CC BY
18
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. РД 34.02.305—98. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС [Текст].— М.: ВТИ, 1998.— 76 с.
2. Внуков, А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов [Текст]: Справочник.— М.: Энерго-атомиздат, 1992.— 176 с.
3. Путилов, В.Я. Анализ состояния и перспективы использования золошлаковых отходов тепловых электростанций [Текст ] / В.Я. Путилов, К.П. Бори-чев, Б.Л. Вишня, В.М. Микушевич // Энергетик.— 1997. № 9. С. 12-13.
4. Заиков, Г.Е. Кислотные дожди и окружающая среда [Текст] / Г.Е. Заиков, С.А. Маслов, В.Л. Рубай-ло.— М.: Химия, 1991.— 144 с.
5. Израэль, Ю.А. Кислотные дожди [Текст] / Ю.А. Израэль, И.М. Назаров, А.Я. Прессман [и др.].— Л.: Гидрометеоиздат, 1989.— 270 с.
6. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика [Текст ] / П. Роуч.— М.: Мир, 1980.— 616 с.
7. Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена [Текст] / В.М. Пасконов, В.И. Полежаев, Л.А. Чудов.— М.: Наука, 1984.—288 с.
8. Берковский, Б.М. Вычислительный эксперимент в конвекции [Текст] / Б.М. Берковский, В.К. Полевиков.— Минск.: Университетское, 1988.— 167 с.
9. Самарский, А.А. Разностные схемы газовой динамики [Текст ] / А.А. Самарский, Ю.П. Попов.— М.: Наука, 1975.— 424 с.
10. Kuznetsov, G.V. Conjugate natural convection with radiation in an enclosure [Текст ] / G.V. Kuznetsov, M.A. Sheremet // International Journal of Heat and Mass transfer.— 2009.— T. 52. № 9-10.— P. 22152223.
11. Kuznetsov, G.V. Conjugate heat transfer in an enclosure under the condition of internal mass transfer and in the presence of the local heat source [Текст ] / G.V. Kuznetsov, M.A. Sheremet // International Journal of Heat and Mass transfer.— 2009.— T. 52. № 1-2.— P. 1-8.
12. Кузнецов, Г.В. Двумерная задача естественной конвекции в прямоугольной области при локальном нагреве и теплопроводных границах конечной толщины [Текст] / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет // Известия РАН. Механика жидкости и газа.— 2006. № 6.— С. 29-39.
13. Кузнецов, Г.В. Сопряженный теплоперенос в замкнутой области с локально сосредоточенным источником тепловыделения [Текст ] / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет // Инженерно-физический журнал.— 2006. Т. 79. №1.— С. 5-6.
УДК 316.774
А.С. Крутолапов
МЕТОДИКА ОБНАРУЖЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ ПРЕРЫВАНИЙ ВНЕ ПРОТОКОЛА В СЕТЯХ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
МЧС РОССИИ
Увеличивается число пользователей, количество и функциональность сетевых приложений, растет интенсивность информационного обмена и, как следствие, повышаются требования к производительности. Поэтому особое значение для обеспечения более высокого качества обслуживания приобретает задача повышения пропускной способности сетей передачи данных АСДУ ГПС МЧС России, что определяет необходимость разработки методики обнаружения и коррекции прерываний вне протокола.
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 из-за времени, которое пользователь затратит на исправление ошибки, и не всегда
Техносферная безопасность -►
пользователь может иметь физический доступ к техническому средству, на котором возникла ошибка.
Основные методы восстановления после 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 же одного из двух процессов может привести к потере данных.
Рассмотрим случай возникновения прерывания вне протокола для системы удаленного доступа VNC (Virtual Network Computing). Происходит установка систем VNC на две различные рабочие станции. При соединении каждой станции к рабочему столу 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 [1-10]:
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, 11]. В распоряжении разработчиков и исследователей протоколов имеется достаточно 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 АСДУ.
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 [12, 13]. Сущность же 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, так как цифровые каналы характеризуются существенно меньшей степенью группирования ошибок, чем используемые в настоящее время аналоговые каналы [14]. При организации служб, ориентированных на применение цифровых каналов, влияние источников ошибок «физического» происхождения сократится, тогда как интенсивность прерываний в общем случае останется такой же, как и в случае аналоговых каналов [4, 15, 16]. 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, 11, 15].
Рассмотрим математические модели процессов возникновения прерываний вне протокола для СПД. Представим протокол информационного обмена С' конечным автоматом, удовлетворяющим следующим условиям:
имеется множество Б' дискретных состояний С ', из которых выделяется одно исходное и по крайней мере одно финальное состояние ;
в любом из состояний, за исключением , есть один или более путей перехода в множество других состояний ;
любое состояние множества S' может быть достигнуто из s0 по некоторой цепи переходов;
каждый переход sj ^ sj связан с определенной операцией e ', выполняемой некоторым процессом Pj , к = 1, ... r '. 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 P ' будем понимать последовательность действий, выполняемых по программе узла коммутации, а под операцией e ' — передачу соответствующего сообщения, содержащего данные обмена или служебную информацию;
переход может быть идентифицирован парой признаков (Pje' v ), где v = 1, ..., N' — 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 Pj и Pj , протекающие в оконечных узлах (объектах) протокола формирования и разъединения виртуального канала между узлами коммутации УК1 и УК Для каждого объекта состояния s0 — исходные, соответствующие отсутствию взаимодействия между УК1 и УК2 а sj — включение виртуального канала. Операция e' отображает передачу (-ej) и прием (+e[) сообщения «ЗАПРОС ВЫЗОВА», передачу (-ej) и прием (+ej) сообщений «ЗАПРОС РАЗЪЕДИНЕНИЯ».
Переход sj ^ s0 может инициироваться только процессом Pj , в отношении же инициации перехода s0 ^ sj оба процесса равноправны.
Предположим, что в состоянии s0 процесс Pj осуществляет операцию ej в адрес процесса Pj и по дуге а, согласно идентификаторам (Pj-ej), переходит в состояние Pj . С другой стороны, процесс Pj может выполнить опера-
цию е/ в адрес процесса Р/ и перейти по дуге а2 в состояние я/ еще до того, как ему станет известно об операции процесса Р/. Оба процесса в состоянии я/ получают сигнал реализации удаленным процессом операции е{, который в данном состоянии не регламентирован, и в результате 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 есть следствие 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 либо 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.
Второй тип логических событий составляют «неопределенности». 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 Р/ , получив сигнал выполнения процессом операции е/, реализует
операцию е3 (направляет сообщение «ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЗАПРОСА» в адрес процесса Р{ и обратно). При этом достигается состояние s2 , состояние ¿1 трактуется как промежуточное, а ' — финальное. При выходе из 50 вследствие осуществления операции в[ со знаком минус возможны две ситуации, когда удаленный процесс:
еще не приступил к выполнению операции в[ и, следовательно, в его диаграмме имеет место переход 50 ^ ¿2 по дуге а3. Для завершения полного цикла функционирования протокола удаленный процесс должен приступить к операции — в'3;
ранее выполнил операцию в[ и находится в состоянии ¿1. Тогда происходит переход ¿1 ^ ¿3 по дуге а4.
Достижение финального состояния ¿0 по дуге а4 в каждом из процессов возможно под воздействием операций е\ и е'3, осуществляемых удаленным процессом. Пусть в процессе р начиная с исходного состояния ¿0 последовательно имеют место операции -е1, +е1, +е2 . Этой цепи отвечают две различные последовательности операций процесса Р{, а именно: +е1, -е3, -е2 и -е1, +е3, -е2 . Отсюда вытекает, что процесс р не располагает точной информацией
Техносферная безопасность
относительно истинной реализации процесса Р , т. е. имеет место неопределенность.
Два указанных типа прерываний вне протокола известным образом связаны с понятиями «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 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, так как нечеткое определение правил протокола может привести к конфликту в обеспечении функций информационного обмена [17].
В статье на основе модели разработана методика обнаружения и коррекции прерываний
Этап 1
Этап 2
Этап 3
Этап 4
Методика обнаружения и коррекции прерываний вне протокола
вне протокола процессов информационного обмена в сетях передачи данных подразделений ГПС МЧС России.
Разработанная методика обнаружения и коррекции состоит из четырех этапов и представле-
на на рисунке. Методика позволяет в процессе эксплуатации обнаруживать прерывания вне протокола и восстанавливать процесс информационного обмена на основе информации о текущем состояниях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Башарин, Г.П. Анализ очередей в вычислительных сетях. Теория и методы расчета [Текст] / Г.П. Башарин, П.П. Бочаров, Я. А. Коган // М.: Наука, 1989.— 336 с.
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.: Издательский дом «Ви-льямс», 2003.— 368 с.
4. Георгиевский, А.Е. Моделирование процессов взаимодействия протокольных объектов в средствах информационного обмена [ Текст]: Дис. ... канд. техн. наук / 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. Линингтон, П.Ф. Принципы определения служб и спецификации протоколов / [Текст] П.Ф. Линингтон // ТИИЭР.— 1983. Т. 71, № 12.—С. 17-22.
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 // Всеросс. научно-практ. конф. «Современные проблемы борьбы с преступностью»: Сб. (Информационная безопасность).— Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2005.- № 5.— С. 82-83.
9. Парамохина, Т.М. Автоматизация процессов аттестационных испытаний средств информационного обмена [Текст]: Дис. ... канд. техн. наук / Т.М. Парамохина.— Орел, 2007. — 175 с.
10. Шелухин, О.И. Фрактальные процессы в телекоммуникациях [Текст ]/О.И. Шелухин, А.М. Теняк-шев, А.В. Осин // М.: Радиотехника, 2003.
11. Еременко, В.Т. Моделирование процессов анализа реализаций протоколов информационного обмена для решения задач описания их статического и динамического взаимодействия [Текст] / И. С. Константинов, В.Т. Еременко // Вестник компьютерных и информационных технологий.— 2004. № 4.— С. 11-15.
12. Еременко, В.Т. Теоретические основы обслуживания сообщений в информационно-телекоммуникационных системах [Текст]: Учебное пособие / В.Т. Еременко, О.Г. Кузьменко, Н.Г. Подчерняев.— Орел: Изд-во Орловского юридического института, 1999.— 118 с.
13. 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. научно-техн. конф.— Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2006.— Т. 1— С. 188191.
14. Еременко, В.Т. Проблемы функциональной стандартизации протоколов информационного обмена в распределенных управляющих системах [Текст]. / В.Т. Еременко // Известия Орловского государственного технического университета. Серия «Информационные системы и технологии».- 2005. № 1.— С. 3— 7.
15. Давыдов, Е.Б. Тенденции процессов разработки и исследования протоколов сетей связи [Текст ] / Е.Б. Давыдов, Ю.С. Злотников // Техника средств связи. Сер.: ТПС.— 1987. Вып. 2.— С. 79-88.
16. Еременко, В.Т. Алгоритмы поиска угроз в пространстве состояний процессов информационного обмена распределенной управляющей системы [Текст] / И.С. Константинов, В.Т. Еременко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2004. Т. 10. № 4А.— С. 912-918.
17. Савенков, А.Н. Управление процессами информационного обмена в сетях передачи данных АСУ машиностроительного предприятия [Текст ]: Дисс. ... канд. техн. наук / А.Н. Савенков.— Орел, 2007.— 144 с.
