Методи та засоби підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.13.06 - інформаційні технології

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ ЗАПИТІВ В ІНФОРМАЦІЙНІЙ МЕРЕЖІ

ТУРУТА Олексій Петрович

Харків - 2011

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсивне використання в різних сферах людської діяльності мережевої інфраструктури призводить до зростання вимог надійності, стійкості до відмов та ефективності роботи мережі і головне, доступності інформаційних ресурсів. Збільшується швидкість і обсяг інформації, що передається, отже, виникає необхідність підвищувати ефективність обслуговування запитів такої інформації в інформаційній мережі. Існуючі методи управління інформаційними мережами не повною мірою задовольняють потреби у забезпеченні доступності інформації та ефективності її доставки.

Актуальним науково-технічним завданням є розробка методів і засобів підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі на основі методів і програмно-апаратних засобів оцінки корисності обслуговування запитів та забезпечення доступності ресурсів, які дозволяють виконувати оперативний перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів.

Значним впливом на розвиток теоретичних та практичних методів моделювання мереж стали дослідження таких вчених, як: В.Столлінгс, Е.Таненбаум, В.М.Вишневський, В.В.Крилов, В.Г.Оліфер, Н.А.Оліфер, Ю.А.Семенов, Б.І.Крук, Leland W., Taggu W., Willenger W., Schroeder M. та ін.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт Харківського національного університету радіоелектроніки в межах держбюджетної теми кафедри програмного забезпечення ЕОМ "Розробка математичного, алгоритмічного та програмного забезпечення для проектування інтелектуальних систем обробки аудіо, відеосигналів, природно-мовної та аналітичної інформації" (№ДР 0100U005436), де автор був виконавцем робіт та відповідає п.8.2 розділу 8 Пріоритетних напрямків наукових досліджень Харківського національного університету внутрішніх справ на 2006-2010 рр. "Дослідження, що пов'язані зі створенням систем технічного захисту та систем отримання інформації нового покоління із застосуванням новітньої елементної бази та інформаційних технологій".

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методів і засобів підвищення якості обслуговування запитів, що дозволить підвищити ефективність роботи інформаційних мереж. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі необхідно було:

- провести аналіз існуючих моделей інформаційних мереж та на його основі розробити формальну модель обслуговування користувачів в інформаційних мережах;

- розробити загальну постановку задачі обслуговування запитів в інформаційних мережах;

- розробити метод оцінки корисності обслуговування запитів;

- розробити метод перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі;

- розробити метод забезпечення доступності ресурсів;

- провести експериментальні дослідження розроблених методів і засобів підвищення якості обслуговування запитів в інформаційній мережі;

- розробити інформаційну технологію підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі.

Об'єктом дослідження є процеси обслуговування запитів в інформаційній мережі.

Предметом дослідження є методи і засоби оцінювання пріоритетів обслуговування запитів та забезпечення доступності ресурсів в інформаційній мережі.

Методи дослідження. При виконанні дисертаційних досліджень оцінювання імовірнісних характеристик визначалось методами теорії ймовірності та математичної статистики. Для оцінювання пріоритету обслуговування запиту та інтенсивності навантаження застосовувались методи теорії телетрафіку та теорії багатофакторного аналізу. Дослідження показників якості роботи інформаційної мережі проводилось методом аналізу із застосуванням системного підходу й загальних методів теорії мереж зв'язку. Для вирішення задачі декомпозиції інформаційної мережі на кластери застосовувались теорія графів та теорія множин, а оцінка ефективності пріоритету обслуговування запитів та управління трафіком проводилася за допомогою імітаційного моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів. На основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень автором особисто отримані такі наукові результати:

1. Вперше запропоновано метод оцінки корисності обслуговування запитів, який заснований на використанні інформації про необхідні ресурси для виконання запиту і на порівнянні ймовірностей виникнення помилок обслуговування інших запитів в процесі обслуговування поточного запиту, при цьому забезпечується облік можливих втрат в результаті відмови в обслуговуванні поточного запиту, що дозволяє отримувати ефективні оцінки необхідних ресурсів для обслуговування запитів і на підставі отриманих оцінок перерозподіляти пріоритети обслуговування поточних запитів в інформаційній мережі.

2. Вперше запропоновано метод оцінювання пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі, в якому на основі оцінок корисності обслуговування запиту сервісом проводиться маркування трафіку, що містить відповідь на запит, і подальше формування політики обслуговування трафіку, що дозволяє зменшити кількість помилок при обслуговуванні запитів в інформаційній мережі.

3. Отримав подальшого розвитку метод забезпечення доступності ресурсів інформаційної мережі, який, на відміну від існуючих, формує політику надання доступу до сервісу на підставі оцінок корисності обслуговування запитів, інформації про запити, що обслуговуються, а також можливі повторні запити, що дозволяє оперативно відмовляти в обслуговуванні трафіку, який створює проблемну ситуацію в роботі сервісу, запропонований метод втрачає знехтуваний трафік, проте отримує можливість продовжувати обслуговувати весь інший трафік.

4. Удосконалено модель інформаційної мережі на основі агентно-орієнтованого підходу, яка описує елементи з урахуванням реальних обмежень інформаційної мережі, що на відміну від існуючих графових моделей та моделей теорії масового обслуговування дозволяє при імітаційному моделюванні більш повно враховувати реальні характеристики мережі.

Практичне значення отриманих результатів. У результаті дисертаційного дослідження розроблена інформаційна технологія підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі, в якій на основі оцінках корисності обслуговування запитів і доступності сервісу здійснюється перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів в інформаційній мережі або часткове блокування доступу до сервісу з метою обслуговування наявних запитів, що зменшує кількості помилок обслуговування запитів. Розроблені, досліджені і практично впроваджені:

- модуль збору та накопичення статистичної інформації про запити, які обслуговуються, характеристики прийнятих запитів і відправлених відповідей;

- модуль оцінки корисності обслуговування запиту і формування політики перерозподілу пріоритету;

- модуль для оцінки ресурсів сервера і обмеження доступності сервісу;

- модуль ідентифікації агентів.

Розроблені модулі, які дозволяють підвищити якість обслуговування запитів в інформаційній мережі, впроваджені в підрозділах Департаменту інформаційних технологій МВС України (акт впровадження від 15.10.2010) та використані при проектуванні і реалізації модулів системи тестування Української Асоціації дистанційної освіти (акт впровадження від 12.01.2011). Отримані методи і засоби підвищення якості обслуговування запитів в інформаційній мережі впроваджені в навчальний процес Харківського національного університету внутрішніх справ (акт впровадження від 24.03.2010).

Особистий внесок здобувача в роботи, що опубліковані в співавторстві. Всі результати, які виносяться на захист, отримані здобувачем особисто. У роботах, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належать: в [1] - розроблено функціональну модель інформаційної мережі; в [4, 5] розроблено та обґрунтовано метод оцінки корисності обслуговування запитів; в [3] розроблено метод визначення пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі; в [2] розроблено метод забезпечення доступності ресурсів; в роботах [2, 3] набув подальшого розвитку метод ідентифікації агентів і запропоновано механізм збору ознак для вирішення задачі ідентифікації агента; в роботі [6] запропонований метод оцінки якості обслуговування запитів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати проведених досліджень доповідалися і обговорювалися на таких конференціях: міжнародній конференції з автоматичного управління «Автоматика 2010» (ХНУРЕ, Харків, 2010); XV міжнародній конференції «Інформаційні технології: наука, техніка, освіта, здоров'я», (НТУ «ХПІ», Харків, 2007); міжнародній науково-технічній конференції «Інформаційні технології в навігації і управлінні: стан і перспективи розвитку» (ДП «ЦНДІ навігації і управління», Київ, 2010); 11-м і 12-ому міжнародному молодіжному форумі «Радіоелектроніка та молодь у XXI сторіччі», (ХНУРЕ, 2007, 2008); науково-практичних конференціях «Інформатизація вищих навчальних закладів МВС України» (ХНУВС, 2007, 2008, 2009, 2010); науково-практичному семінарі «Використання інформаційних технологій у практичній діяльності органів внутрішніх справ» (ХНУВС, 2008).

Публікації. За результатами наукових досліджень опубліковано 15 праць, з яких 7 статей у виданнях, які внесені до Переліку ВАК України, в яких публікуються результати дисертаційних досліджень з технічних наук і 8 доповідей на міжнародних науково-технічних конференціях та семінарах.

Структура та обсяг роботи. Робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатку. Повний обсяг дисертації становить 156 сторінок, з них 135 сторінок основного тексту; 22 рисунка (з яких один розміщено на окремій сторінці) і 10 таблиць; список використаних джерел, що включає 138 джерел та займає 13 сторінок; додаток на 7 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, його зв'язок з науковими програмами, темами, визначаються мета і завдання, об'єкт, предмет, охарактеризовано методи дослідження, використані в роботі, сформульовано наукову новизну і практичне значення роботи, наведено дані про апробацію та публікацію результатів дослідження, структуру і обсяг роботи.

У першому розділі проведено аналіз структур і завдань інформаційних мереж (ІМ). Розглядаються особливості задач, що розв'язуються. Визначаються особливості функціонування ІМ для задачі, що розв'язується.

На основі досліджених класів мереж проводиться аналіз існуючих моделей ІМ. Аналіз моделей ІМ мереж дозволив визначити задачі, які необхідно вирішувати в інформаційній мережі. В переважній більшості досліджень модель мережі розглядається за аналогією з телефонною мережею, тобто як система масового обслуговування; розповсюджені також підходи, в яких приймається, що розподіл потоку пакетів у мережі відрізняється від пуассонівського, а мережевий трафік характеризується самоподібністю. Однак, прийняті на теперішній час підходи не виправдовуються в моменти виникнення більших навантажень, і як наслідок, виникають більші затримки в доставці пакетів та суттєве зниження пропускної здатності ліній зв'язку. Отже, необхідні нові моделі мереж, що дозволяють проводити адекватне моделювання складних мережевих процесів.

На підставі Рекомендацій Сектора Стандартизації Електрозв'язку Міжнародного Союзу Електрозв'язку (Y.1541) сформовані критерії оцінки якості обслуговування. Аналіз задачі обслуговування запитів в інформаційній мережі дозволив перейти до розгляду необхідних елементів функціональної моделі мережі.

До критеріїв ефективності обслуговування запитів в ІМ відносяться: кількість помилок в обслуговуванні запитів, загальна кількість випадків, коли сервіс був недоступний, обсяг обслуженого трафіку. У загальному вигляді задачу підвищення ефективності обслуговування запитів в ІМ запишемо як:

, ,

де - обслужені запити,

- оцінка доступності сервісу,

- функція доступності сервісу, t - період часу.

У другому розділі удосконалена модель інформаційної мережі на основі агентно-орієнтованого підходу, яка описує елементи з урахуванням реальних обмежень інформаційної мережі. Основними функціональними елементами є клієнти, сервіси, канали зв'язку. Взаємодія елементів здійснюється за допомогою обміну пакетів даних - трафіку. Позначимо стан елементів мережі як

,

де - множина клієнтів ІМ, а - множина можливих ознак i-го клієнта,

- визначає множину вузлів в ІМ, а - множина ознак i-го сервісу,

- визначає множину каналів зв'язку в ІМ, доступних у момент часу t.

Позначимо множину переданих даних між клієнтом і сервісом у момент часу t: , де - кількість потоків у момент часу t.

Введемо матрицю булевих змінних відповідності - потоку даних, між- клієнтом й - сервісом в момент часу t, де кожний елемент визначається, як

.

Запропонований метод оцінки корисності обслуговування запитів базується на використанні інформації про необхідні ресурси для виконання запиту і на порівнянні ймовірностей виникнення помилок обслуговування інших запитів в процесі обслуговування поточного запиту, при цьому забезпечується облік можливих втрат в результаті відмови в обслуговуванні поточного запиту, що дозволяє отримувати ефективні оцінки необхідних ресурсів для обслуговування запитів.

Метод оцінки корисності обслуговування запитів реалізується наступними етапами.

На першому етапі на підставі запиту визначається тип пакетів трафіку (), який буде передавати відповідь на запит. На основі аналізу ознак клієнта проводиться ідентифікація клієнта (); якщо ж при ідентифікації клієнта значення функції довіри нижче необхідного рівня, то виконується механізм визначення додаткових ознак клієнта.

На другому етапі формуються оцінки ймовірністей подальших запитів, на їх підставі прогнозується обсяг трафіку () та оцінюється коефіцієнт виконання запиту ().

На третьому етапі на основі інформації про стан системи та оцінок, отриманих на другому етапі, розраховується ймовірність настання ситуації відмови в обслуговуванні ().

У результаті отримуємо багатофакторну оцінку корисності обслуговування запиту

де - приватний критерій i-го фактору, - нормувальний коефіцієнт.

Оцінка доступності сервісу формується для кожного сервісу ІМ на підставі методики, запропонованої в Рекомендації Y.1540. Сервіс вважається доступним, якщо кількість помилок менше деякого порогу , тобто

.

У результаті проведеного аналізу встановлено, що не усі сервіси вимагають автентифікації користувачів або не вимагають її до певного моменту, а інші сервіси вимагають додаткового підтвердження автентифікації. Для вирішення такої групи задач була розроблена покращена методика автентифікації на основі коефіцієнта довіри. Запропонована методика проводить ідентифікацію агента на неповному наборі даних і ґрунтується на алгоритмі обчислення оцінок

Розроблено функцію оцінки довіри отриманому результату Запропоновано механізм виявлення найбільш інформативних із невизначених ознак.

В третьому розділі розроблено метод визначення пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі, що ґрунтується на оцінці корисності обслуговування запиту в ІМ. Існує можливість впливати на пріоритет запиту двома шляхами: 1) управляти чергою обслуговування і 2) задавати клас обслуговування пакетів трафіку, які доставляють запит і відповідь на запит.

Обсяг даних, отриманих i-м клієнтом у період t, визначається як

де - функція визначення обсягу обслуженого трафіку -го користувача, рішення (значення аргументів ) для кожного i в період дозволяє отримати керуючі впливи для сервісу.

Нехай - коефіцієнт корисності трафіку i-ої групи для сервісу. Тоді , , позначимо визначальну функцію , а для періоду t рішенням буде така сукупність впливу, яка дозволяє одержати максимальне значення . Доцільно отримати рішення для системи в цілому для визначеного t: .

Розглянемо період : потік трафіку, який був повністю обслуженим до моменту , зараховується як «якісно обслужений» в усі попередні періоди, коли виконувалась його обробка.

Якщо потік успішно обслуговується після , то ця частина зараховується в результат за період . Однак, у випадку появи інформації про збій, ця частина вираховується.

В період t -й агент (клієнт) створює деякий трафік з групою серверів. Для обрахунків виділяється та частина системи, яка бере участь в обробці трафіку.

По-перше, дослідженню підлягає трафік із множини : такої , що .

По-друге, в періоди пікових навантажень на j-й сервер можливості обслужити усіх  активних клієнтів в момент t немає.

Досліджені можливі варіанти поведінки сервера в таких ситуаціях:

1) j-й сервер приймає рішення про відмову в обслуговуванні, зміну відповіді на запит, обслуговування потоків запитів трафіку , де , ;

2) -й сервер приймає рішення про зміну пріоритету обслуговування для трафіка, зміну маршруту або застосуванню заходів захисту від потоку трафіку , де , . Можливі команди серверу відображаються у вигляді векторів управління .

В дисертації одержав подальшого розвитку метод підвищення доступності ресурсів ІМ, який на підставі оцінки доступності сервісу й передбачуваного навантаження на сервіс формує керуючі впливи, спрямовані на збереження працездатності сервісу.

Доступність ресурсів в інтервалі визначається як , де - кількість відмов в обслуговуванні запитів в ІМ за період . Розглянемо цей період: частина потоків починається до моменту і закінчується після , але до (A); частина потоків починається після і закінчується до (B); частина потоків починається до , а закінчується після (C). Усі помилки з потоку враховуються в період , а з потоків і - тільки ті помилки, які виникли в межах ; відповідно частина помилок потоку перенесеться до потоку наступного періода , а частина потоку стає продовженням потоку попереднього періоду . Тоді

, де ; ; .

Визначимо суму відмов в обслуговуванні в інформаційній мережі в розрахунковому інтервалі часу, як

,

де , , .

Якісно оцінка відмов (збоїв) формується з відмов, які виникають в ІМ внаслідок перевантажень чи роботи мережевих фільтрів, або ж збоїв на вузлах зв'язку внаслідок неможливості обробки запиту або відмови сервісу. Під час перевантаження виконання запитів сервісом закінчується помилкою.

Позначимо кількість відмов модулем керування , кількість запитів, які призвели до збою в обслуговуванні , а штраф, що дорівнює кількості запитів, які перебувають на обслуговуванні в системі в момент перевантаження - Z. Загальна функція визначення кількості відмов визначається як , а функція мети буде мати вигляд

Параметри залежать від активності роботи мережі, а параметри є аргументами і керуються сервісом. Можливості каналів зв'язку та сервісів з обслуговування запитів задаємо нерівностями; тоді невиконання таких нерівностей буде розглядатися як неконтрольована відмова, за що буде призначений штраф. На підставі складених нерівностей і функції мети та на основі теореми Куна-Таккера визначено, що якщо рішення й існує, то тільки в сідлових точках Лагранжа. У режимі реального часу вирішення такої системи займе багато часу, порівняно з виграшем від ухвалених рішень, отже, пропонується накопичити деяку кількість даних, провести їхню обробку й виробити політики, на підставі яких буде прийматися рішення.

В дисертаційному дослідженні проблема перерозподілу пріоритету обслуговування розглядається в двох аспектах: по-перше, управляти пріоритетом обслуговування можна на мережевому рівні шляхом призначення пріоритету обслуговування для пакетів трафіку; по-друге, управляти пріоритетом виконання задач (кількістю і змістом запитів) може агент. Сервіс надає інформацію про стан ресурсів для того, щоб агент визначив доцільність виконання тих або інших запитів.

При реалізації підходу вирішені задачі, пов'язані з ідентифікацією агента, наданням інформації про ресурси, реалізацією механізму підтвердження цілісності сесії, реалізацією роботи ізольованих додатків на стороні клієнта, а також розробкою механізму перерозподілу пріоритету.

Досліджена модель процесу авторизації користувача на основі підходу з параметричним керуванням пріоритетами обслуговування сервером, розроблено метод покращення обслуговування web-додатку в ІМ.

Для роботи методу необхідно забезпечити можливість ізоляції web-додатку, для чого використано механізми розподілу пріоритетів сервера. Розроблено метод формування маркерів для захисту сесії web-додатку, який забезпечує захист даних автентифікації при передачі неконтрольованими каналами зв'язку. Пропонується використовувати номер етапу авторизації користувача, як ознаку для формування сервером пріоритету обслуговування агентів.

Запропоновано вдосконалену модель параметричного керування пріоритетами обслуговування:

,

де - функція авторизації агента сесії l в момент часу t;

- значення функції довіри агенту сесії l в момент часу t;

- граничне значення продуктивності сервера;

- стан сервера в момент часу t;

- нормоване значення рівня довіри, різниця визначає знак виразу.

Для кожного запитуваного ресурсу оцінка пріоритета обслуговування визначається як

,

де - середній пріоритет для сесії,

; l - ідентифікатор сесії; .

При цьому забезпечується можливість ідентифікації потоків одного агента і підвищення пріоритета обслуговування активної сторінки, а також зниження пріоритетів сторінок, які обслуговуються в фоновому режимі.

Розроблений метод дозволяє покращити управління завантаженням web-додатка шляхом виділення пріоритету між власними процесами. Також покращується захист даних автентифікації агента, забезпечується формування множини маркерів для ідентифікації web-додатка протягом сесії.

У четвертому розділі досліджено моделі самоподібного трафіку в інформаційній мережі. В якості початкових характеристик вибирається розподіл завантаження в часі, задається коефіцієнт Херста. На основі методу Мандельброта використано N незалежних ON-OFF генераторів, у яких закон чергування включеного й виключеного стану розподілений за законом Парето.

Для проведення експериментальної частини були відібрані послідовності, що характеризують навантаження в інформаційній мережі. Визначено, що не будь-який трафік призводить до ситуації відмови в обслуговуванні. Для тестування розробленого методу був використаний реальний трафік. Використано потік запитів, причому пропускна здатність каналів зв'язку й продуктивність сервісу була зменшена, що призвело до виникнення відмов в обслуговуванні.

На основі розроблених в дисертації методів реалізована інформаційна технологія підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі.

Інформаційна технологія складається із шести етапів. На етапі 1 сервіс одержує запит від клієнта, і інформація про запит направляється в модуль керування.

Далі на етапі 2 модуль керування збирає інформацію про запит, використовуючи статистику про роботу інших сервісів, стани системи й мережі. Отримана інформація направляється в сервіс для оцінки корисності запиту.

На етапі 3 реалізовано метод визначення пріоритету обслуговування запиту. Даний метод використовує інформацію з етапу 2 і використовується у двох напрямках. По-перше, трафік, що передає відповідь на отриманий запит, маркується для керування на мережевому рівні маршрутизаторами. По-друге, призначений пріоритет використовується при керуванні чергою обслуговування запитів сервісом.

На етапі 4 сервіс вибирає керуючі впливи відповідно до призначених пріоритетів на етапі 3, а модуль керування використовує інформацію, отриману на етапі 2, оцінює ймовірність настання ситуації відмови в обслуговуванні.

Якщо виникає необхідність, то керування передається на етап 6, на якому запускається механізм забезпечення доступності ресурсу. На основі оцінок корисності запитів і обчисленого пріоритету приймається рішення про відмову в обслуговуванні певним запитам, забезпечуючи якісне обслуговування запитів, що залишилися. При ситуаціях, які знаходяться в межах норми, сервіс на етапі 5 виконує обслуговування запиту й відправляє відповідь клієнтові.

На рис.1 наведена логіка роботи інформаційної технології підвищення ефективності обслуговування клієнтів ІМ під час обслуговування запитів, а на рис.2 - розміщення компонент інформаційної технології.

Рис. 1. Логіка роботи інформаційної технології



Рис. 2. Розміщення компонент інформаційної технології підвищення ефективності обслуговування клієнтів інформаційної мережі

Розроблено та впроваджено модулі інформаційної технології, які змінюють пріоритети обслуговування, забезпечують доступність сервіса, управляючи чергою обслуговування та генерують сигнали для управління роботою маршрутизаторів і програмного забезпечення сервера.

У додатку наведені акти впровадження результатів дисертаційного дослідження в Департаменті інформаційних технологій МВС України (акт впровадження від 15.10.2010), в Українській Асоціації дистанційної освіти (акт впровадження від 12.01.2011) та в Харківському національному університеті внутрішніх справ (акт впровадження від 24.03.2010).

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі пропонується нове рішення актуальної науково-практичної задачі підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі на основі розроблених методів оцінки корисності обслуговування запитів і забезпечення доступності ресурсів, які дозволяють виконувати оперативний перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів.

Розроблені методи ґрунтуються на використанні інформації про необхідні ресурси для виконання запитів, ймовірностей виникнення помилок обслуговування запитів, оцінці можливих втрат у результаті відмови в обслуговуванні запиту, маркуванні трафіку, що дозволяє формувати політику обслуговування трафіку в мережі й ефективно управляти чергою обслуговування запитів.

Сукупність запропонованих методів дозволяє зменшити кількість помилок при обслуговуванні запитів у мережі, а також оперативно відмовляти в обслуговуванні трафіку, який створює проблемну ситуацію в роботі сервісу, що в цілому підвищує ефективність обслуговування запитів в інформаційній мережі.

У результаті виконання роботи отримані нові наукові й практичні результати:

1. Проведено комплексний аналіз існуючих моделей мереж, виділені існуючі підходи до розрахунку параметрів якості обслуговування в мережі, визначені недоліки в існуючих моделях, які можуть приводити до неточних результатів, обґрунтована необхідність удосконалення моделі з урахуванням обмежень інформаційної мережі, що дозволяє більш повно враховувати реальні характеристики мережі при імітаційному моделюванні процесів обслуговування запитів.

2. Проведено аналіз методів і засобів підвищення якості передачі пакетів мережевого трафіку, визначені ознаки, що дозволяють диференціювати трафік. Показано, що для розв'язуваного завдання існуючі ознаки не дозволяють належним чином розділити трафік у мережі. Запропоновано метод, який дозволяє ідентифікувати трафік різних запитів, оцінювати корисність обслуговування запитів на основі інформації про необхідні ресурси для його обслуговування, а також на основі порівняння ймовірності виникнення помилок в обслуговуванні інших запитів у процесі обслуговування поточного запиту.

3. Сформульовано загальне завдання обслуговування запитів в інформаційній мережі, що складається з функції обслуговування запитів, що визначає обсяг обслуженого трафіку, і обмежень, які визначають доступність сервісу і якість обслуговування запитів. Це дозволяє знаходити рішення для сформульованих критеріїв якості обслуговування запитів в інформаційній мережі.

4. Удосконалено модель інформаційної мережі на основі агентно-орієнтованого підходу, що ґрунтується на описі елементів мережі, властивостях і поводженні її функціональних елементів, а також обліку змін системи в часі. Кожний користувач характеризується потребами в інформації, які виражаються в запитах на обслуговування, і направляються на обслуговування сервісам. Кожний сервіс характеризується можливостями сервера, на якому він виконується, а сервер підключений до інформаційної мережі за допомогою каналів зв'язку. Така модель інформаційної мережі дозволяє на підставі запитів, що були згенеровані в інформаційній мережі, моделювати пакетний трафік для телекомунікаційної мережі, і, отже, більш повно враховувати реальні характеристики мережі.

5. Уперше запропоновано метод оцінки корисності обслуговування запитів, який ґрунтується на використанні інформації про необхідні ресурси для виконання запиту і на порівнянні ймовірності виникнення помилок при обслуговуванні інших запитів у процесі обслуговування поточного запиту з урахуванням можливих втрат у результаті відмови в обслуговуванні поточного запиту. Метод дозволяє одержувати ефективні оцінки необхідних ресурсів для обслуговування запитів і на підставі отриманої оцінки перерозподіляти пріоритети обслуговування поточних запитів.

6. Одержала подальшого розвитку методика оцінювання доступності ресурсів інформаційної мережі, що характеризує доступність сервісу й ґрунтується на порівнянні відсотка втрат в обслуговуванні запитів сервісом у деякий період часу з певним параметром, а також прогнозуванні трафіку. Це дозволяє оперативно відмовляти в обслуговуванні трафіку, який створює проблемну ситуацію в інформаційній мережі.

7. Уперше запропонований метод перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі, що використовує оцінки корисності обслуговування запиту на підставі інформації про пріоритет запиту, маркує трафік, який містить відповідь на запит, а також формує політику обслуговування трафіку на мережевому рівні, використовує для перерозподілу пріоритетів передачі пакетів трафіку програмні засоби й апаратні пристрої. Це дозволяє зменшити кількість помилок при обслуговуванні запитів в інформаційній мережі, а для ідентифікованих запитів надати додаткові (гарантовані) ресурси для обслуговування. У результаті проведених експериментів отримані статистичні дані, що підтверджують ефективність методу перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі. У ході імітаційного моделювання було встановлено, що розроблений метод забезпечує до 12% кращий результат по обслуговуванню запитів і доставці пакетів трафіку в порівнянні із традиційним керуванням доставкою пакетів у мережі.

8. Одержав подальшого розвитку метод забезпечення доступності ресурсів, який формує політику надання доступу до сервісу на підставі оцінок корисності обслуговування запитів, інформації про запити, що обслуговуються, а також можливі повторні запити. Метод забезпечення доступності ресурсів дозволяє оперативно відмовляти в обслуговуванні трафіку, що створює проблемну ситуацію в роботі сервісу. Рішення про те, які запити будуть обслужені, приймається на підставі оцінки корисності конкретних запитів. Особливістю роботи методу є те, що сервіс хоча й втрачає відкинутий трафік, але одержує можливість продовжувати якісно обслуговувати інший трафік, тим самим підвищуючи безвідмовність і ефективність роботи мережі в цілому.

9. Одержала подальшого розвитку методика ідентифікації користувача при обслуговуванні запиту сервісом, заснована на стандартному підході ідентифікації користувача й доповнена алгоритмом збору значимих ознак для ідентифікації. Запропонована методика дозволяє проводити ідентифікацію на неповному наборі даних, збирати ознаки в процесі обслуговування користувача, попередньо відносити користувача до групи, і, у випадку недоліку ознак, запускати механізми одержання додаткових ознак, які залежать від виду й вимог до захищеності сервісу. Це дозволяє починати процес ідентифікації агента з ініціативи сервісу, а також зменшувати ймовірності появи помилок ідентифікації I-го й II-го роду.

10. На основі розроблених методів оцінки корисності обслуговування запитів і перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі реалізовані програмні засоби для аналізу команд протоколу доступу до сервісу, що дозволяє на підставі зібраної інформації формувати керуючий вплив. На основі розробленого методу забезпечення доступності ресурсів реалізований програмний модуль, що може виконувати відсічення зайвих запитів на мережевому рівні для запобігання проблемних ситуацій в обслуговуванні, що дозволяє захистити сервер сервісу від перевантажень, у тому числі й від відмови в обслуговуванні.

11. Розроблено інформаційну технологію підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі, яка полягає в застосуванні сукупності методів оцінки корисності обслуговування запитів, перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі, забезпеченні доступності ресурсів. При цьому на основі отриманих оцінок корисності обслуговування агентів приймається рішення про перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів, а у випадку неможливості обслужити всі запити використовується метод забезпечення доступності ресурсів, що приймає рішення про відмову в обслуговуванні проблемних запитів з метою обслужити всі інші, що дозволяє в цілому підвищити ефективність і безвідмовність функціонування інформаційної мережі.

інформаційний мережа запит обслуговування

ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ерохин, А.Л. Идентификация нештатных ситуаций в информационных сетях / А.Л.Ерохин, А.П.Турута // Бионика интеллекта. - 2006. №1(64). - С.46-55.

2. Ерохин, А. Л. Разработка метода идентификации сетевых агентов в web / А.Л. Ерохин, А.П. Турута // Системы обработки информации. - 2007. - Вып.2(60). - С.23-27.

3. Ерохин, А.Л. Разработка средств идентификации агента / А.Л.Ерохин, О.П.Турута, А.В.Струкова // Системи управління, навігації та зв'язку. - 2008. - № 2(6). - С.107-112.

4. Ерохин, А. Л. Оценки эффективности работы компонент web / А.П. Турута // Вестник Национального технического университета «ХПИ». Сб. науч. тр. Тематич. вып.: Информатика и моделирование. - 2007. Вып.19. - C.78-81.

5. Ерохин, А.Л. Параметрическое управление приоритетами обслуживания web-приложения сервером / А. Л. Ерохин, А. П. Турута // Бионика интеллекта: научн.-техн. журнал. - 2008. - №2(69). - С.36-39.

6. Ерохин, А.Л. Оцінка ефективності обслуговування користувача в інформаційній мережі /А.Л.Єрохін, О.П.Турута // Право і безпека №3. - 2009. - С.164-166.

7. Турута, А.П. Разработка метода управления приоритетами обслуживания на основе оценки полезности обслуживания запроса // Системи озброєння і військова техніка. - №4(24). - 2010. - С.175-180.

8. Ерохин А.Л. Оценивание эффективности обслуживания агентов информационной сети / А.Л. Ерохин, А.П. Турута // 17 Міжнародна конференція з автоматичного управління "Автоматика - 2010". Тези доповідей. Том 2. - Харків: ХНУРЕ, 2010. - 306 с. (С.223-224).

9. Турута, А.П. Идентификация сетевых агентов на основе улучшенного алгоритма вычисления оценок / Турута А. П. // Зб. матеріалів форуму "Радіоелектроніка і молодь в XXI сторіччі". - Харків: ХНУРЕ, 2007. - ч.1. - С.396.

10. Турута, А.П. Применение предикатных уравнений описывающих допустимость запросов в web // Зб. матеріалів форуму "Радіоелектроніка і молодь в XXI сторіччі". - Харків: ХНУРЕ, 2008. ч.2. - С.330.

11. Турута, А.П. Анализ средств реализации предикатных уравнений описывающих обслуживание запросов в Web // Використання сучасних інформаційних технологій в діяльності ОВС: Матер. Всеукр. науково-практ. Семінару. - Д.: Дніпроп. держ. ун-т внутр. справ, 2008. - С.61-64.

12. Єрохін А.Л. Оптимізація трафіку шляхом визначення пріоритету / А.Л.Єрохін, О.П.Турута // Зб. матеріалів наук.-практ. конференції "Інформатизація вищих навчальних закладів МВС України", ХНУВС, 2010. - С.75-76.

13. Кольченко О.В. Методи автентифікації користувача в web-додатках / О.В.Кольченко, О.П.Турута // Зб. матеріалів наук.-практ. конференції "Інформатизація вищих навчальних закладів МВС України", ХНУВС, 2008. - С.147-148.

14. Турута О.П. Оцінка якості функціонування компонент web / О.П.Турута, А.Л.Єрохін // Зб. матеріалів наук.-практ. конференції "Інформатизація вищих навчальних закладів МВС України", ХНУВС, 2007. - С.35-39.

15. Турута, О.П. Комбінований підхід ідентифікації агентів / О.П.Турута // Державне управління та місцеве самоврядування: Тези VII Міжнар. Наук. Конгресс. - Х.: ХарРІ НАДУ "Магістр", 2007. - С.22.

Размещено на Allbest.ru