Журнал "Системы Безопасности" № 1‘2018

w w w . a l l - o v e r - i p . r u n A L L - O V E R - I P 63 l биологические науки. Трудности при рас- пространении и доступе к постоянно обновляющимся комплектам Big Data (например, геномная информация, цифро- вые снимки); l производство. Существенные временные затраты в рамках рабочих процессов, связан- ные с обменом проектными CAD- и дизайн- файлами между инженерами-проектировщи- ками, внешними подрядчиками и непосред- ственным заказчиком; l разработка ИТ-приложений. Проблемы при поддержке территориально распределенной сети разработки, тестирования и обеспечения качества; l нефтегазовая отрасль. Необходимо переда- вать огромные объемы данных, полученных при геологической разведке месторождений. До сих пор зачастую для доставки данных, полученных при бурении скважин, задейству- ется "специально обученный" человек, кото- рый забирает жесткий диск и на вертолете летит на континент, чтобы передать эти дан- ные на анализ, что существенно замедляет рабочий процесс; l финансовые услуги. Требуется постоянная синхронизация большого объема данных между географически удаленными точка- ми, ежедневная отправка отчетности в регулирующие органы со сканами доку- ментов. Даже обычные пользователи ежедневно стал- киваются с данными трудностями, когда, например, хотят скачать файл с удаленного файлового обменника или FTP. Недостатки TCP и традиционных технологий Давайте разберемся, в чем проблема тради- ционных технологий. На рис. 1 представлена взаимозависимость скорости передачи прото- колов, использующих на транспортном уров- не протокол TCP, и таких параметров, как время приема-передачи (Round-Trip Time) и процент потери пакетов. Очевидно, что чем дальше друг друга расположены источник и приемник данных, тем медленнее будет пере- даваться информация. К сожалению, мы не можем одним проводом обернуть Землю, поэтому необходимы пограничные маршрути- заторы и другие промежуточные точки, напрямую влияющие на производительность передачи данных. Дело в том, что протокол TCP был спроектиро- ван в 1973 г.: перед учеными поставили зада- чу разработать протокол, который сможет перенести ядерный удар. Требовалось создать протокол, который смог бы безопасно переда- вать данные. Поэтому при создании TCP основные усилия были направлены на созда- ние механизма именно надежной, а не ско- ростной передачи. В те годы не было ни мобильных, ни спутниковых сетей, а един- ственный трансатлантический канал из США в Европу имел скорость 64 Кбит/с, что показы- вает состояние технологии на тот период. TCP был разработан так, что скорость переда- чи обратно пропорциональна расстоянию между конечными точками. Кроме того, в слу- чае потери пакетов TCP считает, что канал перегружен, и самостоятельно уменьшает ско- рость передачи. Производительность TCP сни- жается с ростом расстояния передачи и из-за низкого качества сети. Чем больше расстоя- ние, тем больше задержка, и тем ниже ско- рость передачи. Задержку обычно измеряют величиной Round-Trip Time (RTT). Это время, которое потребуется на отправку пакета и получение подтверждения от получателя. Задержка возникает из-за законов физики, ограничивающих скорость света или электро- магнитного сигнала. Например, задержка при передаче по спутниковым сетям может дости- гать 800 мс. Более того, при передаче на боль- шие расстояния по глобальной сети Интернет (WAN) пакет должен пройти через большое количество маршрутизаторов, прежде чем его получит адресат. Маршрутизатору требуется время на обработку пакета, а если он настроен неправильно или перегружен, может произой- ти потеря пакета. Чем выше количество поте- рянных пакетов, тем более затратной по вре- мени становится передача. TCP, безусловно, имеет хорошую производительность в локаль- ных сетях (LAN) относительно доступной про- пускной способности сети, но при этом чем больше RTT и потеря пакетов, тем ниже будет производительность передачи. Производительность протокола TCP также не растет с увеличением канала. Другими слова- ми, если у вас медленная передача на канале в 10 Мбит/c, нет никаких гарантий, что при увеличении канала до 1 Гбит/c скорость вырастет. Конечно, если необходимо передать файл на соседнюю улицу, рост производитель- ности будет заметен, но если стоит задача передать данные на большие расстояния, то увеличение канала до 1 Гбит/c мало чем поможет. Альтернативные технологии передачи данных Разумеется, TCP многократно пытались улучшать. Одну из последних реализаций подобного протокола представила корпо- рация Google, которая переделала меха- низм работы с окном (изменение размеров окна каждый раз, когда передаются паке- ты), но получила повышение производи- тельности лишь на 30% по сравнению с обычными традиционными протоколами, основанными на TCP. Самой известной альтернативой TCP стали про- токолы на базе UDP. Чистый UDP сам по себе – замечательный протокол передачи, однако не до конца эффективный, а самое главное – не предоставляющий гарантии доставки переда- ваемой информации. Все мы сталкивались с периодическими скачками изображения и артефактами при просмотре трансляции по Интернету – это происходит при потере неко- торого количества пакетов при потоковой передаче. Другими альтернативными подходами к опти- мизации передачи данных являются технологии компрессии (Data Compression) и кеширования (Data Caching). Но их нельзя назвать действи- тельно ускоряющими передачу, они ее только оптимизируют. Кеширование можно применять далеко не всегда – когда имеется большое количество одновременных потоков и при этом передаются разные данные, кеширование ста- новится абсолютно бесполезным. Что касается компрессии, то известно, что сейчас очень много информации передается уже в сжатом виде, и никакого явного преимущества мы не получим. Высокоскоростные протоколы передачи данных Современные технологии способны повы- сить скорость передачи, в частности моди- фицированные UDP-протоколы с дополни- тельным уровнем надежности на приклад- ном уровне. Самыми популярными среди них являются Aspera FASP, File Catalyst и Sig- niant. Идея этих протоколов заключается в том, чтобы свести к нулю два фактора, которые сильнее всего влияют на деградацию производительно- www.secuteck.ru февраль – март 2018 Рис. 1. Большой объем данных и их размер создают проблемы во многих отраслях промышленности