Главная Другое
Экономика Финансы Маркетинг Астрономия География Туризм Биология История Информатика Культура Математика Физика Философия Химия Банк Право Военное дело Бухгалтерия Журналистика Спорт Психология Литература Музыка Медицина |
страница 1 Адиль Омер Юсиф Мохамед Математическое моделирование и алгоритмы оценки эффективности системы администрирования локальной компьютерной сети 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ 05.13.13 Телекоммуникационные системы и компьютерные сети Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технически наук
Доктор технических наук, профессор Пятибратов Александр Петрович
Доктор физика математического наук, профессор Бутусов Олег Борисович Доктор технических наук, профессор Шелухин Олег Иванович
Федеральное государственное унитарное предприятие Московский научно-исследовательский центр. (МИНЦ) Министерства связи и телекоммуникации РФ
Эффективность функционирования компьютерных сетей в значительной степени определяется обслуживающим персоналом, специалистами, обеспечивающими полную и постоянную работоспособность компьютерной сети (КС), ее высокую производительность, безопасность, диагностику и восстановление, управление пользователями и решение их проблем. В решении этих задач главенствующая роль принадлежит службе администрирования сети, функционирующей в составе службы технической поддержки. Администратор сети, возглавляющий службу администрирования, является и системотехником, и диспетчером, и руководителем персонала, обслуживающего сеть. В распоряжении службы администрирования сети имеются необходимые аппаратные, программные средства и технологии, составляющие систему администрирования (СА). Следовательно, под системой администрирования понимается совокупность методов, средств и технологии, реализующих функции администрирования сети. Главная цель создания СА – обеспечение выполнения всех функции, предусмотренных перечнем периодических и эпизодических задач администрирования, т.е. обеспечение полной и постоянной работоспособности сети. Совершенствование и развитие СА осуществляется, прежде всего, за счет повышения таких функциональных возможностей сетевых операционных систем, которые обеспечивают решение новых задач сетевого администрирования. Совершенствование и развитие СА должно сопровождаться количественной оценкой эффекта, достигаемого за счет использования модернизированной системы (после внедрения новых программно – аппаратных средств и технологии администрирования). Но для этого необходим соответствующий инструментарий, методико-алгоритмический аппарат (МАА). В настоящее время такой аппарат отсутствует. На основании приобретенного опита решение всех вопросов по совершенствованию и развитию СА без теоретической обоснованной, априорной, количественной оценки возможного эффекта, за счет использования модернизированной системы, не даст приемлемого результата. Необходимость в методико-алгоритмическом аппарате количественной оценки эффективности процессов функционирования используемой системы администрирования или эффективности внедрения новых средств и технологии с целью получения более совершенной системы вполне очевидна и носит постоянный характер, поскольку процесс совершенствования СА имеет также непрерывный характер. Настоящая диссертационная работа посвящена решению актуально научной задачи по разработке математической модели и алгоритмы определения для априорной и апостериорной оценки и анализа эффективности процессов функционирования системы администрирования локальной компьютерной сети (ЛКС), а также выработке научно-обоснованных рекомендаций по совершенствованию используемой СА. В этом заключается актуальность диссертационной работы.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Предметом исследования является совокупность теоретических, методологических, методических и практических положений, определяющих процессы исследования эффективности функционирования человеко-машинных систем. Объект исследования система администрирования локальной компьютерной сети, рассматриваемая как ЧМС, эффективность функционирования которой определяется всеми тремя компонентами: человеком, машиной и производственной средой. Методы исследования и источники информации. Исследование базируется на принципах системного анализа, обобщения, статистической обработки данных, теории эффективности, теории вероятностей, методах математического моделирования. В ходе выполнения диссертационной работы использованы труды отечественных и зарубежных ученых (Назаров С.В., Пятибратов А.П., Евдокимов В.В., Макарова Н.В., Раторгуев С.П., Максимов Н.В., Ярочкин В.И.,Прокофьев Н., Вакка Д., Нанс Б., Шатт С., Смит Р., Таненбаум Э., Шиндер Д.Л. и др.). Научная новизна. В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что эти результаты могут быть использованы в научно-исследовательских ЛКС, удовлетворяющей заданным требованиям, а также на предприятиях и в организациях занимающихся эксплуатацией ЛКС, для оценки уровня эффективности системы администрирования ЛКС и формирования предложений по ее совершенствованию путем внедрения новых программно-аппаратных средств и технологий. Апробации результатов исследовании. Основные научные выводы и положения, полученные в ходе выполнения диссертации, прошли апробацию в виде публикации в печати: в сборниках научных трудов МЭСИ, а также в журнале «открытое образование» (№4-2007,учредитель МЭСИ, включен ВАК-ом в перечень периодических научных изданий). Основные научные результаты по мере их получения докладывались на различных семинарах и совещаниях Внедрение результатов работы осуществлялось в Современной Гуманитарной Академии (г. Москва). Достоверность научных результатов и выводов подтверждается корректным использованием научных методов исследования, использованием современного математического аппарата, а также итогами проведения эксперимента. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введений и четырех глав и заключений, из списка литератур. Диссертация содержит 142 страниц текста, семи рисунков и четырех таблиц. Оглавление диссертацииОглавление диссертации 5 Основное содержание работы Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются цель и основные задачи исследования, а также содержатся сведения о научной новизне и практической значимости результатов работы. В первой главе рассматриваются концептуальные положения и методические основы оценки эффективности и совершенствования системы администрирования (СА) локальной компьютерной сети, формулируются требования к МАА такой оценки и дается постановка задач исследования:
В постановке задачи исследования эффективности функционирования необходимо отразить ряд ключевых моментов. К ним относятся: оценка принадлежности исследуемой СА к определенному типу; содержание, полнота и детализация сведений, определяемых тем, на такой стадии жизненного цикла СА осуществляется оценка ее эффективности; четкие указания о том, насколько детально должны оцениваться подсистемы СА; источники исходных данных для исследования и их достоверность; требования по определению зависимостей оцениваемых ПЭ от основных параметров и факторов; указания о возможности и экономической целесообразности реализации рекомендации по совершенствованию и развитию СА и др. К числу наиболее важных концептуальных положений оценки эффективности СА ЛКС относятся следующие:
Разработанная методика оценки эффективности СА представляет собой совокупность логически и функционально связанных операции, выполнение которых приводит к определению значений показателей целевой и экономической эффективности процессов функционирования СА или внедрения НТТ. В ее основу положены методологические (концептуальные) предпосылки и аспекты. Перечень операции, составляющих методику, достаточно обширен, начиная с анализа структуры, параметров и характеристик исследуемой системы и кончая разработкой рекомендации по ее совершенствованию, которая осуществляется на основе анализа зависимостей ПЭ от основных параметров и факторов, а также с учетом возможности и целесообразности реализации этих рекомендации. Вторая глава посвящена разработке системы интегральных и частных показателей целевой и экономической эффективности (ПЦЭ и ПЭЭ) функционирования системы администрирования ЛКС и алгоритмов определения их значений. В соответствии с разработанными требованиями к ПЭ и концептуальными положениями оценки эффективности СА предлагается осуществлять такую оценку отдельно для каждой подсистемы: деление СА по ее основным функциональным частям и деление по основным областям администрирования: управление безопасностью сети; управление производительностью сети; управление ресурсами (установка, регистрация использования и поддержка сетевых ресурсов); управление конфигурацией (планирование конфигурации сети, ее расширение, ведение необходимой документации); управление пользователями (создание и поддержка учетных записей пользователей, управление доступом к сетевым ресурсам); поддержка работоспособности сети(предупреждение, выявление и решение проблем сети). Показано, что деление СА на подсистемы по основным областям администрирования является боле предпочтительным, так как:
На рис. 2.1 представлена структура системы показателей эффективности функционирования СА ЛКС для случая, когда СА делится на подсистемы по основным областям администрирования. Все ПЦЭ для оценки подсистем делятся на:
Ниже рассматриваются наиболее характерные ПЦЭ для основных подсистем СА – подсистемы управления безопасностью сети и подсистемы управления производительности сети: Интегральный абсолютный временной ПЦЭ подсистемы УБ ![]() Где ![]() ![]() Интегральный относительный временной ПЦЭ подсистемы УБ (он необходим для сравнения ПЦЭ базовой и модернизированной подсистемы УБ ): ![]() ![]() ![]() ![]() Вероятностные ПЦЭ подсистем УБ и УП
![]() Рис 2.1 структуры системы показателем эффективности функционирования СА
Вероятностный абсолютный интегральный ПЦЭ подсистемы УБ для независимых задач: ![]() где ![]() ![]() для зависимых задач: ![]() где А – событие, заключающее в том, что j-я зависимая задача администрирования подсистемы УБ решается за время ![]() В – событие, заключающееся в том, что j+1-я зависимая задача администрирования подсистемы УБ решается за время ![]() С – событие, заключающееся в том, что j+2-я зависимая задача администрирования подсистемы УБ решается за время ![]() Вероятностный абсолютный интегральный ПЦЭ подсистемы УП при решении ею независимых задач: ![]() где ![]() n - число ежедневных задач администрирования подсистемы УП. Вероятностный абсолютный частный ПЦЭ подсистемы УП при выполнении ею зависимых операций в ходе решения j-й задачи администрирования: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Показатели экономической эффективности ПЭЭ системы администрирования ЛКС. Основным обобщающим показателем экономической целесообразности внедрения СА является показатель экономического эффекта. Он является доминирующим в составе интегральных показателей экономического эффекта и экономической эффективности функционирования системы. Интегральными показателями являются: ЭГ - годовой экономический эффект, получаемый за счет использования системы; ЭСГ - среднегодовой экономический эффект за расчетный период; ЭΣ - полный (суммарный) экономический эффект за расчетный период; ЕЭ - коэффициент экономической эффективности единовременных затрат (капитальных вложений) на создание и внедрение системы или на создание (приобретение) и внедрение НТТ в эксплуатируемую систему; ТОК - срок окупаемости этих затрат. При расчете величины ЭГ учитывается как прямая (ЭПР), так и косвенная экономия (ЭК), получаемые за счет использования системы. По каждому источнику прямой и косвенной экономии в общем случае возможны следующие виды экономии на текущих затратах:
Оценка по интегральным показателям выполняется с учетом ситуаций, которые могут возникать при создании, внедрении и эксплуатации системы или при ее совершенствовании внедрением НТТ. По каждой из этих ситуации разработаны алгоритмы для определения указанных ПЭЭ системы администрирования ЛКС. Оценка эффективности функционирования системы администрирования ЛКС по частным показателям. Цели использования частных показателей эффективности (ЧПЭ) функционирования системы администрирования ЛКС заключается в следующем:
Существует большое многообразие ЧПЭ для оценки частного эффекта функционирования СА. Это объясняется тем, что частный эффект может оцениваться либо дифференцированно по отдельным признакам (по характеру внедряемых или уже используемых НТТ, по источникам эффекта, создаваемым за счет функционирования этих НТТ, по видам получаемого эффекта), либо суммарного, без такой дифференциации. Важно разработать общий подход в постановке задачи оценки эффективности функционирования СА по частным показателям и в определении их значений, т.е. в формировании алгоритмов определения ЧПЭ СА. Ниже рассматривается именно такой общий подход. В работе рассмотрены возможные внедряемые (более совершенные) или уже используемые средства и технологии (СТ) системы администрирования, создаваемые ими источники прямого и косвенного эффектов и виды получаемого эффекта по каждому источнику. Расчет частных показателей эффективности базируется на оценке эффекта за определенное время функционирования системы администрирования по источникам прямого и косвенного эффекта, создаваемым за счет использования соответствующих средств и технологий. Глубина дифференциации эффекта за этот период по указанным признакам определяется целями исследований и возможностями такой дифференциации. Она также зависит от постановки задачи оценки эффекта. Возможны три варианта постановки задачи оценки эффекта за счет внедрения (или функционирования уже используемых) средств и технологий (СТ) по частным показателям:
Для всех трех групп ЧПЭ разработаны алгоритмы определения их значении. По своей структуре она достаточно проста и удобна, в ней заложены возможности по расширению и изменению состава групп СТ и перечня источников эффекта. Вместе с интегральными показателями система частных показателей обеспечивает полную и всестороннюю оценку эффективности внедряемых СТ. В третей главе разработаны требования, которым должна отвечать математическая модель процессов функционирования системы администрирования ЛКС, рассматриваемой как человеко-машинная система. Анализ возможных методов моделирования процессов функционирования ЧМС с учетом характеристик трудовой деятельности операторов, в наибольшей степени удовлетворяющих разработанным требованиям, показывает, что для решения задач исследования эффективности функционирования СА ЛКС предпочтительным оказывается так называемый "Обобщенный Структурный Метод (ОСМ)", Обобщенный структурный метод представляет собой совокупность методологических и методических принципов, методик, алгоритмов и математических моделей для описания и оценки эффективности, качества и надежности процессов функционирования эргатических систем или отдельных их звеньев, применяемых при исследовании, проектировании, создании и функционировании таких систем. Важным свойством ОСМ является его универсальность. Он годится для построения математических моделей реального функционирования. В соответствии с ОСМ алгоритм функционирования любой эргатической системы представляется в виде ограниченного набора типовых единиц функционирования (ТЕФ), а для ТЕФ имеются готовые математические зависимости, реализуемые при оценке их количественных характеристик. Следовательно, нет необходимости каждый раз заново составлять математическую модель процессов функционирования новой эргатической системы, нужно просто из имеющихся ТЕФ сформировать нужную модель. На основе принципов ОСМ можно реализовать все четыре разновидности метода имитационного моделирования:
Основные принципы ОСМ которые должны быть положены в основу при построении математической модели:
Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию эффективности функционирования СА. Объектом экспериментального исследования является одна из основных подсистем СА – подсистема управления безопасностью (УБ) системы администрирования ЛКС Ереванского филиала МЕСИ. По этой подсистеме имеются все необходимые данные для эксперимента: структура ЛКС и ее системы обеспечения безопасности, состав и характеристика средств защиты и средств администрирования. Для оценки подсистемы УБ разработаны показатели эффективности, алгоритмы определения их значений, математическая модель и типовые функциональные модули. Подсистема УБ содержит средства для администрирования средств защиты всех трех уровней СОБ локальной сети. В экспериментальном исследовании выбранного объекта участвует ряд основных показателей. Структура ЛКС представлена на рис. 4.1, где выделены основные функциональные части сети и серверы общего пользования. Прокси-сервер (сервер-посредник) – это шлюз прикладного уровня, выступающий в роли посредника между внешней (Интернет) и внутренней (ЛКС вуза) сетями. Ras – сервер (сервер удаленного доступа) – предназначен для обеспечения доступа к ЛКС удаленных компьютеров. VPN сервер – предназначен для подключения конечного пользователя к удаленной сети и соединения нескольких локальных сетей. На сервере “Прометей” установлена система “Прометей” которая разработана для организации полноценного процесса дистанционного обучения и независимой проверки знаний и рассчитана на большие потоки слушателей. Она состоит из компонентов организации и управления учебным процессом.
Система обеспечения безопасности (СОБ) ЛУС вуза имеет три уровня защиты информации. Первый уровень обеспечивает безопасность от угроз из «внешнего мира», то есть из интернета, и является самым важным, так как здесь вероятность преодоления СОБ больше, чем на других уровнях. На втором уровне обеспечивается безопасность от внутренних пользователей ЛКС. Между первым и вторим уровнем существует следующая связь: пользователи системы дистанционного обучения (СДО), которые подключаются через интернет, используют VPN соединения, что повышает эффективность СОБ. На третьем уровне обеспечивается безопасность от вредительских программ и компьютерных вирусов, поражающих компьютерные сети. На Рис. 4-2 блок-схема показана модернизированного алгоритмы оценки эффективности функционирования данного объекта. ![]() Рис. 4-2 блок-схема показана модернизированного алгоритмы оценки эффективности функционирования объекта экспериментального исследования Для оценки влияния подсистемы УБ системы администрирования на вероятность непреодоления нарушителем всей системы обеспечения безопасности ЛКС ( ![]() Где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Зависимость величины
Таблица 4-1 Зависимость величины
Таблица 4-2 Зависимость величины
Таблица 4-3 Анализ результатов эксперимента, приведенных в таблицах 4-1 – 4-3, показывает, что средства обеспечения информационной безопасности ЛКС и подсистема управления безопасностью системы администрирования обеспечивают приемлемый уровень защиты информации в локальной сети вуза, особенно если принять во внимание степень закрытости информации в образовательном учреждении. Однако в локальных сетях и персональных компьютерах администрации вуза, являющихся функциональными частями всей ЛКС вуза, где формируются и используются обобщенные данные, характеризующие состояние образовательного процесса и перспективы его развития, может понадобиться более высокий уровень защиты и более совершенные средства администрирования. Совершенствование подсистемы УБ, а, следовательно, и повышение безопасности ЛКС может быть обеспечено выполнением следующих мероприятий:
Важное значение имеет также развитие системы мониторинга и аудита, совершенствования технологии проведения профилактических и проверочных работа по выявлению текущего состояния средств защиты и своевременному их обновлению. Учет результатов экспериментальных исследований и имеющихся недостатков используемых систем администрирования позволяет сформулировать представление о некоторой идеальной (или близкой к идеальной) системе администрирования ЛКС, которая должна удовлетворять следующим требованиям
Основные результаты, полученные лично соискателем
Таким образом в работе решена актуальная научно-практическая задача формирования математического аппарата для оценки эффективности системы администрирования ЛКС. Основные положения работы нашли отражение в следующих публикациях соискателя
![]() Смотрите также: Мохамед Математическое моделирование и алгоритмы оценки эффективности системы администрирования локальной компьютерной сети 05. 13. 18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ 05
335.44kb.
1 стр.
Численное моделирование и разработка комплекса программ исследования теплообмена и ламинарного течения в регулярных продольнооребренных коридорных структурах
465.83kb.
2 стр.
Теоретико-графовые модели структуры фольклорных текстов, алгоритмы поиска закономерностей и их программная реализация
244.86kb.
1 стр.
Реферат по дисциплине «Основы информационных технологий»
692.14kb.
9 стр.
Численный алгоритм вариационной инициализации океанологических полей 05. 13. 18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
201.18kb.
1 стр.
Разработка алгоритмов и программ решения уравнения переноса в ядерных реакторах методом поверхностных гармоник
650.79kb.
3 стр.
Разработка и исследование равновесных математических моделей рынка городских транспортных услуг 05. 13. 18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»
315.99kb.
2 стр.
Исследование и разработка метода моделирования посадки вертолета в сложных погодных условиях на палубу корабля
198.28kb.
1 стр.
Вступительного испытания собеседования для магистерской программы «математическое моделирование» направление подготовки
66.83kb.
1 стр.
Методы анализа чувствительности для моделей фильтрации и массопереноса в подземной гидросфере 05. 13. 18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
266.16kb.
1 стр.
«Математическое моделирование технических объектов и систем управления»
30.79kb.
1 стр.
Математическое моделирование размещения объектов транспортной системы и оптимизация грузовых потоков 504.97kb.
2 стр.
|