Бритов Александр Георгиевич

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на Шестой, Седьмой, Восьмой, Девятой научных сессиях аспирантов ГУАП (г. Санкт-Петербург 2003, 2004, 2005, 2006 г.г.), на III, IV, V Международных научно практических конференциях МБИ (г. Санкт-Петербург 2004, 2005, 2006 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.


Основные положения, выносимые на защиту:

1. 
   Структура предлагаемой избыточной сетевой единицы, обладающей повышенными надежностью и качеством.
   
2. 
   Методы передачи, хранения и обработки информации в разработанной избыточной сетевой единице, которая обеспечивает повышение надежности сетевых технологий.
   
3. 
   Структурный анализ, моделирование качества и надежности локальных сетей, в которых используется предлагаемая сетевая единица повышенной надежности.
   

Структура работы. Диссертация изложена на 140 страницах и состоит из введения, 5-ти глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 75 наименования, и 4-х приложений. Основное содержание диссертации включает 71 рисунок и 7 таблиц.


Содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели диссертационной работы и основные задачи, приведены положения, выносимые на защиту, и определена практическая ценность работы.
В первом разделе проанализированы методы повышения надежности сетевых технологий для корпоративных информационных систем. Сетевые технологии основаны на использовании информационных процессов передачи, обработки и хранения информации. Все они реализуются в локальных вычислительных сетях корпоративных информационных систем. Методы повышения надежности локальных сетей предназначены для борьбы с проанализированными в диссертации неисправностями. Эти методы можно разделить на три группы:

• 
  обеспечение надежности передачи данных,
  
• 
  надежная обработка информации,
  
• 
  надежное хранение данных.
  

Во всех случаях под надежностью понимается свойство канала или компьютера сохранять требуемые параметры, несмотря на появление различных неисправностей.
В соответствии со стандартами информационно-вычислительных сетей, логическая модель всякой локальной сети должна иметь модульную структуру:

• 
  модули взаимодействия и соединения,
  
• 
  модули обработки информации,
  
• 
  модули рабочих станций.
  

Проблема повышения надежности модулей взаимодействия и соединения имеет непосредственное отношение к обеспечению помехоустойчивости каналов связи. В связи с этим рассмотрены методы повышения помехоустойчивости указанных модулей, которые являются основными модулями в модели локальной сети корпоративной информационной системы.
Надежность вычислений в модулях обработки информации рассматривалась уже давно. Методы повышения надежности обработки информации очень разнообразны, но всегда связаны с введением и последующим использованием избыточности.
Методы повышения надежности процессов хранения информации на физическом уровне связаны с избыточным кодированием хранящихся данных, восстановлением данных при отказах и контролем устройств хранения. Повышение надежности хранения данных на логическом уровне связано с обеспечением целостности баз данных. Оно контролирует ввод исходных данных, следя за непротиворечивостью создания новых записей в таблицах.
Анализ разнообразных методов повышения надежности сетевых технологий показал целесообразность разработки сетевой единицы, в которой бы объединились возможные методы введения и использования избыточности.
При построении локальной сети предлагается использовать избыточную сетевую единицу, в которой между тремя модулями взаимодействия и соединения используются не два, а три канала. В результате можно организовать девять маршрутов, поэтому мера верности передачи данных определяется верностью потери данных из-за «замирания» одного, двух или даже трех каналов передачи данных. Вероятность потери связи
P₃ = (3 – 2p)p², где p – вероятность прерывания передачи данных в одном канале. Вероятность потери данных в минимальной сетевой единице, имеющей всего два канала составляет величину: P₂ = (2 – p)p.
Вероятность потери связи в избыточной сетевой единице всегда меньше, чем вероятность потери связи в минимальной сетевой единице.
Таким образом, метод избыточной маршрутизации хорошо обеспечивает надежность локальной сети корпоративной информационной системы и может быть использован в конкретных случаях.
В избыточной сетевой единице могут быть организованы избыточные вычисления. В каждом из трех узлов сетевой единицы выполняются одинаковые вычисления. Алгоритм избыточных вычислений основан на сравнении получаемых результатов. Оценка вероятности ошибочного результата приводит к известному графику Дж. фон Неймана. Из этого графика следует, что избыточные вычисления могут быть как эффективными, так и неэффективными.
Предложен более сложный алгоритм организации избыточных вычислений. Он реализуется в узле 1. Результат вычислений здесь сравнивается с результатами вычислений в узлах 2, 3. Выводится результат, принимающий значения, полученные в узле 1 или в узле 2. Возможен также пустой результат (ошибка), когда алгоритм не может получить правильного ответа.
Оценка вероятностей ошибочного результата и пустого ответа показывает, что избыточные вычисления всегда приводят к выигрышу. Кроме того, вероятность получения пустого результата тоже всегда меньше вероятности ошибки вычислений. А вот суммарная вероятность соответствует классическому графику Дж. фон Неймана.
Рассмотрена избыточная транзакция в сетевой единице. Транзакция должна сохранять непротиворечивость базы данных информационной системы не только с точки зрения целостности данных, но и с точки зрения надежности. Это значит, что если в какой-нибудь таблице базы данных пропадет запись, то при выполнении запроса к этой таблице надежная транзакция должна возвратить правильный ответ.
Решение поставленной задачи – обеспечение надежности транзакции в базах данных корпоративных информационных систем – может быть получено только с помощью избыточности. Очевидно, что возвратить правильный ответ на запрос к таблице с нарушенными записями можно в том случае, если эти записи дополнительно существуют в других местах. Построена надежная транзакция для распределенной базы данных, таблицы которой хранятся в трех узлах избыточной сетевой единицы.
Для трех таблиц T₁(id₁,A₁), T₂(id,A₂), T₃(id₃,A_3,), хранящих одинаковые данные в полях A₁, A₂, A₃ и имеющих ключи id₁, id₂, id₃, можно построить запрос:
SELECT IIf(T1!id1=T2!id2,IIf(T1!id1=T3!id3,T1!A1,T2!A1),T3!A1) AS A
FROM T1, T2, T3
GROUP BY IIf(T1!id1=T2!id2,IIf(T1!id1=T3!id3,T1!A1,T2!A1),T3!A1);
Его результаты будут правильными, независимо от потерь записей в таблицах. Вероятность ошибки избыточной транзакции – , при вероятности ошибки в таблице – p и вероятности возникновения одинаковых ошибок в двух таблицах – p_0. График Джона фон Неймана показывает, что избыточная транзакция в сетевой единице всегда приводит к выигрышу.
Итак, результатами проведенного анализа и разработки сетевой единицы является вывод о том, что методы повышения надежности информационных процессов передачи, обработки и хранения данных связаны с введением и использованием избыточности.