Введение к работе
Главным направлением повышений эффективности формирования и осуще
ствления процесса военно-технического сотрудничества является создания Еди
ной автоматизированной информационной системы на основе внедрения компью
терных технологий й использования современных средств вычислительной тех-
ШШ ?РеЛ9ТВ"прр;едггіи ДЭДных и математических методов, ^ . _ -
" Постоянное совершенствование средств и методов управления различного родз структурными подразделениями «ГК «Росвооружение» стало одним из основных факторов, определяющих повышение эффективности действий России на мировом.рынке вооружений и военной техники (В и ВТ). Необходимость дальнейшего интенсивного развития систем управления диктуется возрастающей диспропорцией, между постоянно растущим потоком информации, представляющей собой конъюнктуру рынка, прогноз потребностей по каждому конкретному образцу В и ВТ, возможностями предприятий производителей специмущества (СИ), изменения российского законодательства; международные и внутренние политические аспекты, и возможностями средств по обработки для принятия решений. На этой основе- возникают и нрвые повышенные требования к вычислительным системам (ВС) управления.
Наличие широкой сети реї иональных Представительств в более чем 20 странах также требует наличие современной ВС-Другим, не менее важным фактором, является развитие динамики процесса международного военно-технического сотрудничества (ВТС) и повышения ответственности сторон, где оперативно принимаемые решения несут за собой обязательства на длительный срок (до, нескольких десятков леї) и любьіе ошибки могут привести к серьезным финансовым и политическим потерям. Данный факт на очень напряженном рынке В и ВТ, где присутствует жесткая конкуренция мировых производителей СИ, представляется наиболее серьезным.
Анализ современного состояния средств управления показывает, чтр оіці по уровню разрабртки и производству не полностью соответствуют предъявляемым требованиям, что снижает эффективность работы системы. Увеличение сложности решаемых задач, расширение их перечня, повышение требований к оперативности и достоверности обработки информации обуславливает необходимость создания.высокоэффективных средств обработку информации.
Разрешить указанную проблему призвана концепция распределенной системы управления, которая заключается в увеличении количества пунктов управления и обеспечении их тесной взаимосвязи и взаимозаменяемости, и возможности использования общих информационных массивов, .
Практическая реализация концепции распределенной системы управления требует реализации целого комплекса научно-технических проблем, связанных с созданием общих информационных массивов, установлением порядка их обновления, пересылки, защиты и оперативного использования, Определением номенклатуры технических средств в каждом локальном пункте и др. Целый ряд Проектов за рубежом предлагает различные способы решения указанных проблем.
Опыт разработки и опытная эксплуатация показали, что объем и сложность информационно-расчетной деятельности должностных лиц достигли такого, масштаба, что возникла необходимость в организаций взаимосвязанного функционирования больших коллективов пользователей ЭВМ, территориально размещенных на значительных, расстояниях и нуждающихся в оперативном, доступе к настолько значительным объемам данных и большим вычислительным мощностям, что удовлетворение этих потребностей Це всегда может быть обеспечено средствами отдельных ЭВМ или их локальным объединением вычислительных комплексов, В этих условиях в области создания вычислительных сетей наметилась устойчивая тенденция к использованию сети ЭВМ как перспективной организационно-технической формы применения ВЫЧИСЛИТеЛЬНЫХ СредСГВ.:'..
Создание сетей ЭВМ связано со значительными затратами, а эффективное использование предоставляемых ими возможностей требует количественного, обоснования принимаемых решений по -выбору рациональных вариантов построения и организации их функционирования. _-' ; _'. -,' V ';.:.:.''...'.'..'. "" ',
Существует большое число работ посвященных сетям ЭВМ. В. работах В.М.Глушкова, Д. Флинта, Э,А. Якубайтисо ..излагаются основные принципы построения вычислительных сетей, организация сетей передачи данных и связи, их анализ и синтез. В работе Г.Т.Артамонова и В.Д, Тюрина излагается оригинальная система топологических инвариантов, позволяющая эффективно решать задачи определения изоморфизма и автоморфизма сетей. Исследуется, влияние топологических характеристик сетей на их надежность/пропускную способность, стоимость и ряд других системных характеристик. В работе Г.Ф. Лнбых и Б. А. Столя-. рова рассматривается проблема оптимизации физической' структуры информационно-вычислительных сетей. Методы И алгоритмы синтеза и оптимизации структуры, централизованных и распределенных сетей.ЭВМ с'единых методологических позиций рассмотрены Ю.П. Зайченко и.ІО.В. Гонта. ;
В работах В.А. Балыбердина Предложены единый метод исследования
системы вычислительных средств (СВС) сетей ЭВМ,, основанный на Выделении
и рассмотрении совокупностей взаимодействующих. информационных процес-:
сов, протекающих в СВС, комплекс аналитических моделей совокупностей ин
формационных процессов для- решения задач анализа сетей ЭВМ и методы
многоуровневой оптимизации для решения задач синтеза, ..'.
Приведенный перечень работ свидетельствует о большом интересе, к
развитию сетей ЭВМ и определенном опыте, накопленном в нашей стране іі за
р\ боком, в области решения задач синтеза и оптимизации структуры, анализа се
тей ЭВМ, особенно сетей передачи данных. '"''.
Однако основной акцент при создании ВС на базе сетей ЭВМ делается на решение следующих проблем:
организации информационно-вычислительного процесса (НІНІ) в системе вычислительных средств сети ЭВМ;
организации управления распределенными ресурсами в рамках пвче мы, .
обеспечении спхранносш информации и іисіемах" с распределенной обработкой информации;
- организации функционирования распределенных баз дешныл.
В ГШЛ и ведущих зарубечшых с гранях решпипо тісречіі..''іі иных проори придан статус наивысшего прноршега, га;, гак от их решения в парную очереті, зависит эффективность сети в делом.
Eujih u4v.oi.i>ji(^i'u ііиілшЛі.»шиГі c-iiUi при решешіц задач оптпмизл'ши » ііиииіисаия у-с'іищшьосш ш'іфорї.ицасппо-ш.гпіслптсліпого процесса (ИНН), сохранности информации п сетях ЭВМ, то необходимо отметить работы ВВ. Хорошевскою.. И.Н.Турупі. O.K. Кондратьева, отражающие прогресс, достигнутый при решении задач повышения устойчивости ИВП. Работы А.Г. Мамнко-нова, В.В. Кульбы, С.К.'Сомова, А.Б. Шелкова посвящены решению вопросов повышения достоверности и сохранности информационных модулей и программных массивов в вычислительных сетях за' счет организации оперативного и восстановительного резервирования. '
Прдкт ичєстї.с решение "влттр~гг.п гпптенп сетей ЭВМ и организации ну. фуШ'їНіошіров-.ші'! связано с разліпи-Л'і теории и практики оптимизации, го-тсрым носв'шичи і работы О.Г. Алексеев.!, B.C. Мпмаленпча, II ft. Сері-цепко, А А Корбута, ІО.Ю Фннкельшгеіїн
Прицеленный обзор рабо;, п.ч.а.ывает -но задачи повышения уеюнчнво-. і!' ПВП, обесін.'ч-ііпя :охраііік-сти информации повышения эффективности и раз|іаботка ноні.їх методов оптимизации решались в основном порознь и шучены с различной ^ [сиен! ю глубины.
Работы, ПрОиеДСННЫС В ПОМ Hulipali іЄНІПІ К Паї ІОЯІИему ВреМеНії. OfVUTalOl
рядом существенных иедосіаїкоь:
1. Не. разработан системный подход к повышению устойчивости ИВП и . охранности информации на лапах проектирования и эксплуатации ВС.
2 Целоеіаючно формализован!.! способ).! и методы обеспеченнч устойчивости ИВП и сохранности информации (модели распределения и перераспределения программных модулей и информационных массивов по узлам сети ЭВМ),
3. Существующие постановки указанных задач иредполшают их решение в процессе синтеза сети ЭВМ. Мілодя И! отого, к разрабатываемым мешдам п алгоритмам их реіпения не предъявляема достаточно жестких требований по времени-решения. Вместе с тем, такие задлчи возникают'в'процессе эксплуатации средств автоматизации управления, а их реализация связана с решением дискретных, зачастую иешшсГшмх .задач большой размерности в короткие сроки. Это, в свою очередь, порождает проблему дискретности, мнотмерности и
большой размериосш задач оптимизации ИВГІ и разработки эффективных методо» их решения.
Таким образом, научной задачей, решаемой в диссертационной работе, является рлфабогка моделей и методов обеспечения сохранности информационных массивов и вычислительных сетях.
Актуальность задачи обусловлена: необходимости повышения эффективности функционирования вычислительной сети «ГК ««Росвооружение» за счет придания ей свойств устойчивости ИВП, необходимостью разработки и совершенствования теоретического аппарата обеспечения сохранности информации, исследования задач многомерности и дискретности задач оптимизации.
Оіїьскюм исследования являются автоматическая система обработки информации подразделений «ГК «Росвооружение»
Предметом исследовании являются методы обеспечения сохранности информационных массивов в вычислительных сетях «ГК ((Росвооружение».
В связи с этим целью работы является расширение функциональных воз-
можностей и улучшение характеристик перспективных ВС за счет обеспечения
сохранности информации. ' , '
Поставленная цель достигается решением ряда следующих крупных на
учнмх задач: -.
-
разработка' общего подхода к решению задач обеспечения сохранности информации іі системе вычислительных средств сети;
-
разработка системы математических моделей оптимизации ИВП в ВС с учетом резервирования программных модулей и информационных массивов;
-
повышение эффективности существующих и разработка новых методов решения задач оптимизации;
-
оценка эффективности, обоснование рекомендаций по использованию разработанного теоретического аппарата. '
Содержание этих решений изложено в трех главах настоящей работы.
В первой главе рассматриваются требования, предъявляемые к ВС на современном этапе, основные направления совершенствовани.. ВС и связанные с этим задачи. Показано, эффективность ВС, построенных на базе сетей ЭВМ, во многом определяется обеспечением сохранности информации в системе вычислительных средств. Исследуются основные направления обеспечения сохранности информации |і.методы их реализации. Показано, что при заданных характеристиках технических средств автоматизации сохранность информации обеспечивается рациональным распределением программных модулей (ПМ) и информационных массивов (ИМ) в системе вычислительных средств (СВС) сети ЭВМ с учетом их резервирования. Формулируется задача исследования и обосновываемся общий подход ее решения.
Вюрая їлава посвящена.разработке системы маїсмапіческіїх моделей оп-шмнчашш распределения (перераспределения) ПМ и ИМ с учетом их резервирования и СВС сети ЭВМ. Обоснован метод их декомпозиции на ряд взаимосвязан ПЫХ задач н целях практической разрешимости. Предлаглмю. Мііо.и.і і: а.тюрнг-
мы решения, основанные на идеях метода ветвей и границ с применением теории двойственности для определения порядка нетления переменных н вычислен» I оптимистических оценок и способа встречного решения функциональных уратне ішґі динамического программирования.
В третьей ьтавс обосновываются критерии опенки эффективности разработанных мсіо«і)в и аіігорнтліов опіи.'.хіізациіі, Проводится сравнительная оцеш.т лффекпншистн разработанных и существующих «лгоршмов оптимизации. Прел лагаїоїся рекомендации но использования разработанного теоретического аппарл-та на этапах проектирования и эксплуатации ВС.
І5 заключении формулируются результаты работы в целом.
Ochquhu.mu научными результатами, выносимыми на защиту япля ю'тся:
f'. Система маїеммінчсскнл модели! иїи»і*'Шзащі:і ішфор'їан.ноннп-пычнелителыюго процееса а ссіял Г)ПМ, іюзво.іі.іиїздад ісої іплїїхно н пзанмосоя-зано решать задачи распределения программных модулей, информационных массивен и их восстановительного резерва в системе вычислительных средств, а также определять необходимый объем резерва.
2. Метод решения общих задач оптимизации распределения (перераспре
деления) программных модулей и информационных массивов с учетом их ре-
зертшр'овапия в.- системе вычислительных средств па основе предложенной их
декомпозиции на рядвзанмосвяинших задач и разработанные математические
модели оптимизации для і:;а;;іі:іи .і.'Ли.ї Д>!-~Очпог.нпт. '
"'. Метод н м.немаїїН'еи,.:.'. ! тлеть ончп.-,і порядка ветвления переменных, способы опр,'.іеяеннч і рлнпц решения в методе ветвей и границ, нспояыуютие
.IJHi'HHHl .'П-:іГ:гміеПП<;і її: ТДмі,. ..ИПоІШІї- ШЛЧП ГЄ. JbHO (ЧЖрлНП'Ь НЫЧИСЛШТСЛЬПук.
сложное п. а:іі ори тмо.-- неї ней і: і раннії.
!. Модифицированный чеюд всіречното решения (функциональных урай пении Дііна.\чічесіУ)іо нроїрл.\і\шро»анн,ч. использующий теорию двойственности чиї упорядочения оі раїїиченіні н оісеаа бесперспективных переменных при решении задачи по первому ограничению По условиям меюда ветвей и границ, обеспечивающий значительное уменьшение времени решения задач и. число чтецов условно рггпімапьіі'нх'гіослеловательїшстей.
Mpsu.'iiiHtcK'.iti нпічимосн. работы заключаете;' в том, ч:о предложенные модели, методы, а алгоритмы использованы при проведении НИР в "асін обоснования методов обеспечения сохранности информационных массивов п системе вычислительных средств различных контуров управления корпоративной вычислительной сети компании "Росвооружение", а также в. силу своей общности могу і найти применение нон разрлбоїке и эксплуатации перспективных вычислительных сетей различных уровней управления. Методы и алгоритмы доведены до рабочих программ и позволяют решать широки"! Круг научно-технических задач.
Апробации работы. Материалы диссертации докладывались, осуждались и одобрены на.НТК Тульского ІЗАИУ (1997, .1999 гг.), Михайловской аріил-лерийской академии г. С-Пеїербург (199$ Г.), на расширенных заседаниях кафедр
"ЭВМ м DC", "Математическое, программное и информационное обеспечение ВС" Тульского артиллерийского инженерного института.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в S печатных работах и ведомственных научно-технических изданиях
ІЧализашш. Основные практические результант диссертационной работы внедрены:
вЗЦШШМОРоссин;
в Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе им. Бериева
и учебном процессе Тульского ВЛПУ в дисциплине "Исслеловацие операций"
Дг.ссеріашіоннпл работа состоит in введения, трех глав, заключения, изложенных на/06 листах машинописного текста, и содср;кнтЛ^_ рисунков, 3* таблиц, список используемой литературы из _2й_ наименовании и прнюжешш на ^_ листах.
