CC BY
6ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 621.3.049.77 + 004.771
Информационные технологии мониторинга радиационных испытаний электронной компонентной базы
Ю.А. Ожегин
ОАО «ЭНПО «Специализированные электронные системы» (г. Москва)
Д.С. Уваркин
Институт экстремальной прикладной электроники НИЯУ МИФИ
Рассмотрен принцип построения центра мониторинга радиационных испытаний, основанный на интернет-технологиях и позволяющий осуществлять визуальный контроль самой процедуры проведения радиационных испытаний, а также регистрировать и хранить первичные результаты измерений. Приведены программно-аппаратные средства для решения основных задач центра.
Ключевые слова: радиационные испытания, центр мониторинга, испытательный центр, удаленный доступ.
В современных сложных производственных системах широко используются комплексы дистанционного (сетевого) визуального и приборного контроля технологических процессов. Такой подход может быть применен и для мониторинга проведения радиационных испытаний электронной компонентной базы (ЭКБ). Современные приборные комплексы для проведения испытаний, регистрации, анализа и обработки первичной (приборной) информации управляются компьютерами, а современные интернет-технологии позволяют им обмениваться большими объемами данных в режиме реального времени [1, 2].
Идея использования технологии удаленного доступа при проведении радиационных испытаниях не нова. В более простом варианте (без интернет-технологий) аналогичный способ уже использовался при испытаниях на ускорителях протонов и тяжелых ионов, при этом измерительное оборудование и управляющий компьютер размещались непосредственно в зале ускорителя, а испытатель управлял процессом измерений удаленно из другого помещения [3].
Развитие современных технологий телекоммуникаций позволяет объединить географически распределенные испытательные лаборатории в единый испытательный центр. При проведении испытаний на удаленных базах непосредственное присутствие в лаборатории всех заинтересованных лиц не обязательно. Процесс управления, наблюдения и контроля можно осуществлять удаленно из любого места, где есть выход в Интернет. На рисунке представлен один из вариантов схемы подключений к центру мониторинга.
© Ю.А. Ожегин, Д.С. Уваркин, 2012
Образец
Структурная схема подключения к центру мониторинга радиационных испытаний
Для технической реализации такой системы необходимо иметь:
- в удаленной лаборатории - комплекс средств визуального наблюдения (веб-камеры, в некоторых случаях - в радиационно-защищенном исполнении) и комплекс автоматизированных рабочих мест (стационарных или мобильных) для проведения испытаний, управляемых компьютерами;
- в испытательном центре - комплекс средств маршрутизации потоков данных и их защиты от несанкционированного доступа и комплекс средств хранения данных (кластер серверов), в котором хранятся первичные данные измерений, а также необходимая видеоинформация.
Потребителю информации достаточно иметь персональный компьютер (ПК) со штатными средствами операционных систем для шифрования данных и широкополосным доступом в Интернет.
В процессе проведения радиационных испытаний приходится контролировать и фиксировать множество параметров ЭКБ. Поэтому современное рабочее место испытателя - это сложный автоматизированный комплекс (АК) оборудования, управляемый ПК (и не одним). Наличие в АК управляющего ПК позволяет без существенных временных и финансовых вложений организовать удаленное управление всем процессом испытаний.
Наиболее востребованы две технологии удаленного управления компьютером:
- штатное средство ОС Windows - «Удаленный рабочий стол», использующее проприетарный протокол компании Microsoft - RDP [4] (от англ. Remote Desktop Protocol -протокол удаленного рабочего стола);
- система удаленного доступа VNC [5] (Virtual Network Computing), использующая протокол RFB [6] (Remote Frame Buffer - удаленный кадровый буфер).
Первая технология неприемлема для организации удаленного доступа к испытательным стендам по нескольким причинам. Во-первых, при удаленном подключении к ПК локальный пользователь (испытатель) отключается. Такой режим не годится для центра мониторинга, так как очень важно, чтобы испытатель имел возможность в любой момент вмешаться в процесс управления и отключить удаленного пользователя.
Информационные технологии мониторинга.
Во-вторых, для некоторых пользователей должна быть предоставлена возможность устанавливать режим наблюдения за изображением на мониторе испытателя, не вмешиваясь в процесс управления испытаниями. К сожалению, такой режим в данном решении не предусмотрен. В третьих, привязка к реальным учетным записям ОС Windows на управляющем ПК, которую необходимо сделать при использовании такого варианта, сильно ограничивает потенциальные возможности системы.
Существует много программных продуктов, реализующих вторую технологию - VNC. Для обеспечения удаленного доступа к испытательному стенду наиболее удобно программное обеспечение (ПО) TightVNC, не требующее финансовых затрат и наименее требовательное к скорости обмена данными в сети Интернет. Данное ПО, установленное на управляющем ПК, позволит одновременно подключаться нескольким удаленным пользователям в разных режимах (управления и наблюдения).
Для визуального контроля и наблюдения за испытываемым образцом, испытательным оборудованием или всей лабораторией необходимо установить веб-камеры или IP-камеры. Веб-камеры могут потреблять значительные ресурсы управляющего ПК, поэтому использование автономных IP-камер предпочтительнее.
Важно обеспечить информационную безопасность при передаче данных по сети Интернет, поэтому необходимо использовать защищенный канал связи между удаленным пользователем и испытательной лабораторией.
В настоящее время многие производители телекоммуникационного оборудования предлагают шлюзы безопасности для построения защищенного канала связи поверх открытой сети Интернет. У лидера отрасли (компании Cisco) существует линейка продуктов Cisco ASA серии 5000, которые позволяют удаленному пользователю через обычный веб-браузер установить безопасное соединение c испытательной лабораторией по криптографическому протоколу SSL [7] (Secure Sockets Layer - уровень защищенных сокетов).
Известны и другие решения проблемы безопасности. Например, в центре мониторинга радиационных испытаний НИЯУ «МИФИ» установлено оборудование компании ZyXEL - универсальный центр безопасности ZyWALL USG 300. Данный шлюз легко настраивается, имеет встроенный веб-сервер с возможностью организовывать защищенное соединение и предоставлять удаленный доступ к управляющему ПК, находящемуся внутри локальной сети.
Процедура удаленного подключения к испытательному стенду следующая: пользователь вводит в адресной строке своего веб-браузера внешний IP-адрес лаборатории (или ее доменное имя) и попадает на веб-портал центра безопасности ZyWALL USG 300; в случае успешной аутентификации будет установлено зашифрованное соединение и откроется список доступных испытательных стендов (для разных пользователей можно разграничивать права доступа к стендам).
При выборе стенда на экране монитора появится запрос ввода пароля для доступа к данному стенду (для управления и наблюдения пароли разные) и в отдельном окне откроется удаленный рабочий стол. ZyWALL будет выступать в качестве обратного прокси-сервера и ретранслировать все запросы от удаленного пользователя по протоколу RFB на управляющий ПК испытательного стенда. Пользователь может из внешней сети управлять приборами, просматривать результаты измерений на своем рабочем компьютере и делать все, что делает локальный пользователь, с учетом заложенных в систему ограничений доступа.
Данную систему можно расширить и объединить все удаленные лаборатории с локальными испытательными стендами в единый центр. Для этого достаточно установить в каждой удаленной лаборатории по одному центру безопасности, например модели ZyWALL USG 100, и настроить постоянное VPN [8] соединение (Virtual Private
Network - виртуальная частная сеть) с центральным шлюзом ZyWALL USG 300, находящимся непосредственно в испытательном центре. В этом случае, подключившись к центральному шлюзу, можно будет увидеть список всех (на которые предоставлен доступ) испытательных стендов, локальных и удаленных.
Для испытательного центра принципиально важно иметь возможность фиксации первичных данных испытаний на сервере без возможности их дальнейшего редактирования или случайного удаления. Поэтому желательно оснастить центр мониторинга испытаний сервером базы данных и файл-сервером для хранения измерений параметров испытываемого образца и видеозаписей самих испытаний. В качестве сервера базы данных можно использовать одну из свободно распространяемых СУБД (система управления базами данных) MySQL [9] или PostgreSQL [10]. Для автоматической фиксации данных на сервере предполагается внести изменения в программы управления испытаниями на каждом стенде, что является технически выполнимой задачей.
Реализация системы мониторинга испытаний в режиме реального времени в полном объеме позволит потребителям непосредственно со своего рабочего места получать, протоколировать, сохранять первичную приборную и визуальную информацию, т.е. реально участвовать в радиационных испытаниях ЭКБ, а испытателям - оперативно корректировать план проведения работ в зависимости от потребностей заказчиков.
Литература
1. Ожегин Ю.А., Никифоров А.Ю., Телец В.А., Пыхтина А.С. Особенности и перспективы развития системы контроля качества испытательного центра ОАО «ЭНПО СПЭЛС» - ИЭПЭ НИЯУ МИФИ // Электронная компонентная база космических систем: сб. докл. Х Междунар. юбилейной конф. (Адлер, 2011). - 2011. - С. 138-144.
2. Направления развития системы управления качеством радиационных испытаний электронной компонентной базы / Ю.А. Ожегин, А.Ю. Никифоров, В.А. Телец и др. // Спецтехника и связь. - 2011. -№ 4-5. - С. 59-62.
3. Яненко А.В. Средства функционального контроля для радиационных испытаний БИС ОЗУ // Научная сессия МИФИ-99: сб. науч. тр. - М.: МИФИ, 1999. - Т.6. - С. 146, 147.
4. Remote Desktop Protocol: Basic Connectivity and Graphics Remoting Specification, Microsoft Corporation, [MS-RDPBCGR] MSDN Library, 2011. - URL: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/cc240445(PROT.10).aspx (дата обращения: 05.04.2012).
5. Richardson T., Stafford-Fraser Q., Wood K.R., Hopper А. Virtual Network Computing // IEEE Internet Computing. - 1998. - Vol. 2. - N 1. - Р. 33-38.
6. Tristan Richardson. The RFB Protocol. - 2010. - URL: http://www.realvnc.com/docs/rfbproto.pdf (дата обращения: 05.04.2012).
7. T. Dierks, C. Allen. The TLS Protocol. - 1999. - URL: http://tools.ietf.org/html/rfc2246 (дата обращения: 05.04.2012).
8. Столлингс В. Основы защиты сетей. Приложения и стандарты. - М.: Вильямс, 2002. - 432 с.
9. Дюбуа П. MySQL. - М.: Вильямс, 2006. - 1168 с.
10. PostgreSQL 9.1.3 Documentation, The PostgreSQL Global Development Group. - 2011. -URL: http://www.postgresql.org/files/documentation/pdf/9.1/postgresql-9.1-A4.pdf (дата обращения: 05.04.2012).
Статья поступила 26 апреля 2012 г.
Ожегин Юрий Анатольевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, начальник службы сопровождения проектов и контроля качества ОАО «ЭНПО СПЭЛС». (г. Москва). Область научных интересов: моделирование радиационных полей, воздействие ионизирующих излучений, методы радиационного контроля электрорадиоизделий, прикладное программирование и базы данных, автоматизация физического эксперимента.
Уваркин Денис Сергеевич - инженер 2 категории ИЭПЭ НИЯУ МИФИ. Область научных интересов: автоматизация физического эксперимента. E-mail: dsuvar@spels.ru
