автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование информационного обеспечения диспетчерской службы системы автоматизированного управления движением судов на внутренних водных путях

Направах руюписи

ГУСАКОВСКИЙ Андрей Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ДИСПЕТЧЕРСКОЙ СЛУЖБЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

Специальность 05.13.06

Автоматизацияи управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

Автореферат

диссертации насоисканиеученой степени кандидата технических иау к

Санкт-Петербург 2009

Диссертация выполнена на кафедре технических средств судовождения и связи Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций

Научный руководитель:

доктор технических нгу к, профессор С и кар ее Александр Александрович

Официальные оппоненты:

Доктор технических н^ к, профессор Зубарев Юрий Яковлевич Кандидат технических нау к Бояров Александр Викторович

Ведущая организация: ОАО «Холдинговая компания «Ленинец»»

Защита состоится "09" июня 2009 г. в 14Й0 чаоов на заседании диссертационного оовета Д.223.00903 Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций по адресу: 198035, г.Санкт-Петербург,ул .Двинская, 5 П

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.

Автарефератразослан "05"мая2009г

-1 -

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы исследований. Для обеспечения безопасности и повышения эффективности транспортного процесса на внутренних водных путях во многих странах мира уже более 20 лет используют различные системы управления движением судов, которые в последние годы в силу развития присущих им информационных технологий и методов управления стали определять как автоматизированные.

Более того, в силу существенного отличия организационно-технических принципов автоматизированных систем управления движением судов (АСУ ДС) речных бассейнов от АСУ ДС морских акваторий с начала 90-х годов прошлого века в рамках Европейского Союза разрабатываются различные программы и концепции, призванные систематизировать и унифицировать инфокоммуникационные системы управления и мониторинга судоходства на внутренних водных путях.

Одной из наиболее перспективных и конструктивных является концепция, получившая название «Корпоративные речные информационные системы (КРИС)». Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются организационно-технические образования, получившие название «Речные информационные службы» (РИС). Структурным ядром последних и являются АСУ ДС на внутренних водных путях (ВВП).

Опыт реализации, мониторинга и управления в АСУ ДС на ВВП, полученный в странах Европы, США, Канады и России, свидетельствует о том, что подобные автоматизированные системы обычно имеют в своем составе такие информационные подсистемы телекоммуникаций и мониторинга, как системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, автоматизированные идентификационные системы (АИС), системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля. Координация функционирования указанных систем обеспечивается центром управления движением судов, важнейшей составляющей которого является информационно-диспетчерская служба. Для регионов с крупными озерами или озерными объединениями (например, Ладожское и Онежское озеро в России, объединение Великих озер в США и Канаде) возможно включение в состав речной АСУ ДС

так называемых Речных региональных спасательно-координационных центров (РРСКЦ), обеспечивающих прием от судов сигналов бедствия и организацию оперативных поисково-спасательных работ. Помимо отмеченного, вся структура речной АСУ ДС, как правило, бывает погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/ОР8 и его подсистему высокоточных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАСС/ООРБ.

Настоящая работа посвящена новому решению актуальной научной задачи по повышению эффективности и безопасности передачи сообщений мониторинга и управления в речных АСУ ДС на основе внедрения новых инфокоммуникационных и интернет-технологий в информационно-диспетчерскую службу их центров управления.

Для обеспечения решения такой задачи в работе поставлены, обоснованы, решены и выносятся на защиту следующие научные результаты:

1. Анализ мирового и отечественного опыта построения иерархических триад типа «Корпоративная речная информационная система - речная информационная служба -АСУ ДС» и особенностей обеспечения безопасности информационных потоков на третьем нижнем уровне с учетом требований метасистемы КРИС - РИС. Анализ предметной области в части существующих алгоритмов функционирования и особенностей информационных потоков в ИДС речных АСУ ДС.

2. Математическое обеспечение и разработка методики и алгоритмов анализа количественных характеристик, обеспечивающих комплексную информационную безопасность судовых и АИС-сообщений с приоритетами и без приоритетов информационно-диспетчерской системы речных АСУ ДС на основе использования аппарата Марковских процессов.

3. Исследование методики и алгоритмов обеспечения безопасности информации, передаваемой по открытым сетям ИДС на основе применения интернет-технологий.

4. Имитационное моделирование системы потоков, обеспечивающих комплексную информационную безопасность передачи судовых и АИС-сообщений, и разработка

предложений по совершенствованию компонентов ИДС информационного обслуживания в речной АСУ ДС.

Методологической основой исследований являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, теория алгоритмов, теория систем массового обслуживания, теория управления и принятия решений, теория управления базами данных, теория криптографии и линейной алгебры.

Научная новизна работы состоит:

1. В выявлении закономерностей поведения защищенных информационных потоков АИС- и судовых сообщений и построении новой модели информационно-диспетчерской системы обслуживания таких потоков на основе исследования динамики их поведения при мониторинге и управлении транспортным процессом на ВВП.

2. В синтезе алгоритмов для количественного анализа основных характеристик совокупности информационных потоков АИС- и судовых сообщений с различными дисциплинами обслуживания на основе Марковских процессов.

3. В разработке процедур имитационного моделирования защищенных информационных потоков АИС- и судовых сообщений с различными дисциплинами обслуживания и в разработке предложений по совершенствованию дисциплины обслуживания таких потоков с ИДС речных АСУ ДС.

Практическая ценность работы состоит в том, что сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации утвержденных федеральным агентством «Росморречфлот» программ построения речных АСУ ДС, прежде всего ГБУ «Волго-Балт» и важнейшего его сегмента - Невско-Ладожского района водных путей и судоходства. Кроме того, выводы, рекомендации и предложения работы могут быть использованы при реализации аналогичных программ в других речных бассейнах Единой глубоководной системы ВВП Российской Федерации.

Реализация научных результатов. Отдельные положения диссертационной работы реализованы в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций и ООО НПК

«Системы и технологии» при построении информационно-диспетчерской системы информационного обслуживания.

Публикации и апробации работы. По тематике работы опубликованы 7 научных статей, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ.

Объем и структура работы. Диссертация включает в себя 170 страниц текста, 45 рисунков, 2 таблицы, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 100 отечественных и зарубежных работ.

2. Содержание работы

В первой главе освещаются современное состояние и преспективы развития корпоративных речных информационных систем (КРИС). Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются так называемые речные информационные службы (РИС). | Исследуются состав, назначение и классификация РИС.

| Определены и сформулированы функции РИС в соответствии с международными и российскими требованиями и нормативными документами и положениями, как основного средства мониторинга, управления и обеспечения безопасности на внутренних водных путях (ВВП) Единой глубоководной системы Европейской части России. В результате исследования деятельности РИС определено, что основным инструментом, обеспечивающим ее функционирование, является автоматизированная система управления движением судов (АСУДС), которая имеет в своем составе необходимый набор информационных и технических служб, каждая из которых решает свою специальную задачу по обеспечению судоходства на ВВП. Структура АСУ ДС представлена на рис. 1.

Рис. 1. Типовая конфигурация АСУ ДС Проанализированы структура и принципы функционирования современных АСУДС. Установлено, что для эффективной работы АСУ ДС необходима подсистема, которая сможет объединить информацию, полученную от различных технических средств, сохранить ее в долговременной памяти, на основе анализа и совмещения существующей информации прогнозировать развитие ситуации на ВВП, отображать хранящуюся в системе информацию в виде различных отчетов и экранных форм. Системой, отвечающей данным требованиям, является Информационно-диспетчерская система (НДС), которая является ядром АСУ ДС, интегрирующим разнородную информацию. В работе проанализированы структура и содержание информационных потоков (ИП), обрабатываемых ИДС АСУ ДС. Исследования показали, что такие потоки являются важным элементом функционирования ИДС АСУДС и с точки зрения функционирования системы могут быть классифицированы как:

•входящие ИП (ВхИП) - данные, поступающие от внешних источников информации;

•внутренние ИП межмодульного взаимодействия системы

(ВнИП) - данные, циркулирующие внутри самой ИДС;

•исходящие ИП (ИсИП) - данные, предназначенные для участников транспортного процесса.

Исследования структуры и содержания входящих ИП показали, что к наиболее важным на сегодняшний день относятся:

1) Система судовых сообщений (ССС), которая составляет основу получения информации в ГБУ «Волго-Балт». Включает в себя статическую информацию (рейсы, грузы и т. д.) и динамическую информацию (местонахождение каждого судна во время рейса). Основным недостатком существующей ССС является отсутствие автоматического ввода получаемой информации в систему.

2) Автоматизированная идентификационная система (АИС). Используется для передачи информации по опознаванию судна, получения сведений о судне и его рейсе, параметрах движения судна, контроля за соблюдением режима плавания и мониторинга судов на ВВП.

3) Средства радиолокационного наблюдения и контроля (PJIC). В ГБУ «Волго-Балт» радиолокационные посты наблюдения установлены в Отрадном, Шлиссельбурге, Свирице и Лодейном поле. В силу того что радиолокационная информация (РЛИ) отражает текущую дислокацию флота - она дополняет динамическую составляющую ССС. Данный ИП имеет две составляющие: первичная и вторичная РЛИ.

Проведенный анализ показал необходимость глубокого исследования методов и средств построения ИДС как ядра АСУ ДС, определяющего эффективность мониторинга и управления транспортным процессом на ВВП.

Во второй главе проведен анализ информационных потоков и их количественных характеристик в рамках теории массового обслуживания. Установлено, что данные каждого типа информации можно представить как отдельный ИП. Очевидно, что вероятность поступления на вход системы ИП носит случайный характер. Как следствие, процессы обработки и передачи информации также зависят от ряда заранее не известных факторов. Таким образом, функционирование ИДС во многом носит

вероятностный характер, который можно эффективно описать методами и средствами теории массового обслуживания. Тогда ИДС представляется как система массового обслуживания (СМО), а ИП рассмотрены как потоки требований СМО. Понятно, что потоки требований отвечают условиям ординарности (стационарные, без последействия), т. е. являются простейшими потоками, а также что в рассматриваемой системе вероятность любого состояния в будущем зависит только от ее состояния в настоящем и не зависит от ее состояний в прошлом. Тогда случайные процессы, протекающие в СМО, являются Марковскими. Полной характеристикой Марковского процесса являются

вероятности Л (О . Для общего случая п-состояний полная характеристика Марковского процесса определяется выражением »1,1=1,2,..., п.

В уравнении учтено, что для состояний, не имеющих непосредственных переходов: = = 0 .

Для многоканальной ИДС суммарная загрузка прибора

т

всеми потоками определяется выражением Р=^_р, . Если

и

стационарный режим существует, то Р < 1.

Средняя длина очереди требований определяется 00 пт+1 Р

I =у гР =_Р_Л_

выражением ср ^ "+г тт\(\ Р/у ' ® реальных условиях

работы ИДС потоки требований могут иметь распределение Пуассона или Эрланга. Для таких потоков среднее число требований в очереди и среднее число требований в системе

, _р2(\ + о)2/

определяются выражениями 1ср - / [2(1 - р)\ и

и „р2(1 + и)2/

пср - /[2(1 -/?)] + р соответственно. Характеристиками

данной системы служат пропускная способность

= ХР, = Л

с

Р

т\ у

вероятность обслуживания

р. = 1 - р. =1 -

т\

-8-среднее

число

занятых

каналов

Л =

= Р

1

1 «! 0

. Важным параметром любой СМО является

дисциплина обслуживания требований. Существуют: бесприоритетное обслуживание, обслуживание с приоритетами (абсолютный приоритет и относительный приоритет), обслуживание со смешанными приоритетами.

При бесприоритетной дисциплине обслуживания для различных типов требований среднее время ожидания одинаково

1ож /(1 _ Д) •

При использовании дисциплины с относительными приоритетами и абсолютными приоритетами среднее время ожидания требований определяется выражениями

Т° ' Я,-, И

IОХС! —

(1-*,_,)(!-Л,)

,1 = \,П

где

* = I

у(2) к к

/ = -' +

ож ,/ < д

Ь=1

соответственно.

2(1-Л,)(!-«,.,)

Для системы со смешанными приоритетами средние значения времени ожидания различных типов требований

определяются

^имр

я**,

+-

Ы

Я

1-Дч 2(1-^)0-/?)

Ж

2(1-/?.,

-9В третьей главе было проведено исследование возможностей применения интернет-технологий в речной информационно-диспетчерской системе. Исследовались назначение, структура, принципы функционирования, используемые информационные технологии. Были рассмотрены системообразующие технологии информационных сетей, такие как стек протоколов ТСРЛР (Версии 4 и Версии 6). Стек TCP/IP, называемый также стеком DoD и стеком Internet, является одним из наиболее популярных и перспективных стеков коммуникационных протоколов. Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department of Defence, DoD) более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Структура протоколов TCP/IP приведена на рис. 2.

www, G opher, WAIS SNMP FTP telnet SMTP TFTP I

1 4 1 TCP U DP 11

I IP ISMP RIP OSPF III J

1 He решаментируется IV

; 1 Ethernet, TokenRine FDD I, X.25, SPIP,

Уроапы "Уровни

модели стека

OST TCP/IP

Рис. 2. Соответствие уровней модели ISO/OSI и уровней стека TCP/IP

Также были рассмотрены стеки IPX/SPX, SMB и прикладные протоколы HTTP, SMTP,POP3, FTP. Были предложены принципы формирования специальных интернет-серверов для хранения и обмена судовыми сообщениями. Приложения, использующие интернет-технологии на основе протокола HTTP, как правило, построены по трехуровневой (см. рис. 3) или

многоуровневой архитектуре «клиент-сервер», состоящей из следующих элементов:

1) База данных. В ней непосредственно хранится информация, поступающая от внешних приложений.

2) Сервер БД. На нем располагается система управления базами данных (СУБД), которая выполняет SQL-операторы и осуществляет управление БД.

3) Веб-сервер. Выполняет следующие функции: HTTP-сервер - обрабатывает протокол HTTP, принимая запросы и генерируя отклики в формате HTTP. На веб-сервере также располагается сценарный интерпретатор. Также веб-сервер выполняет функции создания, чтения, обновления и удаления экземпляров представлений (представление (view) - это структурированный список элементов данных, определенных в модели данных).

4) Браузер. Выполняет следующие функции: генерирует запросы на получение веб-страниц и выполнение различных действий на веб-сервере; содержит сценарный интерпретатор, позволяющий запускать сценарии на клиентском компьютере; преобразует HTML-страницы, полученные от веб-сервера, в содержимое окна на экране компьютера клиента.

Рис. 3. Трехуровневая архитектура «клиент-сервер» Использование только трехуровневой архитектуры имеет ограничение. Большое количество пользователей,

подключившихся к одному веб-серверу, может вызвать большие задержки при обработке получаемых веб-сервером запросов. При такой нагрузке веб-сервер может стать элементом, ограничивающим производительность. Решение этой проблемы -организация многоуровневой архитектуры «клиент-сервер» (рис. 4).

Рис. 4. Многоуровневая архитектура «клиент-сервер» Такое решение означает, что с веб-сервера снимаются задачи обработки представлений данных и управления работой приложения. Для решения этих задач создается еще один уровень обработки - серверы приложений. На этих серверах выполняется обработка представлений данных, полученных от сервера БД, а также реализуется логика работы приложения.

Также в главе рассмотрены система многоцелевых расширений почты Интернет (MIME) с кодированиями UUE и Base64, технологий защиты передоваемой информации на основе виртуальных частных сетей (Стандарты IPSec, РРТР). Виртуальная частная сеть VPN (Virtual Private Network) - это технология, которая объединяет доверенные сети, узлы и пользователей через открытые сети, которым нет доверия (рис. 5).

Рассмотрен механизм шифрования на основе открытых ключей (RSA). В середине 70-х годов произошел настоящий прорыв в современной криптографии - появление асимметричных криптосистем, которые не требовали передачи секретного ключа между сторонами. Здесь отправной точкой принято считать работу, опубликованную Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом в 1976 году под названием «Новые направления в современной криптографии». В ней впервые сформулированы принципы обмена шифрованной информацией без обмена секретным ключом. Независимо к идее асимметричных криптосистем подошел Ральф Меркли. Несколькими годами позже Рон Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман открыли систему RSA, первую практическую асимметричную криптосистему, стойкость которой была основана на проблеме факторизации больших простых чисел. В силу технических ограничений ЭВМ для шифрования необходимо разбивать длинную цифровую последовательность на блоки ограниченной длины и шифровать каждый такой блок отдельно. Также будем считать в дальнейшем, что все шифруемые целые числа неотрицательны и по величине меньше некоторого заданного (скажем, техническими ограничениями) числа ш. Таким же условиям будут удовлетворять и числа, получаемые в процессе шифрования. Это позволяет считать и те и другие числа элементами кольца вычетов z/m z . Шифрующая функция при этом может рассматриваться как взаимнооднозначное отображение колец вычетов

/ : Ъ/тЪ Z/mZ

5

а число /(*) представляет собой сообщение х в зашифрованном виде.

Простейший шифр такого рода - шифр замены, соответствует отображению f :х ^ х + к (mod т ) При некотором фиксированном целом к.

В 1978 году американцы Р. Ривест, А. Шамир и J1. Адлеман (R.L.Rivest, A.Shamir, L.Adleman) предложили пример функции f, обладающей рядом замечательных достоинств. На ее основе была построена реально используемая система шифрования, получившая название по первым буквам имен авторов - система RSA. Эта функция такова, что:

1) существует достаточно быстрый алгоритм вычисления значений / (х ) ;

2) существует достаточно быстрый алгоритм вычисления значений обратной функции /"'(*);

3) функция f обладает некоторым «секретом», знание которого позволяет быстро вычислять значения f~x (х) ; в

противном же случае вычисление /"'(*) становится трудно разрешимой в вычислительном отношении задачей, требующей для своего решения столь много времени, что по его прошествии зашифрованная информация перестает представлять интерес для лиц, использующих отображение f в качестве шифра.

Пусть т и е натуральные числа. Функция f, реализующая схему RSA, устроена следующим образом:

/ : х -» хе (mod m)

Для расшифровки сообщения а = /(*) достаточно решить сравнение

хе = a (mod m ) (2)

При некоторых условиях на т и е это сравнение имеет единственное решение х .

Функция Эйлера - функция натурального аргумента т, обозначается (Р (т ) и равняется количеству целых чисел на отрезке от 1 до т, взаимно простых с т. Так, Ф 0-) = 1 и <р(р' ) = Р (р - 1) для любого простого числа Р и натурального ^ . Кроме того, ф(аЬ) = ср{а)<р(Ъ) для любых натуральных взаимно простых а и b . Эти свойства позволяют вычислить

значение <Р (т î , если известно разложение числа т на простые сомножители.

Если показатель степени е в сравнении (2) взаимно прост с <р ( m ) ^ то сравнение (2) имеет единственное решение. Для того чтобы найти его, определим целое число d , удовлетворяющее условиям

de = 1 (mod (р{т)), 1 < d < <р(m) (3)

Такое число существует, поскольку > (Р(т))= 1, и притом единственно. Здесь и далее символом СЯ,Ь) будет обозначаться наибольший общий делитель чисел а и b . Классическая теорема Эйлера утверждает, что для каждого числа , взаимно простого с т , выполняется сравнение Х'Р°") = 1 (mod т ) и, следовательно,

aJ = xJe = х (mod m) (4)

Таким образом, в предположении (а> = ' единственное решение сравнения (2) может быть найдено в виде

х = a'1 (mod m) _ (5)

Если дополнительно предположить, что число M состоит из различных простых сомножителей, то сравнение (5) будет выполняться и без предположения (a>m) = 1. Действительно, обозначим r = (а' w ) и s = m/r _ Тогда Ф ) делится на V (5 ) , а из (2) следует, что (*> -О = 1. Подобно (4), теперь легко находим X = aJ (mod 5) д кр0Ме того, имеем х = 0 = ad (mod г).

Получившиеся сравнения в силу ~ 1 дают нам (5).

Функция (1), принятая в системе RSA, может быть вычислена достаточно быстро. Обратная к /(*) функция / 1 : х xJ (mod m) вычисляется по тем же правилам, что и f лишь с заменой показателя степени ^ на d ш Таким образом, для функции (1) будут выполнены указанные выше свойства 1) и 2).

Для вычисления функции (1) достаточно знать лишь числа е и т . Именно они составляют открытый ключ для шифрования. Для вычисления обратной функции требуется знать число d 5 оио и является «секретным ключом». Зная число т , можно разложить его

на простые сомножители, вычислить затем с помощью известных правил значение <Р (т) и, наконец, с помощью (3) определить нужное число d . Все шаги этого вычисления могут быть реализованы достаточно быстро, за исключением первого. Именно разложение числа т на простые множители и составляет наиболее трудоемкую часть вычислений. Авторы схемы RSA предложили выбирать число т в виде произведения двух простых множителей

Р п У , примерно одинаковых по величине. Так как

<Р(т) = <р(рд) = (р - - 1) з

то единственное условие на выбор показателя степени е в отображении (1) есть

О, р - 1) = (е, q - 1) = 1 _ (У)

Лицо, заинтересованное в организации шифрованной переписки с помощью схемы RSA, выбирает два достаточно больших простых числа Р и # . Перемножая их, оно находит число т ~ РЧ _ Затем выбирается число е , удовлетворяющее условиям (7), вычисляется с помощью (6) число V im) и с помощью (3) - число d . Числа т и е публикуются, число d остается секретным. Теперь любой может отправлять зашифрованные с помощью (1) сообщения организатору этой системы, а организатор легко сможет расшифровывать их с помощью (5).

Также в главе рассмотрены некоторые примеры построения сетей интернет-телефонии (VoIP).

В четвертой главе проанализирована технология моделирования информационных потоков, которая опирается на имитационное машинное моделирование. Термин «имитационное моделирование» часто отождествляется с термином «статистическое моделирование». Статистическое моделирование как метод машинной реализации имитационных моделей систем, подверженных случайным воздействиям, в настоящее время наиболее употребим.

Статистическое моделирование — это технология, основанная на применении законов математической статистики и способностях современных компьютеров порождать и обрабатывать за короткие промежутки времени огромное

количество данных. Тем самым становится возможным строить достаточно точные модели реальных сложных объектов.

При воспроизведении на имитационной модели процесса функционирования системы, когда результаты отдельных операций являются реализациями случайных величин и/или функций, для нахождения характеристик процесса требуется его многократное воспроизведение с последующей статистической обработкой информации.

Статистическое моделирование, по сути, является численным экспериментом с математическими моделями реальных объектов. Результатом такого эксперимента является выборка, по значениям которой вычисляются оценки интересующих исследователя показателей.

Разработана модель трехканальной СМО с отказами и абсолютным приоритетом. В результате моделирования работы СМО были получены зависимости вероятностей обслуживания заявки, длины очереди и пропускной способности от быстродействия системы.

Рис. 6. Распределение вероятности отказа в обслуживании в зависимости от быстродействия и количества заявок

Получены оценки числовых и вероятностных характеристик информационных потоков в ИДС, позволяющие количественно оценить возможности системы по обработке информационных потоков.

3. Основные результаты работы

Настоящая диссертационная работа посвящена новому решению актуальной научной задачи по повышению безопасности передачи сообщений мониторинга и управления в речных АСУ ДС на основе применения новых инфокоммуникационных и интернет-технологий и элементов имитационного моделирования характеристик важнейшего компонента таких АСУ ДС - ИДС информационного обслуживания.

На основе теоретических исследований поставленных задач, математического, алгоритмического, программного и имитационного моделирования основных характеристик защищенных информационных потоков судовых сообщений и АИС получены следующие основные научные результаты:

1. Проведены аналитический обзор и обобщение мирового и отечественного опыта построения иерархических триад типа «Корпоративная речная информационная система - Речная информационная служба - речная АСУ ДС. Проанализированы особенности обеспечения безопасности информационных потоков на третьем нижнем уровне триады речных АСУ ДС с учетом требований метасистемы.

2. Проанализированы преимущества и недостатки технологии VPN (Virtual Private Network), нашедшей свое применение для обеспечения коммерческой безопасности передачи данных через Интернет, а также рассмотрены основные протоколы и криптографические алгоритмы для обеспечения защиты данных. Выделено четыре основных варианта построения сети VPN, которые используются во всем мире.

3. Сформулирована методика построения элементов ИДС информационного обслуживания как специальных серверов для хранения и обмена судовыми и навигационными сообщениями, с использованием многозвенной архитектуры «клиент-сервер» на базе глобальной сети Интернет и семейства протоколов TCP/IP для

обеспечения удаленного доступа к информационным ресурсам

идс.

4. Исследованы количественные характеристики информационных потоков в ИДС информационного обслуживания речных АСУ ДС при различных дисциплинах обслуживания. С использованием теории Марковских процессов подвергнуты анализу варианты обслуживания без приоритетов, с приоритетами и смешанного типа.

5. Предложена конструктивная методика расчета важнейших характеристик информационных потоков в ИДС, таких как: среднее число занятых каналов; средняя длина очереди; коэффициент загрузки системы; вероятность отказа по причине ограниченности буфера; вероятности ухода требования во время обслуживания.

6. Разработано построение модели трехканальной СМО с отказами и абсолютным приоритетом. Модель СМО была реализована с помощью программы в среде N82. В процессе множественных реализаций работы СМО были получены результаты функционирования системы. На основе полученных данных построены графики, позволяющие провести исследование работы СМО. С их помощью проведен анализ полученных данных и сделаны выводы о работе системы.

Публикации по теме диссертации

В изданиях, предусмотренных «Перечнем изданий ВАК»:

1. ГусаковскжА. В., Соляков О. В. Количественная оценка характеристик потоков ИДС информационного обслуживания // Морская радиоэлектроника. 2009. Март. № 1 (25). СПб.: Печатный дом «Белл». С. 14-16.

2. Гусаковский А. В., Соляков О. В., Ракитин В. Д., Яцук 10. В. Математическое моделирование работы системы автоматического управления движением судна // Морская радиоэлектроника. 2008. Декабрь. № 4 (26). СПб.: Печатный дом «Белл». С. 14-16.

-19В других изданиях:

3. Гусаковский А. В., Сикарев А. А. Некоторые аспекты использования интернет-технологий в речных информационных службах // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Выпуск 6. СПб.: СПГУВК, 2005. С. 77-82.

4. Гусаковский А. В. Исследование многообразия и сущности информационных потоков, входящих в информационно-диспетчерскую службу речной АСУДС // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Выпуск 7. СПб.: СПГУВК, 2006. С. 28-32.

5. Гусаковский А. В. Избыточность в сетевом обмене // Технические средства судовождения и связи на морских и внутренних водных путях. Выпуск 7. СПб.: СПГУВК, 2006. С. 32-38.

6. Гусаковский А. В. Криптозащита при передаче данных АСУ ДС // Труды научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК 4-8 июня 2007 г. СПб.: СПГУВК, 2008. С. 102-104.

7. Гусаковский А. В. Передача данных через открытые сети // Труды научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК 4-8 июня 2007 г. СПб.: СПГУВК, 2008. С. 100-102.

Печатается в авторской редакции

Подписано к печати 29.04.09 Сдано в производство 29.04.09 Усл.-печ.л. 1.0 Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. 1.0

Тираж 60 экз.

СПГУВК ИИЦ

198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, д.2