CC BY
36
ски генерировать правила фильтрации для МСЭ. При этом механизм обеспечения КД на основе управления полосой пропускания ТВС зависит только от оценки угрозы ВС, что обусловливает возможность имплементации МСЭ с функциями управления параметрами ТВС отдельно от систе-
мы категоризации и анализа контента ВС в рамках единой СКД. В рамках дальнейшей работы необходимо обеспечить экспериментальную проверку эффективности предложенной системы и предложить механизмы определения принадлежности ТВС к анализируемому ИВС.
список литературы
1. Zaborovsky, V. Dynamic Access Control in пьютерной безопасности: Учеб. пособие [Текст] /
Cloud Services [Text] / V. Zaborovsky, A. Lukashin, S. Kupreenko, V. Mulukha // International Transactions on Systems Science and Applications. -Dec. 2011 -Vol. 7. -№ 3/4. -P. 264-277.
2. Гайдамакин, Н.А. Теоретические основы ком-
Н.А. Гайдамакин. -Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2008. -212 с.
3. Нагель, Э. Теорема Гёделя [Текст] / Э. Нагель, Д.Р. Ньюмен; Пер. с англ. -М.: КРАСАНД, 2010. -120 с.
УДК 621.394.6;654.1
А.С. Крутолапов, Н.С. Хлобыстин
методика обнаружения и коррекции прерывании
вне протокола в сетях передачи данных
Увеличение числа пользователей, количества и функциональности сетевых приложений, рост интенсивности информационного обмена в сетях передачи данных приводят к возрастанию требований к производительности этих сетей. Поэтому особое значение для обеспечения более высокого качества обслуживания пользователей приобретает задача повышения пропускной способности сетей передачи данных, что определяет необходимость разработки методики обнаружения и коррекции прерываний вне протокола процессов информационного обмена в сетях передачи данных.
Можно выделить два основных подхода к обработке прерываний по умолчанию:
при возникновении прерываний протокол не меняет состояние;
прерывания либо игнорируются, либо выдается сигнал об ошибке, который должен обработать пользователь;
при прерываниях вне протокола запускается механизм восстановления от ошибок.
Первый способ имеет серьезный недостаток в плане времени, которое пользователь затратит на исправление ошибки. Кроме того, пользователь не всегда может иметь физический доступ
к техническому средству, на котором возникла ошибка.
Основные методы восстановления от ошибок: перезапуск процесса в случае возникновения ошибки; уничтожение одного из двух процессов в случае, когда они претендуют на один и тот же ресурс.
Перезапуск процесса не гарантирует, что ошибка не повторится снова. В результате может возникнуть циклическое возникновение ошибок, что приводит к блокировке работы протокола. Уничтожение одного из двух процессов может привести к потере данных.
Рассмотрим случай возникновения прерывания вне протокола для системы удаленного доступа Virtual Network Computing (VNC). Происходит установка систем VNC на две различные рабочие станции. При соединении каждой станции с рабочим столом другой происходит рекурсивное зацикливание. При этом потребление ресурсов увеличивается, что может привести к сбою.
Виды прерываний вне протокола. При исполнении последовательности действий, предписанных любым протоколом, имеют место различные ошибки вследствие следующих причин [1-8]:
сбоев и отказов при передаче по каналам связи информационных массивов, содержащих данные пользователя, и служебных массивов, содержащих информацию управления;
сбоев и отказов технических средств узлов коммутации, воздействующих на информационные и служебные массивы при их обработке и пересылке;
параллельного выполнения ряда процессов, участвующих в реализациях протоколов и протекающих асинхронно из-за некорректного описания. Эта асинхронность и приводит к появлению неопределенных ситуаций.
Первые два источника ошибок, которые можно классифицировать как источники «физического» происхождения, изучены достаточно глубоко [5, 9]. В распоряжении разработчиков и исследователей протоколов имеется широкий набор методов их обнаружения и коррекции. Что касается третьего источника ошибок, являющихся по существу ошибками проектирования и результатом недостаточного описания протоколов, то проблема его изучения возникла в ходе испытаний протоколов в реальных условиях эксплуатации сетей передачи данных.
Этот источник вызывает появление в протоколах некорректностей, обусловленных действиями разработчиков, которые получили название прерываний вне протокола. Выявление таких прерываний осуществляется на этапах отладки, испытаний или при эксплуатации [10, 11]. Сущность их использования состоит в том, что при реализации пользователем неописанных в документации действий он получает доступ к ресурсам сети передачи данных (СПД), которые в обычных условиях для него закрыты (например, вход в привилегированный режим обслуживания). Более того, ситуация неопределенности в протоколе может быть специально создана для того, чтобы получить несанкционированный доступ к определенным ресурсам и данным.
Анализ прерываний вне протоколов особенно важен для цифровых систем с интеграцией служб, т. к. цифровые каналы характеризуются существенно меньшей степенью группирования ошибок, чем используемые в настоящее время аналоговые [12]. При организации служб, ориентированных на применение цифровых каналов, влияние источников ошибок «физического» происхождения сократится, а интенсивность прерываний в общем случае останется такой же, как
и в случае аналоговых каналов [4, 13, 15]. Обозначенная тенденция характерна для разработки любого программного обеспечения, базирующегося, в значительной степени, на квалификации и интуиции конкретного специалиста, и становится исключительно значимой для процессов информационного обмена [4, 9, 13].
Рассмотрим математические модели процессов возникновения прерываний вне протокола для СПД. Представим протокол информационного обмена С конечным автоматом, удовлетворяющим следующим условиям:
имеется множество 5" дискретных состояний С, из которых выделяется одно исходное sQ' и, по крайней мере, одно финальное состояние • р;
в любом из состояний, за исключением s', есть один или более путей перехода в множество других состояний s'.^;
любое состояние множества 5' может быть достигнуто из sQ' по некоторой цепи переходов;
каждый переход s•'. ^ ••'. связан с определенной операцией в', выполняемой некоторым процессом Р'к к = 1.У. Естественно будет поставить процесс в соответствие техническому средству, участвующему в реализации данного протокола. Такими техническими средствами при анализе СПД на канальном уровне могут стать мосты, а для транспортного уровня - маршрутизаторы, между которыми организуется подтверждение доставки пакета и, при необходимости, повторная передача. В этом случае под процессом Р' будем понимать последовательность действий, выполняемых по программе узла коммутации, а под операцией е' - передачу соответствующего сообщения, содержащего данные обмена или служебную информацию;
переход может быть идентифицирован парой признаков (Рк' е' V), где V = 1...Ы' - используемые в протоколе операции. При этом полагаем, что память на предыдущие процессы и операции отсутствует.
«Столкновения» возникают вследствие инициализации разными процессами одной и той же операции, что приводит к блокировкам в работе протокола. Данный вид прерывания нарушает формальные внешние правила построения протокола, он может быть отнесен к синтаксическим логическим ошибкам.
Рассмотрим процессы Р'1 и Р' протекающие в оконечных узлах (объектах) протокола формирования и разъединения виртуального канала между
узлами коммутации УК1 и УК2. Для каждого объекта состояния s'Q — исходные, соответствующие отсутствию взаимодействия между УК1 и УК2, а s'1 - включение виртуального канала. Операциями е' отображает передачу (- е'1) и прием (+ е'1) сообщения «ЗАПРОС ВЫЗОВА», передачу (- е'2) и прием (+ е'2 ) сообщений «ЗАПРОС РАЗЪЕДИНЕНИЯ».
Переход 5,1 ^ 5'0 может инициироваться только процессом Р' в отношении инициации перехода s'0 ^ 5,1 оба процесса равноправных.
Предположим, что, с одной стороны, в состоянии s'0 процесс Р\ осуществляет операцию е'1 в адрес процесса Р'2 и по дуге а1, согласно идентификаторам (Р'1 - е'1), переходит в состояние Р'2. С другой стороны, процесс Р'2 может выполнить операцию е1' в адрес процесса Р1' и перейти по дуге а2 в состояние s1' еще до того, как ему станет известно об операции процесса Р1' . Оба процесса в состоянии s1' получают сигнал реализации удаленным процессом операции е'1 , который в данном состоянии не регламентирован, и протокол блокируется.
Для выхода из возникшей ситуации необходимо обращение к процедуре восстановления путем дополнительных затрат ресурсов протокола С или протокола более высокого иерархического уровня. Даже при условии обмена сигналами между процессами без искажений может возникнуть прерывание вне протокола, которое является следствием несовершенства представления протокола С. Число таких ошибок может быть особенно большим при неформальном описании протокола, когда отсутствует, например, графическая интерпретация допустимости приема тех или иных сигналов.
Хотя в приведенной модели предметом рассмотрения является частная задача, отмеченная ситуация носит общий характер применительно к протоколам любого уровня, структуры и иллюстрирует механизм возникновения прерываний вне протокола типа «столкновение». В более сложных транспортных протоколах СПД, где выполняется значительное число параллельных процессов (N>>2), а также имеет место разветвленная диаграмма переходов (например, в случае многоадресной доставки пакетов), столкновения могут происходить как цепочки условных событий, что затрудняет их обнаружение.
Такие столкновения, как результат цепочки (логических) событий, составляют «неопределен-
ности». Неопределенности вызываются своеобразными столкновениями различных последовательностей операций одного и того же процесса. Данный вид прерывания возникает при наличии у процесса нескольких различных последовательностей операций, ведущих к одному и тому же состоянию. Прерывания вне протокола типа «неопределенности» не входят в противоречие с формальными правилами и не блокируют процессы протокола, однако могут приводить к созданию более сложных воздействий на его функционирование.
Пусть протокол усовершенствован таким образом, что процесс Р1', получив сигнал выполнения процессом операции е1', реализует операцию е3' (направляет сообщение «ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЗАПРОСА» в адрес процесса Р2' и обратно). При этом достигается состояние s2', состояние 51' трактуется как промежуточное, а 53' - финальное. При выходе из s0' вследствие осуществления операции е1' со знаком «-» возможны две ситуации.
Удаленный процесс:
еще не приступил к выполнению операции е1' и, следовательно, в его диаграмме имеет место переход s•0' ^ s•2' по дуге а Для завершения полного цикла функционирования протокола удаленный процесс должен приступить к операции - е3';
ранее выполнил операцию - е1' и находится в состоянии •1'. Тогда происходит переход •1' ^ 53' по дуге а4.
Достижение финального состояния s0' по дуге а4 в каждом из процессов возможно под воздействием операций е' и е3', осуществляемых удаленным процессом. Пусть в процессе Р1', начиная с исходного состояния s0', последовательно имеют место операции - е1', + е1', + е2'. Этой цепи отвечают две различные последовательности операций процесса Р2', а именно, + е1', - е3', - е2' и - е1' , + е3', - е2'. Отсюда вытекает, что процесс Р1' не располагает точной информацией относительно истинной реализации процесса Р2', т. е. имеет место неопределенность.
Два указанных типа прерываний вне протокола известным образом связаны с понятием «синтаксис» и «семантика» протокола. Действительно, поскольку столкновения нарушают формальные внешние правила построения протокола, они могут быть отнесены к синтаксическим прерываниям. Что же касается неопределенностей, то они не входят в противоречие с формальными правилами и не блокируют процессы протокола, однако могут приводить к созданию более
ЭТАП 1
ЭТАП 2
ЭТАП 3
ЭТАП 4
Результаты анализа процессов ИО в исходном состоянии
Объединенное состояние процессов ИО <Уо,
Методика обнаружения и коррекции прерываний вне протокола
сложных воздействий на его функционирование. Неопределенности, как следует из рассмотренной модели, в основе своей вызываются своеобразными столкновениями различных последовательностей операций одного и того же процесса и кроме тщательной спецификации протоколов требуется постоянный их анализ на предмет выявления прерываний. Особое значение эта проблема приобретает для протоколов высоких уровней, т. к. нечеткое определение правил протокола может привести к конфликту в обеспечении функций информационного обмена [15].
В статье на основе модели разработана методика обнаружения и коррекции прерываний вне протокола процессов информационного обмена в сетях передачи данных.
Разработанная методика обнаружения и коррекции, представленная на рисунке, состоит из четырех этапов.
Методика позволяет в процессе эксплуатации обнаруживать прерывания вне протокола и восстанавливать процесс информационного обмена на основе информации о текущем состоянии.
список литературы
1. Соколов, В.А. Методы исследования поведения транспортных протоколов в условиях интенсивного сетевого трафика [Текст] / В.А. Соколов, Д.Ю. Чалый // Распределенные информационно-вычислительные ресурсы и математическое моделирование. -МКВМ-2004. -С. 126-131.
2. Бестугин, А.Р. Контроль и диагностирование телекоммуникационных сетей [Текст] / А.Р. Бестугин, А.Ф. Богданова, Г.В. Стогов. -СПб.: Политехника, 2003. -174 с.
3. Вегешна, Ш. Качество обслуживания в сетях 1Р [Текст] / Ш. Вегешна. -М.: ИД «Вильямс», 2003. -368 с.
4. Георгиевский, А.Е. Моделирование процессов взаимодействия протокольных объектов в средствах информационного обмена: Дис. ... канд. техн. наук [Текст] / А.Е. Георгиевский. -Орел, 2008. -184 с.
5. Джинчарадзе, А.К. Методические подходы и
тенденции развития стандартизации и систем качества в области информационных технологий [Текст] / А.К. Джинчарадзе // Информационное общество. -2000. -№ 3. -С. 37-43.
6. Еременко, В.Т. Концепция обнаружения и коррекции логических ошибок в реализациях профилей протоколов безопасности [Текст] / В.Т. Еременко // Телекоммуникации. -2003. -№ 8. -С. 30-35.
7. Качала, В.В. Основы теории систем и системного анализа: Учеб. пособие [Текст] / В.В. Качала. -М.: Горячая линия - Телеком, 2007. -261 с.
8. Мишин, Д.С. Методика управления потоком данных транспортного протокола распределенной управляющей системы в режиме возобновления после сбоев [Текст] / Д.С. Мишин, А.Н. Савенков, С.В. Костин // Всерос. науч.-практич. конф. Современные проблемы борьбы с преступностью: Сб. матер.
(Информационная безопасность). -Воронеж: Изд-во Воронежского ин-та МВД России, 2005. -№ 5. -С.82-83.
9. Еременко, В.Т. Моделирование процессов анализа реализаций протоколов информационного обмена для решения задач описания их статического и динамического взаимодействия [Текст] / В.Т. Еременко, И.С. Константинов // Вестник компьютерных и информационных технологий. -2004. -№ 4. -С. 11-15.
10. Еременко, В.Т. Методологический аспект построения теории функциональной стандартизации протоколов информационного обмена [Текст] / В.Т. Еременко // Вестник компьютерных и информационных технологий. -М.: Машиностроение, 2004. -№ 1. -С. 14-17.
11. Савенков, А.Н. Методика обнаружения и предотвращения блокировок процессов информационного обмена с использованием маркированных потоковых графов [Текст] / А.Н. Савенков // Информационные технологии в науке, образовании и производстве. Матер. Междунар. науч.-технич. конф. -Орел: ОрелГТУ, 2006. -Т. 1. -С. 188-191.
12. Еременко, В.Т. Проблемы функциональной стандартизации протоколов информационного обмена в распределенных управляющих системах [Текст] / В.Т. Еременко // Изв. Орловского гос. технического ун-та. Сер. Информационные системы и технологии. -2005. -№ 1. -С. 3-7.
13. Еременко, В.Т. Математическое моделирование процессов информационного обмена в распределенных управляющих системах: Монография [Текст] / В.Т. Еременко; Под общ. ред. И.С. Константинова. -М.: Машиностроение, 2004. -224 с.
14. Еременко, В.Т. Алгоритмы поиска угроз в пространстве состояний процессов информационного обмена распределенной управляющей системы [Текст] / В.Т. Еременко И.С. Константинов // Вестник Тамбовского гос. технического ун-та. - 2004. -Т. 10. -№ 4А. -С. 912-918.
15. Савенков, А.Н. Управление процессами информационного обмена в сетях передачи данных АСУ машиностроительного предприятия: Дис. ... канд. техн. наук [Текст] / А.Н. Савенков. -Орел, 2007. -144 с.
УДК 681.7
В.П. Первадчук, Д.Б. Шумкова, М.О. Колчанов
фрактальный анализ в задачах калибровки оптоволоконных датчиков
Одним из современных методов анализа динамических систем является теория фрактального анализа. Особый интерес представляет применение фрактальных методов к анализу временных рядов, т. е. совокупности наблюдаемых параметров изучаемой системы во времени.
Фракталы - это структуры, которые, несмотря на свою крайнюю нерегулярность на разных масштабах, выглядят типичным образом. Диапазон масштабов, где наблюдаются фрактальные структуры, огромен и любые сильные нерегулярности в природе стремятся обрести фрактальную структуру [1, 2]. Огромное количество естественных систем, поведение которых внешне воспринимается как хаотическое, объединяет одно обще свойство. Это свойство - самоподобие или фрактальность. Важнейшей областью применения фракталов является анализ временных рядов: последовательностей измерения физиче-
ских величин, упорядоченных по времени. Широкая распространенность фрактальных свойств временных рядов указывает на наличие единого универсального механизма, приводящего к возникновению фрактальности в совершенно различных естественных системах.
Многие экспериментальные данные обладают фрактальной статистикой, анализ и моделирование которой могут быть произведены с помощью методов фрактального анализа. Одним из самых перспективных направлений фрактального анализа является изучение динамики во времени такой характеристики, как фрактальная размерность. Особое значение фрактального анализа временных рядов в том, что он учитывает поведение системы не только в период измерений, но и его предысторию.
В данной работе предпринята попытка использовать фрактальный анализ при калибровке
