Модель функционала сети

Модель, описывающая функциональность сети необходима, прежде всего, для адекватного построения логической топологии, выбора типа оборудования и формирования политики доступа и безопасности внутри сети. Однако помимо перечисленных задач у данной модели есть побочная, но не менее важная задача — это разбиение общего потока данных на более мелкие, что позволит, выполнив соответствующие расчеты получить численные характеристики параметров проектируемой сети. Модели, характеризующие функционал сети, как правило, представляются в виде визуальных диаграмм, на которые существует множество стандартов. Примерами таких стандартов могут быть методологии структурного моделирования представленные семейством диаграмм:

• · IDEF0 — вид диаграмм предназначенный для моделирования бизнес процессов в виде отдельных взаимосвязанных функциональных блоков;
• · DFD (Data Flow Diagrams) — диаграммы потоков данных, предназначенные для демонстрации того как каждая отдельно взятая функция отображенная на диаграмме IDEF0 преобразует свои входные данные в выходные;
• · IDEF3 (Workflow diagramming) — предназначены для описания логики взаимодействия информационных потоков, с их помощью можно описывать сценарии действий сотрудников организации или событий которые необходимо обработать за конечное время.

Или же методологии, основанные на объектно-ориентированном подходе, такие как UML (Unified Modeling Language), который представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, разработанный для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Этот язык одновременно является простым и мощным средством моделирования, который может быть эффективно использован для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных систем самого различного целевого назначения. Он вобрал в себя наилучшие качества методов программной инженерии, которые с успехом использовались на протяжении последних лет при моделировании больших и сложных систем.

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм. В терминах языка UML определены следующие виды диаграмм:

• · Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования;
• · Диаграмма классов служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования;
• · Диаграмма состояний описывает процесс изменения состояний только одного класса;
• · Диаграмма деятельности представляет собой некоторую совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом;
• · Диаграмма последовательности используется для моделирования взаимодействия элементов во времени;
• · Диаграмма кооперации предназначена для спецификации структурных аспектов взаимодействия;
• · Диаграмма компонентов описывает особенности физического представления системы;
• · Диаграмма развертывания предназначена для визуализации элементов и компонентов программы;

Из описания видно, что обе рассмотренные методологии предназначены в большей части для сопровождения разработок программных средств, для описания функционала сети можно воспользоваться неформальными диаграммами, главное условие это понятность смысла и читабельность составленных диаграмм. Так же стоит отметить, весьма полезной может оказаться диаграмма вариантов использования из методологии UML. Необходимо определиться с программным средством позволяющим строить различные графические формации без особых трудностей. Из функциональных требований, предъявляемых к программному средству с помощью которого планируется составление графических моделей можно выделить следующие:

• · Создание произвольных геометрических фигур;
• · Установка именованных связей между этими фигурами;
• · Добавление текстовых комментариев на модель;
• · Простая интеграция созданной модели в офисные документы;
• · Поддержка основных диаграмм нотации UML.

Рынком ИТ, представляются множество средств реализующих некоторые из приведенных функций, существуют даже интернет он-лайн системы, которые нет нужды устанавливать на компьютер, примером такой системы может являться пилотный проект под названием «Best4» доступный по адресу в интернете www. best4c.com, однако для работы с такой системой требуется постоянный и достаточно высокоскоростной доступ к сети Интернет. Наиболее подходящим и удовлетворяющим в полной мере все функциональные критерии является средство MS Visio 2007. Так же существенным достоинством в пользу этого средства является обширная коллекция визуальных объектов для различных областей человеческой деятельности. Остановим свой выбор на нем.

Построим первую модель на наивысшем уровне абстракции. В данном случае самый верхний уровень абстракции это структура процесса обмена информацией в сети. Для построения этой модели было принято решение не использовать какие-либо стандарты на модели. Для более объективного взгляда на предметную область был применен метод процессного разбиения задач. Так задача обмена информацией в сети пансионата представляется двумя глобальными процессами «Обмен информацией внутри пансионата» и «Обмен информацией с внешней средой», как показано на рисунке 2.1. Далее каждый процесс был рассмотрен на один уровень глубже, так исходя из требований выдвинутых заказчиком в пункте 1.3, следует, что процесс обмена информацией внутри пансионата представляется двумя классами «Клиенты пансионата» и «Персонал пансионата». В свою очередь процесс обмена информацией с внешней средой осуществляется тремя классами «Клиенты пансионата», «Персонал пансионата» и «Клиенты ресторана». Стоит отметить, что каждый из классов изолирован от других. Это означает, что в процессе обмена информацией внутри пансионата экземпляры класса «Клиенты пансионата» взаимодействуют между собой, но, ни в коей мере не осуществляют взаимодействие с экземплярами класса «Персонал пансионата». Аналогично ситуация происходит и в процессе обмена информацией с внешней средой, все экземпляры отдельно взятого класса взаимодействуют с внешней средой, но не как не видят экземпляры других классов.

Рассмотрим процесс обмена информацией внутри пансионата более подробно в нотациях языка UML, с помощью диаграмм вариантов использования (use case).

На рисунке 2.2 изображена диаграмма вариантов использования типов информации классами пользователей «Клиенты пансионата» и «Персонал пансионата». Из данной диаграммы видно, каким типом информации могут пользоваться пользователи.

Рис. 2.1 Задача обмена информацией в сети пансионата

Рис. 2.2 Процесс обмена информацией внутри пансионата

Анализируя данную диаграмму и значения таблицы 1.2 можно сделать вывод о том, что наиболее мощными информационными потоками внутри пансионата, для обоих классов пользователей является «Видеоконференцсвязь». Учитывая тот факт, что вычислительные сети строятся с избыточностью по пропускной способности, то для расчета минимальных необходимых характеристик следует рассматривать ситуации экстремального характера, а именно ситуацию когда всеми пользователями будет использоваться одновременно услуга видеоконференцсвязи. Расчет и математическое обоснование характеристик будет произведено в следующем пункте данного раздела.

А в данный момент необходимо повторить процедуру уменьшения уровня абстракции с помощью диаграмм вариантов использования для процесса обмена информацией с внешней средой. Построенная модель представлена на рисунке 2.3. Категории и типы информации в процессе взаимодействия с внешней средой не изменились по отношению к процессу внутреннего взаимодействия. Изменилось количество классов пользователей (Актеров) и характер их связи с типами информации. Проведем анализ диаграммы представленной на рисунке 2.3 и значений в таблице 1.2. В ходе проведения анализа выяснилось следующие особенности процесса внешнего взаимодействия:

• · Клиенты пансионата используют в процессе взаимодействия с внешней средой все типы информации категорий «Мультимедиа» и «Текстовая информация», а так же услуги VoIP. Из таблицы 1.2 следует, что наиболее требовательным из указанных типов информации является VoIP (время задержки<5 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента =256 Кбит/с);
• · Посетители ресторана могут использовать все типы текстовой информации, исходя из данных, приведенных в таблице 1.2 можно сделать вывод, наиболее требовательным к каналам связи является информационный поток создаваемый работой с HTML (время задержки<150 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента =56 Кбит/с);
• · Персонал пансионата может использовать все типы информации следующих категорий: «Мультимедиа», «Задачи реального времени», «Текстовая информация». Опять же обращаясь к таблице 1.2 можно видеть, что в данном случае самый требовательный тип информации это видеоконференцсвязь (время задержки<1 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента =512 Кбит/с).

Рис 2.3 Процесс обмена информацией пансионата с внешней средой

Выводы: В ходе построения моделей процессов информационного взаимодействия и их совместного анализа с таблицей информационных потоков были выявлены наиболее критичные типы информации для каждого класса пользователей как в процессе внутреннего обмена информацией, так и в процессе обмена информацией с внешней средой. Главным образом результатом проделанных операций явились следующие данные: для двух видов процесса информационного взаимодействия были выявлены участвующие в оном классы пользователей, а для них в свою очередь определены типы информации которые могут использоваться. Из всех возможных типов на основе таблицы информационных потоков были выявлены наиболее критичные, так как для вычислительных сетей важно то, как она будет справляться с пиковыми нагрузками. Эти данные будут использованы для построения математических моделей. Итак, подводя сухой остаток, отметим следующее:

1. Информационное взаимодействие внутри пансионата:

a. Клиенты пансионата Видеоконференцсвязь (время задержки<1 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента=512 Кбит/с);

b. Персонал пансионата Видеоконференцсвязь (время задержки<1 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента=512 Кбит/с);

2. Информационное взаимодействие с внешней средой.

a. Клиенты пансионата.

VoIP (время задержки<5 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента=256 Кбит/с);

b. Персонал пансионата Видеоконференцсвязь в качестве 240*120, (время задержки<5 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента =512 Кбит/с);

c. Клиенты ресторана.

HTML (время задержки<150 мс, интенсивность потока заявок на одного абонента =56 Кбит/с).

На основе данных полученных в первом разделе данной работы и результатов анализа проведенного в текущем разделе перейдем к этапу построения математических моделей направленных на расчет характеристик проектируемой сети.