CC BY
0
УДК 338
ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СЕТЕВАЯ ЭКОНОМИКА КАК ФАКТОР ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
Д.В. Корниенко1, С.В. Мишина2
Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина, Россия, 399770, Липецкая область, Елец, ул. Коммунаров, д. 28
Статья посвящена описанию реализации кроссплатформенного специализированного программного обеспечения для непосредственно участвующих в построении и использовании сети сотрудников компании, способного полностью или существенно нивелировать проблемы человеческого фактора при нахождении на объекте и сократить время перебоев в сети в момент проведения технических работ. Несмотря на простоту в проектировании и реализации, были получены данные, характеризующие значительное сокращение времени проводимых работ, а также существенное уменьшение количества ошибок при перестроении сегментов сети.
Ключевые слова: компьютерные сети, сетевая экономика, отказоустойчивость сетей, средства автоматизации и оповещения, Python, Kivy.
INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AND NETWORK ECONOMY AS A
FACTOR OF ECONOMIC DEVELOPMENT
D.V. Kornienko, S.V. Mishina
Bunin Yelets State University, Russia, 399770, Lipetsk region, Yelets, st. Kommunarov, 28.
The article is devoted to a description of the implementation of cross-platform specialized software for company employees directly involved in the construction and use of the network, which is capable of completely or significantly eliminating human factor problems while on site and reducing the time of network outages during technical work. Despite the simplicity of design and implementation, there was evidence of a significant reduction in time, as well as a significant reduction in the number of errors when reconfiguring network segments.
Keywords: computer networks, network economy, network resilience, automation and alerting tools, Python, Kivy.
Современный бизнес характеризуется постоянным ростом возможностей компаний, не прекращающимся расширением глобальной конкуренции, повышением уровня требований заказчиков, революционными изменениями в производстве и технологиях. Принимая во внимание эти изменения, компании во всем мире изменяют способы организации и управления своим бизнесом. Одним из ярких примеров современного бизнеса является возникновение сетевой экономики. Под сетевой экономикой понимается экономика, основная деятельность которой реализуется с помощью электронных сетей (цифровых телекоммуникаций). Технологически сетевая экономика представляет собой электронную коммуникативную среду [7], в которой компании могут контактировать между собой по поводу совместной хозяйственной деятельности.
Сетевая экономика включает в себя значительное число компьютеров, объединенных в кор-
поративные сети, программные приложения и человеческие ресурсы, участвующие в создании открытой и доступной сетевой среды.
Первостепенной сетевой средой, которая используется сетевой экономикой в процессе своей деятельности, является глобальная сеть Интернет. В литературе, посвященной описанию сетевой экономике зачастую встречается термин "Интернет-экономика" и многие авторы рассматривают экономику, в качестве Интернет-экономики, поскольку наиболее яркие изменения, присущие новой экономической среде и наибольший экономический рост заметен именно в области работы с глобальной сетью, в области применения Интернет-технологий. Таким образом, "Интернет-экономика" - это всё та же сетевая экономика, но использующая только сети Интернет. В связи с этим остро встает вопрос о компаниях, обеспечивающей работу с клиентами и задачами которых является бесперебойное и качественное оказание услуг. В случае с 1Т-компаниями разного класса и масштаба основной составляющей будет
1 Корниенко Дмитрий Васильевич - канд. физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры математического моделирования, компьютерных технологий и информационной безопасности, тел.: +7 960-152-00-20, e-mail: dmkornienko@mail.ru;
2Мишина Светлана Викторовна - старший преподаватель кафедры экономики и управления им. Н.Г. Нечаева, тел.: +7 960-140-02-29, e-mail: svmishina2017@mail.ru.
являться постоянное бесперебойное оказание соответствующих услуг, а также обеспечение максимально быстрого восстановления работоспособности предоставляемых сервисов в случае их поломки или иного непредвиденного обстоятельства [1].
Для этих целей применяется разнообразный арсенал аппаратных и программных средств. Некоторые из них поддерживают стабильность работы на аппаратном уровне с целью обеспечения избыточности резервирования сред передачи информации или аппаратных вычислительных средств. К таким можно отнести резервирование каналов связи посредством организации дополнительных информационно-физических соединений методом прокладки параллельного кабеля. В плане организации бесперебойной работы аппаратных средств также применяется кластеризация серверного оборудования [8], призванная создать единую отказоустойчивую сеть, распределяющую нагрузку и способную обеспечить полное сохранение работоспособности при значительных проблемах в плоть до полного отключения одной или нескольких (в зависимости от их количества) вычислительных машин.
Говоря о программных реализациях сохранения работоспособности сети, следует упомянуть о резервах горячей и холодной замены вышедших из строя серверных программных компонентов. Данное решение, в свою очередь, позволяет в автоматическом или ручном режиме максимально быстро передать информацию для обработки на другой физический сервер в случае отключения процесса, обеспечивающего обработку поступающей информации, или полной остановки работы необходимого сервиса. Вторым примером данного типа реализации повышенной отказоустойчивости является постоянный мониторинг работоспособности критически важных процессов вычислительных систем на конкретных вычислительных машинах. Таким образом, на каждой машине кластера запущен отдельный сервис, который в реальном времени отслеживает все изменения в поведении дочернего сервиса. В случае некорректной работы, непредвиденного отключения или чрезмерно долгого времени отклика процесс-родитель перезапускает дочерний процесс до тех пор, пока его работа не будет налажена [2].
Исходя из этого, мы получаем практически полный комплекс программно-технических средств реализации отказоустойчивости вычислительного оборудования и введения в работу замены в случае невозможности сохранения стабильной работы действующей сети.
Исходя из вышеописанного, мы имеем следующий алгоритм взаимодействия аппаратно-программных комплексов мониторинга и резервирования систем:
- этап физического резервирования отслеживает в реальном времени повреждения сетей передачи информации. В спокойное время может использоваться в качестве средства увеличения ширины канала с целью уменьшения времени задержек передачи пакетов и расширения общедоступной пропускной способности. В случае обнаружения каких-либо проблем в автоматическом или ручном режиме весь проходящий трафик концентрируется на едином физическом канале. Поскольку весь данный процесс занимает не более секунды, абонент испытывает неудобства лишь в кратковременном увеличении задержек ответов на ICMP-запросы [4];
- этап программного контроля и возобновления работы сервисов. Данный этап служит исключительно для постоянного отслеживания корректности выполнения заданий запущенными служебными сервисами. В случаях, когда кабельная или иная система передачи данных доступна и не вызывает каких-либо сбоев, служебные сервисы, необходимые для предоставления разного рода услуг, могут давать программные сбои в силу различных непредвиденных обстоятельств. Отслеживая их поведение, специализированный процесс имеет все разрешения на остановку, запуск и изменение параметров иных процессов. Когда обнаруживается сбойный процесс, происходит попытка его перезагрузки. В случае отказа в обслуживании недоступный процесс будет перезапускаться с различными параметрами запуска и конфигурации с целью возобновления полной или высокой степени работоспособности. Данные попытки продолжаются ограниченное время, после чего сигнал передается на следующий этап;
- этап замены. Подразумевает собой ввод в эксплуатацию иного экземпляра сбойного сервиса на другой физической платформе или полный запуск холодного резерва, представляющего собой идентичную настроенную копию вычислительной машины с параллельным выводом из эксплуатации проблемного узла сети.
Однако, несмотря на обилие средств автоматизации, имеется преимущественное обилие задач, требующих непосредственного мониторинга и вмешательства со стороны сотрудников компании. Такие задачи, как правило, подразумевают непосредственное вмешательство в логическую систему сети и ее значительное изменение. Одной из таких задач является замена оборудования уровня доступа, а в частности L2-свитчей. Помимо временного полного прекращения работоспособности сети на данном участке возникает крайне большая вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором. Во время проведения работ зачастую могут возникнуть ситуации, когда кабельная система оказывается неправильно скоммутирована или же вовсе не подключена.
С целью предотвращения подобных случаев нами было написано программное обеспечение, которое позволяет проводить проверку правильности коммутации кабельных сетей на участке уровня доступа. Основной задачей данного программного обеспечения является сохранение данных о физических адресах абонентов на каждом порту коммутатора уровня L2 с их последующим сравнением с результатами, полученными после непосредственного вмешательства в кабельную подсистему. Поскольку работоспособность приложения должна быть обеспечена как на стационарных машинах, так и на переносных устройствах, было принято решения разработать данное программное обеспечение на универсальной платформе. По большому счету, за основу можно было взять ряд иных программных средств на основе протокола ARP [3], написанных иными людьми. Однако, в нашем конкретном случае необходимо не просто запомнить наличие физических адресов, но также и обеспечить функционал хранения, сравнения и, самое главное, сопоставления адресов конкретному порту коммутатора в указанный момент времени с указанием ошибок. Было просмотрено большое количество подобного ПО, но в итоге было принято решение написания программы своими силами.
Для нашего проекта мы выбрали язык программирования Python3.10 и библиотеку Kivy для компиляции приложений с графическим интерфейсом для Android и IOS. Данный выбор обусловлен тем, что Python является крайне востребованным и легким в написании скриптовым языком программирования. Он крайне универсален и по этой причине подходит для решения самых разнообразных задач на многих программных платформах: начиная с IOS и Android и заканчивая десктопными и серверными операционными системами.
В свою очередь библиотека Kivy является бесплатным фреймворком с открытым исходным кодом для разработки мобильных приложений и другого прикладного программного обеспечения с поддержкой мультитач с естественным пользовательским интерфейсом NUI. Он распространяется на условиях лицензии MIT и может работать на всех известных операционных системах.
Первым шагом мы приступили к разработке консольного программного обеспечения для стационарных вычислительных машин, поскольку в рамках рабочих станций компании не будет требоваться установка дополнительных модулей или компиляция приложения. Общий алгоритм программы выглядит следующим образом:
- блок проверок подключения. На данном этапе производятся различные проверки доступности сетей как общего пользования, так и служебных сетей управления коммутаторами;
- блок установки соединения. Очередная проверка доступности конкретного коммутатора
в случае недоступности - вывод советов по подключению и непосредственный вход в консольный интерфейс свитча;
- сохранение исходного состояния портов. Запись тас-адресов, vlan и номера порта;
- сохранение состояния портов после внесения изменений. Шаг, аналогичный предыдущему;
- блок сравнения результатов и вывод сообщения об ошибках. Завершающим этапом необходимо сверить записи до вмешательства в кабельную систему и после. Следом необходимо вывести отчет об ошибках с указанием конкретного места, в котором необходимо произвести правки.
Реализация первого пункта в большинстве своем основана на ICMP запросам к разным ресурсам сети. Таким образом, ping до DNS-серверов различных мировых компаний позволяет убедиться в наличии доступа к глобальной сети (листинг 1). Аналогичные запросы до конкретных доменов в сети говорят о работоспособности собственных DNS-серверов. Завершающим этапом будет непосредственная организация ICMP-запросов в корпоративную сеть, что позволит проверить доступ с возможностью управления [5].
def loading(self):
Thread(target=self.running, daemon=True).start() def running(self):
self.get.disabled = True self.monitor.font_size = 30 self.monitor.text = 'Запуск по-тока...[color=6df500]0к[/color]'
response = os.system("ping -c 5 " + '8.8.8.8') if response == 0:
self.monitor.text = self.monitor.text + '\пВыход в интернет...[color=6df500]0к[/color]'
Листинг 1 - Проверка подключения к глобальной сети
Следует отметить, что при организации подобных мероприятий нельзя использовать единичные значения для каждого этапа проверок. Иными словами, каждый запрос должен дублироваться на аналогичный сервис, чтобы произвести проверку даже в случае сбоя на самом запрашиваемом узле.
Начальная составляющая второго пункта во многом идентична первому, за исключением того, что ICMP-запросы идут уже непосредственно на коммутатор с целью проверки его доступности (листинг 2). Если по результатам проверки получается положительный результат, в дело вступает функция, единственная задача которой — подключение к L2-свитчу при помощи telnet сессии [6]. Для реализации данного функционала использована библиотека telnetlib. После успешного установления соединения пользователю предоставляется выбор из двух пунктов (из трех в мобильной версии приложения).
host = str(self.host.text) response = os.system("ping -c 5 " + host) if response == 0: sef.monitor.text = self.monitor.text + '\пПодключение к коммутатору ...[color=6df500] OK[/color]'
connect = telnetlib.Telnet(host)
connect.write(b'login\n')
time.sleep(1)
connect.write(b'pass\n')
time.sleep(1)
count = 1
os.chdir("/storage/emulated/0") if not os.path.isdir("MRDtemp"): os.mkdir("MRDtemp") self.monitor.text = self.monitor.text + '\пНаличие временных файлов... [color=f9301e]False[/color]'
self.monitor.text = self.monitor.text + '\пПерезапись временных файлов... [color=6df500] OK[/color]'
file_after = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/' + host + '.txt', 'w')
Листинг 2 - Проверка подключения к корпоративной сети и создание временных файлов
Первым возможным пунктом является сохранение состояния коммутатора в его исходном состоянии. Иными словами, запись физических адресов до их возможного изменения (листинг 3). Реализация данного действия организована следующим образом:
- первым делом скрипт анализирует, к свитчу какого типа он подключен. Это необходимо для внесения в переменную цикла точного значения количества портов;
- когда количество определено, запускается цикл, выводящий в буфер всю информацию с коммутационной таблицы;
- затем вся полученная информация обрабатывается при помощи регулярных выражений. Такое решение способствует приведению результата в удобный стандартизированный вид. Помимо того, решается проблема последующего сравнения различных данных, поскольку разные коммутаторы имеют разное количество пробелов и иных специальных символов. Когда полученная информация преобразована к соответствующему виду, удалены пустые строки, вся запись сохраняется в временный локальный файл в памяти смартфона.
self.monitor.text = self.monitor.text + '\пЗапуск цикла сканирования...[color=6df500]0к[/color]' while count < 25: ###Запрашиваем маки zapros = 'show fdb port ' + str(count) + '\n' zapros_bytes = bytes(zapros, 'utf-8') connect.write(zapros_bytes) time.sleep(1) count = count + 1 self.progress.value = count * 4 mac = (connect.read_very_eager()) mac_str = mac.decode('UTF-8')
file_after.write(mac_str) file_after.close()
file1 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/' + host + '.txt', 'r')
file2 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/' + host + '_mac.txt', 'w') while True:
# считываем строку
line = file1.readline()
# прерываем цикл, если строка пустая
if not line:
break
# выводим строку
result = re.findall(r'\w+\s+\w\w-\w\w-\w\w-\w\w-\w\w-\w\w\s+\d+', line)
if len(result): result = str(result) + '\n' result = result.replace("['", "") result = result.replace("']", "") #result = result.replace(" ", " | ") file2.write(result) connect.write(b'logout\n') file1.close() file2.close()
self.monitor.font_size = 30 self.monitor.text = '[color=6df500]Запись состояния коммутатора произведена!'
self.proverit.background_color = [1, 97, 1, 1] self.progress.value = 0
else:
self.monitor.font_size = 30 self.monitor.text = 'Коммутатор
[color=f9301e]HE[/color] доступен! ^^(отсутствует подключение к оффисной сети через 'УР№\пили коммутатор не отвечает)'
self.get.disabled = False
Листинг 3 - Запись МАС-адресов с портов коммутатора
Второй возможный пункт, в свою очередь, обеспечивает получение данных уже после выполнения назначенных работ. Принцип его действия абсолютно аналогичен вышесказанному, за исключением сохранения информации во второй временный файл, что убережет информацию от возможного уничтожения и предоставит возможность передачи его системному администратору в случае необходимости. Когда информация сохранена, запускается функция сравнения. Ее непосредственная задача заключается в простом сравнении двух полученных файлов с последующим выводом строк, в которых данные изменены. Поскольку данная реализация программного обеспечения предназначена для опытных системных администраторов, больше не производится никаких действий.
В случае использования мобильной версии, помимо графической реализации интерфейса программы, который основан на синтаксисе модуля Kivy, добавлен третий пункт главного меню, который позволяет не только вывести разницу
сравниваемых файлов, но также провести анализ изменений и вывести проблемные порты в удобном графическом виде (листинг 4). Таким образом, при нажатии соответствующей клавиши открывается отдельное окно программы, на котором схематически отображены все порты коммутатора. В нормальном состоянии каждый из них отмечен серым цветом. В зависимости от изменений в локальных файлах программа классифицирует проблемы на две категории, каждой из которых присвоен соответствующий цвет. После обнаружения проблем индикатор порта на смартфоне также подсвечивается соответствующим цветом, а ниже выводится конкретная информация об ошибке и совет к ее исправлению. Для удобства также добавлена программная кнопка повторной проверки в окне графического представления.
class SecondWindow(Screen): def loading3(self):
Thread(target=self.proverka, daemon=True).start() def monitor(self):
self.graf_monitor.text = '' self.p1.background_color = [1, 1, 1, 1] self.p2.background_color = [1, 1, 1, 1] self.p3.background_color = [1, 1, 1, 1]
file1 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent.txt', 'r')
file2 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent2.txt', 'w') while True:
# считываем строку line = file1.readline()
# прерываем цикл, если строка пустая if not line:
break
# выводим строку
result = re.findall(r'\S\s\w+\s+\w\w-\w\w-\w\w-\w\w-\w\w-\w\w\s+\d+', line)
if len(result): result = str(result) + '\n' result = result.replace("['", "") result = result.replace("']", "") file2.write(result) file1.close() file2.close()
with open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent2.txt') as f:
text = '\n'.join(' '.join(line.split()) for line in f) file2 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/dif-ferent.txt', 'w')
file2.write(text) file2.close()
file4 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent2.txt', 'w')
for line in open('/storage/emulated/0/MRDtemp/dif-ferent.txt'):
result = line.replace("- ", "-") file4.write(result) file4.close()
file5 = open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent.txt', 'w')
for line in open('/storage/emulated/0/MRDtemp/dif-ferent2.txt'):
result = line.replace("+ "+") file5.write(result) file5.close()
with open('/storage/emulated/0/MRDtemp/differ-ent.txt') as file:
for line in file.readlines(): vlan = line.strip().split(' ')[0] mac = line.strip().split(' ')[1] port = line.strip().split(' ')[2] if '-' in vlan:
self.graf_monitor.text = self.graf_monitor.text + '\n' + ('mac [color=f9301e] ПРОПАЛ [/color] ! ' + mac + " на порту: " + port)
if port == '1':
self.p1.background_color = [99, 1, 1, 1] if port == '2':
self.p2.background_color = [99, 1, 1, 1] if port == '3': self.p3.background_color = [99, 1, 1, 1]
Листинг 4 - Генерация графического отображения
На данном этапе можно отметить избыточность временных файлов и чрезмерную подробность. Однако это сделано намеренно с целью отладки в случае повреждения файла при записи данных с неподходящей модели коммутатора.
Итоговый релиз данного программного обеспечения проходил тестовую апробацию в организации регионального интернет-провайдера ООО «АйТи-Нэт». В следствии непосредственного применения данного программного компонента были выявлены и статистически обработаны ряд достоинств и недостатков. Говоря о достоинствах, следует отметить скорость выполнения работ инженерами непосредственно на объектах, а также улучшение взаимосвязи между разными подразделениями технического отдела. Таким образом количество времени, требующегося на замену коммутаторов уровня доступа, сократилось на 60%. На рисунке 1 представлен график, наглядно показывающий изменение времени визита инженеров на объекте с использованием условных единиц, поскольку точные данные составляют коммерческую тайну организации.
Помимо этого, количество ошибок коммутации при замене оборудования осталось прежним, но время их устранения уменьшилось в разы. На рисунке 2 представлен график времени устранения ошибок в коммутации на уровне доступа с использованием условных единиц, поскольку точные значения составляют коммерческую тайну организации.
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Время замены оборудования (усл. ед.)
Без использования ПО
□ При использовании ПО
Источник: рассчитано автором с использованием статистики выездов инженеров
Рисунок 1 - График времени замены оборудования
40 30 20 10 0
Время устранения ошибок коммутации (усл. ед.)
□ Без использования ПО
□ При использовании ...
Источник: рассчитано автором с использованием статистики выездов инженеров
Рисунок 2 - График времени устранения ошибок коммутации
Говоря о взаимодействии персонала технического отдела, необходимо сделать замечание, что в связи с использованием приложения непосредственно инженерами, сокращается количество звонков к системным администраторам, сетевым и ведущим инженерам, что в свою очередь позволяет вышеперечисленному персоналу увеличить время работы с другими задачами.
Переходя к недостаткам, отметим сугубо специфический момент, связанный с типами шифрования. В ходе реального использования было обнаружено, что телефоны фирмы OnePlus с операционной системой Android 13 неспособны активировать соединение с коммутаторами вне протокола IPsec. Однако, данная проблема решается настройкой оборудования на стороне провайдера и частной проблемой конкретного телефона. 9.
Потому в рамках статьи и выбранной организации ей можно пренебречь.
Таким образом мы решили одну из главных проблем, а именно человеческий фактор. Какими бы хорошими не были все технические средства, они нуждаются в обслуживании человеком, который, в свою очередь, крайне склонен к ошибкам. Данным небольшим программным решением мы исключили возможность физической ошибки, что при замене коммутаторов обеспечивает быструю и качественную работу по обслуживанию сетевого оборудования.
Литература
1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021616520 Российская Федерация. Программа определения важности узлов компьютерной сети при оценке защищенности компьютерной сети от информационно-технических воздействий : № 2021613419 : заявл. 18.03.2021 : опубл. 22.04.2021 / М. М. Добрышин, Д. Е. Шугуров, В. С. Шумилин [и др.] ; заявитель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации".
2. Шарафутдинов, А. Г. Компьютерные сети. Виды компьютерных сетей / А. Г. Шарафутдинов, Я. С. Бу-дарина // Экономика и социум. - 2014. - № 2-4(11). -С. 1180-1181.
3. Трипута, В. Н. Протокол разрешения адресов ARP: от теории к практике / В. Н. Трипута, Е. В. Жилина // . - 2015. - № 1. - С. 523-528.
4. Семенов, Ю. А. Протоколы и алгоритмы маршрутизации в Интернет / Ю. А. Семенов. - Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016. - 998 с. - ISBN 978-5-94774-707-2.
5. Малютин, А. Г. Технологии и протоколы инфоком-муникационных систем и сетей : учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ / А. Г. Малютин ; Министерство транспорта Российской Федерации, Федеральное агентство железнодорожного транспорта, Омский государственный университет путей сообщения. - Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2016. - 41 с.
6. Малютин, А. Г. Базовые протоколы стека TCP/IP : Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы / А. Г. Малютин. - Омск : Омский государственный университет путей сообщения, 2021. - 36 с.
7. Шаляпина М. А. Управление ресурсным взаимодействием в кластерно-сетевой экономике / М. А. Шаляпина, А. В. Сербулов. - Калининград : Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, 2021. - 175 с. - ISBN 978-5-9971-0640-9. - DOI 10.5922/978-5-9971-0640-9.
8. Шебеко К. К. Развитие информационно-коммуникационных технологий и сетевой экономики в Беларуси и соседних странах / К. К. Шебеко, Д. К. Шебеко // Экономика и качество систем связи. - 2023. - № 1(27). - С. 13-20.
