Критические вопросы теории и практики систем - К. Эллис

Interconnections, O.S.I.) (Caruso, 990). Цель данной статьи - описать новый подход к управлению развивающимися сетями, такими как Интернет, и наглядно продемонстрировать, как они могут функционировать. Эти идеи вполне могут быть актуальны для информационной супермагистрали (Reinhardt, 1994), а сам подход должен быть применим к автоматическому управлению системами, отличными от коммуникационных сетей.

 

УПРАВЛЕНИЕ СЕТЬЮ

Сеть можно рассматривать как совокупность ресурсов, связанных между собой каналами связи. Для того чтобы эти ресурсы были постоянно и надежно доступны пользователям сети, необходимо управлять сетью. Кроме того, управление выгодно оператору сети, так как обеспечивает дополнительный элемент, который не только обеспечивает эффективную работу сети и гарантированное качество обслуживания, но и позволяет отличить одну сеть от другой.

Управление сетью обычно разделяется на несколько аспектов, каждый из которых имеет свою ответственность. Эти аспекты обычно определяются как управление производительностью, управление неисправностями, управление изменениями, управление безопасностью и управление учетом. Разумеется, они взаимозависимы. Управление изменениями обычно понимается как управление физическими изменениями в сети, однако проблемы возникают и при расширении возможностей сети за счет предоставления дополнительных услуг. Новая услуга может вступить в конфликт с существующими услугами, что приводит к возникновению так называемой "проблемы взаимодействия функций" (Griffeth and Lin, 1993). Классический пример - добавление возможности отображения номера входящего вызова в систему, в которой абоненты могут не сообщать свои номера. Такая проблема, в общем, может быть решена различными способами, и даже возможно договориться о соответствующем решении в момент ее возникновения. Тем не менее, необходимо как признать наличие конфликта, так и предусмотреть способы его разрешения. Описанные здесь методы должны решать проблему взаимодействия характеристик так же, как и управление изменениями в целом.

 

НОВЫЙ ПОДХОД

Здесь мы рассматриваем проблему поддержания требуемого уровня производительности сети в условиях изменений. Сюда относятся изменения конфигурации сети, как преднамеренные, например, при добавлении или удалении новых узлов, так и случайные, например, при возникновении аварий. Сюда же относятся изменения, вызванные добавлением новых сервисов. Эта проблема актуальна для быстро развивающихся сетей, таких как Интернет, и будет актуальна для информационной супермагистрали. Задачу адаптации к изменениям можно представить как задачу перепроектирования, в том смысле, что одним из способов поддержания требуемого уровня производительности сети в условиях изменений является ее полное перепроектирование с целью включения изменений наиболее подходящим образом. В этом случае программное обеспечение для управления сетью можно рассматривать как программное обеспечение для проектирования. Преимущество такого подхода заключается в том, что в менее развитой области управления сетями можно использовать уже имеющиеся знания о проектировании. Стоит отметить, что если управляемая сеть изначально была спроектирована с умыслом, то некоторые программы для проектирования будут доступны.

Возникает вопрос о том, какой подход к проектированию должен быть заложен в программное обеспечение. Одним из способов разграничения возможных подходов является их классификация на монотонные и немонотонные. Монотонный подход приводит к инкрементальной разработке, при которой каждое изменение должно рассматриваться в контексте текущей сети. В общем случае это приводит к принятию специальных решений: сеть вынуждена нести свою историю вместе с ней. Немонотонный подход предполагает каждый раз перепроектирование с нуля. Любое предыдущее решение конкретной задачи может быть отменено и заменено на то, которое подходит в контексте общей спецификации сети. Необходимость сохранения "мягкости" управляемых элементов становится очевидной. В оставшейся части статьи описывается и иллюстрируется немонотонный подход к управлению развивающимися сетями.

 

Рисунок 1. Графическое представление обоснования.

НЕМОНОТОННЫЕ МЕТОДЫ

При изменении спецификации системы новая система может быть спроектирована с нуля. Очевидно, что в случае большой и сложной системы это нецелесообразно. Однако если можно определить все части системы, на которые повлияет изменение, то задача перепроектирования ограничивается этими частями и становится соответственно более простой. Одним из методов, позволяющих сделать это, является "Система поддержания истины" Дойла (Doyle, 1979).

Нижеследующее краткое и неформальное описание призвано показать основную идею системы поддержания истины и соответствует Пратту (1994). Система поддержания истинности состоит из набора убеждений и набора обоснований. Убеждения связаны между собой обоснованиями для представления зависимостей между ними. Обоснование формально записывается как:

< rl Erm ISl ESn -> b >

Это можно сформулировать так: если убеждения rl - rm принимаются как истинные и нет причин принимать S1 - Sn, то следует принять b. Графически это можно представить так, как показано на рис. I. Список rl - rm называется входящим списком, а Sl - Sn - исходящим списком. При таком представлении зависимости между набором обоснованных убеждений можно представить в виде графа, как показано в работе Пратта (1994, рис. 6.2.) После создания такой системы добавление нового обоснования может повлиять на валидность других обоснований, т.е. от ранее принятых убеждений придется отказаться. Пратт (1994) представляет и иллюстрирует работу алгоритмов, позволяющих в свете новой информации определить, какие новые убеждения влекут за собой и от каких старых убеждений следует отказаться.

Таким образом, если спецификацию системы представить в таком виде, то можно проследить последствия изменений и определить те элементы, которые необходимо будет модифицировать. Однако остается определить, какие именно изменения необходимо внести.

 

УПРАВЛЕНИЕ СЕТЬЮ КАК РЕДИЗАЙН

Для иллюстрации этих идей рассмотрим сеть, представленную графом на рис. 2а. Узлы графа представляют собой станции сети, а линии - коммуникационные каналы. Сообщение отправляется путем маркировки его адресом назначения и пересылки по каналу связи на промежуточную станцию, где оно хранится до тех пор, пока не будет передано таким же образом, пока не достигнет пункта назначения. При получении сообщения станция проверяет адрес назначения, принимая адресованные ей сообщения или используя таблицу маршрутизации.

Рисунок 2. (a) Сеть, (b) Кратчайшие пути из узла I, (c) Таблица маршрутизации для узла I.

определить станцию, на которую должно быть направлено сообщение. На рис. 2b показано, как таблица маршрутизации рис. 2c может быть получена для сети рис. 2a.

Таблицы маршрутизации могут использоваться для решения некоторых задач управления сетью. Например, производительность сети может быть повышена за счет маршрутизации сообщений по наименее загруженным маршрутам, которые могут не совпадать с кратчайшими. Неисправности можно избежать, маршрутизируя сообщения вокруг области, где она возникла. Добавления в сеть могут быть учтены путем расширения таблиц маршрутизации для их включения.

Теперь рассмотрим задачу адаптации сети рис. 2а к добавлению дополнительной станции, подключенной, как показано на рис. 3а. Таблицы маршрутизации должны быть расширены путем добавления дополнительной строки для нового узла 6, но, возможно, потребуется внести и другие изменения, поскольку введение дополнительных связей в сеть вполне может привести к появлению еще более коротких путей между некоторыми парами станций. Таблицы маршрутизации для новой сети, конечно, могут быть