Расширяемость и масштабируемость

· Расширяемость (extensibility) означает возможность простого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в некоторых весьма ограниченных пределах.

Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяет легко подключать новые станции. Однако сеть имеет ограничение на число станций — их число не должно превышать 30-40, хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.

· Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть.

Например, хорошей масштабируемостью обладает многосегментная сеть, построенная с использованием коммутаторов и маршрутизаторов и имеющая иерархическую структуру связей. Такая сеть может включать несколько тысяч компьютеров и при этом обеспечивать каждому пользователю сети нужное качество обслуживания.

Прозрачность

· Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не множеством отдельных компьютеров, связанных между собой, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени.

Прозрачность может быть достигнута на двух различных уровнях − на уровне пользователя и на уровне программиста.

На уровне пользователя прозрачность означает, что для работы с удаленными ресурсами он использует те же команды и процедуры, что и для работы с локальными ресурсами.

На программном уровне прозрачность заключается в том, что приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и для доступа к локальным, так как все особенности процедур, связанные с информационным характером системы, маскируются от пользователя программистом, который создает приложение.

Прозрачность на уровне приложения требует сокрытия всех деталей распределенности средствами сетевой операционной системы.

Сеть должна скрывать все особенности операционных систем и различия в типах компьютеров. Пользователь компьютера Macintosh должен иметь возможность обращаться к ресурсам, поддерживаемым UNIX-системой, а пользователь UNIX должен иметь возможность разделять информацию с пользователями Windows.

Концепция прозрачности может быть применена к различным аспектам сети.

Например, прозрачность расположения означает, что от пользователя не требуется знаний о месте расположения программных и аппаратных ресурсов, таких как процессоры, принтеры, файлы и базы данных. Имя ресурса не должно включать информацию о месте его расположения, поэтому имена типа mashinel:prog.c или \\ftp_serv\pub прозрачными не являются.

Аналогично, прозрачность перемещения означает, что ресурсы должны свободно перемещаться из одного компьютера в другой без изменения своих имен.

Еще одним из возможных аспектов прозрачности является прозрачность параллелизма, заключающаяся в том, что процесс распараллеливания вычислений происходит автоматически, без участия программиста, при этом система сама распределяет параллельные ветви приложения по процессорам и компьютерам сети. В настоящее время нельзя сказать, что свойство прозрачности в полной мере присуще многим вычислительным сетям, это скорее цель, к которой стремятся разработчики современных сетей.

Управляемость

· Эта характеристика показывает возможность централизованного контроля основных элементов сети.

Управляемая сеть позволяет выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Средства управления сетями представляют собой систему, осуществляющую наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети − от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.

Хорошая система управления наблюдает за сетью и, обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты.

Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании которых можно планировать развитие сети.

Наконец, система управления должна быть независима от производителя и иметь удобный интерфейс, позволяющий выполнять все действия с одной консоли.

Совместимость

· Совместимость или интегрируемость сети определяет способность сети включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение. То есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, аппаратные средства и приложения от разных производителей.

Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной, гетерогенной или интегрированной.

Основной путь построения интегрированных сетей − использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.

Качество работы

Качество работы сети характеризуют следующие свойства:

· производительность;

· предсказуемость времени доставки информации;

· помехоустойчивость;

· надежность;

· доступность и простота организации физического канала передачи данных;

· максимальный сервис для приложений верхнего уровня;

· минимальная стоимость устройств аппаратной реализации, особенно на уровне контроллеров;

· возможность получения «распределенного интеллекта», путем предоставления максимального доступа к каналу нескольким ведущим узлам;

· управляемость и самовосстановление в случае возникновения нештатных ситуаций.

Существуют два основных подхода к обеспечению качества работы сети.

Первый − состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, заданный уровень пропускной способности.

При втором подходе (best effort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.

К основным характеристикам производительности сети относятся:

· время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него;

· пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени;

· задержка передачи, равная интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Надежность функционирования систем АСУ ТП на базе ЦРС с интеллектуальными узлами значительно выше, чем в традиционных структурах, так как выход из строя одного узла не влияет либо влияет незначительно на отработку технологических алгоритмов в остальных узлах.

Важной проблемой является защита ЦРС от повреждения кабельной сети, особенно в том случае, если его топология имеет вид шины. Для критически важных технологических участков эта задача должна решаться дублированием линий связи или наличием нескольких альтернативных путей передачи информации.

Системы АСУ ТП редко делаются раз и навсегда. Как правило, их состав и структура корректируются в силу изменяющихся требований производства.

Поэтому важными критериями являются гибкость и модифицируемость комплекса. Добавление или удаление отдельных точек ввода-вывода и даже целых узлов требует минимальных монтажных работ и может производиться без остановки системы автоматизации.

Другая проблема, связанная с развитием системы АСУ ТП, заключается в необходимости применять оборудование различных производителей. Сейчас практически все широко распространенные решения в этой сфере стандартизованы, что позволяет разработчикам АСУ ТП выбирать оборудование из широкого спектра поставщиков.