Luotettavuus (tietokoneverkko)

Tässä artikkelissa ei mainita mitään lähdettä ja se voi sisältää virheellisiä tietoja (raportoitu joulukuussa 2017).

Jos sinulla on hakuteoksia tai artikkeleita tai jos tiedät laadukkaita verkkosivustoja, jotka käsittelevät tässä käsiteltävää aihetta, täydennä artikkeli antamalla viitteet, jotka ovat hyödyllisiä sen todennettavuuden kannalta, ja linkittämällä ne " Muistiinpanot " -osioon.  Ja viitteet  "( muokkaa artikkeli ).

Etsi lähteet aiheesta "  Luotettavuus (tietokoneverkko)  "  :

In tietoverkkojen , joka on luotettava protokolla tarjoaa varmuuden toimituksen datan vastaanottajalle (t), toisin kuin epäluotettava protokolla , joka ei anna ilmoitusta lähettäjälle koskien toimituksen lähetetyn datan. Luotettavuus on synonyymi varmuudelle , jota termiä ITU ja ATM Forum käyttävät osana ATM- palvelukohtaista koordinointitoimintoa esimerkiksi varmistaakseen AAL5: n kanssa toteutetun varmuuden .

Luotettavat protokollat ​​vaativat yleensä enemmän resursseja kuin epäluotettavat protokollat, ja siksi ne toimivat hitaammin ja pienemmällä skaalautuvuudella. Tämä on harvoin ongelma yksilähetystyyppisissä protokollissa , mutta siitä voi tulla ongelma heikoille monilähetysprotokollille .

TCP , Internetissä käytettävä pääprotokolla, on luotettava unicast-protokolla. UDP , jota käytetään usein tietokonepeleissä tai muissa tilanteissa, joissa nopeus on ratkaisevan tärkeää ja pienen datan menetys ei ole niin tärkeää tietojen ohimenevyyden vuoksi, on toisaalta protokolla, epäluotettava.

Usein luotettava unicast-protokolla on myös yhteyspohjainen . Esimerkiksi TCP-protokolla on yhteyspainotteinen, ja virtuaalipiirin tunnus koostuu lähde- ja kohde- IP- osoitteista ja porttinumeroista. Jotkut epäluotettavat protokollat ​​ovat myös yhteyspohjaisia. Näitä ovat ATM ja kehysten välitys . On myös luotettavia yhteyksiä käyttämättömiä protokollia, kuten AX.25, kun tietoja välitetään kehysten välillä. Mutta tätä yhdistelmää esiintyy harvoin: luotettava ja yhteydetön yhdistelmä on harvinaista kaupallisissa ja akateemisissa verkoissa.

Historia

Kun NPL-verkko on ensin asettanut pakettikytkennän , ARPANET tarjoaa luotettavan pakettien toimitusmenettelyn liitetyille isäntilleen 1822-käyttöliittymän kautta . Isäntätietokone yksinkertaisesti järjestää tiedot oikeaan pakettimuotoon, lisää kohde-isäntätietokoneen osoitteen ja lähettää viestin liitännän kautta liitäntäviestiprosessorille, johon se oli kytketty. Kun viesti oli toimitettu kohde-isännälle, lähetysvahvistus toimitettiin lähettävälle isännälle. Jos verkko ei pystyisi toimittamaan viestiä, se lähettää virheilmoituksen lähettävälle isännälle.

Samaan aikaan CYCLADESin ja ALOHAnetin kehittäjät ovat osoittaneet, että tehokas tietoverkko on mahdollista rakentaa tarjoamatta luotettavaa pakettien lähetystä. Ethernet- suunnittelijat käyttivät tätä tietoa myöhemmin uudelleen .

Jos verkko ei takaa pakettien jakelua, isännän vastuulla on huolehtia luotettavuudesta havaitsemalla ja lähettämällä kadonneet paketit uudelleen. ARPANETista saatu kokemus osoitti, että verkko itse ei pystynyt havaitsemaan luotettavasti kaikkia pakettien toimitusvirheitä, mikä vastasi virheiden havaitsemisesta aina lähettävälle isännälle. Tämä johti end-to-end-periaatteen kehittämiseen , joka on yksi Internetin perusvalinnoista .

Ominaisuudet

Luotettava palvelu on palvelu, joka ilmoittaa käyttäjälle, jos toimitus epäonnistuu, kun taas "epäluotettava" palvelu ei takaa tätä käyttäytymistä. Esimerkiksi IP tarjoaa epäluotettavaa palvelua. Yhdessä TCP ja IP tarjoavat luotettavaa palvelua, kun taas UDP ja IP eivät. Kaikki nämä protokollat ​​käyttävät paketteja, mutta UDP- paketteja kutsutaan yleisesti datagrammeiksi.

Tämä artikkeli saattaa sisältää julkaisemattomia teoksia tai vahvistamattomia lausuntoja lähteistä huolimatta. Joitakin heistä näyttää todellakin poikkeavan todellisesta merkityksestään kirjoittajan tulkinnalla.

Sisältö saattaa vaikuttaa uskottavalta esitettyjen lähteiden valossa, mutta siihen ei pidä luottaa, koska se ei välttämättä heijasta niitä. Voit auttaa asettamalla artikkelin tekstin lähteiden mukaan. Katso keskustelusivulla lisätietoja.

Hajautettujen protokollien yhteydessä luotettavuusominaisuudet määrittävät takuut, jotka protokolla antaa viestien lähettämiselle vastaanottajalle (vastaanottajille).

Esimerkki unicast-lähetysprotokollan luotettavuusominaisuudesta on "ainakin kerran", toisin sanoen ainakin yhden kopion sanomasta taataan toimitettavaksi vastaanottajalle.

Monilähetysprotokollien luotettavuusominaisuudet voidaan ilmaista vastaanottajan funktiona (näitä kutsutaan yksinkertaisiksi luotettavuusominaisuuksiksi) tai ne voivat liittyä toimitukseen ja / tai toimituksen järjestykseen eri vastaanottajien välillä (puhumme vahvasta luotettavuudesta) ominaisuudet).

Monilähetysprotokollien yhteydessä vahvat luotettavuusominaisuudet määrittävät takuut siitä, että protokolla tarjoaa viestien lähettämisen eri vastaanottajille.

Esimerkki vahvasta luotettavuusominaisuudesta on viimeisen kopion soittopyyntö , mikä tarkoittaa, että niin kauan kuin ainakin yksi kopio viestistä on yhden vastaanottajan käytettävissä, kaikki muut vastaanottajat, jotka eivät näe viestiä, -virhe lopulta saa kopion. yhtä hyvin. Tällaiset vahvat luotettavuusominaisuudet edellyttävät yleensä viestien edelleenlähettämistä tai siirtämistä vastaanottajien välillä.

Esimerkki viimeisen kappaleen palautusta vahvemmasta luotettavuusominaisuudesta on atomisuus. Tämä ominaisuus edellyttää, että jos ainakin yksi kopio viestistä on välitetty yhdelle vastaanottajalle, kaikki muut vastaanottajat saavat lopulta kopion kyseisestä viestistä. Toisin sanoen jokainen viesti toimitetaan aina joko kaikille tai kenellekään vastaanottajalle.

Yksi monimutkaisemmista luotettavuusominaisuuksista on virtuaalinen synkronointi.

Vahvat luotettavuusominaisuudet tarjoavat ryhmäviestintäjärjestelmät (GCS), kuten IS-IS , Appia framework, Spread, JGroups tai QuickSilver Scalable Multicast. QuickSilver Properties Framework on joustava alusta, jonka avulla vahvat luotettavuusominaisuudet voidaan ilmaista puhtaasti deklaratiivisella tavalla käyttäen yksinkertaista sääntöpohjaista kieltä, joka käännetään automaattisesti hierarkkiseksi protokollaksi.

Luotettava lähetys reaaliaikaisissa järjestelmissä

On kuitenkin ongelma määritellä luotettavuus "toimitus- tai vikailmoitukseksi" reaaliaikaisessa laskennassa . Tällaisissa järjestelmissä ei ole toimitettu reaaliaikaista tietoa huonontaa suorituskykyä, ja jotkut, kuten mission- kriittisiä järjestelmiä , ja jotkut kriittisille turvallisia järjestelmiä, on osoitettava, että he pystyvät varmistamaan tasolle. Vähimmäispalveluja. Tämä puolestaan ​​vaatii vähäistä luotettavuutta kriittisten tietojen toimittamisessa. Siksi on vain toimituksen että asiat, ja ilmoittaa lähettäjälle lähetyksen epäonnistumisesta ei estä tai lieventää epäonnistumisen siirtokerros on reaaliaikainen järjestelmä toimittaa tiedot.

Vuonna tiukka ja joustava reaaliaikaiset järjestelmät , tiedot on toimitettava ennalta vahvistetussa aikataulussa, eli tieto on toimitettu myöhässä enää arvokas. Tiukkojen reaaliaikaisten järjestelmien tapauksessa kaikki tiedot on toimitettava ennen eräpäivää, muuten järjestelmän katsotaan olevan vikatilassa. Ns. Joustavissa reaaliaikaisissa järjestelmissä on tietty hyväksyttävä todennäköisyys, että tietoja ei toimiteta tai toimitetaan myöhässä - mikä on vastaavaa.

On olemassa useita protokollia, jotka pystyvät täyttämään reaaliaikaisen vaatimukset toimitusten luotettavuus ja täsmällisyys, ainakin ns joustava reaaliaikaiset järjestelmät (johtuen väistämättä ja väistämättömiä aiheuttamien tappioiden, esimerkiksi, jonka virhesuhde on fyysinen kerros):

MIL-STD-1553B ja STANAG 3910 ovat tunnettuja esimerkkejä tällaisista täsmällisistä ja luotettavista protokollista tietoväylille ilmailutekniikassa . MIL-1553 käyttää jaettua 1 Mbit / s välineitä tiedon siirtoon ja valvontaan näiden lähetysten, ja on laajalti käytetty sotilaallisiin avioniikan järjestelmissä (joissa "Joka järjestelmässä on omat tietokoneet suorittavat omia tehtäviään"

Se käyttää väyläohjainta (BC) kytkettyjen etäpäätteiden (RT) ohjaamiseen näiden tietojen vastaanottamiseksi tai lähettämiseksi. CO voi siis varmistaa, ettei ruuhkia ole, ja siirrot ovat aina täsmällisiä. MIL-1553-protokolla mahdollistaa myös automaattiset uudelleenkäynnistykset, jotka voivat aina varmistaa toimituksen määrätyssä ajassa ja lisätä luotettavuutta fyysisen kerroksen yläpuolella. STANAG 3910, joka tunnetaan myös nimellä EFABus sen käytössä Eurofighter Typhoonissa , on itse asiassa MIL-1553-standardin täydennetty versio, jossa on 20 Mbit / s jaettu mediaväylä tiedonsiirtoa varten, samalla kun säilytetään 1 Mbit / s jaettu mediaväylä hallintaan.

Asynchronous Transfer Mode (ATM), The Ilmailutekniikka Full Duplex Switched Ethernet (AFDX), ja aika laukeaa Ethernet (TTEthernet) ovat esimerkkejä pakettiverkon protokollia, jossa täsmällisyys ja luotettavuus tiedonsiirrot voidaan tarjota verkko. AFDX ja TTEthernet perustuvat myös IEEE 802.3 Ethernet -standardiin, vaikka ne eivät ole täysin yhteensopivia sen kanssa.

Pankkiautomaatti käyttää yhteyspainotteisia virtuaalikanavia (VC), joilla on täysin deterministiset polut verkon kautta, sekä verkon sisällä toteutettua käyttöä ja verkon parametrien hallintaa (UPC / NPC) rajoittaakseen kunkin VC: n liikennettä. erikseen. Tämä mahdollistaa verkon jaettujen resurssien (kytkinpuskurien) käytön laskemisen etukäteen reititettävän liikenteen parametreista, ts. Järjestelmän suunnitteluhetkellä. Se, että verkko toteuttaa ne, tarkoittaa, että nämä laskelmat pysyvät voimassa, vaikka muut verkon käyttäjät käyttäytyvät odottamattomalla tavalla, eli lähettävät enemmän tietoa kuin odotettiin. Laskettuja käyttötapoja voidaan sitten verrata resurssien kapasiteettiin osoittaakseen, että kun otetaan huomioon reittien rajoitukset ja näiden yhteyksien kaistanleveydet, näihin siirtoihin käytettyä resurssia ei koskaan ylitetä. Tästä syystä ruuhkaongelmat eivät koskaan vaikuta näihin siirtoihin, eikä tästä vaikutuksesta aiheudu tappioita. Sitten ennustetusta kytkimen maksimipuskurin käytöstä voidaan myös ennustaa verkon viive. Luotettavuuden ja täsmällisyyden osoittamiseksi ja siten, että todisteet ovat epäherkkät verkkoon kytkettyjen laitteiden aiheuttamille verkon häiriöille ja haitallisille toimille, näiden resurssien käytön laskeminen ei kuitenkaan voi perustua parametreihin, joita verkko ei noudata aktiivisesti, Toisin sanoen ne eivät voi perustua liikenteen lähteiden tehtäviin tai liikenteen ominaisuuksien tilastollisiin analyyseihin (katso verkon laskenta).

AFDX käyttää virtauksen kuristusta tai kaistanleveyden allokointia, mikä sallii jokaisen virtuaalilinkin (VL) liikenteen kuristamisen, jotta jaetut resurssivaatimukset voidaan ennustaa ja ruuhkat välttää. Voimme siis todistaa, että se ei vaikuta kriittisiin tietoihin. Resurssivaatimusten ennustamista ja ruuhkien mahdottomuuden osoittamista koskevat tekniikat eivät kuitenkaan kuulu AFDX-standardiin.

TTEthernet tarjoaa pienimmän mahdollisen viiveen tietojen siirtämisessä verkon kautta aikatoimintojen hallintamenetelmillä - joka kerta, kun siirto on tarkoitus aloittaa tiettynä ajankohtana, joten ristiriidat heidän kanssaan, jaetut resurssit ovat täysin hallinnassa ja ruuhkien mahdollisuus poistettu. Verkkokytkimet pakottavat tämän ajan varmistamaan vastustuskyky verkon vikoille ja muiden liitettyjen laitteiden haitallisille toimille. Kuitenkin "synkronoidut paikalliset kellot ovat ennakkoedellytys aikalaukaisulle viestinnälle". Kriittisen tiedon lähteillä on todellakin oltava sama käsitys ajasta kuin kytkimestä, jotta ne voivat lähettää oikeaan aikaan ja että kytkin tulkitsee sen oikein. Se merkitsee myös, että sekvenssin, johon kriittinen siirto suunnitellaan, on oltava ennakoitavissa sekä lähteelle että kytkimelle. Tämä puolestaan ​​rajoittaa lähetyssuunnittelun hyvin deterministiseen suunnitteluun, kuten sykliseen toimeenpanoon .

Matala viive tiedonsiirrossa väylällä tai verkossa ei kuitenkaan välttämättä johda pieniin viiveisiin siirrossa lähettävän sovelluksen ja tämän tiedon vastaanottavan sovelluksen välillä. Tämä pätee erityisesti silloin, kun siirrot väylän tai verkon yli ajoitetaan syklisesti (kuten usein tapahtuu MIL-STD-1553B ja STANAG 3910, ja edelleen AFDX ja TTEthernet), mutta sovellusprosessit ovat asynkronisia , kuten ennakoiva moniajo , tai vain plesiokronisen suhteessa tähän sykli. Tällöin maksimiviive ja värinät ovat yhtä suuret kuin kaksinkertainen päivitystaajuus syklistä siirtoa varten (siirrot odottavat lähetyksen ja vastaanoton välisen päivitysvälin kestoa, odottavat sitten vastaanoton ja käytön välisen päivitysvälin kestoa. lähetetyt tiedot).

AFDX: n ja TTEthernetin kanssa tarvitaan muita lisätoimintoja, joita liitännät verkon kanssa tarvitsevat kriittisten tietojen jne. Siirtämiseen, mikä vaikeuttaa tavallisten Ethernet-liitäntöjen käyttöä. Esimerkkejä näistä toiminnoista ovat AFDX: n kaistanleveyden allokoinnin epäsuhtaohjaus ja TTEthernetin vaatimukset tiedonsiirron erittäin tarkalle ajoitukselle. Muita verkkoliikenteen hallinnan menetelmiä, jotka mahdollistavat IEEE 802.3 -standardin mukaisten rajapintojen käytön, tutkitaan parhaillaan.

Viitteet