DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 15.11.2007

Материалы

загрузка...

Садек математические модели и алгоритмы анализа и оптимизации функционирования локальной компьютерной сети

Аль Шрайдех Халед, 15.11.2007

 

Моделирование процессов функционирования ЛКС с целью определения ПЭ и разработки рекомендаций по совершенствованию сети осуществлено на базе обобщенного структурного метода (ОСМ), который признан наиболее подходящим для исследования ЧМС с учетом характеристик Ч – О. Выбору этого метода предшествовала разработка требований к математической модели ЛКС. Обобщенный структурный метод представляет собой совокупность методологических и методических принципов, методик и алгоритмов и математических моделей для описания и оценки эффективности, качества и надежности процессов функционирования эргатических систем или отдельных их звеньев, применяемых при исследовании и проектировании таких систем. На основе принципов ОСМ можно реализовать все четыре разновидности метода имитационного моделирования.

В общем виде процесс математического моделирования ЛКС, основанный на использовании ОСМ, можно представить с помощью обобщенной структуры математической модели функционирования сети (рис. 1). Важное значение в модели имеют типовые функциональные модули (ТФМ), каждый из которых предназначен для определения одного из системы ПЭ.

В третьей главе дано описание предлагаемого МАА оптимизации структуры и процессов функционирования ЛКС. МАА включает концептуальные положения формирования оптимальной ЛКС, выбор метода оптимизации сети. Разработку матрично-табличного метода формирования оптимальной ЛКС и построение обобщенной структуры МАА.

Рис. 1 Обобщенная структура алгоритма оценки эффективности функционирования ЛКС.

Концептуальные основы формирования оптимальной ЛКС включают ряд положений, из них главные:

Формирование оптимальной ЛКС по критериям целевой и экономической эффективности принципиально возможно, так как получаемые за счет ЛКС целевой и экономический эффекты достаточно самостоятельны и могут быть рассчитаны отдельно как друг от друга, так и от эффектов, получаемых за счет реализации других мероприятий.

Формирование оптимальной ЛКС осуществляется на всех этапах ее проектирования и совершенствования. Цели и конкретное содержание работы по оптимизации зависят от того, на какой стадии жизненного цикла ЛКС эта работа выполняется.

На любом этапе проектирования ЛКС речь идет, как правило, не о создании строго оптимальной сети, а о таком ее варианте, который бы по возможности наилучшим образом удовлетворял поставленным требованиям, т.е. показатели ее целевой или экономической эффективности (в зависимости от того, что именно выбрано в качестве критериев оптимизации) отличались бы от их экстремальных значений не более, чем на заданную величину.

Задача формирования оптимальной ЛКС может рассматриваться в одном из двух вариантов:

а) задача оптимального распределения ресурсов. Здесь в качестве целевой функции (или целевых функций для многокритериальной задачи) выбирается один из показателей (ряд показателей для многокритериальной задачи) целевой эффективности сети, принадлежащих множеству Wц. Роль ограничивающих функций выполняют показатели экономической эффективности ЛКС, выбираемые из множества Wэ;

б) задача минимизации ресурсов. В этой задаче выбор целевой функций (или целевых функций) производится из множества Wэ, a ограничивающих функций - из множества Wц.

В случае, когда формирование оптимальной ЛКС осуществляется для достаточно сложной ЛКС, состоящей из ряда подсистем, процесс формирования целесообразно (а иногда и практически необходимо) разбить на этапы и проводить поэтапную оптимизацию сети.

Формирование оптимального варианта ЛКС осуществляется, как правило, из очень большого набора возможных программно-аппаратных средств. Количество вариантов структуры ЛКС может быть настолько большим, что задача формирования оптимальной структуры оказывается либо трудно решаемой, либо вообще не решаемой в приемлемые сроки. В связи с этим эта задача распадается на две задачи:

а) задачу структурной оптимизации, в результате решения которой формируются варианты структуры ЛКС, предпочтительные по заданным критериям по сравнению с другими вариантами (количество предпочтительных вариантов структуры сети неизмеримо меньше по сравнению с общим количеством вариантов);

б) задачу оптимизации параметров для предпочтительных вариантов структуры ЛКС, полученных в результате решения первой задачи (в работе рассматриваются требования к оптимизируемым параметрам).

Далее рассматривается адаптация разработанного профессором Пятибратовым А.П. матрично-табличного метода формирования оптимальной системы экономического обеспечения человеко-машинной системы к формированию оптимальной ЛКС.

Задача формирования оптимальной ЛКС формулируется следующим образом.

Для решения указанной задачи используется матрично-табличный метод (МТМ), который представляет собой совокупность методологических принципов, методик, алгоритмов и оптимизационных математических моделей, применяемых на различных стадиях жизненного цикла ЛКС для построения оптимальной (или удовлетворяющей требованиям по эффективности) ЛКС.

В рамках МТМ формируется и используется так называемая матрица оптимизации сети – МОС (табл. 1)

Матрица и таблицы оптимизации ЛКС

Варианты структур

ЛКС Матрица Мс Таблица Та Таблица Тw Таблица Тцэ Таблица Тэц

События Сi

) ПРВ мероприятий

) функции для задачи минимизации ресурсов

В состав МОС входят:

Та - таблица количественных значений показателей первичных результатов внедрения мероприятий (ПРВ), указанных выше. В качестве ПРВ могут использоваться временные показатели функционирования формируемой сети.

Tw - таблица количественных значений показателей эффективности сети W?j;

Тцэ - таблица количественных значений целевых и ограничивающих функций для задачи оптимального распределения ресурсов;

Тэц - таблица количественных значений целевых и ограничивающих функций для задачи минимизации ресурсов.

В диссертации дается подробная технология заполнения матрицы и таблиц, т.е. технология формирования оптимальной ЛКС.

Аппарат формирования оптимальной ЛКС является довольно громоздким и сложным, поэтому предлагается дополнительный указатель по очередности использования алгоритмов, моделей и других методико-алгоритмических средств в ходе проектирования сети. В качестве такого указателя разработана операторская схема формирования оптимальной ЛКС, представляющая собой обобщенную структуру математического аппарата оптимизации сети.

В четвертой главе рассматриваются методика и результаты экспериментального исследования системы обеспечения безопасности (СОБ) Ереванского филиала МЭСИ. Это одна из основных систем локальной сети, существенно влияющих на эффективность ее функционирования. Известны все данные, необходимые для исследования СОБ.

Задачи экспериментального исследования СОБ локальной сети Ереванского филиала МЭСИ заключаются в том, чтобы:

• продемонстрировать эффективность и работоспособность методико-алгоритмического аппарата анализа оценки эффективности функционирования одной из основных функциональных частей ЛКС, имея в виду, что этот аппарат является составной частью общего МАА формирования оптимальной сети;

• показать, что с помощью МАА анализа и оценки можно разработать рекомендации по совершенствованию исследуемого объекта, направленному на повышение эффективности функционирования как самого объекта, так и всей локальной сети.

Средства защиты, входящие в состав системы обеспечения информационной безопасности ЛКС Ереванского филиала МЭСИ, рассредоточены по различным функциональным частям и устройствам сети, поэтому для описания структуры объекта экспериментального исследования необходимо представить микроструктуру всей сети

(рис. 2), выделив те ее элементы, которые участвуют в формировании СОБ.

В ЛКС Ереванского филиала МЭСИ предусмотрено три уровня защиты информации:

• первый уровень, основным средством защиты которого является прокси-сервер с системой Firewall, обеспечивает безопасность от внешних угроз, исходящих из Internet;