Загальна характеристика роботи

Актуальність. Інтенсивне використання в різних сферах людської діяльності мережевої інфраструктури призводить до зростання вимог надійності, стійкості до відмов та ефективності роботи мережі і головне, доступності інформаційних ресурсів. Збільшується швидкість і обсяг інформації, що передається, виникає необхідність підвищувати ефективність обслуговування запитів такої інформації в інформаційній мережі.

Значним впливом на розвиток теоретичних та практичних методів моделювання мереж стали дослідження таких вчених, як: В.Столлінгс, Е.Таненбаум, В.М.Вишневський, В.В.Крилов, В.Г.Оліфер, Н.А.Оліфер, Ю.А.Семенов, Б.І.Крук, Leland W., Taggu W., Willenger W., Schroeder M.. Однак існуючі методи управління інформаційними мережами не повною мірою задовольняють потреби у забезпеченні доступності інформації та ефективності її доставки. Актуальним науково-технічним завданням є розробка методів і засобів підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі на основі методів і програмно-апаратних засобів оцінки корисності обслуговування запитів та забезпечення доступності ресурсів, які дозволяють виконувати оперативний перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів.

Метою роботи є розробка методів і засобів підвищення якості обслуговування запитів, що дозволить підвищити ефективність роботи інформаційних мереж. Для досягнення поставленої мети було поставлено наступні завдання дослідження:

• провести аналіз існуючих моделей інформаційних мереж та на його основі розробити формальну модель обслуговування користувачів в інформаційних мережах;

• розробити загальну постановку задачі обслуговування запитів в інформаційних мережах;

• розробити метод оцінки корисності обслуговування запитів;

• розробити метод перерозподілу пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі;

• розробити метод забезпечення доступності ресурсів;

• провести експериментальні дослідження розроблених методів і засобів підвищення якості обслуговування запитів в інформаційній мережі;

• розробити інформаційну технологію підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі.

Об'єктом дослідження є процеси обслуговування запитів в інформаційній мережі.

Предметом дослідження є методи і засоби оцінювання пріоритетів обслуговування запитів та забезпечення доступності ресурсів в інформаційній мережі.

Методи дослідження. При виконанні досліджень оцінювання імовірнісних характеристик визначалось методами теорії ймовірності та математичної статистики. Для оцінювання пріоритету обслуговування запиту та інтенсивності навантаження застосовувались методи теорії телетрафіку та теорії багатофакторного аналізу. Дослідження показників якості роботи інформаційної мережі проводилось методом аналізу із застосуванням системного підходу й загальних методів теорії мереж зв’язку. Для вирішення задачі декомпозиції інформаційної мережі на кластери застосовувались теорія графів та теорія множин, а оцінка ефективності пріоритету обслуговування запитів та управління трафіком проводилася за допомогою імітаційного моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше запропоновано метод оцінки корисності обслуговування запитів, який заснований на використанні інформації про необхідні ресурси для виконання запиту і на порівнянні ймовірностей виникнення помилок обслуговування інших запитів в процесі обслуговування поточного запиту, при цьому забезпечується облік можливих втрат в результаті відмови в обслуговуванні поточного запиту, що дозволяє отримувати ефективні оцінки необхідних ресурсів для обслуговування запитів і на підставі отриманих оцінок перерозподіляти пріоритети обслуговування поточних запитів в інформаційній мережі.

2. Вперше запропоновано метод оцінювання пріоритету обслуговування запитів в інформаційній мережі, в якому на основі оцінок корисності обслуговування запиту сервісом проводиться маркування трафіку, що містить відповідь на запит, і подальше формування політики обслуговування трафіку, що дозволяє зменшити кількість помилок при обслуговуванні запитів в інформаційній мережі.

3. Отримав подальшого розвитку метод забезпечення доступності ресурсів інформаційної мережі, який, на відміну від існуючих, формує політику надання доступу до сервісу на підставі оцінок корисності обслуговування запитів, інформації про запити, що обслуговуються, а також можливі повторні запити, що дозволяє оперативно відмовляти в обслуговуванні трафіку, який створює проблемну ситуацію в роботі сервісу, запропонований метод втрачає знехтуваний трафік, проте отримує можливість продовжувати обслуговувати весь інший трафік.

4. Удосконалено модель інформаційної мережі на основі агентно-орієнтованого підходу, яка описує елементи з урахуванням реальних обмежень інформаційної мережі, що на відміну від існуючих графових моделей та моделей теорії масового обслуговування дозволяє при імітаційному моделюванні більш повно враховувати реальні характеристики мережі.

Практичне значення отриманих результатів. У результаті проведеного дослідження розроблена інформаційна технологія підвищення ефективності обслуговування запитів в інформаційній мережі, в якій на основі оцінок корисності обслуговування запитів і доступності сервісу здійснюється перерозподіл пріоритетів обслуговування запитів в інформаційній мережі або часткове блокування доступу до сервісу з метою обслуговування наявних запитів, що зменшує кількості помилок обслуговування запитів. Розроблені, досліджені і практично впроваджені:

• модуль збору та накопичення статистичної інформації про запити, які обслуговуються, характеристики прийнятих запитів і відправлених відповідей;

• модуль оцінки корисності обслуговування запиту і формування політики перерозподілу пріоритету;

• модуль для оцінки ресурсів сервера і обмеження доступності сервісу;

• модуль ідентифікації агентів.

Розроблені модулі, які дозволяють підвищити якість обслуговування запитів в інформаційній мережі, впроваджені в підрозділах Департаменту інформаційних технологій МВС України та використані при проектуванні і реалізації модулів системи тестування Української Асоціації дистанційної освіти. Отримані методи і засоби підвищення якості обслуговування запитів в інформаційній мережі впроваджені в навчальний процес Харківського національного університету внутрішніх справ.