Разработка и исследование методики повышения живучести мультисервисных сетей, построенных на основе технологии АТМ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Ивин, Юрий Эдуардович

• Ивин, Юрий Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ивин, Юрий Эдуардович

Условные сокращения и обозначения.

Введение.

Глава 1. Анализ перспективных технологий телекоммуникаций.

1.1. Тенденции развития современных сетей связи.

1.2. Основные принципы построения мультисервисных сетей связи.

1.3. Анализ методов проектирования и проблемы построения сетей ATM.

1.4. Характеристики, классификация и оценки негативных воздействий на мультисервисную сеть связи.

1.5. Структуры ATM-сетей, живучесть базовых вариантов их построения.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Анализ принципов реализации ATM технологии.

2.1. Принципы обслуживания разных категорий пользователей.

2.2. Реализация протоколов ATM.

2.3. Анализ принципов функционирования коммутационных узлов.

2.4. Методы динамического управления в сетях ATM.

2.5. Основные подходы к повышению живучести ATM-сетей.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Разработка методики повышения живучести мультисервисных сетей.

3.1. Разработка модификации игрового метода динамического управления.

3.2. Эффективное использование каналов связи для поддержки большего числа соединений как способ увеличения живучести сетей.

3.3. Разработка алгоритмов для повышения живучести при управлении виртуальными путями.

3.4. Повышение живучести за счет использования отказоустойчивой структуры.

3.5. Обеспечение безопасности корпоративных сетей.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Анализ эффективности способов повышения живучести ATM-сетей и их реализация.

4.1. Анализ живучести и уязвимости по показателю средней длины пути.

4.2. Повышение живучести ATM-сети за счет реализации динамического управления.

4.3. Динамика нагрузки на дуги и живучести сетей связи.

4.4. Построение ATM-сетей повышенной живучести.

4.5. Оценка вариантов построения сетей.

Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методики повышения живучести мультисервисных сетей, построенных на основе технологии АТМ»

Проблема повышения живучести сетей связи, включая системы ATM (Asynchronous Transfer Mode), в последнее время приобретает все большее значение. Печальный опыт многих стран со всей очевидностью свидетельствует о том, что по мере компьютеризации всех видов управленческой деятельности следствием искажения или несвоевременного поступления соответствующей информации от управляющих органов к управляемых объектам может стать не только серьезный экономический ущерб, но и непоправимые катастрофы.

Обеспечение живучести сетей связи как неотъемлемое условие неискаженной передачи информации становится все более актуальным в связи с интенсивным развитием телекоммуникаций в последнее десятилетие. Получил стремительное развитие ряд новых технологий построения сетей связи: SDH, ATM, MPLS, IP, DWDM. Оборудование SDH будет применяться операторами еще длительное время для организации местных и зоновых сетей, для организации доступа к магистральным сетям, а также для организации мультисервисных сетей с использованием одновременно ATM и IP технологий. В последние годы широкое распространение приобретают сети с интеграцией услуг, выполненные на основе технологических связок IP (Internet Protocol)-ATM-SDH (Synchrony Digital Hierarchy), IP-MPLS (Multiprotocol Label Switching)-ATM-DWDM (Dense Wave Division Multiplexing), в которых SDH и DWDM обеспечивают физический уровень, a ATM - канальный с организацией виртуальных соединений и управлением качеством обслуживания. При этом с широким внедрением мультисервисных сетей остаются открытыми вопросы реализации единого управления и перед операторами связи возникают проблемы маршрутизации с целью оптимального распределения потоков информации каждой службы и создания защищенных фрагментов частных сетей для корпоративных клиентов. Кроме того, операторы сталкиваются с постоянно усиливающимся влиянием негативных внешних воздействий.

Особое значение для критически важных сетей связи и их фрагментов имеют понятия живучести и надежности, относящиеся к числу ключевых свойств вычислительных систем.

Актуальность темы. Развитие технологий телекоммуникаций, в том числе и технологии асинхронного режима передачи ATM, обостряет проблему живучести сетей связи, предъявляя постоянно растущие требования к устойчивости их функционирования. Актуальность исследования обусловлена еще и тем, что в настоящее время нарастает необходимость в совершенствовании методов нейтрализации набирающих силу негативных воздействий на телекоммуникационные сети.

Живучесть сегодня относится к числу важнейших характеристик сетей связи. Под живучестью системы связи понимается свойство программной настройки и организации функционирования таких структурных схем коммутации, которые в условиях отказа и восстановления отдельных модулей гарантируют производительность в заданных пределах и возможность использования всех исправных модулей при выполнении всех алгоритмов функционирования сети. Под живучестью сети понимается также свойство адаптироваться к новой ситуации и противостоять негативным воздействиям, выполняя при этом свою целевую функцию за счет соответствующего изменения структуры и работы системы в рамках заданных нормативов, даже при серьезных повреждениях отдельных ее частей.

В настоящее время в Российской Федерации ведется работа по изготовлению коммутационного оборудования ATM. в том числе коммутаторов с надежным и устойчивым управлением для создания живучих сетей. Данное направление поддерживается рядом ведомств, о чем свидетельствуют решение Государственной комиссии по электросвязи № 62 от 04.11.2003 г. Вопросам живучести и надежного функционирования мультисервисных сетей связи планируется уделить значительное внимание в разрабатываемых "Концепции построения мультисервисных сетей связи на ВСС РФ", "Концепции информационной безопасности сети связи общего пользования ВСС России" и Программе по ее реализации [30, 45-46].

Согласно ГОСТ [31] под живучестью системы понимается «свойство программной настройки и организации функционирования таких структурных схем, которые в условиях отказа и восстановления модулей гарантируют производительность в заданных пределах при выполнении предписанных алгоритмов и возможность использования всех исправных модулей». Под надежностью понимается «способность программной настройки и организации функционирования таких структурных сетевых схем, которые в условиях отказа и восстановления отдельных модулей системы обеспечивают реализацию параллельных вычислительных алгоритмов, используя оставшиеся исправные модули». Понятие надежность [I] характеризует возможность управляющей системы обрабатывать информацию и выполнять свои функции при наличии фиксированной структурной избыточности (представленной частью модулей сети). Под отказом системы понимается событие, при котором система теряет способность выполнять функции, связанные с реализацией сетевых алгоритмов. Под полным отказом системы понимается событие, состоящее в том, что она теряет возможность выполнять параллельный алгоритм (например, маршрутизации) с переменным числом ветвей (некоторым количеством возможных направлений). Частичным отказом считается событие, при котором происходят отказы элементов (узлов или ветвей), однако сохраняется возможность реализации алгоритма маршрутизации по одной из ветвей. Организация надежного и живучего функционирования управляющей системы связана с контролем правильности ее работы и локализацией неисправностей в ней.

Живучесть определяет работоспособность сети связи под влиянием различных внешних воздействий, способных выводить из строя отдельные ее участки на достаточно длительный срок. То есть живучесть - это свойство сети адаптироваться к новой ситуации и противостоять негативным воздействиям, выполняя при этом свою целевую функцию за счет соответствующего изменения структуры и поведения системы, даже при серьезных повреждениях ее частей.

Поскольку свойства поражающих факторов могут изменяться, при оценке живучести в широком смысле слова целесообразно исходить не только из топологических особенностей каждой отдельной сети. В таком случае принято говорить о структурной надежности сети, которая определяется как свойство, отражающее влияние структурных изменений на работоспособность сети при пассивном поведении в условии разрушающих воздействий. А в целом, живучесть -это свойство, отражающее функциональную надежность в условиях активного противодействия разрушениям, это показатель устойиивости, характеризующий эффективность работы системы в условиях нарушения работы ее отдельных элементов. Свойством живучести, в частности, следует считать возможность функционирования сети без определенных участков, а в качестве количественного определения живучести наиболее естественным можно считать среднюю долю сохранившихся связей между уцелевшими узлами после поражения сети по сравнению со всеми возможными связями в НУЭ.

Для исследования вопросов живучести систем телекоммуникаций принимается [3, 5, 39], что сеть формализована графом, состоящим из множества вершин — узлов связи (коммутации) и множества ребер - линий связи (дуг). Сеть связи получает регулярное приращение одной или нескольких топологических характеристик, а под действием негативного воздействия может получать отрицательное приращение. После разрыва дуги или выхода из строя узла самостоятельное существование и действие расчлененных частей сети становится возможным, если число связанных соединениями сохранивших работоспособность узлов больше или равно двум. При этом предполагается, что оставшиеся связные участки сети способны функционировать самостоятельно. Для мультисервисной сети связи к характеристикам живучести следует относить пропускные способности дуг графа сети и характеристики коммутационных узлов (число поддерживаемых соединений различных типов по каждому из направлений передачи, емкости буферов для кратковременного хранения транзитного трафика и т.д.).

При исследовании проблематики живучести ставятся задачи [40]:

- определения характера изменения характеристик потоков сообщений, таких как распределения и среднего значения длин путей передачи;

- оценки нагрузки дуг и пропускной способности сетей в зависимости от их размера, числа радиальных линий, колец;

- выбора и обоснования путей повышения эффективности сетей: улучшение характеристик потоков и снижение уязвимости при минимальных затратах; установление взаимосвязи характеристик потоков и показателей живучести;

-определения вариантов построения и развития сети, обеспечивающих минимальные значения средней длины пути, нагрузки дуг и уязвимости, и одновременно максимальные значения пропускной способности и живучести.

Несмотря на значительное число проведенных исследований актуальность вопросов обеспечения живучести, а также обеспечения надежного и безотказного функционирования сетей связи сохраняется. При этом особое значение приобрело в последнее время повышение живучести мультисервисных сетей связи, построенных с использованием технологии ATM, использующихся для построения частных (корпоративных) сетей и телекоммуникационных сетей специального назначения. При этом для мультисервисных сетей актуальны и требуют современного осмысления все четыре перечисленные главные задачи исследования живучести.

В качестве технологии транспортной магистральной сети связи в последние годы все чаще выбирается DWDM, при этом технология ATM с поддержкой MPLS будет наиболее часто использоваться для построения мультипротокольных (мультисервисных) сетей на региональном уровне. По такому пути происходит развитие сетей связи во многих странах мира. Эволюция сетей связи в России происходит в соответствии с мировыми тенденциями, и уже сейчас многие операторы построили или ориентированы на создание мультисервисных ATM-сетей. В Российской Федерации разработаны "Концептуальные положения по построению мультисервисных сетей связи на ВСС РФ", в которых предлагается использовать ATM в качестве транспортной технологии мультипротокольной сети на межрегиональном уровне.

В настоящее время наблюдается рост случаев вредных воздействий на сети связи, причем они носят все более разнообразный характер, нанося урон не только физической, но и логической структуре сети связи. Тем самым при оценке живучести следует остановиться не только на вопросах структурной надежности сети связи, но и на производительности программного управления разнородным трафиком, а также безопасности функционирования соединений и передачи по ним информации.

Вместе с тем, анализ опубликованных работ свидетельствует о том, что до настоящего времени проблеме целенаправленного повышения живучести ATM сетей уделялось недостаточное внимание. В литературе отсутствуют систематизированные данные о наиболее перспективных подходах к решению этой проблемы, есть только отдельная информация о факторах, угрожающих живучести современных телекоммуникационных систем. До настоящего времени не разработаны и информативные показателей живучести как сетей ATM вообще, так и тем более их наиболее распространенных вариантов.

В связи с этим выбранная тема исследования, рассматриваемая ранее в литературе исключительно для традиционных сетей связи, теперь предусматривает изучение проблемы живучести в соответствии с современным состоянием телекоммуникаций.

Обеспечение живучести сетей связи в целом и их отдельных критически важных фрагментов становится неотъемлемым для дальнейшего развития безотказного предоставления пользователям широкого спектра услуг. Учитывая изложенное, есть основания констатировать, что диссертационное исследование на тему "Разработка и исследование методики повышения живучести мультисервисных сетей связи, построенных с использованием ATM технологии" является актуальным.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка методики повышения живучести мультисервисных сетей, построенных на основе технологии ATM, с апробацией наиболее эффективных из разработанных способов и приемов на практике.

При этом, результаты работы могут быть использованы и для мультисервисных сетей, не использующих технологию ATM, в частности для сетей, использующих технологические связки IP-MPLS-WDM, поскольку и для них верны принципы виртуальных путей. В связи с этим представляется целесообразным исследовать возможность адаптации ранее используемых приемов и способов повышения живучести и разработать новые приемы и способы для противодействия различным существующим негативным воздействиям.

Главное для транспортной сети DWDM - предусмотреть меры, снижающие до допустимого уровня переходные помехи с одного волоконного канала на другой; предусмотреть эффективное управление многократной смены длины волны при передаче сообщения; альтернативные пути прохождения трафика при возникновении так называемого самовозбуждения. Перечисленные задачи стоят перед крупными операторами, на которых ложится ответственность за надежное, устойчивое и безопасное функционирование магистральных сетей DWDM. Таким образом, на уровень ATM, обеспечивающий мультисервисность, управление услугами и виртуальными соединениями, возлагается широкий спектр новых задач обеспечения живучести сети связи.

Методы исследования. При проведении исследования использовались методы теории сетей связи и их надежности, теории телетрафика, теории массового обслуживания, теории графов. Прикладное программное обеспечение реализовано на языках программирования С++ и Ассемблер.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем.

1. Классифицированы существующие негативные воздействия на мультисервисные сети, построенные на основе технологии ATM. При этом, негативные воздействия предложено характеризовать не только приращением числа и/или размера ребер графа, интерпретирующего сеть, но и изменением состояния автоматов коммутатора.

2. Разработана функциональная модель исследования живучести мультисервисной сети, построенной на основе технологии ATM. На основании модели показаны особенности построения, организации структуры сетей специального назначения и корпоративных сетей. Определены пути повышения живучести таких сетей.

3. Разработана математическая модель живучести мультисервисной сети, построенной на основе технологии ATM, и показаны взаимосвязи средней длины пути, объема передачи трафика, нагрузки ребер графа сети и пропускной способности, как показателей живучести.

4. Разработана модификация игрового способа динамического управления в коммутаторе, а также приемы распределения канальной емкости между виртуальными соединениями и выборочного снятия с обслуживания ячеек при негативных воздействиях.

5. Разработана аппаратная модель коммутационного устройства с блоком кодирования информации, в которой показана возможность использования предложенных в работе приемов методики повышения живучести.

Личный вклад. Основные результаты, приведенные в диссертационной работе, получены автором лично; некоторые рекомендации и программные реализации методов получены при его непосредственном участии.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы могут быть использованы операторами связи и организациями, занимающимися разработкой коммутационного оборудования и построением сетей связи.

Результаты, полученные в диссертационной работе, позволяют сравнить различные варианты построения и развития сетей связи на стадии изысканий и проектирования по ряду эксплуатационных показателей и выбрать из этих вариантов наилучший. Приемы и способы, разработанные в методике, использованы в практической деятельности оператора связи при построении мультисервисной сети. По результатам совместных разработок удалось достичь бесперебойного и надежного функционирования мультисервисной сети связи, используемой компанией «Коминком Комбеллга», что подтверждено соответствующим актом.

Классификация негативных воздействий, определенные на ее основе рекомендации и разработанные способы повышения живучести нашли практическое применение при создании коммутационного устройства с функциями кодирования информации, реализованного в рамках исследований Центра безопасности связи ФСБ России и Академии инженерных наук, что подтверждено соответствующими актами.

Результаты исследования могут способствовать совершенствованию методик оценки живучести сетей связи вообще и мультисервисных сетей, в частности. Результаты работы вошли в учебное пособие "Живучесть динамических сетей телекоммуникаций" и использованы в учебном процессе МТУ СИ, что подтверждено соответствующим актом.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных форумах: конференциях профессорско-преподавательского состава МТУ СИ в 2000 и 2004 годах, конференциях «Телекоммуникационные и вычислительные системы» МФИ в 1999 и 2003 годах, конференции "Защита информации в сетях и системах связи", проведенной филиалом ФГУП "НТЦ Атлас" в г. Пенза в 2000 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Классификация негативных воздействий на мультисервисную сеть вообще, и созданную на основе технологии ATM, в частности, построена на основе анализа наиболее критических элементов мультисервисных сетей, а также опыта построения и эксплуатации сетей. Негативные воздействия на исследованные сети связи могут быть разделены на пять групп в соответствии с уровнями, на которых они способны действовать непосредственно на сеть или на обрабатываемую и передаваемую информацию. Повышать живучесть мультисервисной сети возможно как на одном из уровней, так и на нескольких уровнях воздействий одновременно.

2. Разработанная модель исследования живучести мультисервисной сети, в отличии от известных моделей, учитывает не только особенности построения, организации структуры изученных сетей, но и особенности построения коммутационного оборудования, используемого при создании мультисервисной сети. На основании предложенной модели определены наиболее важные направления повышения живучести сетей: выбор при построении сети структур высокой живучести, повышение эффективности использования пропускной способности сети с целью организации большего числа соединений, создание коммутационных устройств с использованием приемов и способов, повышающих живучесть.

3.Для оценки живучести мультисервисной сети разработаны математические детерминированные и вероятностные модели, с использованием которых исследованы основные топологии мультисервисных сетей по показателям динамики средней длины пути передачи информации между источником и получателем, объема передачи трафика, передаваемой нагрузки по ребрам графа, интерпретирующего сеть соединений одного класса обслуживания. Для каждой группы негативных воздействий дана оценка математического ожидания соединений, сохранивших свою работоспособность, между фрагментами сети при разных вариантах ее построения.

4. Реализация разработанной методики, использующая модификацию игрового способа динамического управления повышает живучесть сети, сокращая вероятность блокировки соединений и уменьшая длину пути передачи информации между источником и получателем. Построенная модель коммутационного устройства обеспечивает совместную работу игрового способа с приемами распределения пропускной способности между соединениями и выборочного снятия информации с обслуживания. Модель с реализованными приемами методики способствует поддержанию уровня живучести при переменных топологических характеристиках подсетей соединений.

5. Модель коммутационного устройства с агентом безопасности, отвечающего за аутентификацию и контроль доступа к служебным базам, а также за кодирование пользовательской информации в ячейках, позволяет нейтрализовать ряд вредных воздействий на каждом из пяти уровней, обеспечить живучесть сети специального назначения на наиболее важных, с точки зрения пользователя, направлениях, и вариантах сетей радиально-узловой, радиально-кольцевой топологий, а также сетей вида «многокаскадная звезда» и «созвездие».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и трех приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков, 12 таблиц, список используемой литературы состоит из 77 наименований.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Ивин, Юрий Эдуардович

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ.

1. Показана реализация разработанных способов повышения живучести с использованием модификации игрового метода динамического управления, учитывающей, что в сети ATM поступают вызовы, для обслуживания которых необходим различный ресурс. Разработанный метод использует оригинальные алгоритмы эффективного использования полосы пропускания коммутатором ATM.

2. Разработанная модификация игрового метода послужила основой создания методики динамического управления в сети связи, учитывающей различные структурные варианты мультисервисной ATM-сети связи и обеспечивающей живучесть ее функционирования. Рассмотренные игровые методы позволяют изменять стратегию поведения сети при разрушающих воздействиях и перераспределять функции между неповрежденными сетевыми элементами.

3. В симметричной сети, возникающей при равных длинах дуг и размерах радиальных линий, одинаковых межузловых потоках, симметричные узлы имеют идентичные ДКП. Так, в сети вида «кольцо» все узлы имеют одно ДКП, в сети вида «солнце» число ДКП равно числу узлов в луче; средняя длина пути в РУС и РКС с увеличением числа радиальных линий одинакового размера возрастает, но не превышает 1{а +1) ; зависимости средней длины пути от размеров кольца в сети вида «солнце» проходят выше со смещением примерно 0,87/а и практически параллельно зависимости Dy = f(k) для кольца;

4. Суммарная длина путей между всеми парами узлов в развивающейся РУС или РКС с увеличением размера радиальных линий, число которых постоянно, характеризуется 5-параметрическим арифметическим рядом, п -ый член которого равен сумме произведений первого члена основного или производных рядов на С'^, где i - номер ряда. Сумма п членов арифметического ряда равна сумме произведений первого члена основного или производных рядов на С'п .

5. Предложена процедура динамического управления сети, в которой при анализе пропускной способности, учитывается стабильность топологии. Реализован алгоритм рационального выбора маршрута, обеспечивающего живучесть соединения в условиях повреждений оборудования. Методика анализирует элементы сети, которые следует использовать при создании требуемого соединения, и учитывает дополнительный резерв живучести, присущий распределенным сетям, отдельные фрагменты которых могут функционировать независимо от состояния других фрагментов. Для этого среди параметров, подлежащих учету, используется параметр "возможности доступа", определяющий для каждого узла возможность получения одного из шести типов соединения с любым другим (или с заданными) узлами при нормальном состоянии сети и при различных отказах в ней.

6. Проведен анализ методов динамического управления путями передачи информации. Сформулирован вывод, что игровой метод динамического управления, для которого критерием выбора исходящего направления является вероятность установления соединения, может быть использован на сетях ATM.

Показано, что предлагаемый метод обеспечивает "приспособление" узла к фактическому его окружению в сети и приводит конфигурацию узла к заранее определенной расчетным путем топологии, позволяющей в максимальной степени использовать пропускную способность сети. Принципы построения схем динамического управления в сети связи с учетом различных структурных вариантов, обеспечивающих живучесть функционирования мультисервисной сети связи апробированы при построении сети на базе технологии ATM.

7. Получены экспериментальные данные по исследованию современных ATM коммутаторов. Разработаны технические предложения по выполнению живучих и отказоустойчивых схем ATM коммутации, на основании которых сформулированы методики выбора конфигурации коммутационного ATM-оборудования для работы в условиях корпоративной ATM-сети специального назначения, создаваемой в соответствии с требованиями надежности и живучести. Даны рекомендации по построению живучей корпоративной ATM-сети специального назначения

8. Использование указанных результатов позволяет: повысить качество проектирования сети связи и эффективность использования в сети коммутационного оборудования; улучшить (по результатам развертывания корпоративной сети связи и сети связи общего пользования) показатели надежности, живучести и безотказности предоставления услуг. Разработаны методики оценки возможных для использования сетевых структур по фактору надежности предоставления услуг и живучести функционирования для работы в условиях мультисервисных сетей связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований разработана методика повышения живучести мультисервисной сети с использованием модификации игрового метода динамического управления, учитывающей, что в сеть поступают вызовы, для обслуживания которых необходим различный ресурс. Методика использует оригинальные алгоритмы эффективного использования полосы пропускания коммутатором ATM.

Рассмотрены принципы создания мультисервисных ATM сетей связи, использующих методы повышения живучести на основе безопасности информации, эффективности использования каналов связи и динамических принципов управления.

Для ряда сетей выведены формулы для расчета живучести, получены экспериментальные данные по исследованию наиболее значимых сетевых конфигураций мультисервисных сетей связи, а также аналитические данные по исследованию параметров живучести, надежности и структурной устойчивости сетей передачи данных.

В проведенном исследовании обобщена, модифицирована и существенно дополнена классификация основных видов информационных операций, возможных путей и методов воздействия на информационные и технические ресурсы ATM систем; что обеспечило более широкие возможности для построения моделей информационных операций. С практической точки зрения представляет значительный интерес выполненный в работе анализ возможных путей и методов скрытого информационного воздействия на современные телекоммуникационные ATM системы. В результате сформулирован принцип внедрения методов повышения живучести, использующих устранение и/или блокирование возможных негативных последствий. Это может представлять интерес с практической точки зрения, поскольку для огромного класса негативных воздействий характерны скрытые попытки внешнего управления системами управления сетью связи. В этих условиях системы управления, сосредотачивающие колоссальный объем конфиденциальной информации, могут претерпевать постоянные изменения под воздействием данных, поступающих на их входы, за счет целенаправленного негативного воздействия.

Рассмотрены вопросы повышения живучести специализированных (частных) сетей передачи данных, возможности повышения живучести сети в случае выхода из строя узлов и каналов связи, а также эффективность разных способов обеспечения надежной работы сети. Среди таких способов - резервирование каналов, создание обходных путей, применение на одном направлении каналов связи, принадлежащих разным компаниям (арендованных у разных компаний) и идущих по разным трассам и т.д. Методика обеспечивает "приспособление" узла к фактическому его окружению в сети и приводит его конфигурацию к заранее определенной расчетным путем топологии, позволяющей в максимальной степени использовать пропускную способность сети. Использование указанных результатов позволяет: повысить качество проектирования сети связи и эффективность использования в сети коммутационного оборудования; улучшить по результатам развертывания корпоративной сети связи и сети связи общего пользования показатели надежности, живучести и безотказности предоставления услуг. Разработаны оценки сетевых структур, возможных для использования, по фактору надежности предоставления услуг и живучести функционирования для работы в условиях мультисервисных сетей связи.

Даны рекомендации по построению живучей корпоративной АТМ-сети специального назначения. Полученные результаты позволили создать коммутационные устройства с функциями кодирования высокоскоростных потоков информации передаваемых по АТМ-сети (155-622 Мбит/с). По итогам совместных разработок получены действующие макетные образцы устройств кодирования информации, успешно прошедшие испытания в условиях работы в корпоративной АТМ-сети специального назначения.

Перспективными направлениями дальнейших исследований могут стать: классифицирование вредных воздействий по типу нарушителя, по результатам воздействия, по способу реализации, по методу внедрения, по месту расположения, по логической и физической структуре, по функциональным возможностям, по активизации; разработка моделей живучести древовидных структур неограниченного размера при любой силе поражения, выходящих за пределы линейных, кольцевых, звездообразных сетей; выработка предложений по повышению живучести мультисервисных сетей связи, построенных на основе технологии MPLS. Поскольку основные принципы построения MPLS сетей формулируются с использованием понятий ATM сетей, результаты и решения диссертационного исследования возможно применить для всех типов мультисервисных сетей, планируемых для построения в ближайшем будущем.

Несомненно, существуют и другие возможные направления исследования живучести современных и перспективных мультисервисных сетей связи, потому что каждая проблема неисчерпаема, а развитие знаний бесконечно и безгранично. Главное, это — начать движение, сделав первый шаг в нужном направлении.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ивин, Юрий Эдуардович, 2004 год

1. Булгак В.Б., Евреинов Э.В., Мамзелев И.А. Теория и проектирование управляющих систем электросвязи. — М.: Радио и связь, 1995. — 384 с.

2. Васильев А.Б., Пятгаев В.О. Принципы построения мультисервисных сетей на ВСС России // ИнформКурьерСвязь. 2002. - № 8. - С. 23-25.

3. Войлоков В.И. Взаимосвязь показателей живучести многополюсных сетей без избыточности: Сб. науч. тр. №151. Л.: ЛЭИС, - 1990. - С. 171-177.

4. Воробьев В.И., Мешковский К.А. Способ определения живучести связи // Электросвязь. 1988.-№ 12.-С. 12-14.

5. Гладкий B.C., Гуревич И.М., Кириченко Т.В. Характеристики связности сетевых систем из ненадежных элементов: Сб. науч. тр. № 148. Л.: ЛЭИС, 1990. - С. 5764.

6. Дымарский Я.С., Крутякова Н.П., Яновский Г.Г. Управление сетями связи: принци-пы, протоколы, прикладные задачи. М.: Мобильные коммуникации, 2003.-384 с.

7. Ершов В.А., Ершова Э.Б. Метод расчета пропускной способности узла мультисервисной ATM -сети с обходами// Электросвязь. 2002. - № 12. - С.10-12.

8. Ершов В.А., Ершова Э.Б., Щека А.Ю. Метод расчета потерь вызовов в ATM -сети при конечном числе источников нагрузки// Электросвязь. 2001. - № 9. - С.33-35.

9. Ершов В.А., Филин Б.П., Нетес В.А. Методы и программные средства анализа надежности больших телекоммуникационных сетей // Труды международной конференции "Современные телекоммуникационные технологии и услуги связи в России". М., 1995. - С. 75-77.

10. Ю.Ивин Ю.Э. Механизмы управления трафиком при моделировании коммутаторов АТМ//Электросвязь. 2001. - № 9. - С. 45^47.

11. П.Ивин Ю.Э. Анализ алгоритмов планирования потоков в коммутирующих устройствах ATM// Материалы конференции "Защита информации в сетях и системах связи". Пенза, 2000. - С. 81.

12. Ивин Ю.Э. Живучесть мультисервисных ATM-сетей // Вестник связи. 2003. -№ 11.-С.28-31.

13. П.Ивин Ю.Э. Пути анализа коммутаторов ATM // Компьюлог. 1999. - № 3 (33). -С. 51-56. х

14. Ивин Ю.Э. Некоторые вопросы оптимизации использования ресурсов сетей связи с интеграцией услуг//Материалы конференции МФИ «Телекоммуникационные и вычислительные системы». М., 1999. - С. 49.

15. Ивин Ю.Э. Борьба с перегрузками в сетях ATM// Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУ СИ. М., 2000. - С. 243-245.

16. Ивин Ю.Э., Лагунова Ю.В., Еланский Д.В. Управление трафиком в сетях ATM // Проблемы построения и эксплуатации систем обработки информации и управления: Сб. статей. Вып. 1. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана., 2000. - С. 86-91.

17. Клейнрок Л. Коммуникационные сети (стохастические потоки и задержки сообщений). Пер. с англ./Под ред. A.A. Первозванского. М.: Наука, 1970. - 256 с.

18. Корольков A.B., Бочков С.И., Ивин Ю.Э. Обзор принципов и методов защиты информации в АТМ-еетях // Вестник ИКСИ Академии ФСБ, серия Р, выпуск 7 (21), инв. № 19526. М., 2002. - С. 133-148.

19. Кузьмин A.C., Бочков С.И., Ивин Ю.Э. Методы обеспечения информационной безопасности в ATM-сетях // Электросвязь. 2001. - № 9. - С. 28-32.

20. Концепция развития отрасли "Связь" и информатизация Российской Федерации./ Под ред. Л.Д. Реймана и Л.Е. Варакина. М.: Международная академия связи, 2001.-340 с.

21. Концепция развития рынка телекоммуникационных услуг в Российской Федерации до 2010 года. //Вестник связи. 2001. - № 1. - С.9-25.

22. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика. Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1996. — 272 с.

23. Костин A.A. Разработка и исследование методов проектирования систем 'управления телекоммуникациями на уровне управления услугами: Автореф. дис.канд. тех. наук. С-Пб., 2001. - 16 с.

24. Костров В.О. Разработка метода расчета пропускной способности мультисервисных сетей связи с дифференцированным обслуживанием потоков сообщений: Автореф. дис. канд. тех. наук. М., 2003. - 18 с.

25. Лагутин B.C., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. М.: Радио и связь, 2000. - 310 с.

26. Лазарев В.Г., Лазарев Ю.В. Динамическое управление потоками информации в сетях связи. М.: Радио и связь, - 1983.-216 с.

27. Лазарев В.Г. О построении системы управления сетью передачи и распределения информации // Проблемы передачи информации. 1963. - Вып. 15. - С. 9-12.

28. Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети /под ред. H.A. Кузнецова. М.: Финансы и статистика, 1996. - 224 с.

29. Лазарев Ю.В. Анализ эффективности динамического управления потоками вызовов на ПСИ Электросвязь. 1981. - № 7. - С. 109-111.

30. Лохтин В.И., Навоев П.В., Кравченко К.Ю. Тенденции развития мультисервисных сетей связи в регионах// ИнформКурьерСвязь. 2002. - № 8. - С. 26-28.

31. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения: ГОСТ 27.00289. Введ. 01.07.90. - М., 1989. - 39 с.

32. Надежность и живучесть систем связи, /под ред. Б .Я Дудника. М.: Радио и связь, 1984.-216 с.

33. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM-технология высокоскоростных сетей. М.: Эко-Трендз, 1997.-232 с.

34. Нейман В.И. Новое направление в теории телетрафика. // Электросвязь. 1998. -№ 7. - С. 27-30.

35. Нетес В.А. Исследование и методы расчета показателей надежности сетей связи: Автореф. дис. канд. тех. наук. М., 1982. - 24 с.

36. Перспективные телекоммуникационные технологии. Потенциальные возможности. /Под ред. Л.Д. Реймана и Л.Е. Варакина. М.: Международная академия связи, 2001.-256 с.

37. Протоколы и методы управления в сетях передачи данных: Пер. с англ./Под ред. Ф.Ф. Куо. М.: Радио и связь, 1985. - 480 с.

38. Птицын Г. А. Живучесть сетей сообщений: Учебное пособие. М.: МТУ СИ, 2001.- 54 с.

39. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Живучесть динамических сетей телекоммуникаций: Учебное пособие. М.: МТУСИ, 2003. - 79 с.

40. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Динамика нагрузки дуг и живучести развивающихся сетей сообщений.//Электросвязь. 2003. - № 4. - С. 34-37.

41. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Динамика средней длины пути сообщений и уязвимости развивающихся сетей .//Электросвязь. 2003. - № 7. - С. 38-40.

42. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Вероятностная взаимосвязь потоков сообщений и живучести сетей: Материалы конференции МФИ «Телекоммуникационные и вычислительные системы». М., 2003. - С. 228.

43. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Характеристики вредных воздействий при исследовании живучести сетей связи // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава

44. МТУСИ. -М., 2004.-С. 141-142.

45. Птицын Г.А., Ивин Ю.Э. Динамика потоков сообщений и живучести двух разнесенных звезд // Материалы научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. — М., 2004.-С. 142-143.

46. Пяттаев В.О., Филиппов А.А. Готовы ли регионы к внедрению ATM?// ИнформКурьерСвязь. 2001. - № 3. - С. 66-68.

47. Пяттаев В.О., Филиппов А.А., Захарова Е.А. Технологические платформы для мультисервисных сетей ВСС Р// ИнформКурьерСвязь. 2002. - № 2. - С. 36-38.

48. Филин Б.П. Методы анализа структурной надежности сетей связи. М.: Радио и связь, 1988.-204 с.

49. Халсалл Ф. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1995. - 408 е.

50. Ченцов В.М., Хохлачев А.Б. Метод повышения живучести системы связи// Техника средств связи. 1983. - Вып. 1. - С. 28.

51. Adas A. Traffic models in broadband networks // IEEE Communication Magazine. -1997. vol. 35. - №. 7. - P. 82-89.

52. ATM Private Network-Network Interface Specification 1.1. ATM Forum Technical Committee, 2002. - 536 p.

53. ATM Security Framework 1.0. ATM Forum Technical Committee, 1998. - 25 p.

54. ATM Security Specification 1.1. ATM Forum Technical Committee, 2001. - 235 p.

55. ATM Traffic Management Specification 4.1. ATM Forum Technical Committee, 1999. -127 p.

56. ATM User Network Interface (UNI) Signalling Specification 4.1. ATM Forum Technical Committee, 2002. - 148 p.

57. Beran J., Sherman R., Taqqe M.S., Willinger W. Long range dependence in variable bit rate video traffic// IEEE Transaction on Communication. 1995. - vol. 43. - № 3. -P. 1566-1579.

58. Chao H.J., Choe B.S. Design and analyses of a large-scale multicast output buffered ATM switch// IEEE/ACM Transaction Networking. 1995. - vol. 3. - №. 2. - P. 126138.

59. Hasegawa G., Ohsaki H., Murata M., Miyahara H. Performance evaluation and parameter tuning of TCP over ABR service in ATM networks //IEICE Transaction Communication. -1996. vol. E79-B. - P. 668-683.

60. Kalyonku H., Sankur B. Estimation of survivability of communication networks II Electronical Letters. 1992.-№ 19-P. 1790-1791.

61. Katevenis S., Sidiropoulos S., Courcoubetis C. Weighted round robin cell multiplexing in a general-purpose ATM switch chip// IEEE Journal on Selected Areas in Communication. 1991.-vol. 9.-№8.-P. 1265-1279.

62. Liew Soung C., Lu Kewin W./A framework for characterizing disaster-based network survivability. //IEEE Journal on Selected Areas in Communication. 1994. - vol. 12. -№ l.-P. 52-58.

63. Li S.Q., Siu K., Tseng H., Ikeda C., Suzuki H. On TCP performance in ATM networks with per-VC early packet discard mechanism. Computer Communication. 1996. -vol. 19.-№ 13.-P. 1065-1076,.

64. Li S.Q., Siu K., Tseng H., Ikeda C., Suzuki H. Simulation study of TCP performance over ABR and UBR services in ATM LANs. IEICE Transaction Communication, vol.

65. E79-B, n. 5, pp. 658-667, 1996.

66. Lin M., Du D. H. C., Thomas J. P., MacDonald J. A. Distributed network computing over local ATM networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 13, n. 4, pp. 733-748, 1995.

67. Martin de Prycker. ATM: solution for Broadband ISDN. Ellis Horwood. 1995. 332 p.

68. Masetti F. High speed, high capacity optical switches for future telecommunication transport network. IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol. 14, no. 5, pp. 979-998, 1996.

69. Othmar Kyas. ATM Networks. International Thomson Computer Press. 1997. 434 p.

70. Perros H.G., Elsayed K.M., Call admission control schemes: a review. IEEE Communications Magazine, vol. 34, №11, c. 82-91, 1996.

71. Saito H., Shiomoto K. Dynamic call admission control in ATM network. IEEE Journal on Selected Areas in Communication, 1991, vol. 9, n. 9, pp. 982-989.

72. Soung C. Liew, Performance of various Input-buffered and Output-buffered ATM Switch Design Principles under bursty Traffic: Simulation study, IEEE Trans. Communications, Vol. 42, No. 2/3/4, 1994, pp. 1371-1379.

73. Traw C. B. S., Smith J. M. Hardware/Software Organization of a High Performance ATM Host Interface. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 11, n. 2, pp. 240-253, 1993.

74. Wu G.-J., Mark J.W. A buffer allocation scheme for ATM networks: complete sharing based on virtual partition. IEEE/ACM Transaction Networking, vol. 3, n. 6, pp. 660-670, 1995.

75. Zolfaghari Ali, Kaudel Fred J. Framework for network survivability performance. // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 1994. Vol. 12, № 1, - c. 46-51.

76. Zegura E.W. Architecture for ATM switching system. IEEE Communication Magazine. 1993, p. 28-37.