cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2017-20-5-161-170caht-1147Research ArticleИнформатика, вычислительная техника и управлениеInformation technology, computer engineering and managementМАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОСТРОЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОХРАННОСТИ ИНФОРМАЦИИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХMATHEMATICAL MODELS OF CREATION OF A SUBSYSTEM OF ENSURING SAFETY OF INFORMATION IN THE DISTRIBUTED INFORMATION SYSTEMSЕсиковД. О.EsikovD. O.

аспирант, 

г. Тула

Postgraduate student,

Tula

mcgeen4@gmail.comАкиншинР. Н.AkinshinR. N.

доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, 

г. Москва

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Leading Researcher,

Moscow

rakinshin@yandex.ruАбрамовП. И.AbramovP. I.

кандидат технических наук, доцент, заместитель генерального директора по инновациям и гражданской продукции,

г. Москва

candidate of technical Sciences, associate Professor, Deputy Director General for innovation and civil products,

Moscow

api-03@yandex.ruЛутинаЛ. Э.LoutinaL. E.

кандидат технических наук, доцент кафедры организации перевозок на воздушном транспорте, 

г. Москва

Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of Organization of business processes in aviation industry Chair, 

Moscow

loutin@yandex.ruТульский государственный университетРоссияTula State UniversityRussian FederationСекция прикладных проблем РАНРоссияSection of Applied Problems under the Presidium of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт «Полюс» им. М.Ф. СтельмахаРоссияJSC "research Institute "Polyus them.M.F.Stelmakh"Russian FederationМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation201708112017205161170Copyright © Есиков Д.О., Акиншин Р.Н., Абрамов П.И., Лутина Л.Э., 20172017Есиков Д.О., Акиншин Р.Н., Абрамов П.И., Лутина Л.Э.Esikov D.O., Akinshin R.N., Abramov P.I., Loutina L.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1147

Практическая реализация концепции распределенной информационной системы требует реализации целого комплекса научно-техничес­ких задач, связанных с выбором состава и порядка использования средств хранения и обработки информации, созданием и использованием общих информационных массивов, обеспечением информационной безопасности и др. В основе современных распределённых информационных систем находится система связи и передачи информации, а также система хранения и обработки данных. Система хранения и обработки данных предназначена для организации надежного, а также отказоустойчивого хранения данных, высокопроизводительного доступа серверов к устройствам хранения и обработки информации. Предложен показатель качества функционирования системы хранения и обработки данных. Рассмотрены задачи, которые необходимо решить при построении и эксплуатации системы хранения и обработки данных с учётом требований высоконадёжного хранения данных, а также их конфигураций в следующем составе: определения количества и местоположения центров хранения и обработки данных в распределенных информационных системах; выбора состава комплекса средств хранения данных в центрах хранения и обработки информации с учетом организации подсистемы резервного копирования, архивирования и восстановления данных. Сформулирована задача оптимизации состава средств хранения по критерию максимума значения коэффициента готовности системы хранения данных. Данная задача сведена к виду задач целочисленного линейного программирования с булевыми переменными, что позволяет для её решения применять существующие методы. Разработана методика для определения рационального уровня расходов на формирование комплекса средств хранения данных в системе хранения и обработки данных, основанная на применении элементов теории вероятностей и теории благосостояния (принцип оптимальности по Парето). Получено решение данной задачи путём оптимизации линейной свёртки.

Practical implementation of the concept of a distributed information system requires the implementation of a complex scientific-technical problems related to the choice of composition and use of storage and processing of information, creation and use of common data arrays, information security, etc. Fundamentally, a modern distributed information system is a system of communication and information transmission as well as a storage and data processing system. Storage and data processing system is designed for organization of reliable and fault-tolerant data storage, high-performance servers to access storage devices and information processing. The measure of quality, and in some cases indicator of functioning of data storage and processing system is proposed. The tasks that need to be tackled when constructing and operating the storage and processing requirements of highly reliable data storage, as well as their following configurations: determination of the number and location of centers of data storage and processing in distributed information systems; choice of the composition of the complex used for storage in the storage centers and data processing, with the organization of a backup subsystem, the backup and restore data. The task of storage structure optimization according to the criterion of maximum values of the readiness factor of the storage system is formed. This problem is reduced to the kind of problems of integer linear programming with Boolean variables, this fact allows to apply the existing methods for its solvation. A method for determining the rational level of expenditure on the formation of the complex used for storage in the storage and data processing system based on the use of elements of probability theory and the theory of well-being (the principle of Pareto optimality) is developed. The optimal solution of the problem by optimizing a linear convolution is obtained.

математические моделираспределенные информационные системысохранность информациисистема хранения и обработки данныхmathematical modelsdistributed information systemsinformation securitydata storage and processing systemReferencesБройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебник для вузов. СПб.: Питер, 2006. 703 c.Broydo V.L. Vychislitel'nye sistemy, seti i telekommunikatsii [Computing systems, networks and telecommunications]. Textbook for universities. SPb., Peter, 2006, 703 р. (in Russian)Кореев В.В. Вычислительные системы. М.: Гелиос АРВ, 2004. 512 с.Kireev V.V. Vychislitel'nye sistemy [Computing systems]. M., Gelios ARV, 2004, 512 р. (in Russian)Найк Д. Системы хранения данных в Windows. М.: Вильямс, 2005. 419 с.Nike D. Sistemy khraneniya dannykh v Windows [Storage in Windows]. M., Williams, 2005, 419 р. (in Russian)Николаев В.И. Системотехника: методы и приложения / В.И. Николаев, В.М. Брук. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. 199 с.Nikolaev V.I., Brooke V.M. Sistemotekhnika: metody i prilozheniya [Systems Engineering: methods and applications]. L., Engineering, 1985, 199 p. (in Russian)Воронин A.A., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: учебное пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.Voronin A.A., Morozov I.B. Nadezhnost' informatsionnykh sistem [Reliability of information systems]. Textbook. SPb., SPbSTU, 2001. (in Russian)Есиков Д.О. Обеспечение устойчивого функционирования вычислительных систем за счет обеспечения высоконадежного хранения данных // Сборник статей пятнадцатой международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт-Петербург. СПб: Политехн. универ-т, 2013.Esikov D.O. Obespechenie ustoychivogo funktsionirovaniya vychislitel'nykh sistem za schet obespecheniya vysokonadezhogo khraneniya dannykh [Towards sustainable computing systems by providing viscondessa storage]. Papers of the fifteenth international scientific-practical conference "Fundamental and applied research, development and application of high technologies in industry", Saint-Petersburg. Spb., Publishing house Polytechnic. the unit, 2013. (in Russian)Киселев В.Д., Есиков О.В., Кислицын А.С. Теоретические основы оптимизации информационно-вычислительного процесса и состава комплексов средств защиты информации в вычислительных сетях / под ред. профессора Е.М. Сухарева. М.: Полиграфсервис XXI век, 2003. 198 c.Kiselev D.V., Esikov O.V., Kislitsyn A.S. Teoreticheskie osnovy optimizatsii informatsionno-vychislitel'nogo protsessa i sostava kompleksov sredstv zashchity informatsii v vychislitel'nykh setyakh [Theoretical bases of optimization of computing process and structure of complexes of protection of information in computer networks]. Ed. by E. Sukhareva. M., Poligrafservis twenty-first century, 2003, 198 р. (in Russian)Yesikov D.O. Increase of level of stability of functioning of systems of storage and data processing at the expense of realization of actions for ensuring safety of information. Third International Conference "High Performance Computing" HPC-UA 2013, Ukraine, Kyiv, October 7–11, 2013. С. 416–420.Yesikov D.O. Increase of level of stability of functioning of systems of storage and data processing at the expense of realization of actions for ensuring safety of information. Third International Conference "High Performance Computing" HPC-UA 2013 (Ukraine, Kyiv, October 7–11, 2013).Kyiv. 2013, рр. 416–420.Математические модели, методики и алгоритмы обеспечения устойчивости функционирования современных систем хранения и обработки данных / О.В. Есиков, С.С. Саватеев, Д.О. Есиков, А.В. Струков, Е.М. Сухарев // Нелинейный мир. 2013. № 9. С. 621–631.Esikov O.V., Savateev S.S., Esikov D.O., Strukov A.V., Sukharev E.M. Matematicheskie modeli, metodiki i algoritmy obespecheniya ustoychivosti funktsionirovaniya sovremennykh sistem khraneniya i obrabotki dannykh [Mathematical models, methods and algorithms of maintenance of stable functioning of modern systems of storing and processing data]. Nonlinear world, 2013, No. 9, рр. 621–631. (in Russian)Есиков Д.О. Задачи обеспечения устойчивости функционирования распределенных информационных систем // Программные продукты и системы. 2015. № 4 (112).Esikov D.O. Zadachi obespecheniya ustoychivosti funktsionirovaniya raspredelennykh informatsionnykh sistem [The problem of ensuring stability of functioning of distributed information systems]. Journal Software and systems, 2015, No. 4 (112). (in Russian)Ivutin A., Yesikov D. Complex of Mathematical Models to Ensuring Sustainability of the Distributed Information Systems. 4rd Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) June 14–18 2015. Budva, Montenegro, 2015, pp. 106–109. DOI: 10.1109/MECO.2015.7181878 (Scopus и Web of Science)Ivutin A., Yesikov D. Complex of Mathematical Models to Ensuring Sustainability of the Distributed Information Systems. 4rd Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) – 2015 June 14–18 2015, Budva. Montenegro, 2015, pp. 106–109. DOI: 10.1109/MECO.2015.7181878 (Scopus и Web of Science)Yesikov D.O., Ivutin A.N., Larkin E.V., Kotov V.V. (2017). Multi-agent Approach for Distributed Information Systems Reliability Prediction. Procedia Computer Science, 2017, Vol. 103. pp. 416–420.Yesikov D.O., Ivutin A.N., Larkin E.V., Kotov V.V. Multi-agent Approach for Distributed Information Systems Reliability Prediction. Procedia Computer Science, 2017, Vol. 103. рр. 416–420.Yesikov D.O., Ivutin A.N. Rational values of parameters of island genetic algorithms for the effective solution of problems of ensuring stability of functioning of the distributed information systems. 12–16 June 2016, 2016 5th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO) 2016, pp. 309–312. DOI: 10.1109/MECO.2016.7525769 (SCOPUS, Web of Science)Yesikov D.O., Ivutin A.N. Rational values of parameters of island genetic algorithms for the effective solution of problems of ensuring stability of functioning of the distributed information systems. 12–16 June 2016, 5th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO). 2016, pp. 309–312. DOI: 10.1109/MECO.2016.7525769(SCOPUS, Web of Science)Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: учебное пособие / А.П. Карпенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 446 с.Karpenko A.P. Sovremennye algoritmy poiskovoy optimizatsii. Algoritmy, vdokhnovlennye prirodoy [Modern algorithms of search engine optimization. Algorithms inspired by nature]. Textbook. M., Publishing house of MGTU im. N.E. Bauman, 2014, 446 p. (in Russian)Тутубалин П.И., Моисеев В.С. Вероятностные модели обеспечения информационной безопасности автоматизированных систем обработки информации и управления. Казань: Школа, 2008. 138 с.Tutubalin P.I., Moiseev V.S. Veroyatnostnye modeli obespecheniya informatsionnoy bezopasnosti avtomatizirovannykh sistem obrabotki informatsii i upravleniya [Probabilistic models of information security in automated systems information processing and management]. Kazan, School, 2008, 138 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.