Эффективность процесса мониторинга технического состояния информационно-вычислительных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал.

Том 11. Вып. 1. 2012.

УДК 681.3

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Криштопов Д.А.

Аннотация

В статье освещаются вопросы, связанные с оценкой эффективности средств мониторинга технического состояния информационно-вычислительных сетей требуемого уровня надежности, производительности и быстродействия связывающих отдельные элементы системы военного назначения.

Ключевые слова: модель, адаптивность, надёжность, мониторинг, вычислительные сети.

In clause the questions connected to a rating of efficiency of means of monitoring of a technical status of information networks of a required level of reliability, productivity and speed of system, connecting separate elements, of military purpose(assignment) are shined(covered).

Key words: model, stability, survivability, monitoring, computer networks.

Эффективность процесса мониторинга технического состояния информационно-вычислительных сетей (ИВС) как целенаправленного процесса - это свойство, характеризующее его приспособленность к достижению поставленной перед ним задачи [1]. Целью проведения мониторинга ИВС является своевременное определение текущего технического состояния наблюдаемой системы. Отсюда задача, которая ставится перед системой мониторинга - это сбор информации о состоянии ИВС достаточной для диагностики ее текущего технического состояния.

Таким образом, для оценивания эффективности процесса мониторинга необходимо определить такие показатели, которые характеризуют оперативность и полноту сбора информации (ее достаточность для оценивания технического состояния ИВС).

В связи с тем, что процесс мониторинга технического состояния ИВС относится к вероятностным, зависящим от информативности используемых параметров, предлагается для оценки способности систем мониторинга устанавливать технические состояния ИВС , использовать характеристики, аналогичные в некотором смысле количественным характеристикам надежности технических средств вероятность факта установления технического состояния ИВС, частоту и интенсивность установления технического состояния ИВС [2, 3].

Отличие предлагаемых характеристик процессов классификаций состояний ИВС от характеристик надежности заключается в том, что в предлагаемых характеристиках в качестве аргумента используется информативность, а в характеристиках надежности - время.

Рассмотрим сущность предлагаемых характеристик.

Под вероятностью определения технического состояния ИВС следует понимать вероятность того, что при определенном числе и информативности признаков состояние системы может быть отнесено к одному из классов состояний; статистически устанавливается как отношение числа реализаций классификаций состояний ИВС n(Ik) при использовании комплекса признаков k с суммарной информативностью Ik к общему числу реализаций N0:

( 1)

Из этой формулы следует, что вероятность определения технического состояния ИВС - возрастающая функция информативности наблюдаемых параметров, которая может изменяться от нуля до единицы.

Как информационная количественная характеристика, она позволяет установить изменение неопределенности при оценке состояния в зависимости от числа и информативности используемых параметров, охватывать большее число параметров, оценивать информационные возможности контрольно- измерительных систем при проектировании и эксплуатации.

На рисунке 1 представлена зависимость вероятности определения технического состояния ИВС от информативности. Сплошной график отображает функционирование системы мониторинга по предлагаемой методике, пунктирный график показывает функционирование по существующим алгоритмам.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал.

Том 11. Вып. 1. 2012.

Рисунок 1 - Зависимость вероятности установления технического состояния ИВС от информативности.

Величиной, обратной вероятности определения состояния системы, является вероятностная величина h(Ik), характеризующая невозможность оценки состояния ИВС при заданном числе и информативности используемых параметров.

Статистически ее можно рассчитать так:

(2)

Считается, что дополнительная информация уменьшает степень неопределенности состояния системы. При применении в качестве решающего правила последовательной диагностической процедуры степень неопределенности имеет другой характер изменения при добавлении данных о дополнительных параметрах системы до момента, пока сумма диагностических коэффициентов не превышает заданный порог, неопределенность состояния системы не изменяется; при равенстве или превышении суммой заданного порога появляется определенность в оценке состояния, и его можно отнести к одному из классов состояний. Следовательно, характеристика изменения неопределенности в рассматриваемом случае пороговая или релейная. Это основная особенность изменения энтропии состояния системы при применении последовательной диагностической процедуры.

Вероятность определения состояния и ее обратная величина не полностью характеризуют процесс классификаций состояний ИВС. Поэтому вводятся дополнительные понятия или информационные характеристики: частота и интенсивность правильной оценки состояний ИВС при определенной информативности комплекса наблюдаемых параметров.

Под частотой определения состояний ИВС следует понимать отношение приращения числа реализаций классификации состояний ИВС при добавлении к комплексу используемых параметров тех из них, которые имеют информативность Д(Ik), к общему (предельному) рассматриваемому числу реализаций классификаций состояний.

Статистически эту величину находят так:

(3)

надежность мониторинг вычислительная сеть

Если совокупность признаков, характеризующих состояние системы, изменяется по шкале признаков непрерывно или квазинепрерывно, то можно представить вероятностное толкование предельной частоты. При увеличении на Д(Ik), информативности признаков изменяется число реализаций классификаций n(Ik):

(4)

где - число реализаций классификаций состояний объектов при информативности параметров .

На основании формулы (4) запишем

(5)

(6)

Учитывая соотношения (3), (4), (6), получим

(7)

Предельное значение этого выражения таково:

(8)

Частота определения состояний объектов есть плотность распределения по информативности вероятности классификации. Следовательно,

(9)

(10)

Подставляя выражение (8) в (9) получаем:

(11)

На рисунке 2 представлена зависимость частоты определения технического состояния ИВС от информативности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал.

Том 11. Вып. 1. 2012.

Рисунок 2 - Зависимость частоты установления технического состояния ИВС от информативности

Таким образом, между частотой определения состояния системы и вероятностью этого определения существует однозначная зависимость. Следует отметить, что приведенные соотношения справедливы при любых законах распределения реализаций распознавания состояний. Частота определения состояний наиболее полно характеризует общую информативность комплекса используемых параметров. Вероятность определения, математическое ожидание и дисперсия являются характеристиками распределения, которые могут быть вычислены по известной частоте классификации.

Под интенсивностью классификаций состояний системы следует понимать отношение приращения числа ее реализаций при использовании параметра с информативностью ДI к оставшемуся числу реализаций из рассматриваемого первоначально N0. Статистически эта величина рассчитывается по формуле

 (12)

где , ДIk - приращение информативности параметров в используемом комплексе параметров.

Вероятностное определение интенсивности классификации состояний системы получается путем преобразования (12):

(13)

Переходя к пределу при ДIk > 0, получаем:

( 14)

( 15)

Уравнения (1), (11), (15) устанавливают зависимость между вероятностью определения состояния, ее частотой и интенсивностью реализаций.

Интенсивность реализаций классификации состояний ИВС - важная характеристика, являющаяся функцией числа и информативности используемых параметров, т.е. объема получаемой информации и позволяющая наглядно установить наиболее характерные параметры, подлежащие мониторингу.

Вероятность, частота оценки состояний, интенсивность ее реализаций являются количественными характеристиками контрольно-информационных систем. Однако из-за присущих им недостатков каждая характеристика в отдельности не может достаточно полно описывать способность информационных систем решать задачи классификации состояний объекта мониторинга. Поэтому считается, что только совокупность рассмотренных характеристик позволяет сформулировать научно обоснованные технические требования к разработке контрольно-измерительных систем, с помощью которых достаточно достоверно могут быть оценены состояния ИВС.

Для оценивания оперативности системы мониторинга предлагается также построить зависимость, собираемой системой мониторинга информации от времени, т.е. скорости сбора информации. График такой зависимости представлен на рисунке 3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал.

Том 11. Вып. 1. 2012.

Рисунок 3 - Зависимость количества информации, собранной системой мониторинга об ИВС от времени

Следует учитывать, что вследствие сетевого характера системы, ее гетерогенности и распределенности одинаковые параметры могут отличаться от информативности.

И так, для определения комплекса параметров ИВС, необходимых для оценки её технических состояний, требуется знать зависимости информативностей параметров ИВС от конкретных эксплуатации сети и их возможных состояний. Однако указанные зависимости для большинства параметров еще не получены, поэтому предлагается расчеты комплекса наблюдаемых параметров проводить при допущении, что все однотипные признаки для решения однородных задач о оценке технического состояния ИВС имеют одинаковую информативность и интенсивность распознавания, равные их среднестатистическим значениям, независимо от условий эксплуатации системы.

Литература

1. Липаев В.В. Надёжность программных средств. М.: СИНТЕГ, 1998. -32 с.

2. ГОСТ 27.002-89. - Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. М., 1989. - 30 с.

3. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. Издательство: М.: Мир: 1980.-323 с.

Размещено на Allbest.ru