Математическое моделирование и алгоритмы оценки эффективности системы администрирования локальной компьютерной сети

Актуальность работы.

Решение в России грандиозных задач построения информационного общества без широкого и повсеместного использования информационных и телекоммуникационных систем и сетей практически в любой сфере человеческой деятельности невозможно. Особенно высокая роль здесь принадлежит компьютерным сетям — локальным, региональным, корпоративным, глобальным. Они составляют основу планирования и управления производственно — хозяйственной деятельностью любого предприятия. Эффективность функционирования таких сетей в значительной степени определяется обслуживающим персоналом, специалистами, обеспечивающими полную и постоянную работоспособность компьютерной сети (КС), ее высокую производительность, безопасность, диагностику и восстановление, управление пользователями и решение их проблем. В решении этих задач главенствующая роль принадлежит службе администрирования сети, функционирующей в составе службы технической поддержки. Администратор сети, возглавляющий службу администрирования, является и системотехником, и диспетчером, и руководителем персонала, обслуживающего сеть.

В распоряжении службы администрирования сети имеются необходимые аппаратные, программные средства и технологии, составляющие систему администрирования (СА). Следовательно, под системой администрирования понимается совокупность методов, средств и технологий, реализующих функции администрирования сети. Главная цель создания СА — обеспечение выполнения всех функций, предусмотренных перечнем периодических и эпизодических задач администрирования, т. е. обеспечение полной и постоянной работоспособности сети.

Основная обязанность сетевого администратора (а следовательно, и всей системы администрирования) — обеспечение доступа к серверу и сетевым сервисам J1KC. Это может быть реализовано только правильным планированием технического обслуживания сети, профилактикой и ремонтом.

Доступность и прозрачность сети зависит от ряда факторов. К ним относятся:

• надежность сети, достигаемая постоянным контролем ее отказоустойчивости, применением источников бесперебойного питания, систем резервного копирования и восстановления;

• наличие технологий обеспечения надежности сети;

• наличие средств и технологий управления пользователями. Сюда входят: установка и контроль пользовательского оборудования, создание и ведение пользовательских учетных записей, анализ производительности настольных систем, подготовка пользователей, обеспечение резервного копирования и много другое;

• перспективное планирование, предусматривающее текущие потребности сети, возможность быстрого подключения новых пользователей и удовлетворения их растущих потребностей, увеличение сетевых ресурсов;

• качественная документация. Документируется множество сведений: этапы создания и модернизации сетитаблицы с данными пользователейсхема сети с указанием сетевых ресурсов, настольных компьютеров, мостов, маршрутизаторов, кабельных магистралей, точек соединения с глобальными сетямипрограммное обеспечение, правила и методики работы в сети и др. Всю документацию целесообразно организовать в базу данных, что позволит быстро находить нужные сведения.

Основные инструментальные средства администрирования представлены в составе сетевых операционных систем (СОС)[39].

Обеспечение отказоустойчивости, диагностики и восстановления функциональных частей сети осуществляется с помощью дополнительных аппаратных и программных средств, сертифицированных для работы с используемой сетевой операционной системой.

Совершенствование и развитие СА осуществляется прежде всего за счет повышения таких функциональных возможностей сетевых операционных систем, которые обеспечивают решение новых задач сетевого администрирования. Это подтверждается и на примере развития средств администрирования в сетях Windows NT/2000/2003 [39].

Совершенствование и развитие СА должно сопровождаться количественной оценкой эффекта, достигаемого за счет использования модернизированной системы (после внедрения новых программноаппаратных средств и технологий администрирования). Но для этого необходим соответствующий инструментарий, методико-алгоритмический аппарат (МАА). В настоящее время такой аппарат отсутствует. Интуитивное или на основании приобретенного опыта решение всех вопросов по совершенствованию и развитию СА без теоретически обоснованной априорной количественной оценки возможного эффекта ' за счет использования модернизированной системы может не дать не только оптимальный, но даже приемлемый результат.

Необходимость в методико-алгоритмическом аппарате количественной оценки эффективности процессов функционирования используемой системы администрирования или эффективности внедрения новых средств и технологий с целью получения более совершенной системы вполне очевидна и носит постоянный характер, поскольку процесс совершенствования СА имеет также непрерывный характер.

Настоящие исследования посвящены разработке методико-алгоритмического аппарата, пригодного для априорной и апостериорной оценок и анализа эффективности процессов функционирования системы администрирования JIKC, а также для выработки рекомендаций по совершенствованию используемой СА. В этом заключается актуальность диссертационной работы.

Цель диссертационной работы состоит в постановке и решении актуальной научно-практической задачи по разработке инструментария, то есть методико-алгоритмического аппарата оценки и совершенствования системы администрирования локальной компьютерной сети, рассматриваемой как человеко-машинная система.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

• обоснование актуальности работы и постановка задачи исследования;

• разработка концептуальных положений и методических основ оценки эффективности и совершенствования системы администрирования JIKC;

• формирование системы показателей целевой и экономической эффективности функционирования СА локальной сети;

• разработка алгоритмов определения показателей экономической эффективности СА и показателей целевой эффективности для оценки наиболее важных подсистем СА;

• реализация общего подхода в постановке задачи оценки эффективности СА по частным показателям и в определении их значений;

• выбор и обоснование метода моделирования процессов функционирования системы администрирования как человеко-машинной системы и разработка математической модели этих процессов и ее типовых функциональных модулей для определения значений показателей эффективности;

• проведение экспериментальных исследований с целью подтверждения работоспособности и эффективности предлагаемого инструментария и разработки рекомендаций по совершенствованию объекта исследований.

Предметом исследования является совокупность теоретических, методологических, методических и практических положений, определяющих процессы исследования эффективности функционирования человеко-машинных систем.

Объект исследования — система администрирования локальной компьютерной сети, рассматриваемая как человеко-машинная система, эффективность функционирования которой определяется всеми тремя компонентами: человеком, машинной и производственной средой.

Методы исследования и источники информации. Исследование базируется на принципах системного анализа, обобщения, статистической обработке данных, теории эффективности, теории вероятностей, методах математического моделирования.

В ходе выполнения диссертационной работы использованы труды отечественных и зарубежных ученых (Назаров С.В., Пятибратов А. П., Евдокимов В. В., Макарова Н. В., Расторгуев С. П., Максимов Н. В., Ярочкин В. И., Прокофьев Н., Вакка Д., Нанс Б., Шатт С., Смит Р., Таненбаум Э., Шиндер Д. Л. и др.).

Научная новизна. В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

1. Разработаны концептуальные и методические положения оценки эффективности и совершенствования системы администрирования ЛКС, рассматриваемой как человеко-машинная система.

2. Предложена система показателей целевой и экономической эффективности функционирования СА, включающая интегральные и частные показатели, абсолютные и относительные, детерминированные и вероятностные.

3. Разработаны алгоритмы определения показателей экономической эффективности СА и показателей целевой эффективности для оценки наиболее важных подсистем САуправления безопасностью и управления производительностью.

4. Реализован общий подход в постановке задачи оценки эффективности СА по частным показателям и в определении их значений.

5. Разработана математическая модель процессов функционирования системы администрирования как человеко-машинной системы и типовые функциональные модули этой модели для определения показателей эффективности СА.

6. Проведена адаптация алгоритмов и математической модели СА к оценке эффективности подсистемы управления безопасностью локальной сети, выбранной в качестве объекта экспериментального исследования.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что эти результаты могут быть использованы в научно-исследовательских и проектных организациях для разработки системы администрирования JIKC, удовлетворяющей заданным требованиям, а также на предприятиях и в организациях, занимающих эксплуатацией JIKC, для оценки уровня эффективности системы администрирования JIKC и формирования предложений по ее совершенствованию путем внедрения новых программноаппаратных средств и технологий.

Апробации результатов исследований. Основные научные выводы и положения, полученные в ходе выполнения диссертации, прошли апробацию в виде публикаций в печати: в сборниках научных трудов МЭСИ, а также в журнале «Открытое образование» (№ 4, 2007, учредитель МЭСИ, включен ВАК’ом в перечень периодических научных изданий). Основные научные результаты по мере их получения докладывались на различных семинарах и совещаниях.

Внедрение результатов работы осуществлялось в современной гуманитарной академии (г.Москва).

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается корректным использованием научных методов исследования, использованием современного математического аппарата, а также итогами проведенного эксперимента.

Основные результаты работы заключаются в следующем.

1. Показана необходимость разработки методико-алгоритмического аппарата (МАА) для количественной оценки эффективности функционирования и совершенствования системы администрирования (СА) JIKC, рассматриваемой как человеко-машинная система (ЧМС).

2. Разработаны концептуальные положения и методические основы оценки эффективности и совершенствования системы администрирования JIKC.

3. Для оценки эффективности функционирования С A JIKC предложена система показателей целевой и экономической эффективности, включающая интегральные и частные показатели, абсолютные и относительные, детерминированные (используемые в основном при апостериорной оценке) и вероятностные (используемые при априорной оценке).

4. Разработаны алгоритмы определения показателей экономической эффективности СА и показателей целевой эффективности для оценки наиболее важных подсистем системы администрирования JIKC — подсистемы управления безопасностью и подсистемы управления производительностью.

5. Проведена формализация общего подхода в постановке задачи оценки эффективности СА по частным показателям и в определении их значений для наиболее распространенных случаев, когда частный эффект за счет функционирования СА оценивается дифференцированно по отдельным признакам: по характеру внедряемых или уже используемых НТТ (новых программно-аппаратных средств и технологий), по источникам эффекта, создаваемым за счет функционирования этих НТТ, по видам получаемого эффекта.

6. На базе обобщенного структурного метода разработана математическая модель процессов функционирования системы администрирования как человеко-машинной системы и типовые функциональные модули этой модели для определения показателей эффективности СА.

7. Проведены экспериментальные исследования с целью подтверждения работоспособности и эффективности предлагаемого инструментария. В качестве объекта исследования выбрана подсистема управления безопасностью системы администрирования ЛКС, для оценки которой адаптированы алгоритмы и математическая модель.

Заключение

.