ZARZĄDZANIE SIECIAMI TELEKOMUNIKACYJNYMI

Transkrypt

1 Wykład jest przygotowany dla II semestru kierunku Elektronika i Telekomunikacja. Studia II stopnia Dr inŝ. Małgorzata Langer ZARZĄDZANIE SIECIAMI TELEKOMUNIKACYJNYMI Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej zarządzanie Uczelnią, nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolności do zatrudniania osób niepełnosprawnych Zadanie nr 30 Dostosowanie kierunku Elektronika i Telekomunikacja do potrzeb rynku pracy i gospodarki opartej na wiedzy Łódź, ul. śeromskiego 116, tel

2 PrzeŜywalność sieci telekomunikacyjnych Sieć przeŝywalna, to taka, która jest zdolna do świadczenia usług nawet po wystąpieniu awarii katastrofalnych W sieci telekomunikacyjnej łączność z pogotowiem ratunkowym, straŝą poŝarną, policją, itd. Musi być nieprzerwanie zapewniona w kaŝdym miejscu i czasie, nawet po energetycznej awarii katastrofalnej Z drugiej strony, sieci nigdy nie osiągają 100% dostępności NiezaleŜnie od stopnia integracji informatyki i telekomunikacji, sieci obsługują coraz liczniejsze grupy uŝytkowników. Awaria głównego traktu światłowodu moŝe dotknąć miliony łączy 2

3 Sieć przeŝywalna Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Sieci projektowane w XX wieku po wystąpieniu awarii katastrofalnej zachowywały się w sposób nieprzewidywalny Sieć przeŝywalna musi być tak zaprojektowana, aby działała nadal i zapewniała określoną jakość usług mimo degradacji systemu w stosunku do stanu przed awarii; nie moŝe nastąpić całkowity upadek systemu Aby to było moŝliwe, sieć powinna przede wszystkim: - posiadać odpowiednią topologię - posiadać odpowiednią architekturę - umoŝliwiać interwencję człowieka z dowolnie wybranego miejsca systemu - posiadać zasoby rezerwowe - rekonfigurować się w sposób automatyczny 3

4 Zjawiska wpływające na przeŝywalność systemów i sieci Ze względu na źródło wszystkie awarie moŝna podzielić na: - spowodowane przyczynami fizycznymi Zjawisko fizyczne jest zjawiskiem naturalnym a awaria nim spowodowana jest USZKODZENIEM. W wyniku przejścia przez ciąg wewnętrznych stanów błędnych, system ulegnie awarii, jeŝeli jego stan widziany z zewnątrz stanie się niezgodny ze specyfikacją. - spowodowane przez człowieka Awarie mogą być spowodowane przez działania niezamierzone oraz w wyniku działań celowych, wrogich 4

5 Awarie spowodowane przez człowieka Działania niezamierzone - mogą dać skutek podobny do skutku zjawisk fizycznych (np. przypadkowe uszkodzenie wtyku, zwarcie lub rozłączenie, itp.) - mogą być specyficzne, manifestujące nieprawidłowe działanie sprzętu i/lub oprogramowania lub poczynania operatora Mają dwie przyczyny: - BŁĘDY PROJEKTOWE niekompletna, niejednoznaczna, błędna specyfikacja, źle przetłumaczone instrukcje itp. - moŝna je ograniczyć przed rozpoczęciem eksploatacji systemu - BŁĘDY OPERATORSKIE wprowadzenie do systemu instrukcji nieadekwatnych do jego aktualnego stanu nie moŝna im zapobiec, ale moŝna zmniejszyć zasięg oddziaływania ich skutków 5

6 Awarie spowodowane przez człowieka Działania zamierzone awarie są skutkiem niszczenia losowego lub celowego ZagroŜenia losowe (nie wrogie) - awarie i wypadki - działania bezpośrednio związane z katastrofami naturalnymi ZagroŜenia izolowane - sabotaŝ (w tym sabotaŝ komputerowy) - akcie terrorystyczne Wojna konwencjonalna - zakłócenia pracy satelitów telekomunikacyjnych - niszczenie sieci naziemnych 6

7 Klasyfikacja uszkodzeń i awarii Uszkodzenia trwałe (np. zwarcia lub rozwarcia obwodów) powodują pojawienie się stałych stanów logicznych, innych niŝ oczekiwane. Mogą być spowodowane np. starzeniem się elementów. Uszkodzenia przemijające zazwyczaj spowodowane chwilową zmianą warunków (zasilania, temperatury, wilgotności ). Pojawiają się i znikają losowo, mogą prowadzić do awarii. Uszkodzenia katastrofalne powodują awarie katastrofalne, czyli trwały upadek systemu. System nie jest zdolny do samodzielnej obsługi awarii (detekcji, lokalizacji, próby odizolowania, itp.) 7

8 Miejsce i zasięg oddziaływania awarii AWARIE LOKALNE (pojedyncze) awaria wpływa na jedną zmienną logiczną i nie rozprzestrzenia się AWARIE ROZPROSZONE (wielokrotne, ale obejmujące tylko część sieci) awaria rozprzestrzenia się na przynajmniej kilka zmiennych logicznych AWARIE CAŁKOWITE (obejmujące całą sieć) jest to awaria rozproszona, która powstała w wyniku uszkodzenia katastrofalnego i objęła cały system 8

9 FTDS (fault-tolerant distributed systems) W systemach rozproszonych, odpornych na uszkodzenia, wyróŝnia się inne trzy kategorie awarii: - BIZANTYJSKA: łącze, w którym wystąpiła awaria bizantyjska zniekształca transmitowane wiadomości losowo w dowolny sposób; uszkodzony procesor działa nadal, ale błędnie, przy czym błędy te rozprzestrzeniają się w systemie rozproszonym - GWAŁTOWNA: uszkodzone łącze lub procesor zawiesza nagle swoje działanie - NIEROZPRZESTRZENIAJĄCA SIĘ (FAIL STOP FAILURE) po uszkodzeniu łącze, lub procesor zawiesza swoje działanie, ale tak, aby inne elementy systemu mogły wykryć, Ŝe nastąpiło uszkodzenie NaleŜy pamiętać, Ŝe wprowadzenie zaburzenia w postaci jednej lub kilku nieprawidłowych wartości zmiennych logicznych do procesu przetwarzania moŝe przynieść symptomy awarii oddalone w przestrzeni i/lub czasie. 9

10 Metody wykrywania uszkodzeń Testowanie wstępne przed rozpoczęciem normalnego uŝytkowania systemu Testowanie okresowe elementów rezerwowych w celu sprawdzenia czy są one w stanie gotowości przejęcia funkcji elementów aktualnie pracujących w przypadku ich uszkodzenia Testowanie na bieŝąco w trakcie normalnego działania systemu - sprzętowe - programowe Testowanie po wystąpieniu awarii (off-line) podobne do testowania wstepnego, ale z ostrymi ograniczeniami czasowymi 10

11 Wiarygodność Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jest to wieloaspektowa pewność świadczenia usług przez system w sposób, który da się ocenić Metody zapobiegania osłabieniu wiarygodności: - zapobieganie uszkodzeniom - uodpornienie na uszkodzenia Metody naprawiania skutków osłabienia wiarygodności (walidacji): - usuwanie uszkodzeń - prognozowanie uszkodzeń 11

12 Atrybuty wiarygodności Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego UmoŜliwiają ilościowe określenie i pomiar jakości usług świadczonych przez wiarygodny system Dostępność gotowość do uŝycia Niezawodność ciągłość świadczenia usług Bezpieczeństwo zewnętrzne gwarancje, Ŝe system nie doprowadzi do sytuacji katastrofalnych dla środowiska Bezpieczeństwo wewnętrzne gwarancje przed nieautoryzowanym dostępem do informacji wewnątrz systemu 12

13 Odtwarzanie funkcjonalności sieci odpornej na uszkodzenia W pierwszej kolejności po identyfikacji oraz lokalizacji miejsca i zasięgu uszkodzenia, SIEĆ ODPORNA NA USZKODZENIA dokonuje próby odizolowania uszkodzonych elementów poprzez rekonfigurację, po czym następuje wznowienie jej pracy Trzy moŝliwości wznowienia: - przywrócenie pełnej zdatności sieci (full recovery) powrót systemu do zbioru stanów, w jakich znajdował się przed awarią - przywrócenie zdatności z częściową degradacją (graceful degradation) system zostaje wprowadzony do stanów bezawaryjnych, ale ze zredukowanym zbiorem funkcji. W ramach tego zredukowanego zbioru sieć pracuje poprawnie - bezpieczny upadek (safe shut-down) graniczny przypadek maksymalnej degradacji. Zbiór funkcji zostaje zmniejszony poniŝej minimalnych wymagań operacyjnych, ALE SIEĆ ZOSTAJE ZABEZPIECZONA PRZED CAŁKOWITYM ZNISZCZENIEM SPRZĘTU, OPROGRAMOWANIA I DANYCH 13

14 Odtwarzanie usług w sieci przeŝywalnej WyróŜnikiem przeŝywalności jest przetrwanie awarii katastrofalnych Przed awarią wydajność sieci wynosiła 100% Po awarii w chwili t 0 wydajność systemu spadła do M a [%] W wyniku działań odtworzeniowych w przedziale czasu (t 1 -t 0 ) następuje wzrost wydajności do stanu M 0 (zwykle < 100%) 14

15 Schemat odtwarzania usług Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 15

16 SIECI WIARYGODNE Sieci przeŝywalne Samonaprawialne Responsywne Systemy responsywne wyróŝnia się systemy pracujące w czasie rzeczywistym, o silnej wiarygodności i z silnym uwarunkowaniem czasowym 16

17 KONIEC CZĘŚCI PIERWSZEJ Dr inŝ. Małgorzata Langer ZARZĄDZANIE SIECIAMI TELEKOMUNIKACYJNYMI Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej zarządzanie Uczelnią, nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolności do zatrudniania osób niepełnosprawnych Zadanie nr 30 Dostosowanie kierunku Elektronika i Telekomunikacja do potrzeb rynku pracy i gospodarki opartej na wiedzy Łódź, ul. śeromskiego 116, tel