Бритов Александр Георгиевич

В третьем разделе выполнен структурный анализ надежности локальных сетей. Они составляют основу технического обеспечения корпоративных информационных систем. Объединяя локальные сети фирм корпорации, получают глобальную сеть, с помощью которой непрерывно осуществляется управление всей деятельности корпорации. Поэтому любые нештатные ситуации, возникающие в результате отказов каналов в локальных сетях, приводят к серьезным нарушениям работы корпорации.
Локальная сеть анализируется в предположении, что она имеет n состояний, переходы между которыми определяются возможными ситуациями. Вектор переходных вероятностей удовлетворяет известным рекуррентным уравнениям марковского процесса.
Важной характеристикой надежности локальной сети является коэффициент готовности. Он определяет долю времени, в течении которого локальная сеть работоспособна. Пусть из n состояний локальной сети только первые m состояний определяют ее работоспособность. Тогда коэффициент готовности численно равен вероятности нахождения локальной сети в рабо-
тоспособных состояниях: .
Для вычисления коэффициента готовности необходимо разделить все состояния локальной сети на две группы: работоспособные и неработоспособные. В тоже время каждое из состояний локальной сети имеет свое определенное качество, которое зависит от числа изолированных в результате нарушения маршрутов узлов сети. Поэтому целесообразно детализировать оценку надежности локальной сети, введя соответствующие коэффициенты качества состояний сети.
Принят следующий принцип задания составляющих вектора коэффициентов качества:

• 
  исправная сеть имеет коэффициент качества равный числу ее узлов,
  
• 
  работоспособная сеть имеет коэффициент качества равный числу ее связанных узлов,
  
• 
  неисправная сеть имеет коэффициент качества равный числу ее несвязанных узлов, взятом со знаком минус.
  

Благодаря этому функция k(t) будет меняться от k_max = N до от k_min = - N, где N – число узлов сети. Максимальное значение коэффициента качества получается при исправной сети, а минимальное – при деградации сети. Значение k = 0 означает момент времени t₀, начиная с которого можно ремонтировать сеть.
Таким образом, анализ локальный сети, выполненный на основе уравнений марковского процесса, показывает, что ее качество падает со временем и может быть потеряно полностью (деградация сети), если не предпринимать мер по восстановлению либо оперативно, либо при достижении времени t₀.
Приведены результаты расчетов коэффициентов готовности и качества для следующих сетевых объектов:

• 
  избыточная сетевая единица без восстановления маршрутов,
  
• 
  избыточная сетевая единица с восстановлением маршрутов,
  
• 
  сети без восстановления маршрутов типа «звезда», «кольцо», «общая шина», «соты»,
  
• 
  сети указанных типов с поочередным восстановлением маршрутам,
  
• 
  сети указанных типов с возможным восстановлением всех маршрутов.
  

В сетевых объектах без восстановления маршрутов переходные вероятности состояний сетей стремились к стационарному состоянию, в котором вероятность деградации была близка к единице. В зависимости от структуры сети скорость прихода к такому стационарному состоянию различна. Лучше всего ведет себя здесь избыточная сетевая единица, а хуже всех – «звезда». С точки зрения качества дольше всех сохраняет его избыточная сетевая единица. Хуже всех оказываются здесь «звезда» и «общая шина».
В сетевых объектах с восстановлением маршрутов как поочередно, так и всех сразу, вероятность восстановления принималась в два раза большей, чем вероятность потери маршрута. Это значит, что восстановление происходит быстрее, чем отказы. Благодаря восстановлению все структуры сетей не деградируют. Стационарные вероятности различны, но нигде вероятность неисправного состояния не приближается к единице. Из приведенных графиков следует, что она находится в интервале [0.1, 0.4]. С точки зрения качества лучше всех структур оказываются избыточная сетевая единица и «соты». Здесь качество сохраняется долго, либо не теряется вообще.
Итоги анализа удобно представить в виде таблицы.

Наименование структуры		Число узлов	Момент ремонта	Момент деградации	Р0
Сетевая единица	Без восстановления	4	11	44	0.99
«Звезда»		4	3	39	0.99
«Кольцо»		5	6	42	0.99
«Общая шина»		5	3	46	0.99
«Соты»		6	7	44	0.99
Сетевая единица	С поочередным восстановлением маршрутов	4	11	0	0.4
«Звезда»		4	5	0	0.35
«Кольцо»		5	10	0	0.35
«Общая шина»		5	4	0	0.25
«Соты»		6	12	0	0.1
Сетевая единица	С возможным восстановлением всех маршрутов сразу	4	0	0	0.4
«Звезда»		4	5	0	0.37
«Кольцо»		5	0	0	0.32
«Общая шина»		5	4	0	0.22
«Соты»		6	0	0	0.2

Таким образом, разные структуры локальных сетей ведут себя с точки зрения качества и надежности похожим образом. Небольшие отличия в лучшую сторону можно отметить у сетевой единицы и близкой к ней структуре «сот».