Концепция орбитальной компьютерной сети Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»

УДК 629.783

КОНЦЕПЦИЯ ОРБИТАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Д. А. Замятин, В. С. Богданова, В. В. Кольга

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Описывается разработка концепции крупномасштабной компьютерной сети с размещением центров обмена данными на орбите Земли и независимой от сети Интернет.

Ключевые слова: компьютерная сеть, космический аппарат, орбита Земли, серверный комплекс.

THE CONCEPT OF ORBITAL COMPUTER NETWORK

D. A. Zamyatin, V. S. Bogdanova, V. V. Kolga

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

This article describes the development of the concept of large computer network with data centers located in Earth orbit and independent of the Internet.

Keywords: computer network, spacecraft, Earth orbit, the server complex.

Введение. Создание независимой от Интернета компьютерной сети с повышенным уровнем защиты от большинства существующих внешних и внутренних вредных факторов является на сегодняшний день одной из актуальных задач развития информационных технологий. В предыдущей работе по данному проекту, «Разработка концепции орбитальной компьютерной сети», рассматривался вариант решения проблемы, включавший, в числе прочих особенностей, размещение всех физических носителей информации такой сети в космическом пространстве, что на сегодняшний день является весьма сложной и дорогостоящей для реализации идеей. В связи с этим было принято решение несколько скорректировать вектор развития проекта [1].

Цель: найти оптимальный вариант концепции крупной компьютерной сети, с полной независимостью от Интернета и повышенным уровнем защищённости.

Задачи:

1) оценка возможностей вывода на орбиту крупных серверных комплексов и формирования орбитальных центров обмена данными;

2) выбор целевой орбиты и подходящего носителя для заданной цели;

3) разработка концепции космического аппарата для решения поставленных задач;

4) решение вопроса обеспечения надёжной связи между космическими аппаратами и с наземными устройствами;

Основные принципы проекта сети:

- деловая и научная направленность;

- полная независимость от сети Интернет, на аппаратном уровне;

- ограничение возможности внесения контента с клиентских устройств;

- обеспечение максимально возможной конфиденциальности обмена информацией между пользователями.

Размещение аппаратного обеспечения крупной компьютерной сети на орбите Земли делает необходимым разработку крупномасштабной космической программы. В данной работе

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1

рассмотрена оптимизация изначальной концепции сети с учётом выявленных на предыдущих этапах преимуществ и недостатков.

Уязвимость к космическому мусору, сложность доставки на орбиту и сильно ограниченные возможности обслуживания на данный момент делают полное размещение всех вычислительных мощностей на космических аппаратах не вполне оптимальным вариантом. К первоначальной концепции полного размещения всех центров обмена данными в космосе планируется вернуться на более поздних этапах развития, после появления и широкого распространения новых поколений информационных носителей с более высокой плотностью данных, что сделает возможным создание серверов меньших размеров при той же вычислительной мощности.

Размещение центров обмена данными на орбите, однако, обеспечивает большую зону покрытия сети и высокую скорость передачи информации, причём даже в местности, где другие виды связи недоступны, а недосягаемость для человека может являться не минусом, а плюсом, ввиду высокой защищённости от злоумышленников. Поэтому на текущем этапе был предложен компромиссный вариант.

Основные узлы сети - орбитальные модули связи, служащие для обмена информацией с наземными приёмно-передающими устройствами и другими такими же КА. К модулю связи пристыковываются блоки хранения и обработки данных [1]. В отличие от изначального варианта, как таковой серверный комплекс не размещается полностью на космическом аппарате по причине слишком большой массы, осложняющей задачу доставки КА на целевую орбиту и ограничивающей возможности обслуживания серверного комплекса. Часть комплекса находится на Земле, в космосе же предлагается оставить так называемые «кэшевые» серверы, так как на них хранятся лишь копии данных, находящихся непосредственно в работе, то есть в течение сравнительно непродолжительного времени.

Выбор целевой орбиты и оптимального средства доставки:

Одним из определяющих параметров при выборе орбиты является масса космических аппаратов. Другим - скорость обмена данными между орбитальным дата-центром и наземными устройствами. При оценке этих параметров наиболее уместным решением выглядит размещение кэшевых орбитальных серверов на низкой околоземной орбите (НОО) и узлов связи на геостационарной орбите (ГСО) [2].

Выбор носителей.

В качестве предполагаемого средства выведения серверных комплексов на орбиту рассматриваются российские ракеты-носители семейства Ангара с максимальным забрасываемым весом до 35 тонн для низкой околоземной орбиты и 7,6 тонн для геостационарной орбиты [3].

Данное семейство ракет-носителей, более подробно рассмотренное в работе «Анализ ракет-носителей для доставки на орбиту тяжёлых космических платформ информационного обеспечения», открывает достаточно широкие возможности при выборе оптимальной орбиты и проектировании космического аппарата для представленных целей.

Следующий этап работы включает в себя расчёт массогабаритных характеристик космического аппарата для заданных целей и выбор наиболее подходящей для него орбиты, а также уточнение выбора носителя.

Библиографические ссылки

1. Замятин Д. А., Шашило Е. П., Кольга В. В. Разработка концепции орбитальной компьютерной сети // Решетневские чтения : материалы XX Междунар. науч. конф. (09-12 ноября 2016, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 27-28.

2. Наблюдение ИСЗ [Электронный ресурс]. URL: http://www.sat.belastro.net/ (дата обращения: 14.09.2016).

3. «Ангара» (ракета-носитель): технические характеристики и запуск [Электронный ресурс]. URL: http://fb.ru/article/169323/angara-raketa-nositel-tehnicheskie-harakteristiki-i-zapusk (дата обращения: 14.09.2016).

© Замятин Д. А., Богданова В. С., Кольга В. В., 2017