Оценка производительности протоколов доступа к ресурсам систем облачных вычислений

Оценка производительности протоколов;
Сравнение производительности протоколов;
Цель:
Объект исследования:
Протоколы канального уровня модели OSI
Актуальность:
Протоколы канального уровня получают доступ к среде передачи данных и обеспечивают достоверность передаваемой информации. От правильного выбора протокола доступа будет зависеть качество передаваемых данных

Достоинства:
доступность;
экономичность и эффективность;
гибкость и масштабируемость.
Недостатки:
необходимость постоянного соединения с сетью передачи данных;
низкий уровень безопасности.
Облачные вычисления – это предоставление повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к пулу разделяемых конфигурируемых вычислительных ресурсов.
Характеристики облачных вычислений

Канальный уровень предназначен для передачи кадров между устройствами, подключенными к одному сетевому сегменту.
Канальный уровень передачи данных выполняет следующие функции:
получение доступа к среде передачи данных;
выделение границ передаваемых кадров;
аппаратная адресация или адресация канального уровня;
обеспечение достоверности принимаемых данных;
Канальный уровень передачи данных
сетевой модели OSI

Пропускная способность протоколов
Пропускная способность протокола может быть:
номинальной;
эффективной.
Эффективная пропускная способность протокола – это скорость передачи данных, которые инкапсулированы в передаваемые кадры.
Номинальной пропускной способностью протокола – это битовая скорость передачи данных, поддерживаемая на интервале передачи одного кадра.
Межкадровый
интервал
Передача кадров:
СИ - Служебная информация

Размеры кадра и пакета
Чем больше размер одного передаваемого кадра, тем меньше кадров необходимо передавать. Меньшее количество передаваемых кадров приведёт к уменьшению размера совокупной передаваемой служебной информации, а значит эффективная пропускная способность увеличится.
Время доступа к среде передачи данных:
Время доступа к среде складывается из:
номинального времени доступа;
времени ожидания доступа.
Номинальное время доступа – это время доступа к незагруженной среде передачи данных, когда передающий сетевой узел не конкурирует с другими узлами за соединение с принимающим узлом.
Время ожидания доступа зависит от задержек, возникающих из-за разделения передающей среды между несколькими одновременно работающими сетевыми узлами.

Протоколы, применяемые в сетях передачи данных СПБ ИВЦ
Fast Ethernet
SFD – (Start of Frame Delimiter) DA (Destination Address) – адрес получателя; SA (Source Address) - адрес отправителя; L – (Length) размер данных; DSAP, SSAP, Control - заголовок LLC (Указатель типа протокола верхнего уровня); DATA - поле данных; FCS (Frame Check Sequence) - проверочная последовательность кадра (контрольная сумма).
Формат кадра:
Скорость передачи данных - 100 Мбит/с. Метод доступа к среде CSMA/СD.

Протоколы, применяемые в сетях передачи данных СПБ ИВЦ
HDLC
FD – границы кадра (01111110); address – адрес устройства передачи; control – поле управления; DATA - поле данных;
FCS (Frame Check Sequence) - контрольная последовательность, необходимая для обнаружения ошибок;
HDLC (High-Level Data Link Control) – протокол высокоуровневого управления каналом передачи данных.
Он реализует механизм управления потоком при помощи скользящего окна.
HDLC применяется на каналах передачи данных стандарта E1. Скорость передачи данных в канале E1 - 2 Мбит/с.
Формат кадра:

Протоколы, применяемые в сетях передачи данных СПБ ИВЦ
SHDSL
SHDSL (Single-pair High-speed Digital Subscriber Line) - это xDSL-технология, обеспечивающая симметричную дуплексную передачу данных по паре медных проводников. Скорость передачи данных - 15,2 Мбит/сек по одной паре.
Формат кадра:
Frame sync - (14 бит) код цикловой синхронизации; ОН - (2 бита) блок служебной информации; Payload block - 12 субблоков, субблок - TSn , TS - (8 бит) канальный интервал; Stb - (4 бита) биты управления стаффингом.

Описание тестового стенда
Fast Ethernet
HDLC
SHDSL

Аппаратные и программные средства тестирования
Клиент: Intel Core i3-4010 1.7GHz CPU, 4Gb RAM, установлена ОС windows 10;
Сервер: Intel Core i5-5200 2.2GHz CPU, 8Gb RAM, установлена ОС windows 10;
Модемы: ZyXEL P-793;
Маршрутизаторы Cisco 1841, Cisco 2811;
Программа, эмулирующая работу клиента и сервера – Mikrotik bandwidth test v0.1.

Максимальный размер передаваемого пакета
Fast Ethernet
HDLC
SHDSL
Чтение
Запись

Минимальный размер передаваемого пакета
Fast Ethernet
SHDSL
HDLC
Чтение
Запись

Передача данных при загруженной среде
Fast Ethernet
SHDSL
HDLC
Чтение
Запись

Охрана труда и экономическое обоснование работы
В данной работе оценивалась напряженность рабочего процесса при помощи специальной оценки условий труда (СОУТ) № 426-ФЗ. Можно сделать вывод, что данная работа не ухудшит условия труда.
При вычислении стоимости работы, учитывались материальные расходы, расходы на приобретение оборудования, расходы на оплату труда исполнителя проекта, дипломного руководителя и консультантов, были вычислены размеры социальных отчислений. Были рассчитаны затраты на амортизацию оборудования. Общая стоимость выпускной квалификационной работы составила 36848 руб.

Заключение
В выпускной квалификационной работе были рассмотрены протоколы канального уровня, применяемые на СПБИВЦ. Было проведено сравнительное тестирование протоколов Fast Ethernet, HDLC, SHDSL. Полученные результаты показали, что наиболее производительным является Fast Ethernet.