Теорія, технології й засоби системної взаємодії ресурсів в інтелектуальних системах і мережах комп'ютерів

З метою забезпечення необхідної якості обслуговування (QoS) в однорангових мережах розроблено метод синтезу базових компонентів для формування послуг, орієнтованих на корпоративні задачі, реалізовані в рамках локальних мереж з комутацією пакетів. Після виконання повної декомпозиції функціональної системи на формальні об'єкти створюється множина об'єктів, кожний з яких має свої методи, властивості, а також середовище умов, що формує режим роботи та взаємодії з будь-яким іншим об'єктом. Із цих формальних об'єктів синтезується універсальна система, ідентична первинній. Універсальність системи полягає в тому, що синтезовані об'єкти практично не залежать від програмно-апаратної платформи, тобто деякі з об'єктів системи можуть не існувати фізично або будуть компонуватися з інших об'єктів.

Рис. 10. Модель маршрутизації дзвінків у мережах Петрі

Основу алгоритму синтезу становлять мережі Петрі, за допомогою яких побудовано формалізовану (універсальну) систему, котра реалізує функції комп'ютерної телефонії, та зроблено якісний аналіз системи, а саме ? оцінено її функціональну цілісність і працездатність. Моделювання задач комп'ютерної телефонії в мережах Петрі здійснюється на рівні подій. Для цього визначається, які дії відбуваються в системі, які стани передували цим діям і в якому стані буде система після виконання дії. Модель подій у мережах Петрі дозволяє описати поведінку системи комп'ютерної телефонії. Аналіз результатів моделювання показує, у яких станах перебувала або не перебувала система, які стани в принципі не досяжні. На рис. 10 показано мережу Петрі, що дозволяє синтезувати універсальне подійно-процедурне середовище для базової функції комп'ютерної телефонії ? CALL ROUTING. Оскільки при створенні мережі Петрі об'єктно-орієнтоване середовище рівня подій має бути представлене вищеописаним функціональним середовищем умов, то перш за все слід визначити умови (позиції в мережі Петрі) та події (переходи) при описі кожної із задач (об'єктів). Таким чином, створене об'єктно-орієнтоване середовище описується умовами і подіями, а не сукупністю властивостей, подій, методів і функціональних умов об'єктів. Тобто для кожного об'єкта його властивості та методи виступають умовами (позиціями) для мережі Петрі, а події й середовище функціональних умов - подіями.

Запропонована технологія організації взаємодії системних ресурсів в однорангових безпроводових мобільних ad-hoc-мережах передбачає інтеграцію в мобільній персональній системі можливостей сучасних мультимедійних технологій і засобів телекомунікації для передачі аудіо-, відеоінформації й цифрових даних, що дозволяє реалізувати концепцію надання необхідної користувачам інформації в часі та просторі. Концепція ґрунтується на таких інваріантних щодо методу передачі даних технологіях, як “оптоволокно до будинку” (FTTH), “оптоволокно до будівлі” (FTTB), “оптоволокно до тротуару” (FTTC). І, нарешті, основною складовою інтегрованого середовища є мобільна персональна система, оснащена засобами безпроводового зв'язку з кінцевими модулями оптичних мереж передачі даних. Інтерфейсні компоненти, об'єднані спільною оптичною магістраллю, надають доступ до певного середовища й технології передачі даних (рис. 11).

Підключення мобільного користувача здійснюється відповідно до одного з доступних інтерфейсів зв'язку. При цьому, крім проблем роумінгу й маршрутизації даних, загострюється проблема вибору оптимального інтерфейсу передачі залежно від потреб користувача, завантаження каналів передачі та витрат на передачу даних. Ці функції виконує комутатор середовища ? програмно-апаратний засіб, що реалізує оптимальний вибір використовуваної технології зв'язку і є по суті інтегратором методів доступу й послуг, які надаються.

Мережевий процесор, протоколи взаємодії вузлів і безпроводовий інтерфейс зосереджено усередині кожного вузла ? учасника мережі, тому потреба у централізованій комутації зникає. Така топологія мереж передбачає або прямий зв'язок між вузлами, що їх утворюють, або транзитну передачу даних між джерелом й одержувачем. У процесі моделювання мобільної персональної системи з урахуванням часу доставки (Y, мс) інформаційних пакетів були отримані такі залежності (рис. 12, Q ? обсяг даних, X ? розмір пакета):

У четвертому розділі розглядаються концептуальні аспекти, архітектурні особливості, а також засоби й методи організації розподіленого операційного середовища в інтелектуальних системах і мережах комп'ютерів реального часу. Запропоновано модель систем обробки даних, побудовану з ІпрО і розраховану на розподілене середовище, що забезпечує функціонування таких об'єктів в інформаційному середовищі. Концептуальною основою даної моделі є принцип самостійності кожного інформаційного об'єкта в розподіленому середовищі, що використовує парадигми інкапсуляції та агентності. Концепція дозволяє створювати високоорганізовані системи, суть яких полягає в можливості “саморозвитку” окремих ІпрО. Будь який ІпрО має часові, хронологічні, просторові, надійнісні, процедурні атрибути, а також атрибути терміновості, захищеності, резервовності, сумісності, заповнюваності і складається з

інформаційного ядра _ ? масиву змістовної й структурованої інформації, що підлягає опрацюванню;

інформаційних “електронів” (?) - управляючої статичної інформації, що характеризує атрибути інформаційного ядра;

інформаційного імпульсу (?>) - управляючого інформаційного “електрона”, що дозволяє створити в розподіленому середовищі потрібну структуру (топологію) для циркуляції та функціонування ІпрО;

інформаційного атома (), що містить інформаційне ядро, охоплене зв'язками з атрибутною оболонкою (електронами).

У випадку, коли управляючий електрон забезпечує функціонування ІпрО за певними причиново-наслідковими правилами, синтезованими з властивостей об'єкта, будемо говорити, що інформаційний атом містить знання про цей ІпрО.

Таким чином, інформаційно-об'єктне розподілене середовище (ІОРС) визначається як

ІОРС , де - знак селективного утворення з множин M* і M_о множини . Тут ; , M*, - множини відповідних компонентів ІпрО; ц(G_t, Q_t) - функція кількісної характеристики стану середовища в просторі й часі; G_t - топологічна характеристика середовища, сформованого підмножиною ; Q_t - кількісні показники системи в поточний момент часу, які адміністратор використовує для раціонального розподілу її ресурсів. Конкретний набір дозволяє прогнозувати поведінку системи в заданому інтервалі часу. R і D - відповідно множини процедур й описових даних, що є наперед визначеними характеристиками окремих підсистем. Залежно від механізму взаємодії цих компонентів, розподілені системи можуть бути представлені такими моделями.

Модель I. АР (Application Process) чекає від віддалених процесів оброблених даних, одержання яких є прерогативою резидентної ОС: AP{T}{R_i^j}, де {T} - транспортна система, {R_i^j} - ресурси віддаленої системи. У перших локальних мережах персональних комп'ютерів мережеві програми {T} виконували функції передачі файлів і повідомлень. Вони розроблялися як прикладні щодо резидентної ОС і для зв'язку з мережею використовували системні функції вводу-виводу Такі програми фактично були спеціалізованими. Їхні функції обмежувалися лише передачею дискових файлів (тепер ця модель використовується вкрай рідко, хоча в системах управління автономними об'єктами вона має деякі переваги).

Модель II. Функціонування АР визначається функціонуванням віддалених процесів{AP_i^r}, здійснюється взаємний обмін даними між процесами, причому експортуються дані тільки типу DATApropеrties _ST й DATApropеrties _CNT:

{AP}F_N{7LM}{F^r_n}{AP_i^r}. Тут F_N{7LM}{F^r_n} - суть мережевої ОС (NOS).

Для організації взаємодії прикладних процесів P_i і P_j системні функції резидентних ОС {F_S} доповнюються мережевими системними функціями {F_N}. Якщо процес P_i потребує взаємодії з процесом P_j, то резидентна ОС передає управління відповідній функції {F_N}. Оскільки кількість {F_N} завжди обмежена, то можливості подібної структури також мінімальні. Крім того, у цьому випадку практично виключається можливість використання автономних прикладних систем у мережі. Однак таку структуру можна ефективно використовувати в різнорідних мережах.

Модель III. Функціонування АР визначається функціонуванням віддалених процесів {AP_i^r}, здійснюється взаємний обмін даними й процедурами між процесами Причому експортуються інформаційні ядра з необхідною оболонкою інформаційних електронів:

{AP}{F_S} {F_N}{7LM} {F_N}{F_S}{AP_i^r},

де {F_S}{F_N}{7LM} {F_N}{F_S} являє собою суть розподіленої ОС. У загальному випадку FDOS реалізує такий алгоритм: ? у разі локального виконання, () - для віддаленого виконання, де - системні функції управління ресурсами j-ї резидентної ОС; - загальномережеві тиражовані системні функції, що відповідають ; - системні функції , реалізовані на n віддалених абонентських станціях k-ї резидентної ОС. Звісно, якщо , то у разі j=k потрібне групове перетворення типу .

Класична задача забезпечення ресурсного балансу між функціональними засобами розподіленої системи й засобами безпеки інформаційних ресурсів зумовлює розробку нових системних рішень. Одним із можливих варіантів вирішення цієї задачі є створення самоподібних розподілених систем на основі ІпрО безпеки (рис. 13).

З огляду на розподілені системи безпеки інформаційних ресурсів самоподібне мультиагентне середовище дозволяє реалізувати практично будь-яку політику їхнього захисту. Причому здатність самоподібних “клітин” до самовідновлення мінімізує міжрівневий інформаційний трафік. Тому у процесі розробки відповідних “клітинних” алгоритмів можна використовувати відомі методи штучного інтелекту.

Безумовно, під час реалізації самоподібних систем особливого практичного значення набуває їхня адаптація до ЕМ ВОС. Для цього розроблено відповідну модель підсистеми управління безпекою інформаційних ресурсів, інтегрованої з семирівневою архітектурою взаємодії розподілених систем, що дозволяє інкапсулювати самоподібні “клітини” в окремі рівні. Завдяки такій технології задача захисту цілісності системи переноситься на відповідні рівні. При цьому, за аналогією із семирівневою моделлю, взаємодія однойменних рівнів у розподілених системах відбувається з урахуванням політики захисту ресурсів цих рівнів, що сприяє мінімізації непродуктивних витрат, збільшенню ступеня безпеки розподілених систем у цілому. Як приклад у роботі наведено формалізований алгоритм непрямої стеганографії: Ж =<C, @C, M, D, E>, де С - множина контейнерів, @C - множина параметрів елементів множини С, М - множина секретних повідомлень, причому |С|?|M|; E_@: CЧM >@C, D_@: CЧ@C >M ? непрямі стеганографічні перетворення, для яких D_@(E_@(c, m)@c) = m m є M, с є С і @c є @С.

Слід зазначити, що ефективна реалізація ІОРС потребує адекватних архітектурних рішень і відповідного апаратно-програмного середовища організації взаємодії системних ресурсів. В архітектурі, топології та структурній організації розподіленої системи управління виробничими процесами на базі локальних мереж персональних ЕОМ з інтеграцією завдань управління мають бути враховані особливості, характерні для багатьох українських підприємств: неоднорідність інформаційних трафіків на різних ділянках систем управління; значні відстані між джерелами інформації; потреба у статичній і динамічній адаптації швидкості передачі даних між розподіленими інформаційними об'єктами; необхідність підключення до загальної інформаційної мережі найбільш відповідальних ділянок вимірювальних і управляючих підсистем; одночасна передача даних і мовної інформації; прозорість інформаційних підсистем з погляду користувача; сумісність із масовими програмно-технічними засобами на рівні прикладних систем; прийнятна вартість створюваної системи. З урахуванням цих особливостей і багаторічного досвіду автора щодо створення ЛМ ПЕОМ синтезовано архітектуру мережевих засобів, що відповідають вимогам АСУП для великих промислових підприємств. Топологію мережі, представлену бінарним деревом, обрано з ряду причин, основними з яких є найбільш адекватне відбиття адміністративних, організаційних і технологічних зв'язків, що існують між підрозділами різних рівнів підприємства або установи, а також простота й ефективність розв'язання задачі маршрутизації, що повністю виключає нераціональне заняття каналів зв'язку на маршруті доставки пакета даних від джерела до приймача. Вихідними даними для синтезу компонентів автоматизованого проектування розподілених систем управління виробничими процесами на базі концепції локальної мережі з інтеграцією завдань управління є:

1) множини груп мікропроцесорних модулів M={M ¹,M ²,…,M ⁱ,…,M ⁿ}, де M ⁱ є M (i=1чn) - підмножина i-ї групи модулів, тобто M ⁱ ={ M ⁱ¹, M ⁱ²,…, M ^ij,…, M ^ik};

2) характеристик об'єкта автоматизації у вигляді множини K={K¹, K²,…, K^j,…, K^m}, де K^j є K (j=1чm) - підмножина характеристик i-го типу каналів об'єкта автоматизації, тобто K^j={t ^j, q ^j, s ^j}, а t ^j, q ^j, s ^j - відповідно підмножини часових, просторових і параметричних характеристик i-ї групи каналів об'єкта автоматизації;

3) множини процесів, суть яких - алгоритми зв'язку з каналами об'єкта автоматизації P={P¹, P²,…, P^j, …, P^v}, де P^j є P (j=1чv) - підмножина процесів для j-го типу каналів, тобто . Тут Щ^j - алгоритм зв'язку з каналом i-го типу, - відповідно підмножини часових, просторових і параметричних характеристик i-го типу процесу обробки даних;

4) множини процесів P^d={P^d1, P^d2,…, P^dj,…, P^dk}, суть яких - алгоритми організації обробки даних, де P^dj={Щ^dj, t^dj, q^dj, s^dj}єP^d (i=1чk) - підмножина, у якій Щ^dj - алгоритми обробки інформації.

Ці вихідні дані використовуються для таких кроків проектування:

- визначення відповідності M ⁱK^j, щоб кожний M ⁱ забезпечував оптимальне значення характеристик t ^j, q ^j, s ^j і був повністю формалізований процес знаходження цієї відповідності;

- формалізація процедури побудови алгоритмів Щ^j з таким розрахунком, щоб взаємодія між процесами Pⁱ й P^j забезпечувала необхідні значення характеристик ;

- формалізація процедури побудови алгоритмів Щ^dj з таким розрахунком, щоб взаємодія між процесами забезпечувала необхідні значення характеристик t^dj, q^dj, s^dj.

Особливість проектування таких об'єктів полягає в тому, що під час подальшої реалізації процесів та їхньої взаємодії параметри t ^j, q ^j, s ^j, , t^dj, q^dj, s^dj щоразу відхиляються від необхідних значень. Тому довелося створити спеціальне операційне середовище, яке базується на концепції мов реального часу. У роботі наведено методологічні й технологічні особливості реалізації такого операційного середовища.

Запропонована концепція створення ІОРС дозволила розробити технологію організації системної взаємодії ресурсів у розподілених АСУ малими й середніми підприємствами. Відповідно до архітектури системи створюються об'єктно-орієнтовані компоненти структурних одиниць виробничого підприємства (наприклад, склад сировини й матеріалів, склад готової продукції, відділ збуту, виробничі ділянки і т.п.). Для цього заздалегідь реалізується бібліотека функціонально-об'єктних (візуальних) компонентів, властивості й методи яких характеризують задачі, розв'язувані в рамках окремих структурних одиниць. Функціонування цих компонентів визначається властивостями невізуальних компонентів, що враховують взаємні інформаційні зв'язки однорангових задач.

Для забезпечення цілісності середовища створюються інформаційно-процедурні моделі об'єктів, які визначають зміни властивостей усіх ієрархічно взаємозалежних компонентів. Усі властивості, методи й інформаційні події, що генеруються процедурними компонентами, реалізуються з урахуванням параметричних, часових, хронологічних і просторових характеристик виробничих процесів. Така організація середовища розробки застосувань дозволяє, з одного боку, залучати до проектування системи фахівців з менеджменту підприємства, що автоматизується, а з іншого ? моделювати виробничий процес для оцінювання характеристик функціонування розроблюваної інформаційної системи. При цьому кожній структурній одиниці ставляться у відповідність об'єктні компоненти верхнього рівня операційного середовища. Далі за подібною схемою відбувається деталізація кожної структурної одиниці. У процесі деталізації виділяються в окрему візуально-графічну область усі взаємозалежні властивості компонентів системи, що дозоляє здійснювати "зв'язування" властивостей за допомогою параметричних, часових, хронологічних або просторових характеристик, визначених цільовим завданням виробничого процесу. Ці характеристики є суттю невізуальних компонентів, які вибираються з відповідної бібліотеки. Таким чином, запропоновані архітектурні й технологічні рішення щодо створення універсально повного середовища розробки інформаційних систем являють собою інтелектуальну систему з високим ступенем внутрішньої організації взаємодії процесів.

У п'ятому розділі розглядаються архітектурні особливості прикладних систем, де реалізовано розроблені автором базові принципи, методи й алгоритми організації системної взаємодії апаратно-програмних та інформаційних ресурсів у конкретних пристроях, системах і мережах комп'ютерів. Описано універсальний мікропроцесорний вузол зв'язку (МВЗ), що дозволяє на основі єдиних базових засобів створювати інтегровані локальні й регіональні мережі комп'ютерів з різною архітектурою. Необхідність створення універсального набору мережевих процесорів зв'язку, з якого простим підключенням відповідних блоків можна було б формувати різні конфігурації обчислювальних асоціацій (від двомашинних комплексів до розвинених ієрархічних мережевих структур різних типів), обумовлює розробку нових архітектурних рішень. Алгоритмічна частина таких процесорів будується на основі стандартних протоколів і запропонованих у даній роботі методів та засобів, а фізична реалізація ? на основі засобів мікропроцесорної техніки. МВЗ дозволяє організовувати перші три рівні протоколу обміну, погоджувати міжрівневі протоколи зв'язку різних мереж, створювати багатомашинні обчислювальні комплекси. Його можна використовувати як інтелектуальний термінал. До складу МВЗ входять дві групи модулів: мережеві контролери для організації передачі інформації між різними мережами й мікроЕОМ; інтерфейсні модулі для узгодження передачі інформації між ЕОМ, терміналами та іншими вузлами. МВЗ виконує функції мережевого або міжмережевого вузла, вузла комутації мереж, вузла комутації ЕОМ та інтелектуального вузла зв'язку. Для реалізації МВЗ розроблено мережеві контролери й процесори типу Ethernet, Token Ring, Token Bus та ін. На відміну від закордонних аналогів, у цих процесорах функціонують алгоритми й методи, що підвищують, за інших рівних умов, продуктивність мережі за рахунок впровадження універсального множинного доступу. Для глобальних корпоративних мереж розроблено сервер доступу на базі комутатора-концентратора каналів зв'язку (КККЗ, 64 канали). Експериментальні та дослідні зразки створено з урахуванням раціонального значення критерію продуктивність/вартість, що є важливим показником для вітчизняної промисловості.

В архітектурі й технології конкретних прикладних розробок щодо створення корпоративних інформаційних систем і мереж комп'ютерів реалізовано концепцію системної інтеграції ресурсів, процедури організації системної взаємодії ресурсів на прикладному рівні, проактивні алгоритми організації безпеки інформації. Так, корпоративна інформаційно-обчислювальна мережа комп'ютерів геолого-геофізичного підприємства („КИВС-ГЕО”) включає більше ніж 100 робочих місць, чотири виділених сервери, сховище даних на базі JukeBOX, комунікаційний сервер для зв'язку із зовнішнім світом, допоміжні сервери загального призначення (print-сервер, ксерокс-сервер, факс-сервер, сканер-сервер) і мережеве комутуюче устаткування рівня підприємства. У мережі інтегровано операційні системи HP-Unix, Windows-NT та Novell-Netware. Глобальне управління інформаційною системою здійснюється найсучаснішою системою адміністративного управління HP-OpenWiev. Склад обраного устаткування „КИВС-ГЕО” з відповідними програмними засобами дозволяє частково реалізувати та частково імітувати практично всі можливості корпоративних мереж комп'ютерів рівня підприємства в масштабі ВАТ „ННГГФ”. Мережа „КИВС-ГЕО” складається з трьох логічних взаємодіючих підмереж: для служб організації робіт із проведення геофізичних досліджень безпосередньо на свердловині; для групи фахівців з попередньої обробки польових цифрових матеріалів й оцінювання та інтерпретування якості результатів; для керівництва й управлінсько-організаційного апарата підприємства.

Розроблена корпоративна мережа комп'ютерів “Інфотранс” є складовою частиною АСУ ПО “Тюменьтрансгаз” і призначена для організації розподіленої обробки інформації в територіально-розосереджених ЛМ ЕОМ, об'єднаних каналами передачі даних колективного користування. Мережа “Інфотранс” забезпечує: розподілену обробку даних і віддалену взаємодію абонентів у територіально-розосереджених ЛМ ПЕОМ; інформаційний обмін з базовими серверами, підключеними до центральної мережі ПЕОМ; передачу даних між віддаленими ЛМ ПЕОМ і центральною ЛМ за допомогою каналів передачі даних колективного користування; підвищення надійності зберігання, обробки й передачі даних завдяки використанню сучасних апаратно-програмних засобів і мережевого принципу організації міжмашинного обміну відповідно до семирівневої еталонної моделі ВВС МОС. Базові компоненти “Інфотранс”: АРМ на базі ПЕОМ; центральна ЕОМ великої потужності типу Mainframe; мережевий процесор для організації ЛМ ЕОМ (ПЕОМ); сервер доступу на базі міжмережевого КККЗ; апаратура передачі й прийому даних по каналах зв'язку; модеми; канали зв'язку (виділені й/або комутовні телефонні); програмне забезпечення мережі.

Проектні рішення щодо корпоративної мережі комп'ютерів “Інтермережа” відповідають семирівневій моделі ВВС МОС, що забезпечує сумісність апаратно-програмних засобів, які працюють на різних платформах, а також функціональну сумісність розроблюваних прикладних програм з діючим програмним забезпеченням, можливість розширення й масштабування Інтермережі практично без зміни складу й структури вже діючих підсистем. В “Інтермережі” використовуються десятки протоколів: ТСР/IP, IPX/SPX, Netbios, SNMP, PPP і т.п. Вона будується на основі середовища передачі даних типу коаксіальний кабель, екранована (STP) і неекранована (UTP) пара проводів, оптоволоконні лінії зв'язку, радіо-, телевізійні й супутникові канали (на наступних етапах впровадження). “Інтермережа” орієнтована на такі комп'ютерні платформи, як SPARC, IBM і т.д. Нарешті, “Інтермережа” розрахована на впровадження різних операційних систем: Solaris, UNIX-HP, MS-WINDOWS, Novell Netware і т.д. Корпоративність мережі передбачає, що функціональні задачі окремих підсистем можуть істотно розрізнятися між собою, хоча в цілому мережа орієнтується на вирішення задач великої системи організаційного управління. В “Інтермережі” характер задач, розв'язуваних в окремих локальних інформаційно-обчислювальних мережах, також істотно різний.

На основі запропонованої моделі й архітектурних особливостей розроблено проектні рішення щодо підсистеми захисту інформації (ПЗІ) у єдиній супутниковій системі передачі інформації (ЄССПІ). ПЗІ є розподіленою проактивною системою управління безпекою інформаційних ресурсів у рамках ЄССПІ, представленої у вигляді сукупності окремих компонентів, вузлів, груп вузлів і підсистем. У кожному компоненті ЄССПІ розміщаються служби безпеки (СБ), які через відповідні механізми реалізують необхідні послуги щодо захисту інформації (рис. 14). Механізми захисту інформації у вигляді DLL-функцій також інсталюються в компонентах ЄССПІ й можуть працювати в трьох режимах. Вони автономні в рамках даного компонента ЄССПІ і реалізують конкретні процедури. Взаємодія однойменних механізмів у двох і більше компонентах ЄССПІ забезпечується відповідними СБ.

Створені інформаційно-управляючі системи “АСПИГС”, “АСУ ТП-ЭЛН”, АРМ “ОДЛ-ГТД” показують практичну застосовність концепції реалізації високоорганізованих систем у проблемно-орієнтованих комплексах. Запропонована технологія моделювання характеристик досліджуваних об'єктів в інтелектуальних застосуваннях, що враховують семантико-статистичні характеристики корпоративних даних, дозволяє зменшити кількість дорогих натурних експериментів.

У додатку А наведено опис тих розроблених засобів, мереж і систем, які відбивають результати теоретико-прикладних досліджень автора і можуть зацікавити вчених та фахівців.

Додаток Б містить 17 документів, що підтверджують використання науково-прикладних результатів дисертаційної роботи в практичних розробках.

Висновки

Сукупність отриманих в дисертації результатів вирішує актуальну науково-прикладну проблему створення ефективних методів та інформаційних технологій для розподілених систем і мереж комп'ютерів шляхом поліпшення характеристик основних рівнів взаємодії системних і прикладних ресурсів.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано науково-обґрунтовану концепцію створення інтелектуальних систем, що дозволяє реалізувати в корпоративних мережах технологію надання послуг потрібної якості (QoS). Розроблено технологію системної інтеграції мережевих засобів з ефективною організацією взаємодії системних і прикладних ресурсів.

Основні теоретичні та прикладні результати дисертаційного дослідження:

1. Запропоновано теоретико-прикладний критерій оцінювання ступеня організованості корпоративних інформаційних систем з урахуванням вагових коефіцієнтів розв'язуваних задач, а також рівня й обсягу обробки даних за розпливчастих (нечітких) умов прийняття рішень.

2. Розроблено метод, доведено теорему й виконано розрахунки стосовно адаптації часу доставки пакетів даних до реальних умов функціонування транспортного середовища. Запропоновано методологію створення інтелектуальної підсистеми прийняття оптимальних рішень на основі аналізу вимог до передачі мультимедійної інформації, варіювання та розрахунку необхідних характеристик транспортної системи.

3. Визначено коефіцієнт корисної передачі даних ? основний показник функціонування транспортної системи з комутацією пакетів, який дозволяє розраховувати ефективність системи передачі даних і коригувати характеристики її продуктивності відповідно до формату пакетів, що передаються в конкретній мережі. Розроблено варіант технології реалізації алгоритму так званої rh-оптимізації для сучасних мереж комп'ютерів на базі протоколів сімейства TCP/IP. Ця технологія являє собою інтелектуальне середовище прийняття рішень для управління часом доставки та потоками інформації в розподіленому середовищі.

4. Запропоновано алгоритми й відповідну технологію організації взаємодії вузлів обчислювальної мережі або системи на базі спільного поділюваного каналу зв'язку. Ці алгоритми й технологія забезпечують досягнення граничної продуктивності передачі даних після встановлення логіко-віртуального з'єднання.

5. Розроблено метод синтезу базових компонентів, орієнтованих на формування послуг для корпоративних задач, що реалізуються в рамках локальних мереж з комутацією пакетів. Застосування цього методу дозволяє створити функціонально повне операційне середовище, зокрема, для комп'ютерно-телефонної інтеграції.

6. Запропоновано самоподібне мультиагентне середовище для реалізації проактивної політики захисту інформаційних ресурсів у розподілених системах. Причому здатність до самовідновлення “клітин” такого середовища забезпечує мінімізацію міжрівневого інформаційного трафіка.

7. Сформовано архітектурні, технічні й технологічні рішення стосовно організації безпроводового мобільного зв'язку, які дозволяють реалізувати надання мультисервісних послуг інформаційних технологій.

8. Створено модель системи обробки даних, побудованої на основі розподілених інформаційно-процедурних об'єктів. Використання цієї моделі забезпечує інтелектуальне функціонування таких об'єктів у операційному середовищі.

9. Розроблено технологію й засоби створення розподілених інформаційно-управляючих мереж з інтеграцією задач управління, що дозволяє створювати і впроваджувати на підприємствах України розподілені системи, адекватні концепції бінарного дерева.

10. Запропоновано концепцію, архітектуру й технологію організації системної взаємодії ресурсів у розподілених системах управління малими та середніми підприємствами, що дозволяє синтезувати функціонально повні структури для створення високоорганізованих застосувань.

11. У процесі впровадження нових методів і прикладних інформаційних технологій організації системної взаємодії ресурсів у корпоративних системах і мережах були отримані такі практичні результати:

· розроблено модульний набір засобів створення локальних і корпоративних мереж комп'ютерів на базі універсального мікропроцесорного вузла зв'язку. Ці засоби дозволяють створювати розподілені моноканальні, кільцеві й ієрархічні мережі (у тому числі для ГАВ) з можливістю реалізації високоорганізованих технологій, запропонованих у дисертаційній роботі;

· на основі розроблених типових проектних рішень щодо створення корпоративних мереж комп'ютерів у нафтовій і газовій промисловості були впроваджені у виробництво корпоративна інформаційно-обчислювальна мережа комп'ютерів геолого-геофізичного підприємства „КИВС-ГЕО” і корпоративна мережа комп'ютерів “Інфотранс” ПО “Тюменьтрансгаз”. Розроблена архітектура “Інтермережі” може бути використана як типова при створенні інформаційно-аналітичних систем підтримки прийняття рішень у відповідних структурах органів державної влади;

· відповідно до концепції реалізації високоорганізованих систем у проблемно-орієнтованих комплексах створено інформаційно-управляючі системи “АСПИГС”, “АСУ ТП-ЭЛН” й АРМ “ОДЛ-ГТД”;

· запропонована технологія моделювання характеристик досліджуваних об'єктів в інтелектуальних застосуваннях, що враховують семантико-статистичні характеристики корпоративних даних, дозволяє зменшити кількість дорогих натурних експериментів.

Основні положення дисертації опубліковані в таких працях:

1. Палагин А.В., Алишов Н.И., Громовский А.В. Средства удаленного доступа на базе мобильной персональной системы // УСиМ. - 2006. - № 6 - С. 26-32.

2. Алишов Н.И., Петришина О.В. Конфликты доступа в локальных вычислительных сетях // Математичні машини і системи. - 2006. - № 4. - С. 111-123.

3. Алишов Н.И., Марченко В.А. Технология интеграции средств защиты сетевого периметра // Математичні машини і системи. - 2006. - № 2. - С. 36-47.

4. Алишов Н.И., Огурцов М.И. Самоподобная архитектура подсистемы информационной безопасности // УСиМ. - 2006. - № 3. - С. 82-92.

5. Алишов Н.И., Гаджиев Я.Х. Теоретические основы и практические задачи оптимизации времени доставки информационных ресурсов в распределенных системах // Проблеми програмування. - 2006. - № 2-3. - С. 758-766.

6. Алишов Н.И. Адаптивный стековый алгоритм универсального множественного доступа в распределенных системах и сетях компьютеров // УСиМ. - 2004. - № 1. - С. 59-72.

7. Алишов Н.И. Актуальные проблемы информатизации общества // J. of Qafqaz University (Baku). - 2004. - № 14. - Р. 121-135.

8. Алишов Н.И. Оптимизация коммутации пакетов в распределенных системах // Комп'ютерні засоби, мережі та системи. - 2004. - № 3. - С. 87-94.

9. Метод синтеза услуг в задачах компьютерной телефонии / А.В. Палагин, Н.И. Алишов, В.В. Полиновский, Ю.Л. Иваськив // Математичні машини і системи. - 2004. - № 3. - С. 89-101.

10. Алишов Н.И. Оптическая мобильная связь на базе карманного компьютера // Комп'ютерні засоби, мережі та системи. - 2003. - № 2. - С. 33-39.

11. Алішов Н.І. Корпоративні засоби для інтелектуальних мереж // Науково-технічна інформація. - 2003. - № 1. - С. 31-36.

12. Алишов Н.И., Назаров Н.А. Концепция и архитектурные особенности реализации объектно-ориентированной среды разработки приложений // Комп'ютерні засоби, мережі та системи. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2002. - № 1. - С. 112-118.

13. Алишов Н.И., Нестеренко А.В. Организация безопасности информационных ресурсов в корпоративных сетях компьютеров органов государственной власти // Інформаційні технології та безпека. - К.: Ін-т проблем реєстрації інформації НАН України, 2002. - Вип. 1. - С. 9-17.

14. Алишов Н.И., Пономарев А.А. Концепция и технологии реализации электронного агента безопасности в среде мобильных вычислений // Засоби комп'ютерної техніки з віртуальними функціями і нові інформаційні технології. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2002. - Т. 2. - С. 66-73.

15. Алішов Н.І. Концепція та технології створення мультимедійних видань для мобільних персональних систем // Науково-технічна інформація. - 2002. - № 3. - С. 53-57.

16. Алішов Н.І., Нестеренко А.В. Основні вимоги до телекомунікаційного середовища інформаційно-аналітичних систем органів державної влади // Нові комп'ютерні засоби, обчислювальні машини та мережі. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001. - Т. 2. - С. 18-25.

17. Алишов Н.И. Базовые технологии системной интеграции в интеллектуальных корпоративных сетях // УСиМ. - 2000. - № 5/6. - С. 25-35.

18. Алишов Н.И. Архитектура подсистемы защиты информации телекоммуникационной системы передачи информации // Перспективні засоби обчислювальної техніки та інформатики. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 1999. - С. 140-147.

19. Алишов Н.И., Сабельников Ю.А. Локальная сеть персональных ЭВМ с интеграцией задач управления // Информатизация и новые технологии. - 1994. - № 1?2. - С. 23-26.

20. Алишов Н.И. Локальные сети персональных ЭВМ для проблемно-ориентированных комплексов // Информатизация и новые технологии. - 1994. - № 4. - С. 7-8.

21. Алишов Н.И. Технология информатизации // Информатизация и новые технологии. -1993. - № 1. - С. 10-13.

22. Алишов Н.И. Информационно-объектная модель распределенной среды обработки данных для локальных сетей персональных ЭВМ // Информатизация и новые технологии. - 1993. - № 2. - С. 5-8.

23. Алишов Н.И. Межсетевой коммутатор - концентратор каналов связи // Микропроцессорная техника. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН Украины, 1992. - С. 41-49.

24. Алишов Н.И. Локальная сеть персональных ЭВМ типа Ethernet // Микропроцессорные системы и ПЭВМ. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН Украины, 1991. - С. 38-45.

25. Алишов Н.И. Способ организации информационного обмена в локальных сетях ЭВМ и в мультимикропроцессорных системах на базе разделяемого канала связи // Микропроцессорные системы и их применение. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН УССР, 1990. - С. 43-49.

26. Организация информационного обмена в локальной сети персональных ЭВМ / Б.Н. Малиновский, Н.И. Алишов, С.Н. Матвейшин, Л.Л. Романова // Автоматика и вычислительная техника. - 1990. - № 2. - С. 34-42.

27. Алишов Н.И., Попович А.В. Автоматизированное рабочее место оптической дефектоскопии лопаток авиационных газотурбинных двигателей на базе профессиональной ПЭВМ // Средства вычислительной техники новых поколений. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН УССР, 1989. - С. 34-41.

28. Алишов Н.И. Архитектура локальных сетей персональных ЭВМ, совместимых с "Нейрон И9.66" // Программное и техническое обеспечение высокопроизводительных вычислительных комплексов. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН УССР, 1988. - С. 29-34.

29. Алишов Н.И. Базовые средства организации безбумажной технологии обработки информации в локальных сетях ПЭВМ // Механизация и автоматизация управления. - 1988. - № 4. - С. 50-53.

30. Алишов Н.И. Организация безбумажной технологии обработки информации в локальной сети персональных ЭВМ // Технические средства обработки информации для высокопроизводительных ЭВМ и систем. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН УССР, 1988. - С. 107-113.

31. Локальная сеть персональных ЭВМ, работающих под управлением операционных систем, совместимых с ОС СР/М и MS-DOS / Н.И. Алишов, Л.Л. Романова, С.Н. Матвейшин, И.В. Скляр // Локальные сети ЭВМ в системах обработки и управления. - Л.: ЛДНТП, 1988. - С. 16-22.

32. Алишов Н.И. Архитектурные особенности и пользовательские интерфейсы локальной информационно-вычислительной сети микроЭВМ // Механизация и автоматизация управления. - 1987. - № 2. - С. 44-47.

33. Малиновский Б.Н., Алишов Н.И. Принципы и средства организации взаимодействия распределенных микропроцессорных систем // Механизация и автоматизация управления. - 1987. - № 4. - С. 10-13.

34. Экспериментальная локальная сеть ЭВМ для автоматизации научных исследований / Б.Н. Малиновский, В.М. Египко, Н.И. Алишов, С.Н. Жаровский, В.Б. Реутов // УСиМ. - 1987. - № 1. - С. 3-9.

35. Алишов Н.И. Графическая терминальная система на базе микроЭВМ СО-04 // УСиМ. - 1986. - № 3. - С. 42-47.

36. Алишов Н.И. Программные средства локальной вычислительной сети микроЭВМ СО-04 // Механизация и автоматизация управления. - 1986. - № 2. - С. 58-60.

37. Алишов Н.И. Алгоритм учета преемственности данных в системах автоматизации научно-технических экспериментов. - Киев, 1985. - 34 с. - (Препр./АН УССР. Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова; 85-19).

38. Алишов Н.И. Организация взаимодействия абонентских пунктов в локальной сети микроЭВМ СО-04 // Микропроцессорные средства, разработка и применение. - Киев: Ин-т кибернетики им. В.М. Глушкова АН УССР, 1985. - С. 3-8.

39. Принципы построения локальных сетей ЭВМ на базе универсальных микропроцессорных средств / Б.Н. Малиновский, А.И. Никитин, С.Н. Жаровский, Н.И. Алишов, С.С. Шалугин // УСиМ. - 1985. - № 1. - С. 35-39.

40. Алишов Н.И. Программные средства периферийной подсистемы, построенной на базе микроЭВМ СО-04 // Механизация и автоматизация управления. - 1983. - № 3. - С. 26-31.

41. Карабецкий М.Д., Алишов Н.И., Реутов В.Б. Организация связи между микроЭВМ и объектом автоматизации // Механизация и автоматизация управления. - 1982. - № 4. - С. 56-59.

42. Информационно-управляющая система для автоматизации процесса электронно-лучевого напыления / Н.И. Алишов, Б.Н. Малиновский, В.П. Мищенко, Н.В. Подола, В.П. Соловьев, С.С. Тарасов // Приборы для научных исследований и системы автоматизации в АН УССР. - Киев: Наук. думка, 1981. - С. 142-147.

43. Принципы автоматизации экспериментов при исследовании теплового и напряженного состояний элементов конструкций в тепловых полях и газовых потоках / Б.Н. Малиновский, Г.Н. Третьяченко, Р.И. Куриат, Л.В. Кравчук, В.П. Соловьев, Н.И. Алишов // Научные основы и методы повышения надежности и долговечности газотурбинных двигателей. - Киев: Наук. думка, 1982. - С. 128-140.

44. Пат. 19899 UA, МПК G09С 1/06. Обчислювальний пристрій захисту баз даних / Н.І. Алішов, В.А. Марченко, О.В. Палагін, В.А. Широков; Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. - № u 2006 02949; Заявл. 20.03.2006; Опубл. 15.01.2007. Бюл. № 1. - 12 с.

45. Пат. 16573 UA, МПК G06F 15/00. Персональна мультимедійна система / Н.І. Алішов, В.П. Боюн, О.В. Громовський, О.В. Палагін; Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. - № u 2006 01693; Заявл. 17.02.2006; Опубл. 15.08.2006. Бюл. № 8. - 10 с.

46. Пат. 59531 UA, МПК G06F 15/00. Мобільна персональна комп'ютерна система / О.В. Палагін, Н.І. Алішов, М.Г. Петренко, А.А. Пономарьов, В.В. Поліновський, С.В. Зінченко, О.Я. Бойко, К.А. Шлімович; Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України. - № 2002054398; Заявл. 29.05.2002; Опубл. 15.05.2006. Бюл. № 5. - 11 с.

47. Устройство для передачи информации: А.с. 1509970 СССР, МКИ G 08 C 19/28, G 06 F 13/00 / Б.Н. Малиновский, Н.И. Алишов, А.В. Кушнарев. - № 4360107/24; Заявл. 07.01.88; Опубл. 23.09.89, Бюл. № 35. - 10 с.

48. Алишов Н.И. Высокоорганизованная среда корпоративно-взаимодействующих распределенных информационных систем // Proc. Xth Intern. Conf. “Knowledge-Dialogue-Solution” (Varna). - Sofia: FOI-COMMERCE, 2003. - Р. 201-207.

49. Alishov N.I. Posteriori Estimation of Information Systems Organization Degree // Proc. Intern. Conf. on Applied Mathematics Dedicated to the 65th Anniversary of B.N. Pshenichnyi. - Kyiv (Ukraine), 2002. - Р. 78.

50. Алишов Н.И. Высокоорганизованные распределенные информационные системы // Тр. Междунар. науч.-техн. конф. “Искусственный интеллект-2002“. - Таганрог ? Донецк, 2002. - Т. 1. - С. 164-168.

51. Палагин А.В., Алишов Н.И. Объектно-ориентированная интегрированная среда для компьютерной телефонии // Тр. ІV Междунар. науч.-техн. конф. по телекоммуникациям "НТК-Телеком-99". - Одесса, 1999. - С. 39-42.

52. Алишов Н.И., Горбач И.В. Архитектура подсистемы безопасности информационных ресурсов в компьютерной среде телекоммуникаций // Тр. VІІІ Междунар. Крымской конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии". - Севастополь, 1998. - С. 373-375.

53. Алишов Н.И. Критерий оценки степени организованности информационных систем // Тр. VI Междунар. конф. "Знание-Диалог-Решение". - Ялта, 1997. - Т. 2. - С. 315-318.

54. Палагин А.В., Алишов Н.И. Технология системной интеграции // Тр. ІІІ Укр. конф. по автоматическому управлению "Автоматика-96". - Севастополь, 1996. - Т. 2. - С. 110-111.

55. Алишов Н.И. Интегрированная система информационного обмена в локальных сетях персональных компьютеров // Тр. Междунар. семинара "Локальные вычислительные сети" (ЛОКСЕТЬ-92). - Рига: ИЭВТ АН Латвии, 1992. - С. 94-100.

56. Алишов Н.И. Универсальный метод CSMA/CD // Тр. междунар. конф. "Локальные вычислительные сети" (ЛОКСЕТЬ-90). - Рига: ИЭВТ АН Латвии, 1990. - С. 22-25.

57. Алишов Н.И. Методы и средства безбумажной технологии обработки информации в локальных сетях персональных ЭВМ // Тр. Междунар. симпозиума "INFO-89". - Минск, 1989. - Т. 2, ч. 1. - С. 301-306.

58. Алишов Н.И. Язык управления взаимодействием параллельных процессов в системах автоматизации научных экспериментов // Тр. V Всесоюз. школы-семинара "Распараллеливание обработки информации". - Львов, 1985. - Ч. 2. - С. 43-45.

АНОТАЦІЇ

Алішов Н.І. Теорія, технології й засоби системної взаємодії ресурсів в інтелектуальних системах і мережах комп'ютерів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.13 - обчислювальні машини, системи та мережі. - Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено розробці теоретичної основи, методів та алгоритмів підвищення ефективності інформаційної взаємодії інтегративних компонентів розподілених систем і мереж комп'ютерів для забезпечення необхідного рівня якості обслуговування системних ресурсів. Сформульовано концепцію створення високоорганізованих корпоративних інформаційних систем, суть якої полягає в реалізації алгоритмів і технологій, що використовують потенційні можливості основних рівнів функціонування розподілених систем.

Для оптимізації часу доставки інформаційних ресурсів на транспортному й мережевому рівнях розроблено теоретико-прикладну основу, що дозволяє приймати оптимальні рішення, засновані на варіюванні й обчисленні необхідних характеристик транспортної системи. Уведений коефіцієнт корисної передачі даних (основний показник транспортної системи з комутацією пакетів) дозволяє визначити ефективність системи передачі даних і коригувати характеристики її продуктивності з урахуванням формату пакетів, що передаються в конкретній мережі.

Розроблено метод універсального множинного доступу до спільного поділюваного середовища, що дозволяє оптимізувати (за потреби - забезпечити граничну продуктивність) процес інформаційного обміну на канальному рівні. Розглянуто варіанти реалізації даного методу в сполученні з алгоритмом оптимізації часу доставки інформаційних пакетів у кластерних системах. Розроблений метод синтезу базових компонентів для формування послуг, які орієнтовані на корпоративні задачі, реалізовані в рамках локальних мереж з комутацією пакетів, забезпечує функціональну повноту операційного середовища для інтерактивної взаємодії користувачів інформаційних ресурсів. Запропоновані концептуальні, архітектурні й технологічні рішення щодо організації безпроводового мобільного зв'язку, інтегрованого з регіональними оптичними мережами, дозволяють реалізувати розвинені й перспективні ad-hoc-мережі з гарантованим рівнем надання мультисервісних послуг інформаційних технологій.

Уведений критерій оцінювання ступеня організованості інформаційних систем дозволяє характеризувати рівень інтелектуалізації конкретних систем і мереж.

Розроблена теоретико-прикладна модель високоорганізованого операційного середовища дозволяє інтегрувати інтелектуальні можливості всіх підсистем у корпоративній інформаційній системі. Елементами цієї моделі є розподілені ІпрО, використовувані для створення самоподібного мультиагентного середовища реалізації проактивної політики управління інформаційними ресурсами (зокрема, щоб убезпечити їх) в корпоративних мережах.

Ключові слова: комп'ютерні мережі, високоорганізовані системи, час доставки пакетів, множинний доступ, самоподібна структура, безпека інформації.

Алишов Н.И. Теория, технологии и средства системного взаимодействия ресурсов в интеллектуальных системах и сетях компьютеров. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.13 - вычислительные машины, системы и сети. - Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке теоретической основы, методов и алгоритмов повышения эффективности информационного взаимодействия интегративных компонентов распределенных систем и сетей компьютеров с целью обеспечения необходимого уровня качества обслуживания системных ресурсов. Сформулирована концепция создания высокоорганизованных корпоративных информационных систем, суть которой заключается в реализации алгоритмов и технологий, использующих потенциальные возможности основополагающих уровней функционирования распределенных систем. Разработан метод формализации взаимодействия системоопределяющих компонентов многоуровневой модели открытых интеллектуальных систем, позволяющий синтезировать адекватные архитектурные решения при создании высокоорганизованных систем. Разработан теоретико-прикладной критерий оценки степени организованности корпоративных информационных систем с учетом весовых коэффициентов решаемых задач, а также уровня и объема обработки данных при расплывчатых (нечетких) условиях принятия решений.

Для оптимизации времени доставки информационных ресурсов на транспортном и сетевом уровнях разработана теоретико-прикладная основа (rh-оптимизация), которая позволяет принимать оптимальные решения, основанные на варьировании и расчете необходимых характеристик транспортной системы. Введен коэффициент полезной передачи данных ? основной показатель транспортной системы с коммутацией пакетов, позволяющий рассчитывать эффективность системы передачи данных и корректировать характеристики ее производительности с учетом формата пакетов, передаваемых в конкретной сети. Технология rh-оптимизации представляет собой интеллектуальную среду принятия решений для управления временем доставки и потоками в распределенной среде. Концепция управления потоками с учетом времени доставки информационных массивов заключается в том, что для любой распределенной среды существуют причинно-следственные предельные характеристики, которых можно достичь с помощью алгоритмов и технологий, выявляющих и использующих значения этих характеристик. Разработанная теоретико-прикладная база для построения интеллектуальной среды управления потоками по критерию времени доставки информационных ресурсов учитывает природный характер взаимосвязи параметров, характеризующих причинно-следственные возможности обеспечения необходимых показателей транспортной системы. Этим достигается целенаправленное управление потоками в распределенных системах и использование предельных характеристик систем коммутации пакетов.