоговых сигналов. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы и уменьшает излучаемые электромагнитные колебания во внешнее пространство. Экранирование удорожает кабель, усложняет монтаж и требует качественного заземления. На рис. представлена типовая конструкция UTP на основе двух витых пар.

Рис. Конструкция кабеля с незащищенной витой парой.

В зависимости от наличия защиты – электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности кабелей на основе витых пар:

незащищенная витая пара UTP (Unshielded twisted pair) – отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары;

фольгированная витая пара FTP (Foiled twisted pair) – имеется один общий внешний экран в виде фольги;

защищенная витая пара STP (Shielded twisted pair) – имеется защитный экран для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;

фольгированная экранированная витая пара S/FTP (Screened Foiled twisted pair) – имеется защитный экран для каждой пары в фольгированной оплетке и внешний экран из медной оплетки;

незащищенная экранированная витая пара SF/UTP (Screened Foiled Unshielded twisted pair) – двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.

1.5.2.2. Коаксиальный кабель

Назначение коаксиального кабеля – передача сигнала в различных областях техники: системы связи; вещательные сети; компьютерные сети; антенно-фидерные системы аппаратуры связи и др. Этот тип кабеля имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции.

Типовая конструкция коаксиального кабеля представлена на рис.1.22.

Рис. 1.22. Типовая конструкция коаксиального кабеля

Благодаря металлической экранирующей оплетке он имеет высокую помехозащищенность. Основным преимуществом коаксиала над витой парой является широкая полоса частот пропускания, что обеспечивает потенциально более высокие по сравнению с кабелями на основе витых пар скорости передачи данных, которые составляют до 500 Мбит/с. Кроме этого коаксиал обеспечивает значительно большие допустимые расстояния передачи сигналов (до километра), к нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, а также он заметно меньше загрязняет окружающую среду электромагнитными излучениями. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля сложнее, чем витой пары, а стоимость выше.

Здесь используются обычные светодиодные трансиверы, что снижает стоимость и увеличивает срок службы по сравнению с одномодовым кабелем. На рис 1.24. приведена характеристика затухания сигналов в оптоволокне. По сравнению с другими типами кабелей используемых для линий связи этот тип кабеля имеет существенно более низкие величины затухания сигнала, которые обычно находятся в пределах от 0,2 до 5 дб на 1000 м длины. Многомодовое оптоволокно характеризуется окнами прозрачности затухания в диапазонах длин волн 380-850, 850-1310 (нм), а одномодовое соответственно 850-1310, 1310-1550 (нм).

Рис 1.24. Окна прозрачности оптоволокна.

Преимущества оптоволоконного типа связи:

Широкая полоса пропускания.

Обусловлена чрезвычайно высокой частотой несущего колебания. При применении технологии спектрального уплотнения каналов связи методом волнового

мультиплексирования в 2009 г сигналы 155 каналов связи со скоростью передачи по 100 Гбит/с в каждом удалось передать на расстояние 7000 километров. Таким образом, общая скорость передачи данных по оптоволокну составила 15,5 Тбит/с. (Тера = 1000 Гига);

Малое затухание светового сигнала в волокне.

Позволяет строить волоконно-оптические линии связи большой длины без промежуточного усиления сигналов;

Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле.

Позволяет увеличить полосу пропускания, путем передачи различной модуляции сигналов с малой избыточностью кода;

Высокая помехозащищенность и защищенность от несанкционированного доступа.

Обеспечивается абсолютной защищенностью оптоволокна от электрических помех, наводок и полным отсутствием излучения во внешнюю среду. Это объясняется природой светового колебания, которое не взаимодействует с электромагнитными полями других диапазонов частот, как и само оптоволокно, которое является диэлектриком. Используя ряд свойств распространения света в оптоволокне, системы мониторинга целостности оптической линии связи могут мгновенно отключить "взламываемый" канал связи и подать сигнал тревоги. Такие системы особенно необходимы при создании линий связи в правительственных, банковских и некоторых других специальных службах, предъявляющих повышенные требования к защите данных;

Отсутствие необходимоости гальванической развязки узлов сети.

Оптоволоконные сети принципиально не могут иметь электрических "земельных" петель, которые возникают, когда два сетевых устройства имеют заземления в разных точках здания;

 Высокая взрыво и пожаробезопасность, стойкость к агрессивным средам.

Из-за отсутствия возможности искрообразования оптоволокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска;

 Малый вес, объем, экономичность волоконно-оптического кабеля.

Основу волокна составляет кварц (двуокись кремния), который является широко распространенным недорогим материалом. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. Стоимость самого оптоволоконного кабеля постоянно снижается, однако применение специальных оптических приемников и передатчиков (оптоволоконных модемов), преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, существенно увеличивает стоимость сети в целом;

 Длительный срок эксплуатации.

Срок службы оптоволокна составляет не менее 25 лет. Оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Основным из них является высокая сложность монтажа. При соединении концов кабеля необходимо обеспечить высокую точность поперечного среза стекловолокна, последующую полировку среза и центровку стекловолокна при установке в разъём. Установка разъемов производится с помощью сварки стыка или методом склеивания с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого необходима высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Кроме этого оптоволоконный кабель менее прочен и менее гибок, чем электрический, чувствителен к механическим воздействиям. Он чувствителен также и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала в кабеле. Резкие перепады температур могут привести к растрескиванию стекловолокна. Для уменьшения влияния этих факторов используются различные конструктивные решения, что сказывается на стоимости кабеля.

Учитывая уникальные свойства оптоволокна электросвязь на её основе находит всё более широкое применение во всех областях техники. Это компьютерные сети, городские, региональные, федеральные, а также межконтинентальные подводные первичные сети связи и многое др. С помощью оптоволоконных каналов связи осуществляются: кабельное телевидение, удалённое видеонаблюдение, видеоконференции и видеотрансляции, телеметрические и другие информационные системы.

8. Характеристика беспроводных каналов передачи информации(спутниковые,

радиоканалы, Wi-Fi, Bluetooth)

Беспроводные технологии - подкласс информационных технологий , служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение , радиоволны , оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi , WiMAX , Bluetooth . Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий.

По дальности действия:

o Беспроводные персональные сети (WPAN - Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий - Bluetooth .

o Беспроводные локальные сети (WLAN - Wireless Local Area Networks).

Примеры технологий - Wi-Fi .

o Беспроводные сети масштаба города (WMAN - Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий - WiMAX .

o Беспроводные глобальные сети (WWAN - Wireless Wide Area Network).

Примеры технологий - CSD , GPRS , EDGE , EV-DO , HSPA .

По топологии:

o «Точка-точка».

o «Точка-многоточка».

По области применения:

o Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети - создаваемые компаниями для собственных нужд.

o Операторские беспроводные сети - создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг.

Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

Задачи Задача 1 . За 10 с по каналу связи передано 500 байт информации. Чему равна

пропускная способность канала? (500/10=50 байт/с=400бит/с)

Задача 2 . Какой объем информации можно передать по каналу с пропускной способностью 10 кбит/с за 1 минуту? (10 кбит/с*60 с = 600 кбит)

Задача 3. Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36864 бит/с. Сколько секунд понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста в кодировке КОИ-8, если считать, что на каждой странице в среднем 2304 символа.

Решение: Количество символов в тексте: 2304*4 = 9216 символов.

В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется одним байтом, тогда информационный объем текста 9216*8 = 73 728 бит.

Время = объем / скорость. 73728: 36864 = 2 с

В современных IP-сетях с появлением множества новых сетевых приложений оценить требуемую пропускную способность становится все труднее: как правило, необходимо знать, какие приложения планируется применять, какие протоколы передачи данных они используют и каким образом будут осуществлять обмен данными

Илья Назаров
Системный инженер компании "ИНТЕЛКОМ лайн"

После оценки требуемой пропускной способности на каждом из участков IP-сети необходимо определиться с выбором технологий сетевого и канального уровней OSI. В соответствии с выбранными технологиями определяются наиболее подходящие модели сетевого оборудования. Этот вопрос также непростой, поскольку пропускная способность напрямую зависит от производительности оборудования, а производительность, в свою очередь, – от программно-аппаратной архитектуры. Рассмотрим подробнее критерии и методы оценки пропускной способности каналов и оборудования в IP-сетях.

Критерии оценки пропускной способности

Со времени возникновения теории телетрафика было разработано множество методов расчета пропускных способностей каналов. Однако в отличие от методов расчета, применяемых к сетям с коммутацией каналов, расчет требуемой пропускной способности в пакетных сетях довольно сложен и вряд ли позволит получить точные результаты. В первую очередь это связано с огромным количеством факторов (в особенности присущих современным мультисервисным сетям), которые довольно сложно предугадать. В IP-сетях общая инфраструктура, как правило, используется множеством приложений, каждое из которых может использовать собственную, отличную от других модель трафика. Причем в рамках одного сеанса трафик, передаваемый в прямом направлении, может отличаться от трафика, проходящего в обратном направлении. Вдобавок к этому расчеты осложняются тем, что скорость трафика между отдельно взятыми узлами сети может изменяться. Поэтому в большинстве случаев при построении сетей оценка пропускной способности фактически обусловлена общими рекомендациями производителей, статистическими исследованиями и опытом других организаций.

Чтобы более или менее точно определить, какая пропускная способность требуется для проектируемой сети, необходимо в первую очередь знать, какие приложения будут использоваться. Далее для каждого приложения следует проанализировать, каким образом будет происходить передача данных в течение выбранных промежутков времени, какие протоколы для этого применяются.

Для простого примера рассмотрим приложения небольшой корпоративной сети.

Пример расчета пропускной способности

Предположим, в сети расположены 300 рабочих компьютеров и столько же IP-телефонов. Планируется использовать такие сервисы: электронная почта, IP-телефония, видеонаблюдение (рис. 1). Для видеонаблюдения применяются 20 камер, с которых видеопотоки передаются на сервер. Попытаемся оценить, какая максимальная пропускная способность потребуется для всех сервисов на каналах между коммутаторами ядра сети и на стыках с каждым из серверов.

Следует сразу отметить, что все расчеты нужно проводить для времени наибольшей сетевой активности пользователей (в теории телетрафика – ЧНН, часы наибольшей нагрузки), поскольку обычно в такие периоды работоспособность сети наиболее важна и возникающие задержки и отказы в работе приложений, связанные с нехваткой пропускной способности, неприемлемы. В организациях наибольшая нагрузка на сеть может возникать, например, в конце отчетного периода или в сезонный наплыв клиентов, когда совершается наибольшее количество телефонных вызовов и отправляется большая часть почтовых сообщений.

Электронная почта
Возвращаясь к нашему примеру, рассмотрим сервис электронной почты. В нем используются протоколы, работающие поверх TCP, то есть скорость передачи данных постоянно корректируется, стремясь занять всю доступную пропускную способность. Таким образом, будем отталкиваться от максимального значения задержки отправки сообщения – предположим, 1 секунды будет достаточно, чтобы пользователю было комфортно. Далее нужно оценить средний объем отправляемого сообщения. Предположим, что в пиках активности почтовые сообщения часто будут содержать различные вложения (копии счетов, отчеты и т.д.), поэтому для нашего примера средний размер сообщения возьмем 500 кбайт. И наконец, последний параметр, который нам необходимо выбрать, – максимальное число сотрудников, которые одновременно отправляют сообщения. Предположим, во время авралов половина сотрудников одновременно нажмут кнопку "Отправить" в почтовом клиенте. Тогда требуемая максимальная пропускная способность для трафика электронной почты составит (500 кбайт х 150 хостов)/1 с = 75 000 кбайт/с или 600 Мбит/с. Отсюда сразу можно сделать вывод, что для соединения почтового сервера с сетью необходимо использовать канал Gigabit Ethernet. В ядре сети это значение будет одним из слагаемых, составляющих общую требуемую пропускную способность.

Телефония и видеонаблюдение
Другие приложения – телефония и видеонаблюдение – в своей структуре передачи потоков схожи: оба вида трафика передаются с использованием протокола UDP и имеют более или менее фиксированную скорость передачи. Главные отличия в том, что у телефонии потоки являются двунаправленными и ограничены временем вызова, у видеонаблюдения потоки передаются в одном направлении и, как правило, являются непрерывными.

Чтобы оценить требуемую пропускную способность для трафика телефонии, предположим, что в пики активности количество одновременных соединений, проходящих через шлюз, может достигать 100. При использовании кодека G.711 в сетях Ethernet скорость одного потока с учетом заголовков и служебных пакетов составляет примерно 100 кбит/с. Таким образом, в периоды наибольшей активности пользователей требуемая пропускная способность в ядре сети составит 10 Мбит/с.

Трафик видеонаблюдения рассчитывается довольно просто и точно. Допустим, в нашем случае видеокамеры передают потоки по 4 Мбит/с каждая. Требуемая пропускная способность будет равна сумме скоростей всех видеопотоков: 4 Мбит/с х 20 камер = 80 Мбит/с.

Витоге осталось сложить полученные пиковые значения для каждого из сетевых сервисов: 600 + 10 + 80 = 690 Мбит/с. Это и будет требуемая пропускная способность в ядре сети. При проектировании следует также предусмотреть и возможность масштабирования, чтобы каналы связи могли как можно дольше обслуживать трафик разрастающейся сети. В нашем примере будет достаточно использования Gigabit Ethernet, чтобы удовлетворить требованиям сервисов и одновременно иметь возможность беспрепятственно развивать сеть, подключая большее количество узлов

Конечно же, приведенный пример является далеко не эталонным – каждый случай нужно рассматривать отдельно. В реальности топология сети может быть гораздо сложнее (рис. 2), и оценку пропускной способности необходимо производить для каждого из участков сети.

Нужно учитывать, что VoIP-трафик (IP-телефония) распространяется не только от телефонов к серверу, но и между телефонами напрямую. Кроме того, в разных отделах организации сетевая активность может различаться: служба техподдержки совершает больше телефонных вызовов, отдел проектов активнее других пользуется электронной почтой, инженерный отдел больше других потребляет интернет-трафик и т.д. В результате некоторые участки сети могут требовать большей пропускной способности по сравнению с остальными.

Полезная и полная пропускная способность

В нашем примере при расчете скорости потока IP-телефонии мы учитывали используемый кодек и размеры заголовка пакета. Это немаловажная деталь, которую нужно иметь в виду. В зависимости от способа кодирования (используемые кодеки), объема данных, передаваемых в каждом пакете, и применяемых протоколов канального уровня формируется полная пропускная способность потока. Именно полная пропускная способность должна учитываться при оценке требуемой пропускной способности сети. Это наиболее актуально для IP-телефонии и других приложений, использующих передачу низкоскоростных потоков в реальном времени, в которых размер заголовков пакета составляет существенную часть от размера пакета целиком. Для наглядности сравним два потока VoIP (см. таблицу). Эти потоки используют одинаковое сжатие, но разные размеры полезной нагрузки (собственно, цифровой аудиопоток) и разные протоколы канального уровня.

Скорость передачи данных в чистом виде, без учета заголовков сетевых протоколов (в нашем случае – цифрового аудиопотока), есть полезная пропускная способность. Как видно из таблицы, при одинаковой полезной пропускной способности потоков их полная пропускная способность может сильно различаться. Таким образом, при расчете требуемой пропускной способности сети для телефонных вызовов в пиковые нагрузки, особенно у операторов связи, выбор канальных протоколов и параметров потоков играет значительную роль.

Выбор оборудования

Выбор протоколов канального уровня обычно не составляет проблемы (сегодня чаще стоит вопрос, какая пропускная способность должна быть у канала Ethernet), но вот выбор подходящего оборудования даже у опытного инженера может вызвать затруднения.

Развитие сетевых технологий одновременно с растущими потребностями приложений в пропускной способности сетей вынуждает производителей сетевого оборудования разрабатывать все новые программно-аппаратные архитектуры. Часто у отдельно взятого производителя встречаются на первый взгляд схожие модели оборудования, но предназначенные для решения разных сетевых задач. Взять, к примеру, коммутаторы Ethernet: у большинства производителей наряду с обычными коммутаторами, используемыми на предприятиях, есть коммутаторы для построения сетей хранения данных, для организации операторских сервисов и т.д. Модели одной ценовой категории различаются своей архитектурой, "заточенной" под определенные задачи.

Кроме общей производительности, выбор оборудования также должен быть обусловлен поддерживаемыми технологиями. В зависимости от типа оборудования определенный набор функций и виды трафика могут обрабатываться на аппаратном уровне, не используя ресурсы центрального процессора и памяти. При этом трафик других приложений будет обрабатываться на программном уровне, что сильно снижает общую производительность и, как следствие, максимальную пропускную способность. Например, многоуровневые коммутаторы, благодаря сложной аппаратной архитектуре, способны осуществлять передачу IP-пакетов без снижения производительности при максимальной загрузке всех портов. При этом если мы захотим использовать более сложную инкапсуляцию (GRE, MPLS), то такие коммутаторы (по крайней мере недорогие модели) вряд ли нам подойдут, поскольку их архитектура не поддерживает соответствующие протоколы, и в лучшем случае такая инкапсуляция будет происходить за счет центрального процессора малой производительности. Поэтому для решения подобных задач можно рассматривать, например, маршрутизаторы, у которых архитектура основана на высокопроизводительном центральном процессоре и в большей степени зависит от программной, нежели аппаратной реализации. В этом случае в ущерб максимальной пропускной способности мы получаем огромный набор поддерживаемых протоколов и технологий, которые не поддерживаются коммутаторами той же ценовой категории.

Общая производительность оборудования

В документации к своему оборудованию производители часто указывают два значения максимальной пропускной способности: одно выражается в пакетах в секунду, другое – в битах в секунду. Это связано с тем, что большая часть производительности сетевого оборудования расходуется, как правило, на обработку заголовков пакетов. Грубо говоря, оборудование должно принять пакет, найти для него подходящий путь коммутации, сформировать новый заголовок (если нужно) и передать дальше. Очевидно, что в этом случае играет роль не объем данных, передаваемых в единицу времени, а количество пакетов.

Если сравнить два потока, передаваемых с одинаковой скоростью, но с разным размером пакетов, то на передачу потока с меньшим размером пакетов потребуется больше производительности. Данный факт следует учитывать, если в сети предполагается использовать, например, большое количество потоков IP-телефонии – максимальная пропускная способность в битах в секунду здесь будет гораздо меньше заявленной.

Понятно, что при смешанном трафике, да еще и с учетом дополнительных сервисов (NAT, VPN), как это бывает в подавляющем большинстве случаев, очень сложно рассчитать нагрузку на ресурсы оборудования. Часто производители оборудования или их партнеры проводят нагрузочное тестирование разных моделей при разных условиях и результаты публикуют в Интернете в виде сравнительных таблиц. Ознакомление с этими результатами сильно упрощает задачу выбора подходящей модели.

Подводные камни модульного оборудования

Если выбранное сетевое оборудование является модульным, то, кроме гибкой конфигурации и масштабируемости, обещанной производителем, можно получить и множество "подводных камней".

При выборе модулей следует тщательно ознакомиться с их описанием или проконсультироваться у производителя. Недостаточно руководствоваться только типом интерфейсов и их количеством – нужно также ознакомиться и с архитектурой самого модуля. Для похожих модулей нередка ситуация, когда при передаче трафика одни способны обрабатывать пакеты автономно, а другие просто пересылают пакеты центральному процессорному модулю для дальнейшей обработки (соответственно для одинаковых внешне модулей цена на них может различаться в несколько раз). В первом случае общая производительность оборудования и, как следствие, его максимальная пропускная способность оказываются выше, чем во втором, поскольку часть своей работы центральный процессор перекладывает на процессоры модулей.

Кроме этого, модульное оборудование часто обладает блокируемой архитектурой (когда максимальная пропускная способность ниже суммарной скорости всех портов). Это связано с ограниченной пропускной способностью внутренней шины, через которую модули осуществляют обмен трафиком между собой. Например, если модульный коммутатор имеет внутреннюю шину с пропускной способностью 20 Гбит/с, то для его линейной платы с 48 портами Gigabit Ethernet при полной загрузке можно использовать только 20 портов. Подобные детали нужно также иметь в виду и при выборе оборудования внимательно читать документацию.

При проектировании IP-сетей пропускная способность является ключевым параметром, от которого будет зависеть архитектура сети в целом. Для более точной оценки пропускной способности, можно руководствоваться следующим рекомендациям:

1. Изучайте приложения, которые планируется использовать в сети, применяемые ими технологии и объемы передаваемого трафика. Пользуйтесь советами разработчиков и опытом коллег, чтобы учесть все нюансы работы этих приложений при построении сетей.
2. Детально изучайте сетевые протоколы и технологии, которые используются этими приложениями.
3. Внимательно читайте документацию при выборе оборудования. Чтобы иметь некоторый запас готовых решений, ознакомьтесь с продуктовыми линейками разных производителей.

В результате при правильном выборе технологий и оборудования можно быть уверенным, что сеть в полной мере удовлетворит требованиям всех приложений и, будучи достаточно гибкой и масштабируемой, прослужит долгое время.

Необходимый минимум информатики .

Как известно, сети передачи данных предназначены для передачи информации. Информация – особая сущность и измеряется она специфическими единицами.

Так как сеть передачи данных предназначена для передачи информации прежде всего между компьютерами, поэтому и методы ее измерения ориентированы прежде всего на компьютер.

В информатике существует понятие бит – это минимальный объем информации и он может иметь имеет два состояния: да – нет, истина – ложь, единица – ноль и т.д.

Компьютер обычно работает не с отдельными битами а с их группами. Группа, содержащая 8 бит, называется – байт. 8 бит = 1 байт.

Поэтому объем информации обычно измеряется в количествах бит или байт.

Чтобы избежать путаницы при сокращении наименований, обычно в большинстве браузеров и приложений загрузчиков – маленькой русской буквой “б” или маленькой латинской “b” – обозначается “бит”, а большими буквами “Б” или “B” – “байт”.

Популярные ошибки при анализе скорости

Очень распространенной ошибкой при измерении скорости является неверная интерпретация как раз данных, полученных с приложения загрузчика, и вы, видя значение 450 KBs, делаете вывод, что скорость в 10 раз меньше заявленной тарифом в 4096 kbs. А ведь в первом случае скорость измеряется в байтах и если умножить ее на 8 получим 3600 кбит/с (c учетом погрешности измерений и служебного трафика это вполне приемлемый результат).

Еще одной распространенной ошибкой при измерении скорости подключения является то, что Вы смотрите в правый нижний угол монитора на значок в виде двух мониторов, и читаете надпись – «Скорость подключения 100 Мб». Затем вспоминаете о том, что у Вас тарифный план, например 512 Кбит/с, а поскольку 512 больше, чем 100, делается вывод о том, что Вас обманывают, и Вы начинаете звонить в службу технической поддержки.

Давайте разберемся, о чем идет речь! Этот значок и надпись – «Скорость подключения 100 Мб» сообщают Вам следующую информацию:

1) Модем подключен к компьютеру и между ними есть физическая связь;

2) Модем и компьютер обмениваются между собой информацией со скоростью 100 Мегабит в секунду (100 Мб/c).

3) В случае подключения FTTB роль модема выполняет домовой коммутатор.

На текущий момент скорость доступа к сети Интернет даже на самом высокоскоростном тарифном плане ниже, чем скорость обмена информацией между модемом и ПК. Таким образом, это значение не имеет никакого отношения к скорости подключения к сети Интернет.

Пропускная способность

Итак будем называть скоростью передачи информации количество информации, выраженное в битах или байтах, переданное в единицу времени. Скоростью передачи информации может измеряется в битах в секунду – б/с, Килобитах в секунду – Кб/с или Мегабитах в секунду – Мб/с. Или в байтах в секунду – Б/с, Килобайтах в секунду – КБ/с и т.д., соответственно.

Другое, очень схожее понятие, которое часто путают со скоростью передачи информации – пропускная способность канала. Измеряется она в тех же единица, что и скорость, но если скорость передачи информации показывает – как быстро передается информация от источника к получателю безотносительно к тому как и по каким каналам эта информация передается, то пропускная способность канала показывает – как много информации можно передать по конкретному каналу передачи данных в единицу времени. Т.е. пропускная способность – это максимально возможная скорость передачи данных для конкретного канала.

В сетях передачи данных по одному каналу может одновременно передаваться информация от многих источников ко многим получателям и, в зависимости от целого ряда факторов, скорость передачи информации для каждой конкретной пары источник-получатель может быть разной, а вот пропускная способность для каждого канала величина, как правило, постоянная.

Сумма всех скоростей передачи информации по конкретному каналу не может быть больше чем пропускная способность этого канала!

Ни один провайдер не может гарантировать клиенту наперед заданную СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ от/до любого источника информации с сети. Провайдер может гарантировать клиенту только ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ КАНАЛА.

Хотя в договорах и прайсах большинства провайдеров указано, что клиенту предоставляется такая-то скорость доступа к сети, но на самом деле, это не скорость, а пропускная способность канала.

А какого канала? От клиента в Красноярске до сервера в городе Урюпинске или до сайта www.windows.com?

Нет! Провайдер может гарантировать пропускную способность только тех каналов, которые ему принадлежат. Как правило это канал от клиента до провайдерского канала доступа в глобальный Интернет, от клиента до центрального узла провайдера, на котором находятся его внутренние информационные ресурсы, или от одной точки подключения клиента до другой. Также, в какой-то мере провайдер отвечает за пропускную способность его магистральных каналов до других провайдеров сети.

От чего зависит скорость передачи информации.

Предположим, что Вы, как клиент, измерили скорость передачи информации от себя (в Ростове-на-Дону) до сервера, скажем в Новосибирске. Для чего “закачали” с сервера файл большого размера и засекли время его “перекачки”. Затем поделили объем файла на время и получили скорость.

Только вот наверняка Вы получите скорость меньшее чем Ваша заявленная “скорость доступа” (то бишь – пропускная способность). И Ваш провайдер в этом может быть абсолютно не виноват.

Попробую объяснить – почему.

Основных причин, по большому счету, может быть три:

1) Перегруженность какого-то канала связи между Вами и Новосибирским сервером. А каналов там может быть много: от Вас до Вашего провайдера, от провайдера до его UpLink’а (“вышестоящего” провайдера), от UpLink’а Вашего провайдера до UpLink’а провайдера, к которому подключен тот самый Новосибирский сервер (причем в этом месте может быть довольно длинная цепочка каналов, принадлежащих разным провайдерам, в том числе даже зарубежным), а также между сервером и провайдером к которому он подключен. Мало того, пропускная способность каждого из этих каналов может быть разная, а “суммарная” пропускная способность всего канала будет не более, чем пропускная способность самого “медленного” из всех “подканалов”.

2) Большая загруженность самого сервера (он просто медленно “отдавал” вам информацию), или ограничения на скорость “отдачи” данных, установленные владельцем сервера.

3) Низкая производительность Вашего сетевого оборудования или большая загрузка Вашего компьютера другими задачами, когда Вы проводили измерения.

Кроме того, Вы в этом случае измерили так сказать “чистую” скорость передачи информации, без всяких накладных расходов. А их тоже не мало: служебная информация в заголовке каждого IP-пакета, команды соединения и установки процесса передачи информации, повторные посылки утерянных пакетов и т.д. В среднем, эти накладные расходы составляют около 5-15%

Причем, чем больше заказанная Вами у провайдера “скорость доступа”, тем больше она может расходиться с измеренной таким образом скоростью передачи информации. Поскольку для того, чтобы просто сгенерировать информационный поток со скоростью более 5 – 50 Мб/с, нужны серьезные вычислительные мощности. С обычного персонального компьютера с бюджетной сетевой карточкой такие измерения будут иметь точность “плюс-минус большой лапоть”

Как правильно измерить скорость?

Почему-то многие клиенты считают, что каждый провайдер “спит и видит” как бы клиента обмануть, как бы дать ему “скорость доступа” поменьше, чем он заказал.

Это не так. Любой серьезный провайдер старается обеспечить гарантированную пропускную способность максимально точно и не только потому, что любой клиент может ее достаточно точно измерить и выставить провайдеру претензию.

Как же измерить пропускную способность канала связи с провайдером?

Сейчас среди клиентов модно мерить “скорость доступа” с помощью различных сайтов типа speedtest.net . Однако с помощью этих сайтов можно измерить только скорость передачи данных от Вас до этого сайт, а никак не пропускную способность Вашего канала.

Как я уже писал выше это, во-первых, “две большие разницы”, во-вторых, точность такого измерения “оставляет желать лучшего” (по причинам, изложенным в предыдущем разделе), в третьих, показать они могут только так сказать “нижнюю границу” пропускной способности, т.е. что пропускная способность “не меньше” той, какую вы намерили.

Наиболее надежный способ измерения истинной пропускной способности Вашего канала состоит в следующем.

Прежде всего Вам необходимо иметь какую-нибудь программу, которая умеет подсчитывать объем передаваемой/получаемой информации прямо на интерфейсе Вашего компьютера – типа TMeter, DUMeter и т.д.

После запуска такой программы Вам нужно любым способом “загрузить” максимально возможно свой канал, например запустить “закачку” одновременно нескольких достаточно больших файлов с разных FTP-серверов (причем, чем больше – тем лучше). Либо еще один из способов – запустить популярное сегодня приложение – Torrent, набрав как можно больше загрузок в него, и оценить общую скорость скачивания. Вот тогда Вы сможете точно определить именно пропускную способность своего канала до провайдера, потому что больше, чем Вам разрешил провайдер, до Вашего компьютера информации “просто не пролезет”.

Немного об ADSL

Бывают и случаи когда провайдер не может предоставить пропускную способность канала между Вами и его сетью, в соответствии с выбранным Вами тарифным планом. Это чаще всего происходит в случаях ADSL подключений. Если вы изучали работу DSL технологий доступа, то Вам должно быть известно, что пропускная способность этого канала во многом зависит от длины абонентской линии, толщины жилы, качества укладки кабеля и его возраста. Так вот в некоторых случаях у провайдера отсутствует техническая возможность предоставить Вам через ADSL подключение максимальную полосу допустимую при этой технологии в 25 мбс. Поэтому для большинства линий нормой является значение в 6-8 мбс.

Пропускная способность интернет-канала или, проще говоря, скорость интернета , представляет собой максимальное число данных, принятых персональным компьютером либо переданных в Сеть за определенную единицу времени.

Чаще всего можно встретить измерение скорости передачи данных в килобитах/секунду (Кб/сек; Кбит/сек) либо в мегабитах (Мб/сек; Мбит/сек). Размер файлов, как правило, всегда указывается в байтах, Кбайтах, Мбайтах и Гбайтах.

Поскольку 1 байт – это 8 бит, на практике это будет означать, что если скорость вашего интернет-соединения равна 100 Мбит/сек, то компьютер за секунду может принять либо передать не более 12.5 Mb информации (100/8=12.5).Проще это можно объяснить, таким образом, если вы хотите скачать видео, объем которого 1.5 Gb, то у вас на это уйдет всего 2 минуты.

Естественно вышеперечисленные расчеты сделаны в идеальных лабораторных условиях. К примеру, реальность может быть совсем иная:

Здесь мы видим три числа:

1. Ping – это число означает время за которое передаются Сетевые пакеты. Чем меньше значение этого числа, тем лучше качество интернет-соединения (желательно, чтобы значение было меньше 100ms).
2. Далее идет скорость получения информации (входящая). Вот эту именно цифру и предлагают при подключении интернет-провайдеры (вот именно за это число "Мегабиты" вам и приходится платить свои кровно заработанные доллары/гривны/рубли и т.д.).
3. Остается третье число, означающее скорость передачи информации (исходящая). Оно естественно будет меньше скорости получения данных, вот об этом провайдеры обычно умалчивают (хотя, по сути, большая исходящая скорость требуется редко).

От чего зависит скорость интернет соединения

• Скорость интернет соединения зависит от тарифного плана, который устанавливает провайдер.
• На скорость также влияет технология канала передачи информации и загруженность Сети другими пользователями. Если общая пропускная возможность канала будет ограничена, то чем больше пользователей находится в Сети и чем больше они скачивают информации, тем больше падает скорость, поскольку остается меньше "свободного места".
• Также имеется зависимость от скорости загрузки сайтов , к которым вы обращаетесь. К примеру, если на момент загрузки сервер может отдавать пользователю данные, со скоростью менее 10 Мбит/сек, то даже если у вас подключен максимальный тарифный план, большего вы не добьетесь.

Факторы, которые также влияют на скорость интернета:

• При проверке, скорость сервера, к которому вы обращаетесь.
• Настройка и скорость Wi-Fi роутера, если вы подключены через него к локальной Сети.
• В момент проверки все работающие на компьютере программы и приложения.
• Брандмауэры и антивирусы, которые работают в фоновом режиме.
• Настройки вашей операционной системы и самого компьютера.

Как увеличить скорость интернета

Если на вашем компьютере присутствует вредоносное или нежелательным ПО, то это может повлиять на снижение скорости интернет-соединения. Троянские программы, вирусы, черви и т.д. которые попали в компьютер, могут забирать для своих нужд часть пропускной возможности канала. Для их обезвреживания необходимо использовать антивирусные приложения.

Если вы используете Wi-Fi, который не защищен паролем, то к нему обычно подсоединяются другие пользователи, которые не прочь использовать халявный трафик. Обязательно установите пароль для подключения к Wi-Fi.

Снижают скорость и параллельно работающие программы. К примеру, одновременная менеджеров закачки, интернет-мессенджеров, автоматического обновления операционки приводит к увеличению нагрузки процессора и поэтому скорость интернет-соединения снижается.

Вот эти действия, в некоторых случаях, помогают увеличить скорость интернета:

Если у вас подключено высокое интернет-соединение, а скорость оставляет желать лучшего – увеличьте пропускную скорость порта. Сделать это достаточно просто. Зайдите в "Панель управления" далее в «Система» и в раздел "Оборудование", после этого кликните по "Диспетчеру устройств". Находите «Порты (COM либо LPT)», затем разворачиваете их содержимое и отыскиваете "Последовательный порт (СОМ 1)".

После этого кликаете правой кнопкой мышки и открываете "Свойства". После этого откроется окошко, в котором нужно перейти в графу "Параметры порта". Отыскиваете параметр "Скорость" (бит в секунду) и кликаете на цифру 115200 – далее О.К! Поздравляем! Теперь у вас пропускная скорость порта увеличена. Поскольку по молчанию установлена скорость – 9600 бит/сек.

Для увеличения скорости также можно попробовать отключить планировщик пакетов QoS: Запускаем утилиту gpedit.msc (Пуск - Выполнить или Поиск - gpedit.msc). Далее: Конфигурация компьютера - Административные шаблоны - Сеть - Планировщик пакетов QoS - Ограничить резервируемую пропускную способность - Включить - выставить 0%. Нажимаем "Применить" и перезагружаем компьютер.

Пропускная способность - отражает объем данных, переданных сетью либо ее частью в единицу времени. Различают среднюю, мгновенную и максимальную пропускную способность.

Средняя пропускная способность вычисляется путем деления общего объема переданных данных на время их передачи, причем выбирается довольно долгий интервал времени - час, день либо неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней пропускной способности тем, что для усреднения выбирается очень маленький интервал времени - скажем, 10 мс либо 1 с.

Максимальная пропускная способность - это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение периода отслеживания.

Главная задача, для решения которой строится любая сеть - стремительная передача информации между компьютерами. Следовательно, критерии, связанные с пропускной способностью сети либо части сети, отлично отражают качество выполнения сетью ее главной функции.

Существует огромное число вариантов определения критериев этого вида, также, как и в случае критериев класса "время реакции". Эти варианты могут отличаться друг от друга: выбранной единицей измерения числа передаваемой информации, характером рассматриваемых данных - только пользовательские либо же пользовательские совместно со служебными, числом точек измерения передаваемого трафика, методом усреднения итогов на сеть в совокупности. Разберём разные методы построения критерия пропускной способности детально.

Критерии, отличающиеся единицей измерения передаваемой информации. В качестве единицы измерения передаваемой информации традиционно применяются пакеты (либо кадры, дальше эти термины будут применяться как синонимы) либо биты. Следовательно, пропускная способность измеряется в пакетах в секунду либо же в битах в секунду.

Так как вычислительные сети работают по тезису коммутации пакетов (либо кадров), то измерение числа переданной информации в пакетах имеет смысл, тем более что пропускная способность коммуникационного оборудования, работающего на канальному ровнее и выше, также чаще каждого измеряется в пакетах в секунду. Впрочем, из-за переменного размера пакета (это свойственно для всех протоколов за исключением АТМ, имеющего фиксированный размер пакета в 53 байта), измерение пропускной способности в пакетах в секунду связано с некоторой неопределенностью - пакеты какого протокола и какого размера имеются в виду? Чаще всего подразумевают пакеты протокола Ethernet, как самого распространенного, имеющие наименьший для протокола размер в 64 байта. Пакеты минимальной длины выбраны в качестве эталонных из-за того, что они создают для коммуникационного оборудования наиболее весомый режим работы - вычислительные операции, производимые с всяким пришедшим пакетом, в слабой степени зависят от его размера, следственно на единицу переносимой информации обработка пакета минимальной длины требует выполнения значительно много операций, чем для пакета максимальной длины.

Измерение пропускной способности в битах в секунду (для локальных сетей больше характерны скорости, измеряемые в миллионах бит в секунду - Мб/c) дает более точную оценку скорости передаваемой информации, чем при применении пакетов.

Критерии, отличающиеся учетом служебной информации. В любом протоколе имеется заголовок, переносящий служебную информацию, и поле данных, в котором переносится информация, считающаяся для данного протокола пользовательской. Скажем, в кадре протокола Ethernet малейшего размера 46 байт (из 64) представляют собой поле данных, а оставшиеся 18 являются служебной информацией. При измерении пропускной способности в пакетах в секунду отделить пользовательскую информацию от служебной немыслимо, а при побитовом измерении - возможно.

Если пропускная способность измеряется без деления информации на пользовательскую и служебную, то в этом случае невозможно ставить задачу выбора протокола либо стека протоколов для данной сети. Это объясняется тем, что даже если при замене одного протокола на иной мы получим высокую пропускную способность сети, то это не обозначает, что для финальных пользователей сеть будет работать быстрее - если доля служебной информации, доводящаяся на единицу пользовательских данных, у этих протоколов разная, то разрешается в качестве оптимального предпочесть более замедленный вариант сети.

Если же тип протокола не меняется при настройке сети, то можно применять и критерии, не выделяющие пользовательские данные из всеобщего потока.

При тестировании пропускной способности сети на прикладном уровне проще измерять как раз пропускную способность по пользовательским данным. Для этого довольно измерить время передачи файла определенного размера между сервером и клиентом и поделить размер файла на полученное время. Для измерения всеобщей пропускной способности нужны особые инструменты измерения - анализаторы протоколов либо SNMP либо RMON агенты, встроенные в операционные системы, сетевые адаптеры либо коммуникационное оборудование.

Критерии, отличающиеся числом и расположением точек измерения. Пропускную способность, возможно, измерять между всякими двумя узлами либо точками сети, скажем, между клиентским компьютером 1 и сервером 3 из примера, приведенного на рис. 2.2. При этом получаемые значения пропускной способности будут изменяться при одних и тех же условиях работы сети в зависимости от того, между какими двумя точками производятся измерения. Потому что в сети единовременно работает огромное число пользовательских компьютеров и серверов, то полные данные о пропускной способности сети дает комплект пропускных способностей, измеренных для разных сочетаний взаимодействующих компьютеров - так называемая матрица трафика узлов сети. Существуют особые средства измерения, которые фиксируют матрицу трафика для всего узла сети.

В связи с тем, что в сетях данные на пути до узла назначения традиционно проходят через несколько транзитных промежуточных этапов обработки, то в качестве критерия результативности может рассматриваться пропускная способность отдельного промежуточного элемента сети - отдельного канала, сегмента либо коммуникационного устройства.

Знание всей пропускной способности между двумя узлами не может дать полной информации о допустимых путях ее возрастания, потому что из всеобщей цифры невозможно осознать, какой из промежуточных этапов обработки пакетов в наибольшей степени тормозит работу сети. Следовательно, данные о пропускной способности отдельных элементов сети могут быть пригодны для принятия решения о методах ее оптимизации.

В рассматриваемом примере пакеты на пути от клиентского компьютера 1 до сервера 3 проходят через следующие промежуточные элементы сети:

Сегмент АR Коммутатор R сегмент ВR Маршрутизатор R сегмент СR Повторитель R сегмент D.

Всякий из этих элементов владеет определенной пропускной способностью, следовательно, общая пропускная способность сети между компьютером 1 и сервером 3 будет равна минимальной из пропускных способностей элементов маршрута, а задержка передачи одного пакета (один из вариантов определения времени реакции) будет равна сумме задержек, вносимых всяким элементом. Для возрастания пропускной способности составного пути нужно в первую очередь обратить внимание на самые медленные элементы - в данном случае таким элементом скорее будет маршрутизатор.

Необходимо определить всеобщую пропускную способность сети как среднее число информации, переданной между всеми узлами сети в единицу времени. Общая пропускная способность сети может измеряться как в пакетах в секунду, так и в битах в секунду. При делении сети на секции либо подсети общая пропускная способность сети равна сумме пропускных способностей подсетей плюс пропускная способность межсегментных либо межсетевых связей.

Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-нибудь сетевого устройства либо части сети и моментом появления его на выходе этого устройства.