студент гр. ИБ-111:Лучинкин Сергей Дмитриевич

научный руководитель:Ассистент каф. Монахова Мария

Михайловна

ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ

Владимир, 2013

Министерство образования и науки РФФедеральное государственное бюджетное образовательное

учреждениевысшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

Специальность 090900 – «Информационная безопасность»

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ УЗЛА ИНФОРМАЦИОННО-

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

ТЕМА:

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 2

Цель работы: повышение эффективности администрирования информационно-телекоммуникационных сетей (ИТС) путем разработки новых алгоритмов идентификации отказов в ИТС.Предмет исследования: Модель отказов узла ИТС и алгоритмы идентификации отказа в ИТС

Объект исследования: Информационно-телекоммуникационная сетьЗадачи:• Анализ предметной области ИТС и ее

администрирования.• Разработка модели представления узла ИТС.• Разработка модели дерева отказов и алгоритма их

идентификации.• Демонстрация построения моделей для реальной

сети.

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 3

Анализ предметной области

Основные проблемы администрирования ИТС:• Большое количество кадров в БТП, зачастую нерационально

используемых в процессах администрирования ИТС;• Недостаток квалификации у кадров технической поддержки, а

как следствие высокий риск возникновения ошибки в методике устранении неисправностей;

• Нерациональная организация работ БТП;Методы устранения данных проблем:• Повышение уровня автоматизации процесса администрирования

путем поиска, разработки и внедрения новых современных алгоритмов автоматизированного администрирования ИТС;

• Внедрения в БТП алгоритмов диспетчеризации;• Разработка справочных ресурсов для снижения риска

возникновения ошибки в методике устранения неисправностей;

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 4

Модель декомпозиции узла ИТС

• Узел сети – дерево • – ветви или компоненты, которые детализируются на следующей

итерации.• L –листья, которые имеют максимальную степень детализации и далее

не разделяются. • – множество ориентированных дуг обозначающих переход от общего

представления компоненты к более детальному Сервер

Программное обеспечение

Аппаратное обеспечение

Операционная система

Стороннее ПО Блок питания Процессор(ы)

Система охлаждения

Оперативная память

Жестки(е) диск(и)

Ленточныйнакопитель

SSH сервер FTP сервер

Листья(L)

Корень(t)

Ветви(H)

Рисунок 1 – Пример декомпозиции узла ИТС

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 4

Модель отказов узла ИТС

• Весом для вершин является коэффициент работоспособности • , где - коэффициент, определяющий зависимость работоспособности между

компонентами .• Обозначим отказ узла ИТС как , где – частичный отказ , а – полный отказ

узла.• Для каждого существует функция которая позволяет проверить

работоспособность всех компонентов данного узла сети.

Рисунок 2 – Пример дерева отктазов узла ИТС

Сервер (r=1)

Программное обеспечение

(r=1)

Аппаратное обеспечение

(r=1)

Операционная система (r=1)

Стороннее ПО (r=1) Блок питания

(r=1)Процессор(ы)

(r=1)

Система охлаждения

(r=1)

Оперативная память (r=1)

Жестки(е) диск(и)

(r=1)

ЛенточныйНакопитель

(r=1)

SSH Сервер (r=1)

FTP Сервер (r=1)

Листья(L)

Корень(t)

Ветви(H)

p=1p=1

p=1 p=1

p=0.6 p=1p=1p=1

p=1 p=1

p=1 p=1

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 6

Расчет коэффициента r

• Е.• Иначе • Приоритет выполнения .

Рисунок 3 – Пример расчета коэффициента r для узла ИТС

Сервер (r=0)

Программное обеспечение

(r=0.29)

Аппаратное обеспечение

(r=0)

Операционная система (r=1)

Стороннее ПО (r=0.4) Блок питания

(r=1)Процессор(ы)

(r=1)

Система охлаждения

(r=0)

Оперативная память (r=0.5)

Жестки(е) диск(и)

(r=1)

ЛенточныйНакопитель

(r=1)

SSH Сервер (r=0)

FTP Сервер (r=1)

Листья(L)

Корень(t)

Ветви(H)

p=1p=1

p=1 p=1

p=0.6 p=1p=1p=1

p=1 p=1

p=1 p=1

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 7

Идентификация отказов

• Если , которая заключается в переходе в вершину , и уровень , где - текущая вершина , а - все . Данная функция выполняется до тех пор, пока не перейдет в область L.

Рисунок 4 – Пример работы алгоритма идентификации

Сервер (r=0)

Программное обеспечение

(r=0.29)

Аппаратное обеспечение

(r=0)

Операционная система (r=1)

Стороннее ПО (r=0.4) Блок питания

(r=1)Процессор(ы)

(r=1)

Система охлаждения

(r=0)

Оперативная память (r=0.5)

Жестки(е) диск(и)

(r=1)

ЛенточныйНакопитель

(r=1)

SSH Сервер (r=0)

FTP Сервер (r=1)

Листья(L)

Корень(t)

Ветви(H)

p=1p=1

p=1 p=1

p=0.6 p=1p=1p=1

p=1 p=1

p=1 p=1

Результат выбора алгоритма

Сервер (r=0.29)

Программное обеспечение

(r=0.29)

Аппаратное обеспечение

(r=0.5)

Операционная система (r=1)

Стороннее ПО (r=0.4) Блок питания

(r=1)Процессор(ы)

(r=1)

Система охлаждения

(r=1)

Оперативная память (r=0.5)

Жестки(е) диск(и)

(r=1)

ЛенточныйНакопитель

(r=1)

SSH Сервер (r=0)

FTP Сервер (r=1)

Листья(L)

Корень(t)

Ветви(H)

p=1p=1

p=1 p=1

p=0.6 p=1p=1p=1

p=1 p=1

p=1 p=1

Результат выбора алгоритма

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 8

Анализ реальной ИТС завода ОАО «Завод «Автоприбор» и построение декомпозиции узла

Статистика:• 8 коммутаторов;• 4 роутера;• 7 серверов;• 49 персональных компьютеров;

Рисунок 5 – Схема ИТС «Автоприбор»

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 9

Анализ реальной ИТС завода «Автоприбор» и построение декомпозиции узла

Статистика:• 8 коммутаторов;• 4 роутера;• 7 серверов;• 49 персональных компьютеров;

Таблица 1 – Технические характеристики исследуемого ПК

Технические характеристики исследуемого оборудования

Картридер Acorp Card Reader CRIP200-B 28-

in-1

Тип процессора A4 3300M

Чипсет графического

контроллера

AMD Radeon HD 6410D

Жесткий диск SATA-II 500Gb Hitachi 7200rpm

Сетевая карта TP-Link TF-3200 10/100 MBps PCI

Оптический привод DVD±RW Pioneer

(DVR-TD10RS/11RS)

Оперативная память DIMM DDR3 2048MB PC10666

1333Mhz

Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 10

Анализ реальной ИТС завода «Автоприбор» и построение декомпозиции узла

Рисунок 5 – Часть декомпозиции узла ИТС «Автоприбор»

Системный блокr=1

Картридерr=1

DVD/CD приводr=1

Видеокартаr=1

Охлаждение процессора

r=1

Центральный процессор

r=1

Оперативная память

r=1

Материнская платаr=1

Шлейфыr=1

Блок питанияr=1

Входной фильтр r=1

Инвертор сетевого напряжения

r=1

Контроллер управления оборотами

вентилятораr=1

Импульсный трансформатор r=1

Трансформатор со специальным контроллером

r=1

Радиатор r=1

Система контроля напряжения и

потребляемым токомr=1

Плата с силовыми разъемами

r=1

Силовой дроссель групповой

стабилизации напряжения

r=1

p=1

p=1

p=1

p=1 p=1

p=0.3

p=1p=0.7

p=0.5

p=0.6

p=1

p=1 p=1

p=1

p=1p=1

p=1

p=1

ПКr=1

ПК

Системный блок

Периферийные устройства

ПО

Системный блок

КартридерDVD/CD привод

ВидеокартаОхлаждение процессора

Центральный процессор

Оперативная память

Материнская плата

ШлейфыБлок

питания

11Математическая модель отказов узла информационно-телекоммуникационной сети Лучинкин С.Д. 11

Результаты работы

Результаты:• Проанализирована предметная область

администрирования ИТС, выявлены основные недостатки

• Разработана модель декомпозиции узла ИТС• Разработана модель дерева отказов узла ИТС,

которая позволяет сократить время, затрачиваемое на обнаружение отказов и их устранение.

• Разработан алгоритм идентификации отказов, который позволяет выполнять более приоритетные задачи раньше остальных.

• Построена модель декомпозиции узла ИТС завода «Авто прибор».