DOI: 10.7256/2306-4196.2016.3.19455

Аннотация: Статья посвящена актуальным проблемам кодирования в линиях связи в присутствии паттерн‑эффекта – эффекта зависимости частоты ошибок при передаче информации от вида самой информации. Объектом исследования являются методы кодирования информации. В статье приведен общий обзор методов кодирования для линий связи с паттерн-эффектом. Исследуются недостатки метода адаптивного блочного кодирования предложенного Скидиным А. С. и предлагаются способы их устранения. Автор рассматривает применение методов кодирования информации на примере волоконно-оптической линии связи. Проведена симуляция адаптивного блочного кодирования и предложенных улучшений для многоканальной высокоскоростной линии связи с амплитудным методом модуляции сигнала. Был произведен анализ полученных результатов и сделаны выводы о применимости данных кодов. Были разработаны новые методы кодирования на основе адаптивного блочного кодирования предложенного Скидиным А. С. для канала связи с паттерн-эффектом. Для этих методов было проведено сравнительное исследование, показавшее, что новые методы при той же избыточности и том же способе кодирования и декодирования устраняют большее количество ошибок. Проведённая работа по реализации методов кодирования позволяет использовать их не только в предложенной ВОЛС, но и в любой другой, где наблюдается явление паттерн-эффекта, что говорит о широкой применимости данной работы.

DOI: 10.7256/2306-4196.2015.3.15438

Аннотация: Объектом исследования в данной работе выступают технологии дистрибуции точного времени в сетях передачи данных. В частности рассматриваются технологии, основанные на протоколе Network Time Protocol (NTP). Важно отметить, что данная работа носит сугубо практический характер, она посвящена рассмотрению реализации полигона отработки соответствующих технологий. Под полигоном здесь понимается набор программно-технических решений, которые могут быть использованы при реализации технологии, и, которые могут быть объединены по какому-либо принципу в относительно самостоятельные стенды. Рассмотрен состав стендов, входящих в состав полигона. Приведены примеры организации подсетей - клиентов системы дистрибуции точного времени. Предложен оптимальный вариант логической организации подсистемы синхронизации времени. Намечены пути дальнейшего развития полигона. Методологической основой данного исследования является эксперимент. Полигон позволяет смоделировать огромное количество конфигураций подсистемы дистрибуции точного времени и провести измерения самых разных параметров этой подсистемы. Вспомогательной методологией данного исследования выступает методология имитационного моделирования, позволяющая сформировать для испытания потенциально оптимальные конфигурации с целью практического подтверждения их относительной эффективности. Предлагаемое техническое решение учебно-испытательного полигона пока не имеет отечественных аналогов ни с точки зрения технических средств поддержки учебного процесса, ни с точки зрения построения комплексов поддержки научных исследований в области дистрибуции точного времени. Отдельно следует отметить оригинальные решения, входящие в состав полигона, по мониторингу состояния среды и отдельных компонентов оборудования.

DOI: 10.7256/2306-4196.2017.1.21810

Аннотация: Предметом исследования является телекоммуникационная сеть, представленная в виде совокупности систем массового обслуживания. В результате проведенного исследования был разработан метод анализа получения математической модели оптимального распределения трафика телекоммуникационной сети по критерию минимума числа пакетов находящихся на обслуживании во всей сети. Оптимизация трафика происходит в два этапа, на первом этапе обеспечивается поиск глобального оптимального решения, на втором этапе обеспечивается поиск маршрутов между каждой парой источник-приемник в рамках оптимального решения первого этапа оптимизации. Двухступенчатая оптимизация позволяет уменьшить число независимых переменных в целевой функции, найденной на первом этапе оптимизации. Для получения математической модели сети применялся тензорный анализ сложных систем, одновременно позволяя находить линейно-независимые (фазовые) переменные, что позволило максимально уменьшить размерность и сложность решаемой задачи. Научной новизной в данной статье является алгоритм получения математической модели телекоммуникационной сети, позволяющий найти оптимальное распределение потоков информации по каналам связи. Особенностью данного метода является то, что вместо независимых переменных в целевой функции выступают не всевозможные маршруты прохождения трафика между каждой парой источник-приемник, а фазовые переменные – контурные и узловые интенсивности, которых в общем случае будет меньше чем маршрутов. Тем самым снижается размерность целевой функции, а, следовательно, и ускоряется поиск оптимального решения.

DOI: 10.7256/2306-4196.2013.2.8309

Аннотация: В статье предложен новый системный подход для мониторинга лесных пожаров на больших территориях. Создана архитектура комплекса, а также эффективные методы централизации и принятия решений. Научно-техническая задача состоит в создании системы распределенного видеонаблюдения для решения задачи раннего обнаружения лесных пожаров. В статье рассматриваются существующие подходы обнаружения пожаров: использование специализированных вышек, методы обнаружения пожаров с воздуха, с использованием летательных аппаратов разного класса, глобальный подход для мониторинга лесных пожаров использует систему спутникового мониторинга, системы видеомониторинга. Проектируемая система предназначена для обнаружения лесных пожаров и определения их пространственных координат, в масштабе реального времени. Для функционирования комплекса могут быть использованы вышки операторов связи и существующая инфокоммуникационная среда передачи данных. В работе проанализированы существующие подходы в области мониторинга лесных пожаров. Разработан новый системный подход для такого рода задач, который отличается высокими показателями и максимальной оперативностью понятия решений, при минимуме ресурсных затрат.

DOI: 10.7256/2306-4196.2016.2.18074

Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос о классификации современных кластерных систем (кластеров). Основной целью исследования является систематизация существующих классификаций кластеров и определения в ней места для кластеров на основе стандарта PCI Express. Поставленная цель достигается за счет обобщения существующих классификаций кластеров, выделение среди них значимых критериев классификации, введение нового критерия для классификации коммутационных систем кластера. Кроме того, подробно анализируется положение кластеров в классификации вычислительных систем в целом. Для решения поставленной задачи использовались следующие методы исследования: аналитический обзор известных подходов к классификации кластерных систем и формально-логический метод классификации. В результате исследования известных классификаций кластеров и обобщения всех приведенных критериев, с выделением особо значимых и с учетом введения нового, в работе предложена общая схема, отражающая как положение кластеров среди всех вычислительных систем вообще, так и подробную классификацию внутри самих кластерных систем.

DOI: 10.7256/2306-4196.2014.2.11380

Аннотация: Предметом исследования является описание топологии компьютерной сети с помощью теории графов. Цель исследования - построение графического описания компьютерной сети, математической модели и нотации (языка) для хранения и обработки компьютерной сети. Все эти задачи являются связанными, и в данном исследовании мы остановимся на описании базовых топологий «шина», «звезда», «кольцо» с помощью графов, для дальнейшей проработки и построения математической модели и языка нотации смешанной топологии сети с использованием различных составляющих. Создание математической модели и графического/символьного языка нотации является важным шагом в задаче построения теоретического математического аппарата для создания систем автоматизированного проектирования и автоматизированных систем управления телекоммуникационными сетями. В исследовании используется анализ существующих топологий вычислительных сетей, теория сетей и телекоммуникационных устройств, математический аппарат теории графов, а также теории гиперграфов. Проблема построения систем автоматизированного проектирования компьютерных сетей является актуальной с момента начала развития вычислительных сетей и по настоящее время. Появление новых телекоммуникационных технологий и новых сфер их применения оставляет эту задачу актуальной и требует разработки новых подходов. Новизна исследования состоит в разработке методов описания классических топологий в разрезе задачи по построению топологии сетей со сложной комбинированной топологией. Достигнуты следующие выводы: построены описания классических топологий с помощью графов, предложены методы замен и декомпозиций. Полученные результаты могут быть использовании в разработке графовой и символьной модели топологии телекоммуникационной сети со сложной смешанной топологии для применения в системах автоматизированного проектирования и автоматизированных системах управления телекоммуникационными сетями.

DOI: 10.7256/2306-4196.2016.4.18058

Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос повышения производительности подсистемы кэш-памяти систем хранения данных. Основной целью является увеличение скорости выполнения основных алгоритмов обработки данных в кэш-памяти за счет ускорения операции поиска информации в управляющих индексных структурах. В качестве предмета исследования выступают управляющие индексные таблицы, на основе которых выполняются базовые алгоритмы. В статье предлагается реализация модифицированных алгоритмов обработки данных и индекса на основе применения уникального хеширования. Приводятся результаты аналитического моделирования исходных и модифицированных алгоритмов обработки данных с помощью метода Марковских цепей. Оценивается средняя трудоемкость выполнения этих алгоритмов. Проводится компьютерное имитационное моделирование операции поиска данных в исследуемых структурах данных. В рамках исследуемого метода управления кэш-памятью подтверждается целесообразность использования хеш-таблицы для построения управляющих индексных таблиц с большим числом хранимых записей. Исследования показали, что применение хеш-таблицы позволяет на порядок увеличить скорость выполнения основных алгоритмов обработки данных в кэш-памяти систем хранения данных.

DOI: 10.7256/2306-4196.2015.2.14349

Аннотация: Цель исследования – повышение уровня защищенности узлов при доступе к ресурсам внешней сети. Объектом исследования являются схемы безопасного доступа узлов корпоративной сети к информации из внешней сети: «Прямое соединение» и «Связующий узел». Изучение этих схем осуществляется с точки зрения повышения безопасности оконечного узла корпоративной сети, удобства и качества организации доступа этого узла к ресурсам внешней сети, а также сложности реализации самих схем. Кроме того, в работе рассматривается вопрос о возможности защиты узлов корпоративной сети от DDoS-атак. В основе исследования – метод сравнительного анализа, который позволяет выявить преимущества и недостатки каждой из схем. На основе полученных результатов можно сделать вывод, что схему «Прямое соединение» следует использовать в следующих случаях. Во-первых, при невозможности вносить значительные изменения в существующую архитектуру сети. Во-вторых, при ограниченных финансовых возможностях. И, в-третьих, при необходимости работы с ресурсами внешней сети в режиме реального времени. Схема «Связующий узел», напротив, требует (кардинального) пересмотра сетевой архитектуры и существенных финансовых затрат, но позволяет в гораздо большей степени, чем схема «Прямое соединение», защитить организацию от угроз из внешней сети.

DOI: 10.7256/2306-4196.2014.3.12338

Аннотация: В данной статье исследуется проблема актуальности определения показателей мощности современных процессоров и видеокарт. Анализируются существующие методы их тестирования, и предлагается решение позволяющее оценить комплектующие за минимальный промежуток времени и с более информативными результатами.Такой подход позволит избежать маркетинговых ходов,которые используются компаниями,выпускающими комплектующие, для получения максимальной прибыли.Использование данные модулей позволяет получить реальную полную информацию о мощности вашего процессора и видеокарты и принять решение о их актуальности.Предметом исследования данной статьи также является не только коэффициенты каждой отдельной части компьютера в целом,но также такое ранжирование, которое позволит соотнести их между собой и судить об оптимальности сборки в целом. В ходе разработки данных модулей и исследования существующих решений данной проблемы был подведен итог о невозможности полноценной оценки мощности современных видеокарт и процессора. Были проведены возможные методы полной загрузки комплектующих и их ранжирование и выбраны наиболее точные и минимальные по времени.Актуализация коэффициентов была выполнена на более чем десяти сборках различной мощности и показала себя как надежная и применимая к каждому конкретному набору процессор-видеокарта. Исходя из проведенных в статье исследований можно сделать вывод о том,что проранжированной и наиболее правдивой информации о мощности в настоящее время за небольшой промежуток времени не способна выдать не одна из существующих для этого систем.Разработанные в ходе исследования модули могут быть использованы в сфере компьютерной аналитики и для частного использования с целью тестирования мощности.

DOI: 10.25136/2644-5522.2019.2.23117

Аннотация: Предметом исследования являются методы анализа сетевого киберпространства на основе графовых моделей. Анализ позволяет обнаруживать лидеров групп и сообществ, находить сплоченные группы и наглядно визуализировать результаты. Основными методам теории графов применяемых для киберпространства социальных сетей являются методы анализа центральностей для определения относительного веса или важности вершин графа. Известны методы анализа центральностей: по степени, по близости, по посредничеству, по радиальности, по эксцентричности, по статусу, собственного вектора, ссылочного ранжирования. Недостаток этих методов в том, что они основываются только на одном или нескольких свойствах участника сети. На основе методов анализа центральностей предложен новый обобщенный метод центральностей, учитывающий такие свойства участника как популярность участника, важность и скорость распространения информации в сетевом киберпространстве. Разработана математическая модель нового метода обобщенной центральности. Выполнено сравнение результатов представленного метода с методами анализа центральностей. В качестве наглядного примера проанализирована подгруппа киберпространства, состоящая из двадцати участников, представленная графовой моделью. Сравнительный анализ показал точность метода обобщенной центральности при учете сразу ряда факторов и свойств участника сети.

DOI: 10.25136/2644-5522.2017.4.21176

Аннотация: В качестве объекта исследования в работе рассматриваются многоуровневые спутниковые инфокоммуникационные сети. Динамическое влияние факторов разного рода на характеристики линий связи на различных участках сети приводит к изменению распределения трафика в исследуемой сети, что в свою очередь может приводить к снижению показателей качества обслуживания, одним из которых является среднее время задержки доставки информации. В работе представлены результаты разработки модели оптимизации распределения трафика в спутниковой иерархической сети связи по критерию минимума среднего времени задержки с целью повышения качества обслуживания информационных потоков в исследуемой сети. Основным методом, используемым для разработки оптимизационной модели выбран узловой метод тензорного анализа сетей, удовлетворяющий, как по возможностям учета взаимодействия топологии сети и процессов обслуживания информационных потоков, так и по используемому набору исходных данных. Научная новизна заключается в использовании узлового метода тензорного анализа к задаче оптимизации распределения трафика в иерархической инфокоммуникационной спутниковой сети по критерию минимума среднего времени задержки путем использования целевой функции, учитывающей среднее время задержки в каждой системе маршрута передачи информации, и ограничений, определяемых тензорным уравнением поведения исходной сети.

DOI: 10.25136/2644-5522.2018.4.27242

Аннотация: В настоящее время основным методом контроля эксплуатируемых газопроводов, проложенных пол землей, стала внутритрубная диагностика, осуществляемая путем сканирования их внутренней поверхности. Использование автоматизированных киберфизических систем неразрушающего контроля газопроводов позволит повысить уровень техногенной безопасности. В статье рассматриваются виды беспроводных технологий, проводится анализ эффективности использования технологии WFi для модернизации процесса неразрушающего контроля трубопровода в режиме реального времени. Выдвигается гипотеза о работе трубопровода в качестве волновода при беспроводной передаче данных. Для решения поставленной задачи используются методы теории передачи данных, теории графов, аналитическое и имитационное моделирование. Научная новизна заключается в выборе и обосновании выбора использования способа передачи данных результатов неразрушающего контроля по беспроводной линии связи в режиме реального времени на основе анализа передаваемых данных и существующих технологий, а также модернизации конструкции киберфизической системы для внутритрубной диагностики газопровода, проложенного под землей.

DOI: 10.25136/2644-5522.2017.4.23799

Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос повышения производительности при обработке больших объемов информации в хранилищах данных. Основной целью является увеличение скорости выполнения процесса вытеснения информации в кэш-памяти хранилищ данных, и, следовательно, скорости обработки кэшируемых данных. В качестве предмета исследования выступают алгоритмы вытеснения данных LRU1 и LRU2 и структурная организация управляющей таблицы. В статье предлагается реализация алгоритмов вытеснения информации в кэш-памяти хранилища данных на основе ассоциативного массива данных. Приводятся результаты сравнительного анализа основных алгоритмов вытеснения информации, используемых в оперативной памяти вычислительных систем (LRU, LFU, FIFO, Random). Представлены результаты разработки алгоритмов ускоренного вытеснения информации в кэш-памяти хранилищ данных. Построены системы канонических уравнений для данных алгоритмов. Применяемая математическая модель является исполнимой формализованной спецификацией, которая позволяет осуществить непосредственный переход от СКУ (системы канонических уравнений) к дальнейшей аппаратной или программной реализации предложенных алгоритмов.

DOI: 10.25136/2644-5522.2018.6.24048

Аннотация: Предметом исследования в работе является реализация алгоритма шифрования AES на базе микроконтроллеров AVR для обеспечения защищенной передачи данных в сенсорной сети, представляющую собой беспроводную сетевую среду из множества датчиков малой мощности. В этой среде данные собираются с помощью датчиков и используются путем систематического анализа и передачей данных между различными сервисами. В работе используется алгоритм шифрования AES Rijndael, проводятся замеры производительности шифрования и дешифрования на 8-разрядном микроконтроллере. Анализируется эффективность коммуникации на основе общей задержки передачи данных за транзитный участок в сенсорной сети. Исследования проводились с привлечением теории защиты информации, компьютерного моделирования, компьютерных сетей и принципов программирования микроконтроллеров. Новизна исследования заключается в получении знаний о скорости передачи данных в сенсорной сети при условии защиты коммуникации симметричным алгоритмом шифрования на базе микроконтроллеров AVR для выполнения криптографических вычислений. В результате анализа выявлено, что время криптографических вычислений и процессорный цикл по размерам данных увеличиваются примерно в 2 раза. Задержка в 30 прыжках и 180 прыжках между узлами сенсорной сети составляет 27450 мс., 164700 мс. соответственно. А если количество узлов во всей сети равно 65 535 (максимальное количество узлов в сети датчиков), то задержка составит примерно 16 часов.

DOI: 10.7256/2306-4196.2015.5.17035

Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос реализации производительного и надежного кластера с низкими стоимостными характеристиками. В качестве решения предлагается построение кластерной системы на базе протокола ввода/вывода данных PCI Express. Основной целью является поиск способов увеличения производительности кластерной системы и ее коммутационной среды. В качестве предмета исследования выступают алгоритмы передачи и обработки данных в коммутаторе, алгоритмы поиска и вытеснения данных в системе хранения данных, схемы арбитража портов коммутатора. Методология исследования - структурный системный анализ предметной области в части коммутационных структур, построения кэш-памяти систем хранения данных, способов построения кластерных систем. В статье предлагаются следующие структурные и алгоритмические решения: модифицированный алгоритм трансляции адресов внешнего коммутатора PCI Express; усовершенствованный метод и алгоритм поиска и обработки данных в кэш-памяти системы хранения данных на основе уникального хеширования; формализация всех ступеней алгоритмов арбитража портов и виртуальных каналов коммутатора.