Надежность. 
Корпоративные сети

Надёжность — это способность верно работать в течение продолжительного периода времени. Это качество имеет три составляющих: собственно безопасность, подготовленность и удобство сервиса.

Увеличение безопасности заключается в предотвращении неисправностей, отказов и сбоев за счет использования электронных схем и компонентов с высокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечения тепловых режимов их работы, а также за счет улучшения способов сборки аппаратуры. Надёжность измеряется интенсивностью отказов и средним временем наработки на отказ. Надёжность сетей как распределенных систем во многом определяется безопасностью кабельных систем и коммутационной аппаратуры — разъемов, кроссовых панелей, коммутационных шкафов и т. п., обеспечивающих собственно электрическую либо оптическую связность отдельных узлов между собой.

Повышение готовности полагает подавление в определенных пределах влияния отказов и сбоев на работу системы с поддержкой средств контроля и коррекции ошибок, а также средств механического восстановления циркуляции информации в сети после выявления неисправности. Увеличение готовности представляет собой борьбу за снижение времени простоя системы.

Критерием оценки готовности является показатель готовности, тот, что равен доле времени нахождения системы в работоспособном состоянии и может интерпретироваться как вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии. Показатель готовности вычисляется как отношение среднего времени наработки на отказ к сумме этой же величины и среднего времени восстановления. Системы с высокой готовностью называют также отказоустойчивыми.

Основным методом увеличения готовности является избыточность, на основе которой реализуются разные варианты отказоустойчивых архитектур. Вычислительные сети включают огромное число элементов разных типов, и для обеспечения отказоустойчивости нужна избыточность по всему из ключевых элементов сети.

Если рассматривать сеть только как транспортную систему, то избыточность должна существовать для всех магистральных маршрутов сети, то есть маршрутов, являющихся общими для большого числа клиентов сети. Такими маршрутами традиционно являются маршруты к корпоративным серверам — серверам баз данных, Web-серверам, почтовым серверам и т. п. Следовательно, для организации отказоустойчивой работы все элементы сети, через которые проходят такие маршруты, обязаны быть зарезервированы: обязаны иметься резервные кабельные связи, которыми дозволено воспользоваться при отказе одного из основных кабелей, все коммуникационные устройства на магистральных путях обязаны либо сами быть реализованы по отказоустойчивой схеме с резервированием всех основных своих компонентов, либо для всего коммуникационного устройства должно иметься резервное схожее устройство.

Переход с основной связи на резервную либо с основного устройства на резервное может протекать как в механическом режиме, так и вручную, при участии администратора. Видимо, что механический переход повышает показатель готовности системы, потому что время простоя сети в этом случае будет значительно меньше, чем при вмешательстве человека. Для выполнения механических процедур реконфигурации нужно иметь в сети интеллектуальные коммуникационные устройства, а также централизованную систему управления, помогающую устройствам распознавать отказы в сети и адекватно на них реагировать.

Высокую степень готовности сети возможно обеспечить в том случае, когда процедуры тестирования работоспособности элементов сети и перехода на резервные элементы встроены в коммуникационные протоколы. Примером такого типа протоколов может служить протокол FDDI, в котором непрерывно тестируются физические связи между узлами и концентраторами сети, а в случае их отказа выполняется механическая реконфигурация связей за счет вторичного резервного кольца.

Существуют и особые протоколы, поддерживающие отказоустойчивость сети, скажем, протокол SpanningTree, исполняющий механический переход на резервные связи в сети, построенной на основе мостов и коммутаторов.

Существуют разные градации отказоустойчивых компьютерных систем, к которым относятся и вычислительные сети. Приведем несколько общепризнанных определений:

• · высокая готовность (highavailability) — характеризует системы, исполненные по традиционной компьютерной спецтехнологии, использующие избыточные аппаратные и программные средства и допускающие время исправления в промежутке от 2 до 20 минут;
• · устойчивость к отказам (faulttolerance) — характеристика таких систем, которые имеют в запасе избыточную аппаратуру для всех функциональных блоков, включая процессоры, источники питания, подсистемы ввода/вывода, подсистемы дисковой памяти, причем время восстановления при отказе не превышает одной секунды;
• · непрерывная готовность (continuousavailability) — это качество систем, которые также обеспечивают время восстановления в пределах одной секунды, но в отличие от систем устойчивых к отказам, системы постоянной готовности устраняют не только простои, возникшие в итоге отказов, но и плановые простои, связанные с модернизацией либо обслуживанием системы. Все эти работы проводятся в режиме online. Дополнительным требованием к системам постоянной готовности является отсутствие деградации, то есть система должна поддерживать непрерывный уровень функциональных вероятностей и эффективности самостоятельно от происхождения отказов.

Основными для теории безопасности являются загвоздки надежностного анализа и синтеза. Первая состоит в вычислении количественных показателей безопасности присутствующей либо проектируемой системы с целью определения соответствия ее предъявляемым требованиям. Целью надежностного синтеза является обеспечение требуемого уровня безопасности системы.

Для оценки безопасности трудных систем используется дальнейший комплект характеристик:

• · Готовность либо показатель готовности (availability) — обозначает долю времени, в течение которого система может быть использована. Подготовленность может быть усовершенствована путем вступления избыточности в конструкцию системы. Дабы сеть дозволено было отнести к высоконадежной, она должна как минимум владеть высокой готовностью, нужно обеспечить сохранность данных и охрану их от искажений, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных (скажем, если для возрастания безопасности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то надобно непрерывно обеспечивать их идентичность).
• · Безопасность (security) — способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.
• · Отказоустойчивость (faulttolerance). В сетях под отказоустойчивостью воспринимается способность системы спрятать от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. В совокупности система будет продолжать исполнять свои функции;
• · Вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений.
• · Наряду с этой характеристикой могут применяться и другие показатели:
• · вероятность потери пакета;
• · вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных;
• · отношение утраченных пакетов к доставленным.

Основой безопасности всех корпоративных сетей, является безопасность сетей связи (СС), но обеспечение высокой безопасности не является самоцелью, а представляет собой средство достижения максимальной результативности сети уровень безопасности, при котором достигается максимум показателя результативности СС, является оптимальным для нее. Данный уровень определяется многими факторами, к числу которых относятся: предназначение СС, ее конструкция, размер убытков, вызванных потерей заявки на обслуживание, используемые алгоритмы управления, уровень безопасности элементов СС, их стоимость, данные эксплуатации и т. д. Наилучший уровень безопасности СС определяется на этапе системного проектирования системы высокого порядка, в которую СС входит в качестве подсистемы.

Обеспечение требуемого уровня безопасности на этапе управления присутствующей СС сначала решается с целью применения для этого внутренних источников сети, без вступления структурной избыточности, и сводится к образованию множества маршрутов для всей тяготеющей пары, обеспечивающего требуемый уровень безопасности.

Образование множества маршрутов осуществляется итеративно, причем на всяком шаге для сформированного к началу этого шага множества рассчитывается вероятность удачной реализации сеанса. Если эта вероятность не меньше нужной, процесс завершается.

Образование исходного множества маршрутов может осуществляться двумя методами:

• — 1-й заключается в том, что пользователь включает в него маршруты, отобранные им на основании некоторого критерия, скажем, исходя из бывшего опыта их применения.
• — 2-й метод используется, когда пользователь не имеет вероятности независимо сформировать это множество. В этом случае отбирается некоторое число (традиционно не больше десяти) верных маршрутов, из которых пользователь выбирает по своему усмотрению некоторое подмножество. Если показатель безопасности сформированной таким образом подсети поменьше требуемого, из оставшегося множества выбираются особенно верные маршруты (допустимо, один), оценивается обеспечиваемая при этом вероятность связности и т. д.