автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Основы построения и развития региональных образовательных компьютерных сетей на базисе анализа их структурной сложности

На правах рукописи

ПОДОЛЬСКИЙ Владимир Ефимович

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ НА БАЗИСЕ АНАЛИЗА ИХ СТРУКТУРНОЙ СЛОЖНОСТИ

Специальность 05 13.13 - Телекоммуникационные системы и

компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тамбов 2007

003052288

Работа выполнена в Тамбовском государственном техническом университете.

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Тихонов Александр Николаевич

Доктор технических наук, профессор Жданов Владимир Сергеевич

Доктор технических наук, профессор Бершадский Александр Моисеевич

Доктор технический наук, профессор Лобачев Сергей Львович

Ведущая организация

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Защита диссертации состоится « » 2007 г.

в часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.03 при Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) по адресу: 109028, Москва, Б Трехсвятительский пер., дом 3/12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики.

Автореферат разослан « /2 »

2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 133 03 кандидат технических наук, доцент

Ю.Л. Леохин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Последние годы становится все более очевидным влияние компьютерных и сетевых технологий на все сферы жизни общества, особенно на сферы образования и науки. В частности, это влияние выразилось в разработке и принятии научно-технических программ, посвященных развитию единой образовательной информационной среды (РЕОИС), как на федеральном уровне, так и на уровне регионов в 2001 г. Аналогичные программы действуют и в настоящее время.

Основные принципы построения региональных образовательных компьютерных сетей (РОКС) были заложены в девяностые годы в ведущих вузах страны. Потребности высшего, а затем и других уровней образования явились стимулом к объединению РОКС. Эта тенденция была поддержана в первой половине девяностых годов руководством образования России - А.Н. Тихоновым и его единомышленниками. Одновременно создавалась сеть и в ее составе - региональные узлы. Один из таких узлов был создан в 1995 г. в Тамбове на базе Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ). Подключение вузов, а затем и других учреждений образования к сети Интернет вызвало лавинообразный рост информационно-образовательных ресурсов и стало основой качественно новых способов получения знаний, примером чему может служить, в частности, дистанционное образование. Образовательное сообщество наиболее восприимчиво к использованию сетевых технологий, что является причиной неуклонного роста графика в РОКС. Наблюдается опережающее развитие научно-образовательных сетей по сравнению с другими сетями В частности, в Тамбовской области первый узел сети Интернет был создан в 1991 г. на базе ТГТУ, а второй - лишь только в 1998 году в рамках ОАО «Тамбовэлектросвязь». Очевидно, что эта тенденция должна сохраниться, и учреждения образования будут являться и впредь передовым фронтом внедрения новых сетевых технологий.

Рост количества пользователей и возрастание их потребностей привели к резкому усложнению процесса осмысления текущего состояния РОКС при выработке и принятии решений на уровне руководства сети. Неуклонно растет стоимость поддержания и реконструкции РОКС Если на начальном этапе развития РОКС технические решения принимались зачастую интуитивно, то теперь это стало невозможным из-за чрезмерных

и невосполнимых потерь, возникающих вследствие принятия ошибочных решений по реконструкции сети. В связи с этим стали решаться задачи моделирования и прогнозирования развития компьютерных сетей. Автором были изучены различные направления, развиваемые в данной области знаний Л.И. Абросимовым, Л.Б. Богуславским, Р.Н Миннихановым, Д.В. Куракиным, О М. Бреховым, В.А. Васениным, Д.В Гаскаровым и другими учеными. Было учтено и критически переосмыслено все лучшее из мирового и отечественного опыта по соответствующим вопросам и сделан вывод, что разработанные методы математического моделирования компьютерных сетей, достаточно хорошо описывающие ведомственные сети Министерства внутренних дел России, газовой промышленности, банковской и других сфер, не учитывают особенностей, присущих современным быстродействующим региональным сетям сферы образования. В частности, применительно к РОКС традиционные методы потребуют столь значительных вычислительных ресурсов, что результаты моделирования могут оказаться неактуальными по отношению к растущим потребностям региональной компьютерной сети большой размерности Более того, ни один из известных подходов не позволяет оценивать состояние РОКС совокупной величиной, выражающей все возможные структурные и морфологические изменения, которые в ней могут происходить каждодневно С учетом изложенного возникла задача создания теоретических основ моделирования РОКС, лишенных перечисленных недостатков.

В данной работе для математического моделирования компьютерных сетей предлагается новый теоретический аппарат с использованием элементов структурного анализа и теории сложности. В основе этого подхода -оценка структурной сложности РОКС как совокупной характеристики ее состояния. Алгоритмы, построенные с использованием разработанного теоретического базиса, могут быть реализованы на имеющихся в сети серверах, работать одновременно с функционированием сети в распределенном режиме, и способствовать формированию рекомендаций по реконструкции сети.

Таким образом, разработка теоретических основ математического моделирования РОКС с учетом большой размерности этих систем, анализ состояния сети с применением критериев оценки структурной сложности и решение на этом базисе задач о поддержании высокого качества обслуживания и о прогнозе времени ближайшей реконструкции, позволяющие по-4

высить качество сетевого обслуживания образовательного сообщества при одновременном сокращении затрат на эти цели, являются актуальными и важными. Положительные результаты исследований в этих направлениях способствуют развитию образовательной информационной среды федеральных масштабов

Цели и задачи исследования. Целью данной работы является наиболее полное удовлетворение образовательного сообщества сетевыми услугами при минимизации затрат на содержание и реконструкцию сетей, что достигается с помощью создания теоретических основ построения типовых региональных образовательных компьютерных сетей и их дальнейшего развития с использованием оценок структурной сложности. Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Разработка новых теоретических основ для нахождения оценок структурной сложности технических систем большой размерности.

2. Формирование критериев оценки структурной сложности в применении к решению задач реконструкции и стабилизации качества обслуживания региональных образовательных компьютерных сетей.

3 Определение основных признаков и характеристик типовых региональных образовательных компьютерных сетей.

4. Разработка типовых подходов с точки зрения практической реализации к построению региональных образовательных компьютерных сетей

5. Создание поддерживающей организационной инфраструктуры региональных образовательных компьютерных сетей.

6. Определение условий унификации действующей Тамбовской региональной образовательной компьютерной сети как типовой для других регионов России.

Объект и предмет исследования. Объектами исследования в диссертационной работе являются региональные образовательные компьютерные сети в условиях интенсивного роста численности пользователей, трафика и контента. Предметом диссертационных исследований являются математические методы и модели, описывающие состояние компьютерной сети большой размерности, способствующие принятию оперативных решений по качеству обслуживания и реконструкции в условиях непрерывного функционирования сети

Методы исследования определялись сущностью поставленных теоретических и практических задач. В работе использованы методы имита-

ционного моделирования, построения иерархических организационных систем, проектирования объектов связи, создания высокоэффективной телекоммуникационной инфраструктуры, математической логики, теории графов, структурного и системного анализа.

Научная новизна, полученная лично автором в процессе проведения исследований, состоит в следующих положениях, выносимых на защиту:

1. Разработаны теоретические основы построения критериев структурной сложности замкнутых детерминированных систем большой размерности применительно к целям структурного анализа региональных образовательных компьютерных сетей.

2. Сформулирован критерий структурной сложности взвешенных сильно связных орграфов, соответствующий целям математического моделирования региональных образовательных компьютерных сетей.

3. Разработаны методы и алгоритмы имитационного моделирования региональных образовательных компьютерных сетей, использующие новый подход на основе оценки структурной сложности системы большой размерности.

4. Для решения задач развития и реконструкции региональных образовательных компьютерных сетей найдены условия применения критерия оценки структурной сложности.

Практическая полезность выполненного исследования состоит в применении разработанных методов и алгоритмов развития и реконструкции типовых региональных образовательных компьютерных сетей. Практические результаты исследования каждодневно используются при функционировании Тамбовской РОКС Т8ТШе1 и наполнении этой сети соответствующими информационными ресурсами. Результатом работы также является создание поддерживающей организационной инфраструктуры РОКС в масштабах Тамбовской области.

Реализация результатов выражается в создании системы доступа в Интернет большинства образовательных учреждений Тамбовской области, передаче принципов построения Тамбовской РОКС в другие регионы. Развитие сети позволило перейти к принципиально новым методам обучения.

Результаты данной работы нашли отражение в проектах Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды», областной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды Тамбовской области», а также в МНТП «Создание системы открытого образования» и «Научно-методическое обеспечение 6

дистанционного обучения». В настоящее время работа ведется по программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 годы)», мероприятие 3: «Проведение прикладных научных исследований в области образования, молодежной и социальной политики в области образования», раздел 3.2: «Научно-методическое обеспечение управления образованием: прогнозирование развития образования, мониторинг, статистика. Научно-методическое обеспечение индустрии образования и безопасности образовательных учреждений. Развитие технологий информационного общества», подраздел 3.2.3: «Развитие технологий информационного общества», наименование проекта: «Развитие технологий информационного общества на основе широкого внедрения нового поколения телекоммуникационных технологий, информационно-образовательных сервисов, ресурсов и систем управления». На областном уровне работа ведется в соответствии с подпрограммой программы модернизации системы образования Тамбовской области «Развитие единой образовательной информационной среды на 2006-2010 гг.»

Достигнутый на основе внедрения теоретических разработок уровень стабилизации качества обслуживания в масштабах РОКС позволяет перейти к созданию системы полной мобильности преподавателей и студентов с использованием передовых сетевых технологий. Процесс непрерывного контроля структурной сложности РОКС позволяет предотвращать информационные катастрофы за счет проведения обоснованной и своевременной реконструкции сети. Создание поддерживающей организационной инфраструктуры на основе ресурсных центров объединило учебную, научную и инновационную деятельности участников образовательного процесса для дальнейшего прогресса в приобретении знаний.

Апробация работы. Теоретические и практические результаты исследования докладывались и обсуждались на различных международных, всероссийских и региональных конференциях: Всероссийская конференция «Телематика» (С -Петербург, 1995 - 1998, 2000-2006 гг); Всероссийская конференция «Яе1агп» (1996, 1997, 2000-2002 гг.); Международный Конгресс «Образование - 98» (Москва, 1998 г.); Всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы компьютеризации управления в высшей школе» (г. Тамбов, 1990 г.), Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные информационные технологии в высшей школе», 1993, 1995 гг.; Областная научно-практическая конференция «Информатизация образования Тамбовской области» (г. Тамбов, 1995, 1998, 2000,

2002, 2004 гг.); The First International Conference of Distance Education in Russia (Moscow, 1994 u.); The Second International Conference on Distance Education in Russia (Moscow, 1996 u.); Международная научно-методическая конференция «Новые информационные технологии в университетском образовании» (г. Новосибирск, 1998 г.), Тамбовская межвузовская научная конференция «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г. Тамбов, 1998-2003 гг.); Научно-техническая конференция «Информационная среда профессиональной подготовки специалистов» (г. Тамбов, 1996 г.); Межрегиональная научно-методическая конференция «Новые компьютерные технологии обучения в региональной инфраструктуре» (г. Пенза, 1998 г); Шестая международная конференция по дистанционному образованию «Дистанционное образование в России: проблемы и перспективы» (Москва, 1998 г.); Всеармейская научно-методическая конференция «Проблемы внедрения новых информационных технологий в жизнедеятельности военного вуза» (г. Тамбов, 1999 г.); Международная конференция «Интернет. Общество. Личность» (С.-Петербург, 1999, 2000 гг.); Всероссийская научно-техническая конференция «Компьютерные технологии в науке проектировании и производстве» (г. Н.-Новгород, 1999 г.); Четвертая ежегодная конференция по беспроводным сетям «Беседа-4» (Москва, 1999 г.); Международная конференция «EVA'99» (Москва, 1999 г); Научно-практическая конференция «Региональная стратегия вхождения вузов в международное образовательное и научное пространство» (г. Тамбов, 2000 г.); Международная выставка-конференция «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании» (Москва, ВВЦ, 2000 г.); Второй Российский семинар по инженерному образованию «Инженерное образование в XXI веке» (г. Тамбов, 2001 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Российская школа и Интернет» (С.-Петербург, 2001 -2003 гг.); Третья Всероссийская конференция по электронным библиотекам», RCDL'2001» (г. Петрозаводск, 2001 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом» (г. Петрозаводск, 2003 г.); Вторая Сибирская школа-семинар по параллельным вычислениям (г Томск, 2004 г.); Научно-практическая конференция «Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества» (г. Сочи, 2004, 2005 гг.), Пятая Всероссийская научно-техническая конференция «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий (г. Улан-Уде, 2004 г.); Всероссийская научно-практическая

конференция «Образовательная среда сегодня и завтра» (Москва, 2004 г.); Всероссийская научно-техническая конференция «Параллельные вычисления в задачах математической физики» (г. Ростов н/Д, 2004 г.), Международная научно-техническая конференция «Информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Аланья, Турция, 2005 г.), Международная научная конференция «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке» (Турция, 2005, 2006 гг ), Всероссийская научно-практическая конференция «Технологии Интернет на службу обществу» (г. Саратов, 2005 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «IT-инновации в образовании» (г Петрозаводск, 2005 г ), Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании и науке» (Москва, 2006 г.); Международная научно-техническая конференция «Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности» (Сафа-га, Египет, 2005 г.); Final Dissemination Conference «University Strategie Management» (г. Тамбов, 2006 г.).

По теме диссертации опубликована 141 печатная работа, из них 16 -в изданиях, входящих в список ВАК для докторских диссертаций и отражающих основные результаты данного исследования, а также монография.

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено актами Минобразования России, Управления образования и науки Тамбовской области, Комитета по инфокоммуникациям Тамбовской области, ТГТУ и ряда российских вузов.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. В приложениях представлены материалы, подтверждающие внедрение результатов диссертации и тексты программ. Диссертация содержит 305 листов с приложениями.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и направления исследований, излагаются основные положения, представляемые к защите

В первой главе ретроспективно (с середины семидесятых годов прошлого века и до наших дней) рассматриваются различные предпосылки создания Тамбовской РОКС, исследуются литературные источники по вопросам диссертации и формулируются цели исследования.

В таблице 1 дан укрупненный перечень основных моментов хронологии развития Тамбовской РОКС, в которых автор принимал непосредственное активное участие и был руководителем этих работ. Следует отметить роль АСНИ, заложивших основу РОКС еще задолго до появления глобальных компьютерных сетей. Имеется ряд научно-практических приложений, отраженных в опубликованных трудах автора и в части диссертационной работы на соискание степени кандидата технических наук.

1. Хронология основных событий в развитии Тамбовской РОКС

№ п/п Годы События

1 1975 Появление первых ЕС ЭВМ. Режим пакетной обработки

2 1976 Разработка устройства сопряжения ЕС-1020 с удаленными экспериментальными установками и разработка математического и программного обеспечения для приема и обработки сигналов. Разработка научно-практических аспектов автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) в режиме удаленного доступа

3 1985 Разработка и внедрение иерархической компьютерной сети в масштабах г. Тамбова для решения задач АСНИ с использованием управляющего вычислительного комплекса МЕРА-КАМАК-60, сетевых методов доступа к базам данных

4 1991 Внедрение сети Relcom в масштабах города и области Узел электронной почты. Начало предоставления информационных услуг студентам и преподавателям, организациям области и гражданам

5 1994 Организация первого в Тамбовской области WWW-сервера (www tstu rul ТГТУ

6 1997 Ввод в эксплуатацию Тамбовской беспроводной сети передачи данных (TWN) стандарта IEE 802 lib Подключение ряда районов области. Имитационное моделирование работы отдельных узлов РОКС на основе теории массового обслуживания

7 2000 Создание сетевых интегрированных автоматизированных информационных систем (ИАИС) управления образовательными учреждениями

8 2002 Начало критического этапа в развитии Тамбовской РОКС -лавинообразный рост числа пользователей и объемов передаваемой информации Начало работ по теории структурной сложности и ее применение к Тамбовской РОКС

9 2005 Решение задач реконструкции РОКС Начало периода устойчивого качества обслуживания

Примечателен этап разработки и внедрения новых информационных технологий в учебном процессе, сопряженный с созданием ИАИС управления образовательными учреждениями области: на этом этапе стало очевидно, что происходит вступление вузов в международное образовательное пространство и абонентами РОКС постепенно становятся все участники образовательного процесса, начиная со школьников.

Уже в 1997 г. Тамбовская областная научно-образовательная сеть стала сложным, распределенным в пространстве конгломератом техники и информационных массивов. Были сделаны первые попытки имитационного моделирования ряда ответственных участков сети с использованием теории массового обслуживания. К 2002 г. компьютерная сеть области настолько усложнилась за счет подключения растущего числа абонентов, и объемы передаваемой информации также возросли в такой мере, что было принято решение о разработке новых подходов к моделированию РОКС, цель которых - слежение за ее состоянием. Было ясно, что существующее к тому моменту программное обеспечение и ранее успешно используемое математическое обеспечение для моделирования компьютерных сетей, не дает удовлетворительной картины состояния РОКС, в которой все чаще стали наблюдаться перегрузки. В этих условиях любые перестройки сети стали требовать больших материальных и людских затрат, ответственность за которые должно было принимать, прежде всего, руководство РОКС. Новые задачи к тому времени уже были обозначены в Федеральной целевой программе «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)» (РЕОИС). Совместно с администрацией Тамбовской области и рядом других областных структур, с участием автора была разработана областная целевая программа «Развитие единой образовательной информационной среды Тамбовской области» на 2002-2005 гг., где ставилась задача обеспечения высокоскоростного доступа всех научных и образовательных учреждений области к ресурсам Тамбовской РОКС.

В качестве транспортной среды создания и функционирования единого информационно-образовательного пространства России, включая развитие ее для внутригосударственных территориальных образований (федеральных округов, субъектов Федерации, районов и муниципальных округов и т.д.) целесообразно использовать существующую инфраструктуру

российских научно-образовательных сетей, входящих в национальный сегмент глобальной сети Интернет.

В первой главе приводится анализ наиболее развитых РОКС. Показаны место и роль Тамбовской РОКС в России и ЦФО. Анализ развития других РОКС позволил найти общие аспекты в пространстве образовательных компьютерных сетей России и сформулировать концепции типовой РОКС.

В первой главе рассматриваются общетехнические аспекты современных компьютерных сетей регионального масштаба Показаны основные тенденции их развития. Сделан вывод, что уровень сложности этих сетей в настоящее время стал настолько велик, что породил дополнительные проблемы математического моделирования, связанные с большими размерностями информационных массивов, которые в силу разветвленно-сти сетей, многочисленности серверов и разнообразия трафика, подчас не способствуют пониманию поведения системы в целом.

Далее рассмотрены существующие системы моделирования компьютерных сетей в типичных сферах: 1) управление трафиком; 2) маршрутизация; 3) сжатие данных; 4) проектирование сетей. Наибольший интерес для РОКС представляет последний пункт, так как при экспоненциальном темпе развития наиболее актуальным сейчас является опережение потребностей путем внедрения новых программно-технических возможностей, т.е. реконструкция сетей. Можно выделить три главных направления в моделировании сетей для целей их проектирования: 1) вероятностное представление процессов, происходящих в сети; 2) использование теории очередей и массового обслуживания, 3) теория самоподобия трафика (фрактальный подход). Первый подход основан на статистических исследованиях компьютерной сети и нахождении параметров распределения Пуассона, в предположении, что вероятность прибытия очередного пакета пропорциональна длительности соответствующего интервала времени и не зависит от времени, прошедшего с момента прибытия последнего пакета. В этом смысле прибытие пакета в любой момент времени ожидается с одинаковой вероятностью. Исследуются возможные последствия принятия конструктивных и топологических решений путем извлечения функции времени задержки пакетов из спектральной плотности, полученной путем длительных наблюдений. Проектные решения принимаются, как правило, из сопоставления сети-прототипа с тенденциями появления новой сети. 12

Второй подход имеет много общего с первым и в ряде работ найдены удачные комбинации моделей очередей и теории вероятностей. Решение подобных задач в теории очередей начинается с оценки производительности проектируемой системы. Пределы применения теории очередей лимитируется числом серверов, вычислительная сложность растет экспоненциально. Наиболее типичным в этой сфере является имитационное моделирование: генерирование случайных последовательностей запросов и нахождение критической скорости, при которой сервер для наперед заданной производительности и при заданной длине буфера запросов перестанет адекватно отрабатывать трафик. В случаях, когда в обработке запросов участвуют несколько серверов и нельзя пренебречь внешним трафиком, задача усложняется. На сегодняшний день нельзя сказать, что исследования в направлениях 1) и 2) полностью неактуальны. Исследования продолжаются, но меняются масштабы применения, и в ряде отраслей (сети специального назначения, например) ставятся задачи устранения перегрузок в критических подсистемах, проектируются корпоративные сети и др.

Новые перспективы открываются в различных комбинациях направлений 1) и 2), особенно с привлечением ряда смежных областей знаний. В работах проф. Л.И. Абросимова, например, отражаются сочетания ряда областей знаний с классическими представлениями компьютерных сетей в виде методов и моделей. Составляется граф сети и между узлами сети задаются законы распределения, которым подчиняются информационные пакеты при их прохождении Ставится вопрос о статистической оценке времени прохождения пакета с учетом старения информации, сбоев и т.п. Речь идет о проектировании сетей таким образом, чтобы искомое время получилось минимальным в наперед заданных узлах. Оценка времени прохождения сигналов основана на структурных преобразованиях Лапласа. В простейших структурах временные характеристики сети можно найти дифференцированием несобственных интегралов, после чего решаются системы уравнений. В современных быстродействующих сетях последних лет появилась тенденция упорядочения информационных пакетов в кадры без диагностики их прохождения, что способствует смещению статистики в сторону нестандартных распределений. В частности, функция плотности распределения может быть многоэкстремальной и тогда задача вычисления обратной формулы Фурье становится трудноразрешимой. Сложность временного масштабирования при моделировании современных быстро-

действующих сетей может внести в обратные задачи элементы вычислительной некорректности - источник методических погрешностей. Структурные преобразования, сочетаемые с представлением алгоритмической машины в виде машины Тьюринга, могут совершенствоваться в направлении учета особенностей работы современных серверов, однако вычислительная сложность при этом имеет тенденцию к резкому росту.

В последнее время появилось немало работ, в которых представлен обширный практический материал наблюдений за состоянием высокоскоростных компьютерных сетей, согласно которым стохастическая природа передачи информации теряет свои традиционные представления. Тем не менее, традиционные подходы к моделированию компьютерных сетей сыграли важнейшую роль и помогли приблизить состояние компьютерных сетей к их сегодняшнему состоянию.

В последнее время ученые разрабатывают новые концепции математического моделирования компьютерных сетей Большой интерес представляют исследования самоподобия трафика, связанные с понятием «фракталы» и теорией хаоса. Традиционные законы распределения замещаются законами со слабо затухающей плотностью распределения и бесконечной дисперсией. Однако, исследования в этой области остаются в рамках традиционных подходов и многие проблемы - нерешенными В задачах региональных масштабов сценарии имитационных экспериментов подразумевают, прежде всего, многократный расчет, что возвращает нас к прежним вычислительным проблемам.

Таким образом, анализ источников информации по вопросу математического моделирования показал необходимость дальнейшей разработки теоретического базиса в контексте проблематики РОКС.

Постановка задачи исследования представляется в следующем виде: разработать методологию моделированию компьютерных сетей большой размерности с учетом их структурных особенностей, оцениваемых одномерной характеристикой информационной упорядоченности, и применить этот подход к проблематике РОКС.

В следующих двух главах автор вводит читателей в пространство теории сложности, развиваемой в контексте поставленной задачи.

Глава 2 посвящена вопросам поиска количественных оценок структурной сложности орграфов. Структуру РОКС можно представить взвешенным орграфом, и ставится задача оценки его структурной сложности. 14

Глава 2 начинается с обзора современного состояния теории сложности, и выявляются возможные параллели этой сферы знаний с проблемами РОКС.

В самых разных областях знаний все чаще используется термин «сложность» Появляются задачи, где требуется оценивать сложность, и на этой основе получаются решения. Постепенно накапливается обширный материал, объединенный идеями новой области знаний - теории сложности Для количественного познания сложного, т.е. для формализации сложности, сложное явление снабжается математической моделью, основанной на типовых элементах прикладной математики. Применительно к выбранному типу модели разрабатывается критерий сложности. Основанием для его разработки служит набор непротиворечивых аксиом (аксиоматика сложности). Совокупность аксиом строится таким образом, чтобы перевести познание сложности из области сугубо качественных сопоставлений в математически точные количественные характеристики.

Познание сложности происходит в двух основных направлениях: в глубину и ширину. В первом случае познание явления состоит в углублении способности видеть мельчайшие подробности и давать им объяснение; при этом сложность исходного явления зачастую может оказаться континуально большой. В данной работе производится охват наблюдаемой части развивающейся компьютерной сети, т.е. это своего рода поиск в ширину. Чем больше компьютеров в сети привлекается к проводимым исследованиям, тем больше сложность познания; если продолжать расширять масштабы сетевых взаимодействий, сложность, подобно поиску в глубину, также может стремиться к бесконечности. В этом смысле представляется разумным ограничить рассмотрение числа компьютеров, подключенных к глобальной сети масштабами «сильной связности». Таким образом, в поле наблюдения попадают именно те компьютеры, которые находятся, прежде всего, в рамках региона, участвуют в образовательном процессе и формировании знаний, а направления информационных потоков между узлами сети и, соответственно, вершинами графа таково, что с позиций теории графов структура РОКС - сильно связная.

Выдвигается гипотеза, что сложность РОКС как системы большой размерности, состоящей из вполне наблюдаемых и хорошо изученных элементов - узлов сети - суть структурная сложность, и она априори тем выше, чем больше узлов и связей между ними. Причем рамки РОКС, в ее

типовом варианте, и собственно связи определяются доминирующими целями функционирования сети - целями образовательного процесса.

Для исследования структурной сложности структура системы ассоциируется с понятием «ориентированный взвешенный граф». Ориентация дуг отражает асимметричность трафика в современных сетях большой размерности. В дальнейшем подразумевается, что орграф обладает свойством сильной связности, и тогда его сложность увеличивается с ростом числа дуг и контуров, по крайней мере, если влияние этих показателей взаимно абстрагировано. Становится возможным использование традиционных представлений теории графов для оценки структурной сложности. Характеристики графа необходимо трансформировать в конкретные, алгоритмически выверенные процедуры, отвечающие целям структурного анализа. В противном случае, когда граф классифицируется как конечномерная сеть, говорить о его структурной сложности без привлечения избыточных сведений о «входах» и «выходах» (экзогенных и эндогенных вершинах) вообще затруднительно - открытая система в общем случае теряет свойства обособленности от внешней среды, тогда как нас интересует именно морфология системы с наблюдаемой структурой Без ограничения общности замкнутые системы сопоставляются с сильно связными орграфами. Тогда очевидно, что сложность замкнутой системы с ограниченным числом элементов измерима и представима количественно. Включение РОКС в глобальные сети можно проимитировать в некотором приближении структурным замыканием: выделяется группа из сильно связных объектов (взаимно достижимых), своего рода ядро, внешние связи этой группы представляются в виде дополнительных (фиктивных) объектов, образующих совместно с основной группой замкнутую систему.

Далее во второй главе рассматриваются вопросы оценки структурной сложности орграфов Прежде всего, это невзвешенный орграф

размерности Штб^ =(п,т), в котором К = {у,,у2,...,у„} -множество вершин, £> = й2,- - множество дуг;

¿1 = (-» с?,), / = 1, /п - дуга, имеющая начало в вершине с индексом

и конец в вершине с1, =(укеУ), при этом

Предлагается оценивать структурную сложность орграфа критерием 16

. посредством которого орграфу ' в однозначное соответствие ставится целое неотрицательное число чем оно больше, тем орг-

раф С^ сложнее. Нулевой сложностью, в соответствии с сущностью задач, решаемых применительно к РОКС, обладает «простой орграф» без контуров, т.е. дерево. Шкала сложности, построенная по критерию

, согласована с целью анализа, в соответствии с которой требуется

упорядочить орграфы в порядке возрастания структурной сложности; фактически речь идет о сортировке орграфов.

В отсутствии весов структурная сложность

орграфа О^ '

может оцениваться по двум показателям: числу дуг т и числу контуров К (строчная размерность матрицы контуров С). Если рассматривать каждый из этих показателей в отдельности и принять за основу построения критерия | соответствующие аксиомы (1° - орграф О^р, с числом

дуг тА, сложнее орграфа О^, имеющего тв дуг, если тА > тв; 2° -структурная сложность невзвешенного кольца монотонно возрастает с ростом числа вершин), то получаем два неконструктивных критерия

= таБ {в ) = К.

Их композиция конструктивна по обеим аксиомам

Далее в главе 2 исследуется структурная сложность взвешенного сильно связного орграфа Взвешенные орграфы представляют собой совокупность трех множеств. К множествам вершин и дуг добавляется множество весов Г = {у,,у2, ..,у„,}, с вещественными положительными элементами у,, каждый из которых сопоставлен дуге с!1 е О, / = 1, т . Таким образом, взвешенный орграф - это совокупность й = (У,Б,Т) .

Для оценки структурной сложности в рассмотрение вводятся новые взвешенные матричные представления: смежности X, инцидентности В

17

и контуров С. Предлагается матричный вариант критерия

в котором первый сомножитель (т) заменяется на произведение ХВ, а второй (К) - транспонированной взвешенной матрицей контуров (см формулу (1)). В теории графов есть доказательство равенства ХВСГ = О для невзвешенных орграфов.

Предлагается проводить взвешивание матриц, описывающих структуру орграфа, в случае, когда его дуги имеют вес, следующим образом:

<4 =0'->./)б£>=> г*;

(2)

ч =1=>2

(3)

^ &.<!) Ф1-=> О,

с-Ы

' сп = Кхт У

1 к=1

(4)

с = 0 => О,

=у

где С

= (с ) -

> Кхт

матрица контуров в традиционном ее определении, т.е.

элемент с равен 1, если дуга с номером у входит в состав контура с номером 1, в противном случае он равен 0. Было обнаружено, что при замене в произведении ХВСГ всех соответствующих матриц их взвешенными вариантами (2)-(4), оно становится отличным от нуля, причем только тогда, когда орграф не содержит транзитивных вершин. Далее вводится новое понятие - матрица сложности:

\У = (ХВСГ)(ХВС7')Г, (Нт\У = (ихи),

(5)

фактически это симметризованное произведение ХВС . Критерий структурной сложности взвешенного орграфа осуществляет проецирование матрицы сложности на множество положительных действительных чисел Я*, т.е. фактически это норма матрицы сложности: 18

5(4)(С)ЧИ2=тах{М™)},

(6)

где X, (W), I = \,п - спектр матрицы \У.

Рассматривается процедура упрощения орграфа - она состоит из по-следователыю-параллельного разрыва некоторого подмножества дуг орг- •

рафа и приводит орграф к дереву. Учитывается, что орграф является, по сути, математической моделью, описывающей структуру сложной системы, в данном случае это региональная компьютерная сеть Структурная сложность замкнутой системы, вполне очевидно тем больше, чем больше контуров содержит ее структура и чем больше вес тех дуг, которые, будучи удалены, приводят орграф к дереву, а систему, в которой элементы (вершины) снабжены математическим описанием - к состоянию итерационного векторизованного расчета с минимальной вычислительной сложностью. Таким образом, цель анализа структурных свойств технической системы, представленной в виде математических моделей и связей между

ними, усложняется - от простого упорядочения (по критерию (6')) до

оптимального расчетного модуля всей совокупности математического описания.

Для верификации критерия (6) потребовалось уточнить, всегда ли критическая дуга (ее удаление приводит взвешенный орграф к дереву) является наиболее приоритетной в процедуре оптимального упрощения орграфа, благодаря чему познание структурной сложности производится наискорейшим образом и затрачивается минимум усилий? Ярким примером наискорейшего познания структурной сложности, в соответствии с постулатами познания сложного И Пригожина, является гамак - орграф, в котором одна единственная дуга является критической, так как через нее проходят в точности все контуры орграфа, а разрыв приводит сильно связный орграф к дереву за один шаг. Если предположить, что вес критической дуги в гамаке значительно больше суммарного веса всех других дуг, то разрыв этой дуги не согласуется с известными принципами познания сложного - наискорейшее упрощение может оказаться наиболее трудоемким процессом из всех возможных вариантов его организации. Для ответа на этот вопрос требуется определение меры приоритетности дуги

a(dl,Ay) = —--i----,i = \,m. (7)

У, д7

В формуле (7) a(d,; Ay) - мера приоритетности дуги dt, определенная с точностью до параметра Ау - приращения веса дуги;

S^ (С| 7, <=у, + Лу) - структурная сложность орграфа G, в котором вес

/ -й дуги получил приращение.

Критерий оценки структурной сложности (6) совместно с мерой предпочтительности явились основой адаптированного к РОКС матричного критерия, использованного для решения задач оптимизации, описываемых далее в четвертой главе.

В третьей главе понятие «структурная сложность» развивается в направлении замкнутых детерминированных технических систем, характерных наличием математических моделей отдельных элементов и информационных связей между ними.

Прежде всего, необходимо дать формальное определение таких систем. Для этого потребовалась формализация ряда обобщенных некоммутативных операций, действующих на два абстрактных объекта - условно А и В : связывание А В ; следование А^>В; обобщенное «ИЛИ» АУВ; обобщенное «И» А X В; характеризация А^В; конкретизация А*~В ; соответствие А^В . Они участвуют во всех определениях, аксиомах и операторных уравнениях третьей главы.

Объекты системы обозначаются f„t = \,n, где п — число их в системе. Между объектами на начальном этапе наблюдения могут устанавливаться, прежде всего, операции предшествования: ft< f . Непосредственные связи, видимые наблюдателем, трактуются как дуги, образующие множество П = f,к - \..т\ i,j e{l..«}j, где t-» означа-

ет, что между объектами действует непосредственная связь. Система § представляет собой множество отношений предшествования:

4/j)| '>Уе {'••"}} > среди которых могут быть дуги. Структура

системы обозначается Str(S), и она может иметь, среди прочих, такую важную характеристику как множество достижимостей 20

( Га 1 , , , ч\ЛЛ

~81г(В). (8)

V. V ( Лг'' " > У У

0= ({яг|&А(/^//);г = 1..со;,,уе{1..И}}) {ё„г = \ .со}

Замкнутость и сильная связность обозначаются одинаково: (система) и (структура). Тогда условие сильной связности прини-

мает вид ((§—§)~(П—П)) о (ю = п2 . Вводится определение подсистемы (В' с В)<Ц(э(ас^с1е(В))| В'-^а )=Ц^(£сэс1е(В')) | Б^Ь )),

где с!е(В) - постулат, обозначающий «дескриптор» (в данном случае это дескриптор системы §).

РОКС - параметризованная система вида 8«((П«Г)л^). При

идентификации структуры системы не утверждается, что учитываются все возможные взаимодействия в системе. В главе 3 содержится материал по вопросам связи отношений предшествования с дугами - это вопросы агрегирования знаний об исследуемой сложной, структурированной системе. Уделяется внимание вопросам параметризации систем, базисом здесь является обобщение экспертных знаний.

Формализация структурной сложности замкнутой детерминированной технической системы подразумевает, что должны быть найдены дескрипторы соответствующие решаемым задачам. Дескрипторы должны быть непротиворечивыми, описывать шкалу сложности с избытком. В свою очередь, шкала структурной сложности должна отражать цель анализа системы 21 (В). Основными дескрипторами шкалы структурной сложности являются набор аксиом сложности и ее алгебра.

Сначала вводится понятие «нулевая структурная сложность» (О). Структурная сложность обозначается ©(В) и она равна О, только в случае, если система § не содержит подсистем

—- В). Наряду с нулевой структурной сложностью необходимо ввести единичную сложность 1: (1 © ©(В)) = 0(8).

Алгебра структурной сложности определяет операции сложения и умножения для подсистем В,,В2 с § :

1 Сложение сложностей, Ф :

((8, =0),(((©(§,) е©(52))0(©(Б,)т©(82)))))~ (9) (((с>1)' се1Г)~©(§,));

о-о

2. Умножение сложностей, ®:

((0(8,)©©(82))«(Б„§2))«

о-о

(((©(8,)©0(§2))0(©(Б])Т©(82)))«(©(§2)Т©(В1))).

(10)

Следуя постулатам И. Пригожина, познание сложного производится путем упрощения; в данном случае необходимо выбрать дугу , удалить ее из системы, затем выбрать для удаления я2 и т.д. Общее число удалений (разрывов) обозначается р . Выбор дуг для разрывов подобен процедуре решения системы нелинейных уравнений методом Зейделя и имеет рекурсивную архитектуру. Доказана теорема о рекурсивности критерия структурной сложности, согласно которой ©(8) связан отношением прямой пропорциональности с рекурсивным итератором системы

©(В~-П)<=>у, (1 +©(§-* <=>Йег(Б)}))).

(И)

Иллюстрацией (11) может служить рис. 1.

Сильно связные подсистемы

Рис. 1. Варианты состояния § после разрыва итератора Э1Х

Если последовательность разрывов, которая минимизирует структур-

мальная, а соответствующая оценка сложности - конструктивная, отвечающая цели анализа. Общий вид критерия структурной сложности был получен как приближенное решение операторного уравнения, основанного на предикатах, аксиомах, постулатах, определениях и теоремах и согласованного с целью анализа системы (приводится в упрощенном виде)

где р* - число подсистем, образованных разрывом дуги с?,*, имеющей вес у*.

Вычисление критерия (12) подразумевает, что система § на всех уровнях рекурсии предварительно минимизируется - транзитивные дуги стягиваются, а возникающие при этом параллельные дуги конденсируются по правилам, предикативная основа которых согласована с целью анализа системы. В главе 3 также рассматриваются многочисленные вопросы вычислительного характера, позволившие разработать эффективные параллельные алгоритмы вычисления критерия (12).

Итогами глав 2, 3 является разработка основ специализированного направления теории сложности, позволяющего решать задачи математического моделирования процессов развития РОКС силами самой РОКС, как источника распределенного вычислительного потенциала. Заложен новый теоретический базис системного анализа сложных технических систем большой размерности, основанный на постижении структурных особенностей исследуемых систем через оценку их структурной сложности. В частности, в главе 3 показано, что в постижении сложного важная роль отводится понятию «цель анализа». Именно она является первоосновой аксиом и определений, способствует формированию алгебры структурной сложности, благодаря чему выводятся критерии количественной оценки сложности, способствующими выводу оптимальных алгоритмов решения задач большой размерности на кластерной основе

В четвертой главе идет речь об использовании критериев оценки структурной сложности для решения задач РОКС. Проблематика системного анализа РОКС иллюстрируется на рис. 2.

ную сложность ©(§) удалось найти, то эта последовательность - опти-

N

(12)

\

Рис. 2. Основные проблемы системного анализа РОКС

На уровне РОКС решаются две глобальные задачи. На рис. 3 показаны главные тенденции к постановке этих задач, а именно показано, что двухзадачный комплекс подразумевает взаимодействие задач на уровне их взаимопроникновения.

Адаптация информационных потоков под состояние сети основана на использовании критерия 5(4^(С7) в режиме имитационного моделирования. Для имитационного моделирования РОКС предлагается использовать новый подход, в основе которого - оценка структурной сложности системы с применением взвешенных орграфов. В данном случае РОКС структурируется орграфом динамического развития О0 (г) = (к°,£>"(?)), где / -текущее время имитационного моделирования (используем сокращенную запись, в которой дуга включает в себя ее вес); V0 = |у,°,/= 1,и°| - множество вершин, ассоциируемое с узлами сети в условиях ранее проведенного 24

агрегирования; (г) = = г%уак [ф,] е ¡1,«°};* е (г)}} -

множество дуг, исходящих из вершин и заходящих в вершины V0; в момент времени / с весом у°к; верхний индекс «О» означает начальный уровень структуризации, без учета внешних связей

Рис. 3. Основные тенденции решения проблем системного анализа РОКС

Предполагается, что за период имитационного моделирования число вершин графа (соответствующих серверам) остается неизменным, тогда как множество дуг может меняться как во времени, так и в информационном пространстве. В каждый отдельно взятый момент времени граф системы =0°(1) можно классифицировать как взвешенный орграф с числом вершин п° и числом дуг т° = т° (?). Рассматривается период адаптации сети Т: / е [О, Т\, который делится на пт частей, причем, не обязательно равномерно (учитывается график учебного процесса). Число пт выбирается достаточно большим: таким, чтобы на любом из интервалов времени [г,,/^,],;'= -1, = ',(') морфология орграфа не менялась. Внешние связи региональной компьютерной сети рассматриваются как множества

25

In(/) = jln, (/),i = 1,и°| и Out(i) = jout, (t),i = l,«°j, соответственно, для

входящего и исходящего трафиков. Если узел с номером i в момент времени t не имеет самостоятельного выхода во внешнюю информационную среду, то In, (?) = 0, Out, (?) = 0. В противном случае входящий трафик

г'-го узла с внешней стороны оценивается функцией In, = In, (г) > 0 - это его суммарная стоимость за интервал времени t е ],у = Q,NT -1, в

течение которого полагаем In, (?) = idem; исходящий трафик Out, = Out, {t,)> 0 оценивается аналогичным образом по соответствующим расценкам.

В качестве веса дуги принимаем отношение стоимости детерминированного трафика за период, в течение которого флуктуациями трафика можно пренебречь, к стоимости обслуживания линии связи с коррекцией пропускной способности по формуле

где dk(i,j) - дуга с номером к, исходящая из вершины с номером / и заходящая в вершину с номером j ; у — вес дуги, положительное вещественное число; Qn - стоимость трафика по направлению от / к j; Q. -стоимость обслуживания линии связи; Z(i,j) - оценка пропускной способности линии связи в направлении от / к j ; Zs (г, у) - оценка пропускной способности выходного канала узла j с учетом особенностей обработки сигналов именно по каналу / j.

Для оценки структурной сложности РОКС предлагается использовать преобразование \G,n,m} = , в соответствии с которым

внешние связи отдельного узла v, преобразуются в пару дуг и вершину v,.

В результате преобразования, после переиндексации, получается граф G(r) = (F, £>(/)),

для которого необходимо вычислить структурную сложность S^ (G(/)). Политика перенаправления информационных пото-26

ков РОКС (протокол адаптации) / (г, £>) включает в себя как полностью

равноправные, возможные изменения структуры информационных потоков; фактически это искомый орграф динамического развития.

Протокол /, (/, £)) должен строиться таким образом, чтобы сложность на периоде времени [0,Г] менялась как можно меньше,

и являлась решением задачи оптимального управления на графах (с позиций ее классификации):

гр ^^

^(ф/Д^,))))

->шш;

(14)

/П1[1п,(0,0иц(/)] = 0; п[/т М)]

(15)

(16)

В задаче (14)-(16) присутствуют: - траектория развития внешнего окружения рассматриваемой сети; г| и г| — соответственно, стоимость политики перенаправления информационных потоков сети и ее верхний предел.

Второй, не менее важный класс задач (рис. 3), связан с реконструкцией РОКС. В этих задачах применяется совокупный критерий структурной сложности, в котором в единое целое объединяются представления о структуре РОКС, как математической абстракции (орграф), и как о замкнутой технической системе. Необходимость такого объединения обусловлена спецификой РОКС как информационной системы, в которой величины нулевой и единичной структурной сложности нельзя считать константами. Сначала модернизируется матричный критерий структурной сложности 51'4'; он трансформируется в критерий предпочтительности Р ; при этом работает цель анализа, совпадающая с той, что была принята при выводе 0, а именно

(/.)

->тах, (П)

где значок означает оптимальность иерархической кластеризации, когда используются все имеющиеся ресурсы региональной сети, причем для связей между подзадачами предпочтительными являются каналы наибольшей

мощности с наименьшей загрузкой; индекс «1» означает, что дуга с1*х лежит на поверхности рекурсии; обозначение /*(•)[/] используется для конкретизации /-Й сильно связной подсистемы (из общего их числа /?,*), образовавшейся в результате действия оператора структурной декомпозиции Оес(*) на граф С без дуги , в котором транзитивные и параллельные

ветви минимизируются по правилу Т. В критерии (16) учтено, что вес любой дуги - вещественное число, а перед рекурсивным ветвлением /*(£)<=:• производится поиск наиболее предпочтительной дуги с/,* - решается задача на поиск максимума.

Далее делается допущение о полной наблюдаемости РОКС как системы. Используя определение совершенного постулата (дает исчерпывающее представление об объекте конкретизации) из главы 3, утверждается, что

[©(£)!. (18)

В итоге получаем совокупный критерий структурной сложности РОКС в виде

Н(О) = а1Р(в)/йе1Ф + а20(О), (19)

где а,, — весовые коэффициенты, должны быть согласованы с нулем и

единицей структурной сложности конкретной РОКС.

Вводится понятие «стохастическая структурная сложность», это случайная величина природа случайности которой базируется на происходящих в сети случайных изменениях активности пользователей, сбоях в прохождении пакетов и т.д Здесь С? - граф со случайной структурой, в котором число дуг, а также их вес - случайные величины.

Для оценки стохастической структурной сложности используется статистика слежения за состоянием РОКС, по которой сначала произво-28

дится выделение трендов на заданном периоде рассмотрения и выявление устойчивых колебаний нагрузок каналов, а затем - выделение случайной составляющей (по известным методикам). На основе этой информации производится параметризация стохастического состояния РОКС, итогом

которой является назначение дугам орграфа весов в виде функций

= (20)

где ¿к(г) -тренд, соответствующий формуле (13); с!к - случайная составляющая.

Действие формулы (20) ограничивается периодом времени I е [(,/], полученным в результате анализа периодичности. Законы распределения величин с1к известны из анализа статистики, а для генерации случайных чисел используются датчики, согласованные с соответствующими гистограммами В процессе имитационного моделирования работы РОКС на заданном периоде рассмотрения производится многократный расчет сложности по формуле (19) и нахождение закона распределения методом Монте-Карло.

Качество 0»оЯ обслуживания работы РОКС оценивается дисперсией стохастической структурной сложности. Решение задачи о принятии решений по реконструкции РОКС должно сопровождаться решением задачи (14) —(16) на периоде наблюдения за состоянием сети для поддержания 0>о5 на заданном уровне. Иллюстрация к сопоставлению дисперсии стохастической структурной сложности и (^оБ показана на рис. 4, где на качественном уровне показаны два вида функции плотности распределения. При работе сети накоплено огромное количество конкретных данных, которые использовались в решении задачи (14) - (16).

^Ля(с)]

Большая дисперсия: плохое С^оБ

Улучшение (ДО сопровождается уменьшением дисперсии

й{6) -►

Рис. 4. Сопоставление дисперсии стохастической структурной сложности и (Зов

Прогнозное время ближайшей реконструкции определяется моментом, когда колебания (или неуклонный рост) информационной энтропии, вычисляемой как величины, обратной к математическому ожиданию ц[/7 стохастической структурной сложности, станет выходить за пределы диапазона допустимых колебаний. Это свидетельство неспособности сети, несмотря на все усилия по поддержанию роБ, справляться с изменениями, происходящими в РОКС. Иллюстрация к использованию этих концепций приведена на рис. 5.

Рис. 5. Решение задачи принятия решения по назначению времени ближайшей реконструкции РОКС

Таким образом, на основе теории структурной сложности удается прогнозировать время ближайшей реконструкции. Наблюдение за состоянием РОКС должно осуществляться при поддержании заданного уровня <Зо8, обусловленного решением задач адаптации информационных потоков Предложенная совокупность поставленных задач представляет собой целостную методику, которая нашла применение в практических мероприятиях по реконструкции РОКС Тамбовской области.

Пятая глава посвящена вопросам практической реализации решенных теоретических задач.

На рис. 6 приведена диаграмма наблюдений за информационной энтропией Тамбовской РОКС в целом. Проведенный анализ позволил предложить пути реконструкции существующей беспроводной телекоммуни-

кационной инфраструктуры, направленной на устранение узких мест и построение оптимальной структурированной сети. Если учесть, что трафик, образуемый ТГТУ, более чем вдвое превышает трафик сторонних организаций, то реконструкции в первую очередь подлежали все три ответвления беспроводной магистрали, расположенные в г. Тамбове. При этом реконструкция обеспечила не только существенное повышение производительности этих участков магистрали, но и отделение корпоративной сети ТГТУ, включающей все четыре корпуса университета, от сети сторонних организаций, используемой на договорной основе. Поскольку в настоящее время существенное повышение производительности участков магистрали можно обеспечить только на основе кабельных линий связи, а протяженность участков составляет от 1,5 до 10 км, была предложена схема на основе волоконно-оптического одномодового кабеля, проложенного по опорам контактной сети городского электротранспорта.

Рис. 6. Рост информационной энтропии Тамбовской РОКС на периоде решения задачи о реконструкции

Орграф центральной части сети ТБТипе! после реконструкции представлен на рис. 7.

Рис. 7. Орграф центральной части Т8Типе<::

1 - Ленинградская, 1 (площадка 1): 2 - Советская, 116 (площадка 2), 3 - Советская, 106 (площадка 3), 4 - Мичуринская, 112 (площадка 4), 5 - 'Гамбовгражданпроект (площадка 5); 6 - Телецентр (площадка 6);

7 - Железнодорожный дом связи (площадка 7); 8 - сеть ЯВЫе^ 1 Мб/с; 9 - радиосеть, сота 2. 10 - сети Центртелеком, 11 - сети Управления образования и науки области, 12 - сеть 1ШМКе1, 2 Мб/с; 13 - сети Администрации области, 14 - радиосеть, сота 1 Ребра - Мб/с

На этом орграфе проводилась отладка модулей программной реализации разработанного подхода

Далее в пятой главе рассмотрены типовые подходы к построению компьютерных сетей масштаба региона. Существенное внимание уделено поддерживающей организационной инфраструктуре - иерархической системе ресурсных центров РЕОИС.

Наиболее целесообразным представляется создание многоуровневой структуры ресурсных центров различного административного подчинения, финансируемых из самых разных источников и действующих на достижение единой цели развития образования для создания современного информационного общества. Взаимодействие всей структуры с Министерством образования и науки Российской Федерации, выработку стратегии разви-

тая и координацию действий на федеральном уровне осуществляет головная организация системы ресурсных центров.

В заключении диссертации содержатся ее основные результаты.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертации решена крупная научно-техническая проблема - создание теоретических основ построения и развития региональных образовательных компьютерных сетей. Эта проблема имеет важное социально-культурное значение, и оно подчеркнуто в национальном проекте «Образование», где предполагается обеспечить высокоскоростной доступ в Интернет всех образовательных учреждений.

Основные результаты работы:

1. Разработаны теоретические основы построения критериев структурной сложности замкнутых детерминированных систем большой размерности применительно к целям структурного анализа региональных образовательных компьютерных сетей.

2. Найдены условия применения теории структурной сложности для моделирования региональных образовательных компьютерных сетей, позволяющие упростить процедуру оценки их состояния до анализа одномерной величины в отличие от ранее известных методов, требующих большой вычислительной мощности и не использующих сети в режиме распределенных вычислений.

3. Разработаны методы и алгоритмы имитационного моделирования региональной образовательной компьютерной сети, использующие новый подход на основе оценки структурной сложности системы, что позволило снизить затраты на реконструкцию сети.

4. Сформулированы типовые технические подходы к построению региональных образовательных компьютерных сетей, открывающие новые возможности выбора рационального состава технических средств и особенностей телекоммуникаций при построении новых сетей и совершенствовании имеющихся Типовые подходы использованы в работах по ФЦП «Развитие единой образовательной информационной среды».

5 Основные результаты исследования реализованы при развитии Тамбовской региональной образовательной компьютерной сети, которая может быть признана типовой, и отдельные элементы которой использованы при создании и развитии образовательных сетей других регионов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пульт экспериментатора - устройство управления вводом-выводом результатов теплофизического эксперимента для ЭВМ / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.Е. Подольский [и др.] // Приборы и техника эксперимента Акад. наук СССР. - 1978. - № 1. - С. 241.

2. Пульт управления вводом данных теплофизического эксперимента в ЭВМ ЕС-1020 / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.И. Нестеров, А.И. Никитин, В.Е. Подольский // Автометрия Акад. наук СССР (сибирское отделение). -1979,-№2.-С. 84-86.

3. Власов, В.В. Управляющая программа АСУ теплофизическим экспериментом на базе ЕС ЭВМ / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.Е. Подольский//Программирование Акад. наук СССР,- 1978.-№2.-С. 88-91.

4. Немтинов, В.А. Методика определения полезного машинного времени при разработке САПР / В.А. Немтинов, В.Е. Подольский, С.Ю. Севастьянов И Приборы и системы управления. - 1985. - № 12. - С. 11-12.

5. Подольский, В.Е. Учет фактического машинного времени при работе в системе разделения времени ОС ЕС / В.Е. Подольский, С.Ю. Севастьянов, В.А. Немтинов // Программирование. - 1988. -№ 5. - С. 72 - 76.

6. Стул, Ю.З. Об учете использования ресурсов ЕС ЭВМ при работе АО С ВУЗ-ОСКАР / Ю.З. Стул, С.Ю. Севастьянов, В.Е. Подольский // Управляющие системы и машины / Акад. наук Украинской ССР. - 1987. -№ 5. - С. 39-40.

7. Подольский, В.Е. Создание инфраструктуры системы открытого образования / В.Е. Подольский // Информатика и образование. - 2001. -№4.-С. 11 - 18.

8. Архитектура корпоративной информационной системы поддержки принятия решений / И.В. Храпов, С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, Д.В. Букреев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2003. - Т. 9, № 1. - С. 30 - 33.

9. Подольский, В.Е. Анализ состояния и перспектив развития Тамбовской областной науч.-образоват. информац. сети / В.Е. Подольский // Вестник Тамбовского государственного технического университета. -2003. - Т. 9, № 2. - С. 166 - 176.

10. Подольский, В.Е. Использование критериев стохастической структурной сложности для принятия решения по реконструкции региональной образовательной компьютерной сети / В.Е. Подольский // Телекоммуникации и информатизация образования. - М., 2005. -№ 6(31). - С. 64 - 81.

П.Мищенко, C.B. Метод неразрушающего контроля при исследовании температурной зависимости теплофизических характеристик массивных образцов / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, А.А. Чуриков // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 1995. - Т. 1, №3,-С. 4-10.

12. Мищенко, C.B. Исследование массопроводности полимерных материалов вариационным методом / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, П.С. Беляев, А.А. Шлыков // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 1996. - Т. 2, № 1. - 2, 5 с.

13.Мищенко, C.B. Университет как центр новых информационных технологий / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, С.Н. Кузьмин // Высшее образование сегодня. - 2002. - № 2. - С. 23 - 28.

14. Мищенко, C.B. Разработка теоретических основ развития региональных образовательных компьютерных сетей на базе анализа структурной сложности / C.B. Мшценко, В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Инженерное образование: Электронный журнал. - http://www.techno.edu.ru:16001/db/msg/ 30384.html.

15. Пат. 2257551 Российская Федерация, МПК 7 G 01 G 3/08,23/36,23/48. Датчик веса / В.Ф. Першин, В.Е. Подольский, В.Г. Однолько, С.А. Егоров; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003107349; заявл. 17.03.2003 ; опубл. 27.07.2005, Бюл. № 21. - С. 1.

16. Пат. 2262080 Российская Федерация, МПК 7 G 01 F 1/30. Датчик расхода / В.Ф. Першин, В.Е. Подольский, В.Г. Однолько, С.А. Егоров, заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003110046/28, заявл. 08.04.2003 ; опубл. 10.10.2005, Бюл. № 28. - С. 1.

17. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ: Учебно-методический комплекс (УМК) «Архитектура ЭВМ и систем» /

B.Е Подольский [и др.], заявитель и правообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. -№ 2004612592, заявл. 29.09.2004 ; опубл. 21.03.2005, Бюл. № 1. - С. 1.

18. Подольский, В.Е. Повышение эффективности региональных образовательных компьютерных сетей с использованием элементов структурного анализа и теории сложности / В.Е. Подольский, С.С. Толстых. - М. : Машиностроение, 2006. - 176 с.

19. Казаков, В.Н. О применении средств прямого управления для ввода экспериментальных данных / В.Н. Казаков, В.Е. Подольский // Первая Всесоюзная конференция пользователей ЕС ЭВМ : тез. докл - М., 1975. -

C. 91 -93.

20. Мищенко, C.B. Автоматизированная система научных исследований из стандартных компонентов / C.B. Мищенко, В Е. Подольский, А А Чуриков // Промышленная теплотехника / Акад. наук Украинской ССР. - 1988 - Т. 10, № 5. - С. 101 - 103.

21. Подольский, В.Е Иерархическая АСНИ в области процессов тепло- и массопереноса / В.Е. Подольский // IX Всесоюз. теплоф. шк. : крат, тез. докл. / Тамб. ин-т хим. машиностроения. - Тамбов, 1988 - С. 154.

22. Mischenko, S.V. The technical university experience of using the electronic mail in educational process (Proceedings) / S.V. Mischenko, N P. Puch-kov, V.E Podolskiy // The First International Conference on Distance Education in Russia -M, 1994 - P. 149.

23. Подольский, В.Е. Использование Internet - и Intranet-технологий в сфере образования Тамбовской области / В.Е. Подольский, А.Ф. Писецкий // Новые информационные технологии в университетском образовании : материалы междунар. науч.-метод, конф. - Новосибирск, 1998. - С. 166 -168.

24. Использование телекоммуникационных возможностей технического университета в дистанционном образовании студентов, ограниченных рамками пенитенциарной системы / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, С.Н Кузьмин, C.B. Артемова // Информационные технологии и телекоммуникации в образовании : каталог и тез. докл. 2-ой Междунар. выст.-конф. -М., 2000. -С. 60-61.

25. Подольский, В.Е. Интеграция действующих систем управления ВУЗом в распределенной корпоративной сети ТГТУ / В.Е. Подольский, И.В. Храпов, Т.В. Овсянкин // Телематика - 2000 : тез. докл. междунар. науч.-метод. конф. - СПб., 2000. - С. 62-63.

26. Мищенко, C.B. Тамбовский государственный технический университет - центр информатизации региона / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский // Перспективные информационные технологии в высшей школе : тез. докл Всерос. науч.-техн. конф. - Тамбов, 1995. - С. 7-8.

27 Подольский, В.Е. Комплекс серверов ТГТУ как составляющая информационного наполнения образовательного пространства / В.Е. Подольский, А.Ф. Писецкий, С.М. Бродович // Информатизация образования в регионе . тез. докл. и выступлений на IV науч.-практ. конф - Тамбов, 2002.-С. 11-13

28. Мищенко, C.B. Экспериментальная иерархическая вычислительная сеть Тамбовского института химического машиностроения / С.В Мищенко, В.Е. Подольский // Проблемы компьютеризации управления в высшей школе : тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. — Тамбов, 1990. -С. 5-6

29 Мищенко, С.В Опыт работы ТамбовЦНИТ в региональной и вузовской информатизации / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, А.Ф Писец-кий // Перспективные информационные технологии в высшей школе : тез. докл. науч.-техн. конф. - Самара, 1993. - С. 51 - 53

30. Подольский, В.Е. Десять лет работы Тамбовского государственного технического университета в качестве образовательного Интернет-провайдера / В.Е. Подольский // Телематика - 2002 : тр. Всерос. науч.-метод, конф. - СПб., 2002. - С. 75-76.

31 Подольский, В.Е. Развитие сетевой инфраструктуры сферы образования Тамбовской области / В.Е Подольский, А.Ф Писецкий // Relarn'96 : сб. докл. конф. Ассоциации науч. и учеб. организаций пользователей сетей передачи данных Relarn. - M., 1996. - С. 37 - 40.

32 Подольский, В.Е. Internet в сфере образования и науки Тамбовской области / В.Е. Подольский, А.Ф. Писецкий, С.Ю. Севастьянов // Relam'97 : сб. докл. конф. Ассоциации науч. и учеб организаций пользователей сетей передачи данных Relarn - H. Новгород, 1997. - С. 12-14.

33. Мищенко, C.B. Опыт подключения к Internet глубинных сельских школ с помощью беспроводных технологий / C.B. Мищенко, В.Е Подольский // Интернет. Общество. Личность (ИОЛ-2000) : тез. докл. Второй Междунар. конф. - СПб., 2000. - С. 242.

34.Тараненко, В.А. Некоторые аспекты построения беспроводных магистралей повышенной протяженности для создания региональных образовательных сетей / В.А. Тараненко, В.Е. Подольский, В.Н. Кузнецов // RELARN-2001 : материалы VIII конф. представителей регион, науч.-образоват. сетей. - Петрозаводск, 2001. - С. 59-61.

35. Подольский, В.Е. Имитационная модель одной системы автоматизации научного эксперимента на базе ЕС ЭВМ / В.Е. Подольский // Математическое обеспечение ЭВМ вузов. - Воронеж, 1980. - С. 128-131.

36.0 создании в Тамбове волоконно-оптической сети центрального офиса Распределенного ресурсного центра регионов Центрального федерального округа по развитию единой образовательной информационной

среды / А.Н Тихонов, В.Е. Подольский [и др.] // Телематика-2003 : тр. X Всерос. науч.-метод, конф. - СПб., 2003. - С. 135 - 138

37. Мищенко, C.B. Создание единой образовательной информационной среды Тамбовской области / С.В Мищенко, В Е. Подольский // Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий : материалы пятой Всерос. науч.-техн. конф - Улан-Уде, 2004. -С. 293-295.

38. Система ресурсных центров как территориально распределенная инфраструктура информатизации отрасли / Н.Е. Астафьева, В.Е. Подольский, И.С. Касатонов, А.Ф. Писецкий // Ресурсные центры сферы образования России : сб. науч. ст. - M , 2004. - С. 54 - 59.

39. Мищенко, C.B. Информатизация образования - один из путей к построению информационного общества (на примере Тамбовской области) / C.B. Мищенко, С.Н. Бастрыкин, В.Е. Подольский // Образование-98 : материалы конгр. - М., 1998. - Ч. 2. - С. 61 - 64.

40. Радченко, И.М. Создание программных приложений для проведения коллективных аудио/видео конференций в системе дистанционного обучения с использованием технологий четвертого поколения / И.М. Радченко, В.Е. Подольский // Телематика'2005 : тр. XII Всерос. науч.-метод, конф. - СПб., 2005. - Т. 2, секции D, Е. - С. 523 - 525.

41. Роль Тамбовского государственного технического университета в обеспечении качества, стандартизации и сертификации ИКТ / C.B. Пономарев, И.С. Касатонов, Э.В. Злобин, В.Е. Подольский // Телематика'2005 : тр. XII Всерос. науч.-метод конф. - СПб., 2005. - Т. 1, секции А, В, С. -С.196-197.

42. Подольский, В.Е. Стратегия развития образовательных сетей Тамбовского региона / В.Е. Подольский, В.И. Сергеев, С.Ю. Севастьянов // Технологии Интернет - на службу обществу (Актуальные проблемы использования и развития Интернет/Интранет технологий) : сб. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. - Саратов, 2005. - С. 309 - 313.

43. Направления работ по подключению школ Тамбовской области к сети Интернет / А.Ф. Писецкий, В.Е. Подольский, В.Н. Кузнецов, В.И. Сергеев // Информатизация образования в регионе : сб. материалов 5-й науч.-практ. конф. работников образования. - Тамбов, 2004. — С. 15-17.

44. Апробация спутникового ассиметричного доступа сельских школ Тамбовской области в Internet / В.Е. Подольский [и др ] // IT - инновации в 38

образовании : материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Петрозаводск, 2005. -С. 183 - 185.

45. Развитие региональной телекоммуникационной инфраструктуры для учреждений среднего образования / Подольский В.Е. [и др.] // Телема-тика'2005 : тр. XII Всерос. науч.-метод. конф. - Т 1, секции А, В, С -СПб., 2005 - С 114-115.

46 Подольский, В.Е. Вопросы информатизации Тамбовского государственного технического университета / В.Е. Подольский // Вопросы Современной науки и практики / Университет им. В.И. Вернадского. - 2005. -№ 1.-С 52-56.

47. Особенности математического моделирования современных компьютерных сетей в образовательной сфере / А.Н. Тихонов, С.В. Мищенко,

B.Е. Подольский, С.С. Толстых // Телематика-2003. - СПб., 2004 - Т. 1 -

C. 78-79.

48. Подольский, В.Е. Структурная оптимизация региональной образовательной компьютерной сети / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Информационные технологии в науке, технике и образовании : сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. - М., 2005. - Т. 1. - С. 56 - 58.

49. Подольский, В.Е. Оптимизация кластерных вычислений с использованием критериев структурной сложности / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Вторая Сибирская школа-семинар по параллельным вычислениям. -Томск : Изд-во Том. ун-та, 2004. - С. 45 - 50.

50 Подольский, В.Е. Оценка эффективности функционирования региональной образовательной компьютерной сети на основе критериев структурной сложности / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // КБД-ИНФО-2004 . сб. тр. науч.-практ. конф. - Сочи, 2004. - С. 159.

51, Подольский, В Е. Использование критериев структурной сложности для имитационного моделирования региональных компьютерных сетей / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Параллельные вычисления в задачах математической физики : сб. ст. - Ростов н/Д : Изд-во РГУ, 2005. - С. 67 - 75.

52. Podolskiy, V.E. The use of stochastic structural complexity criteria for acceptance of decisions on reconstruction of a regional educational computer network / V.E. Podolskiy // Information technologies in Education and Scientific research' materials of the international scientific conference. — Ege University, 2005.-P. 234-237.

53. Подольский, В.Е. Неполные системы сочетаний мероприятий в задачах повышения качества обслуживания региональных образовательных компьютерных сетей / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // КБД-ИНФО-2005 : сб. тр. науч.-практ. конф. - Сочи, 2005. - С. 334 - 336.

54. Мищенко, C.B. Роль Тамбовского ГТУ в информатизации образования региона // C.B. Мищенко, В.Е Подольский // Информационные технологии в образовании и науке (ИТОН-2006) : материалы Всерос. науч.-практ. конф. - М., 2006. - Ч. 2. - С. 381 - 388.

55. Мищенко, C.B. Повышение эффективности региональных образовательных компьютерных сетей на основе структурного анализа и теории сложности / C.B. Мищенко, В.Е. Подольский, С С. Толстых // Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке : междунар. науч. конф.-Турция, 2006.-С. 171-172.

56. Подольский, В.Е. Оценка стохастической структурной сложности вариантов маршрутизации информационных потоков в региональной образовательной компьютерной сети / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Информационные технологии и моделирование приборов и техпроцессов в целях обеспечения качества и надежности : сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. -М., 2006. -T. 1.-С. 103- 105.

57. Подольский, В.Е. Перспективы дальнейшего развития Тамбовской беспроводной сети передачи данных (TWN) в вузе и регионе / В.Е Подольский, В.И. Сергеев, В.А. Тараненко // Телематика'2006 : тр. Всерос. науч.-метод, конф. - СПБ., 2006. - Т. 1. - С. 271 - 273.

58. Подольский, В.Е. Применение современных информационно-коммуникационных технологий (Wi-fi, Wi-max, MPLS, IPv.6) для обеспечения единства учебно-научно-инновационной деятельности мобильных студентов и преподавателей / В.Е. Подольский [и др.] // Стратегическое управление университетом : материалы междунар конф. - Тамбов, 2006. -С. 171 - 179.

59. Подольский, В.Е. Распределенные вычисления в оценке структурной сложности региональной образовательной компьютерной сети / В.Е. Подольский, С.С. Толстых, Р.В. Лопунов // ИНФО-2006 . материалы науч.-практ. конф. - Сочи, 2006. - С. 296 - 298.

Подписано в печать 23.01.2007. Формат 60 х 84/16 2,0уч-изд л Тираж 100 экз Заказ № 66

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к 14

СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ И МЕТОДОВ ИХ МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1 Предпосылки создания региональных образовательных компьютерных сетей (РОКС)

1.1.1 Автоматизированное управление научными исследованиями и учебными лабораторными установками

1.1.2 Новые информационные технологии в учебном процессе

1.1.3 Развитие ИАИС управления образовательными учреждениями

1.1.4 Информационные ресурсы РОКС

1.1.5 Международные аспекты информатизации образования в регионе

1.2 Первоначальный этап развития Тамбовской РОКС

1.3 Обзор наиболее развитых РОКС

1.4 Место Тамбовской РОКС в России и ЦФО

1.5 Обзор систем моделирования РОКС

1.5.1 Технические предпосылки математического моделирования компьютерных сетей

1.5.2 Состояние вопроса о математическом моделировании компьютерных сетей в литературе

1.6 Направления исследования

2 СТРУКТУРНАЯ СЛОЖНОСТЬ: НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП ПОЗНАНИЯ

2.1 Познание сложного в задачах математического моделирования и оптимизации

2.2 Структурная сложность невзвешенного сильно связного орграфа

2.3 Структурная сложность взвешенного сильно связного орграфа

3 СТРУКТУРНАЯ СЛОЖНОСТЬ ЗАМКНУТЫХ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

3.1 Терминология и основные концепции

3.2 Параметризация структур

3.3 Формализация структурной сложности

3.4 Организация итерационного расчета сложной технической системы

3.5 Вычисление критерия структурной сложности

3.6 Алгоритмические аспекты вычисления критерия структурной сложности

4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ СТРУКТУРНОЙ СЛОЖНОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ РОКС

4.1 Проблематика системного анализа РОКС

4.2 Структурный анализ как основа перспективных проектов оптимизации РОКС

4.3 Использование критериев оценки структурной сложности для решения задач реконструкции и поддержания QoS РОКС

5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Типовые подходы к построению компьютерных сетей

5.2 Пример реализации типовой РОКС

5.3 Поддерживающая организационная инфраструктура РОКС

5.3.1 Система ресурсных центров как территориально распределенная инфраструктура информатизации образования области

5.3.2 Технические особенности организации деятельности межрайонных ресурсных центров

До середины 50-х годов XX века инженерное образование в Тамбовской области было представлено на уровне ремесленных и технических училищ и техникумов. Эти учебные заведения сыграли важную роль в подготовке нижнего звена инженерных кадров. Среди них можно отметить Тамбовский приборостроительный техникум, Тамбовский автотранспортный техникум, Тамбовский техникум железнодорожного транспорта, Мичуринский политехнический техникум, Моршанский текстильный техникум, Моршанский строительный техникум, Котовский индустриальный техникум, Уваровский химический техникум и др.

Инженерное образование в Тамбовской области перешло на новый качественный уровень при организации в нашей области филиала Московского института химического машиностроения (с 1965 года - Тамбовского института химического машиностроения, с 1993 года - Тамбовского государственного технического университета ( I I ГУ)).

Во второй половине 60-х годов прошлого века ТГТУ поставил перед собой задачу внедрения средств информатизации во все сферы деятельности вуза. Главной целью при этом была подготовка специалиста будущего. Ставка на информатизацию оказалась особо верной в условиях перехода мирового сообщества к постиндустриальному информационному обществу [64]. ТГТУ фактически стал центром информатизации образования Тамбовской области. Основным аспектом информатизации образования стало построение региональной образовательной компьютерной сети (РОКС). В начале своего существования сеть была главным образом рассчитана на нужды ТГТУ, что позволяло осуществлять подготовку специалистов, опережающих нужды предприятий. В последующем абонентами сети стали многие образовательные, научные и другие организации. Выиграно два конкурса всероссийского уровня -на создание ресурсного центра развития единой образовательной информационной среды ЦФО и на присоединение школ области к сети Интернет.

Тем самым сфера образования нашей области стала заметным элементом российского и международного образовательного информационного пространства.

С ростом расходов на развитие и поддержание сети возникла задача повышения эффективности ее работы в настоящем и будущем.

Последние годы стало очевидным влияние компьютерных и сетевых технологий на все сферы жизни общества, особенно на сферу образования и науки. В частности, это выразилось в разработке и принятии на федеральном и региональных уровнях научно-технических программ, посвященных развитию единой образовательной информационной среды (РЕОИС). В несколько видоизмененном состоянии эти программы действуют и в настоящее время.

Основой РЕОИС является научно-образовательная сеть России Runnet, которая объединяет региональные образовательные компьютерные сети (РОКС) с их техническими ресурсами и образовательным контентом. РОКС в свою очередь начали развиваться в девяностые годы прошлого века на основе созданных ведущими вузами предпосылок. Потребности высшего, а затем и других уровней образования явились стимулом к созданию и развитию РОКС. Эта тенденция была замечена в первой половине девяностых годов прошлого века руководством образования России в лице Тихонова А.Н. и его единомышленников. Одновременно создавалась сеть университетов России Runnet и, в ее составе, федеральные узлы в регионах. Один из таких узлов был создан в 1995 году в Тамбове на базе Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ). Сеть базируется на семействе протоколов TCP/IP, признанных международным стандартом, что позволяет без проблем включить информационное образовательное пространство Тамбовской области в Российское и мировое образовательные пространства.

Подключение вузов, а затем и других учреждений образования к всемирной Сети вызвало лавинообразный рост количества образовательных информационных ресурсов и привело к качественно новым способам получения образования, таким, например, как дистанционное образование. Образовательное сообщество оказалось наиболее восприимчивым к использованию сетевых технологий, что приводило и приводит к резкому росту трафика в РОКС. С другой стороны информатизация образования является наиболее прямым и быстрым способом построения информационного общества.

Все вышесказанное привело к опережающему развитию научно-образовательных сетей по сравнению с сетями других отраслей народного хозяйства. В частности, в Тамбовской области первый узел сети Интернет был создан в 1991 г. на базе ТГТУ, а второй - лишь только в 1998 году в рамках ОАО «Тамбовэлектросвязь». Очевидно, что эта тенденция должна сохраниться, и учреждения образования будут являться и впредь локомотивами внедрения передовых сетевых технологий.

Рост количества новых пользователей и возрастание их потребностей в целом привело к резкому усложнению осмысления текущего состояния РОКС на уровне системных администраторов и ее руководства. Неуклонно растет стоимость поддержания и реконструкции РОКС. Если на начальном этапе развития РОКС технические решения принимались интуитивно, то сейчас, в начале 21-го века, это стало невозможным из-за чрезвычайно высокой платы за ошибки, допущенные при развитии и реконструкции сети.

Таким образом, экономические и информационные предпосылки делают актуальными задачи моделирования и прогнозирования развития сети. Был изучен отечественный опыт различных направлений, развиваемых в данной области знаний Абросимовым Л.И., Богуславским Л.Б, Миннихановым Р.Н., Куракиным Д.В., Бреховым О.М., Васениным В.А., Гаскаровым Д.В. и др. Было учтено и использовано все лучшее из мирового и отечественно опыта и сделан вывод, что у имеющихся методов моделирования компьютерных сетей есть общий недостаток - они требуют слишком много вычислительных ресурсов, из-за чего результаты моделирования запаздывают по отношению к потребностям перестройки реальной сети. Более того, ни один из известных подходов не позволяет оценивать состояние РОКС совокупной величиной, выражающей все возможные структурные и морфологические изменения, которые в ней могут происходить.

В данной работе автор взял на себя смелость предложить новый теоретический аппарат для моделирования сетей с использованием элементов структурного анализа и теории сложности. В основе этого подхода - оценка структурной сложности РОКС. Алгоритмы, построенные с использованием разработанного теоретического аппарата, реализуются на имеющихся в сети серверах, работают одновременно с функционированием сети в распределенном режиме, и позволяют формировать рекомендации по реконструкции сети в реальном времени. Развитие сети при этом сопровождается развитием поддерживающей ее организационной инфраструктуры ресурсных центров РЕОИС.

Целью данной работы является создание теоретических основ построения и развития типовых региональных образовательных компьютерных сетей на базисе критериев оценки структурной сложности, а также внедрение полученных решений в систему образования России на примере Тамбовской области.

Направления исследований:

1 Разработка теоретических основ оценки структурной сложности и возможностей ее применения для моделирования региональных образовательных компьютерных сетей;

2 Использование критериев оценки структурной сложности для решения задач реконструкции и стабилизации QoS региональных образовательных компьютерных сетей;

3 Разработка типовых подходов к построению региональных образовательных компьютерных сетей;

4 Создание поддерживающей организационной инфраструктуры региональных образовательных компьютерных сетей на примере Тамбовской области;

5 Унификация действующей Тамбовской региональной образовательной компьютерной сети как типовой.

5 Результаты исследования реализованы при развитии Тамбовской региональной образовательной компьютерной сети, которая может быть признана типовой, и отдельные элементы которой использованы при создании и развитии образовательных сетей других регионов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Казаков, В.Н. О применении средств прямого управления для ввода экспериментальных данных / В.Н. Казаков, В.Е. Подольский // Первая Всесоюзная конференция пользователей ЕС ЭВМ: тез. докл. М., 1975. -С. 91-93.

2. Пульт экспериментатора устройство управления вводом-выводом результатов теплофизического эксперимента для ЭВМ / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.Е. Подольский и др. // Приборы и техника эксперимента Акад. наук СССР. - 1978. - № 1. - С. 241.

3. Пульт управления вводом данных теплофизического эксперимента в ЭВМ ЕС-1020 / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.И. Нестеров, А.И. Никитин, В.Е. Подольский // Автометрия Акад. наук СССР (сибирское отделение). 1979. -№ 2. - С. 84-86.

4. Власов, В.В. Управляющая программа АСУ теплофизическим экспериментом на базе ЕС ЭВМ / В.В. Власов, В.Н. Казаков, В.Е. Подольский // Программирование Акад. наук СССР. 1978. - № 2. - С. 88 - 91.

5. Мищенко, С.В. Автоматизированная система научных исследований из стандартных компонентов / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, А.А. Чуриков //Промышленная теплотехника Акад. наук Украинской ССР. 1988. - Т. 10, № 5. -С. 101-103.

6. Подольский, В.Е. Иерархическая АСНИ в области процессов тепло- и массопереноса / В.Е. Подольский // IX Всесоюз. теплоф. шк.: крат. тез. докл. /Тамб. ин-т хим. машиностроения.- Тамбов, 1988. С. 154.

7. Немтинов, В.А. Методика определения полезного машинного времени при разработке САПР / В.А. Немтинов, В.Е. Подольский, С.Ю. Севастьянов // Приборы и системы управления. 1985. - № 12. - С. 11-12.

8. Подольский, В.Е. Учет фактического машинного времени при работе в системе разделения времени ОС ЕС / В.Е. Подольский, С.Ю. Севастьянов, В.А. Немтинов // Программирование. 1988. - № 5. - С. 72 - 76

9. Подольский, В.Е. Разработка и исследование методов, устройств и автоматизированной системы контроля характеристик тепло- и массопереноса дисперсных материалов: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.11.13 /В.Е. Подольский. Тамбов, 1996. - 15 с.

10. Новые информационные технологии в открытом инженерном образовании / Е.Н. Малыгин и др.. М.: Машиностроение - 1,2003. -124 с.

11. Стул, Ю.З Об учете использования ресурсов ЕС ЭВМ при работе АОС ВУЗ-ОСКАР / Ю.З. Стул, С.Ю. Севастьянов, В.Е. Подольский // Управляющие системы и машины Акад. наук Украинской ССР. 1987. - № 5. - С. 39 - 40.

12. Власова, Ю.Ю, Изучение процессов восприятия и переработки информации человеком в школьном курсе информатики: автореф. дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 / Ю.Ю. Власова. М., 1998. - С. 18.

13. Инькова, Н.А. Концептуальные подходы к построению сетевых учебно-методических комплексов / Н.А. Инькова, В.Е.Подольский, М.А.Блюм // Человеческое измерение в информационном обществе: тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. М., 2003. - С. 31 - 32.

14. Подольский, В.Е. Создание инфраструктуры системы открытого образования / В.Е. Подольский // Информатика и образование. 2001. - № 4. -С. 11-18.

15. Основы открытого образования / А.А. Андреев и др.. М.: РГИОО, 2002.-Т. 1.-675 с.

16. Подольский, В.Е. Интеграция действующих систем управления ВУЗом в распределенной корпоративной сети ТГТУ / В.Е. Подольский, И.В. Храпов, Т.В. Овсянкин // Телематика 2000: тез. докл. междунар. науч.-метод. конф. -СПб.,2000.-С. 62-63.

17. Архитектура корпоративной информационной системы поддержки принятия решений / И.В. Храпов, С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, Д.В. Букреев // Вестник ТГТУ. 2003. - Т. 9, № 1. - С. 30 - 33.

18. Белушкин, С.Д. Основные принципы создания интегрированной автоматизированной информационной системы сферы образования / С.Д. Белушкин, А.А. Поляков, В.А. Старых // Индустрия образования: сб. ст. /МГИУ. М.:, 2001. - Вып. 1. - С. 13 - 22.

19. Васильев, В.Н. Модели управления вузом на основе информационных технологий / В.Н. Васильев // Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. Петрозаводск, 2001. - С. 108.

20. Мищенко, С.В. Тамбовский государственный технический университет -центр информатизации региона / С.В. Мищенко, В.Е. ПодольскийПерспективные информационные технологии в высшей школе: тез. докл. Всерос. науч. -техн. конф. Тамбов, 1995. - С. 7 - 8.

21. Бродович, С.М. История и культура Тамбовской области в сети Internet / С.М. Бродович, В.Е. Подольский // ИОЛ-99: тез. докл. междунар. конф. СПб., 1999. - С. 29 - 30.

22. Подольский, В.Е. Тамбовская область в Интернет / В.Е. Подольский, А.Ф. Писецкий, С.М. Бродович // Телематика-99: тез. докл. Всерос. науч.-метод. конф. СПб., 1999. - С. 136 - 137.

23. Зарубежное образование в области информационно-коммуникационных технологий / А.А. Поляков и др.. Саратов: Изд-во Сарат. ун., 2004. - 272 с.

24. Мищенко, С.В. Опыт работы ТамбовЦНИТ в региональной и вузовской информатизации / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, А.Ф. Писецкий // Перспективные информационные технологии в высшей школе: тез. докл. науч.-техн. конф. Самара, 1993. - С. 51 - 53.

25. Подольский, В.Е. Десять лет работы Тамбовского государственного технического университета в качестве образовательного Интернет-провайдераВ.Е. Подольский // Телематика-2002: тр. Всерос. науч.-метод. конф. СПб., 2002. -С. 75 -76.

26. Федеральная научно-образовательная сеть RUNNET. Состояние и перспективы развития / В.Н. Васильев и др. // Телематика-2004: тр. XI Всерос. науч.-метод. конф. СПб., 2004. - С. 44 - 46.

27. Куракин, Д.В. Основы маршрутизации в телекоммуникационных сетях / Д.В. Куракин: учеб. пособие. М.: МГИРЭА, 2000. - 68 с.

28. Куракин, Д.В. Оптимизация маршрутизации информационных потоков при проектировании общероссийской сети телекоммуникаций: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Д.В. Куракин. М.: МГИЭМ, 1997. - 32 с.

29. Мищенко, С.В. Опыт подключения к Internet глубинных сельских школ с помощью беспроводных технологий / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский // Интернет. Общество. Личность (ИОЛ-2000): тез. докл. Второй Междунар. конф. -СПб., 2000.-С. 242.

30. Фролов, В.Н. Анализ эффективности оптимального управления технологическими объектами с неоднородными характеристиками / В.Н. ФроловИмитационное моделирование и оптимизация сложных систем: сб. науч. тр. /Воронеж.пед.ин-т.- Воронеж:, 1983. С. 94 - 99.

31. Брехов, Д.М. ЭВМ и вычислительные сети в терминах систем массового обслуживания / Д.М. Брехов; МАИ. М., 1986. - 66 с.

32. Гаскаров, Д.В. Сетевые модели распределенных автоматизированных систем / Д.В. Гаскаров, Е.П. Истомин, О.И. Кутузов. СПб.: Энергоатомиздат, СПб. отд-ние, 1998. - 353 с.

33. Богуславский, Л.Г. Вероятностные методы и модели управления потоками данных и ресурсами в сетях и многопроцессорных системах: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 05.13.13 / Л.Г. Богуславский. М., 1995. - 32 с.

34. Подольский, В.Е. Имитационная модель одной системы автоматизации научного эксперимента на базе ЕС ЭВМ / В.Е. Подольский // Математическое обеспечение ЭВМ вузов. Воронеж, 1980. - С. 128 -131.

35. Васенин, В.А. Высокопроизводительные научно-образовательные сети России. Настоящее и будущее / В.А. Васенин; Моск.гос.ун-т. М., 1999. - 32 с.

36. Использование среды программирования LabVIEW при обеспечении удаленного доступа к лабораторному и промышленному оборудованию / Е.Н. Малыгин и др. // Индустрия образования: сб. ст. / МГИУ М., 2002.- Вып. 2. -С. 349 355.

37. Автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа для изучения методов и средств изменения тепловых величин / А.А. Поляков и др. // Индустрия образования: сб. ст./ МГИУ М., 2002. - Вып. 2. - С. 320 - 324.

38. Опыт создания регионального центра сбора информации в интересах Минобразования России / И.В. Храпов, В.Е. Подольский, И.С. Касатонов и др. // Телематика-2002: тр. Всерос. науч.-метод. конф. СПб., 2002. - С. 76 - 77.

39. Подольский, В.Е. Анализ состояния и перспектив развития Тамбовской областной науч.-образоват. информац. сети / В.Е. Подольский // Вестник ТГТУ. -2003.-Т. 9,№2.-С. 166- 176.

40. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. СПб.: Питер, 2002. - 672 с.

41. Проблемы и типовые решения создания информационной инфраструктуры регионального образовательного комплекса / К.Е. Афанасьев и др.; Кем.Гос.ун-т Кемерово, 2001. - 100 с.

42. Кулагин, В.П. Система ресурсных центров и развитие единого образовательного информационного пространства / В.П. Кулагин // Ресурсные центры сферы образования России: сб. науч. ст. М., 2004. - С. 19-34.

43. Система ресурсных центров как территориально распределенная инфраструктура информатизации отрасли / Н.Е. Астафьева, В.Е. Подольский, И.С. Касатонов, А.Ф. Писецкий // Ресурсные центры сферы образования России: сб. науч. ст. М., 2004. - С. 54 - 59.

44. Инькова, Н.А. Разработка учебно-методического комплекса по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» / Н.А. Инькова, В.Е. Подольский // Образовательная среда сегодня и завтра: материалы всерос. науч.-практ. конф. -М.,2004.-С. 222-223.

45. Инькова, Н.А. Дидактические особенности построения сетевых мультимедийных учебно-методических комплексов / Н.А. Инькова, В.Е. Подольский // НБИТТ-21: материалы третьей междисциплин, конф. с междунар. участием. Петрозаводск, 2004. - С. 74.

46. Апробация спутникового ассиметричного доступа сельских школ Тамбовской области в Internet / В.Е. Подольский и др. // IT инновации в образовании: материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Петрозаводск, 2005. -С. 183 - 185.

47. Развитие региональной телекоммуникационной инфраструктуры для учреждений среднего образования / Подольский В.Е. и др. // Телематика'2005: тр. XII Всерос. науч.-метод. конф. Т. 1, секции А, В, С. - СПб., 2005. -С. 114-115.

48. Подольский, В.Е. Вопросы информатизации Тамбовского государственного технического университета / В.Е. Подольский // Вопросы Современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2005. - №1. - С.52 - 56.

49. Кнут, Д. Искусство программирования для ЭВМ / Д. Кнут. М.: Мир, 1976. - Т. 1 - 3. - 736 с.

50. Непомнящий, В.А. Прикладные методы верификации программ / В.А. Непомнящий, О.М. Рякин. М.: Радио и связь, 1998. - 256 с.

51. Фостер, Дж. Автоматический синтаксический анализ / Дж. Фостер. -М.: Мир, 1974.-72 с.

52. Оре, О. Теория графов/ О. Ope. М.: Мир, 1980. - 336 с.

53. Клир, Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач / Дж. Клир. М.: Радио и связь, 1990. - 544 с.

54. Толстых, Т.Н. Структурный анализ в региональной экономике / Т.Н. Толстых, С.С. Толстых. Воронеж: Истоки, 1998. - 68 с.

55. Николис, Г. Познание сложного / Г. Николис, И. Пригожин. М.: Мир, 1990. - 343 с.

56. Райков, Д.А. Многомерный математический анализ / Д.А. Райков. М.: Высш. шк., 1989. - 271 с.

57. Островский, Г.М. Оптимизация сложных химико-технологических схем / Г.М. Островский. М.: Химия, 1975. - 380 с.

58. Островский, Г.М. Декомпозиция сложных химико-технологических схем / Г.М. Островский. М.: Химия, 1980. - 289 с.

59. Кафаров, В.В. Математическое моделирование и оптимизация объектов химической технологии / В.В. Кафаров. М.: Высш. шк., 1981. - 503 с.

60. Бодров, В.И. Оптимизация природоохранных мероприятий в регионе / В.И. Бодров, Н.С. Попов, С.С. Толстых // ТОХТ. 1990. - Т. 19. - С. 1120 -1131.

61. Толстых, С.С. Матричный критерий структурной сложности замкнутых систем / С.С. Толстых // Вестник ТГТУ. 1998. - Т.4, № 2-3. - С. 238 - 244.

62. Ковальски, Р. Логика в решении проблем / Р. Ковальски. М.: Наука, 1990. - 280 с.

63. Сэвидж, Дж. Э. Сложность вычислений / Дж. Э. Сэвидж. М.: Факториал, 1998. - 368 с.

64. Хэссард, Б. Теория и приложения бифуркации рождения цикла / Б. Хэссард, Н. Казаринов, И. Вэн. М.: Мир, 1985. - 280 с.

65. Толстых, С.С. Эвристический алгоритм построения функций структурной сложности / С.С. Толстых, Т.Н. Толстых // Вестник ТГТУ. 1996.- Т.1, № 1-2. С. 39-45.

66. Толстых, С.С. Разработка алгоритмического и программного обеспечения вычисления рекурсивных функций структурной сложности / С.С. Толстых, А.Г. Клещев // Труды ТГТУ. 1999. - Т. 4, № 2-3. - С. 135 - 138.

67. Зыков, А.А. Основы теории графов / А.А. Зыков. М.: Наука, 1984.- 367 с.

68. Евстигнеев, В.А. Теория графов: алгоритмы обработки деревьев / В.А. Евстигнеев, В.Н. Касьянов. Новосибирск: Наука, 1994. - 320 с.

69. Ахо, А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов / А. Ахо, Д. Ульман. М.: Мир, 1979. - 536 с.

70. Касьянов, В.Н. Оптимизирующие преобразования программ /В.Н. Касьянов. М.: Наука, 1988. - 161 с.

71. Берталанфи, Л. фон. Общая теория систем критический обзор / J1. фон. Берталанфи // Исследования по общей теории систем. - М.: Прогресс, 1969.-С. 23 -82.

72. Биркгоф, Г. Теория структур / Г. Биркгоф. М.: Мир, 1982. - 302 с.

73. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций / П. Гленсдорф, И. Пригожин. М.: Мир, 1973. - 280 с.

74. Моисеев, Н.Н. Математические задачи системного анализа / Н.Н. Моисеев. М: Наука, 1982. - 360 с.

75. Лэздан, С. Оптимизация больших систем / С. Лэздан. М: Наука, 1975. -290 с.

76. Кристофидес, Н. Теория графов. Алгоритмический подход /Н. Кристофидес. М.: Мир, 1978. - 402 с.

77. Майника, Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах / Э. Майника. -М.: Мир, 1981.-348 с.

78. Берж, К. Теория графов и ее применения / К. Берж. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.-390 с.

79. Губанов, В.А. Введение в системный анализ.: учеб. пособие / В.А. Губанов, В.В. Захаров, А.Н. Коваленко. Л.: Изд. Ленингр. ун-та, 1988. -227 с.

80. Евстигнеев, В.А. Применение теории графов в программировании / В.А. Евстигнеев. М.: Наука, 1985. - 379 с.

81. Уилсон, Р. Введение в теорию графов / Р. Уилсон. М.: Мир, 1977. -298 с.

82. Харари, Ф. Теория графов / Ф. Харари. М.: Мир, 1973. - 405 с.

83. Белов, В.В. Теория графов / В.В. Белов, Е.М. Воробьев, В.Е. Шаталов М.: Высш. шк., 1976. - 392 с.

84. Басакер, Р. Конечные графы и сети / Р. Басакер, Т. Саати. М.: Наука, 1974. - 366 с.

85. Пападимитриу, X. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность / X. Пападимитриу, К. Стайглиц. М.: Мир, 2000. - 510 с.

86. Хорн, Р. Матричный анализ / Р. Хорн, Ч. Джонсон. М.: Мир, 1989.- 655 с.

87. Боревич, З.И. Определители и матрицы / З.И. Боревич. М.: Наука, 1988.- 184 с.

88. Ханзель, К. Методы структурного анализа в задачах исследования химико-технологических схем / К. Ханзель, Ю.М. Волин, Г.М. Островский; НИИТЭХИМ. М., 1980. - Вып. 4 (89). - 60 с.

89. Попов, Н.С. Алгоритм структурной декомпозиции больших систем / Н.С. Попов, В.И. Бодров, С.С. Толстых. М., 1985. - 45 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.01.1986. № 781-86Деп.

90. Толстых, С.С. Метод структурного анализа больших систем / С.С. Толстых, А.Г. Чаузов. М., 1985. - 36 с. - Деп. в ВИНИТИ 09.09.1985. № 6581-85.

91. Уинстон, П. Искусственный интеллект / П. Уинстон. М.: Мир, 1980.- 520 с.

92. Хювенен, Э. Мир ЛИСПа / Э. Хювенен, Й. Сеппянен. М.: Мир, 1991. -Т. 1.-447е.; Т. 2.-319 с.

93. Максимей, И.В Имитационное моделирование на ЭВМ / И.В. Максимей. М.: Радио и связь, 1988. - 232 с.

94. Многопроцессорные системы: построение, развитие, обучение / К.Е. Афанасьев^ др.; под. ред. Тихонова А.Н. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. -224 с.

95. Кофман, А. Введение в теорию нечетких множеств / А. Кофман.- М.: Мир, 1982.-432 с.

96. Уотермен, Д. Руководство по экспертным системам / Д. Уотермен.- М.: Мир, 1989.-388 с.

97. Логический подход к искусственному интеллекту: от классической логики к логическому программированию / А. Тейз и др.. М.: Мир, 1990.- 482 с.

98. Трауб, Дж. Итерационные методы решения уравнений / Дж. Трауб.- М.: Мир, 1985.-264 с.

99. Трауб, Дж. Информация, неопределённость, сложность / Дж. Трауб, Г. Васильковский, X. Вожьняковский. М.: Мир, 1988. - 184 с.

100. Львовский, Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е.Н. Львовский. М.: Высш. шк., 1988. - 239 с.

101. Зенкин, А.А. Когнитивная компьютерная графика / А.А. Зенкин. М.: Наука, 1991.- 192 с.

102. Крылов, В.И. Вычислительные методы / В.И. Крылов, В.В. Бобков, П.И. Монастырный. М.: Наука, 1971. - Т. 1. - 349 с.

103. Малпас, Дж. Реляционный язык Пролог и его применение / Дж. Малпас. М.: Наука, 1990. - 464 с.

104. Теория сложности вычислений. Записки научных семинаров ЛОМИ. -Л.: Наука, 1991.- 177 с.

105. Джонстон, П.Т. Теория топосов / П.Т. Джонстон. М.: Наука, 1986.- 440 с.

106. Бабак, С.Ф. Является ли граф множеством? / Бабак С.Ф. // Управление в сложных системах: межвуз. сб. Уфа, 1999. - С. 17-24.

107. Особенности математического моделирования современных компьютерных сетей в образовательной сфере / А.Н. Тихонов, С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, С.С. Толстых // Телематика-2003. СПб., 2004. - Т.1. - С.78-79.

108. Подольский, В.Е. Оптимизация кластерных вычислений с использованием критериев структурной сложности / В.Е. Подольский,С.С. Толстых // Вторая Сибирская школа-семинар по параллельным вычислениям. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - С. 45 - 50.

109. Подольский, В.Е. Оценка эффективности функционирования региональной образовательной компьютерной сети на основе критериев структурной сложности / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // КБД-ИНФО-2004: сб. тр. науч.-практ. конф. Сочи, 2004. - С. 159.

110. Подольский, В.Е. Неполные системы сочетаний мероприятий в задачах повышения качества обслуживания региональных образовательных компьютерных сетей / В.Е. Подольский, С.С. Толстых // КБД-ИНФО-2005: сб. тр. науч.-практ. конф. Сочи, 2005. - С. 334 - 336.

111. Оценка качетсва передачи динамических изображений в формате MPEG по региональным каналам связи / Ю.В. Гугель и др. // Телематика 2000: сб. междунар. науч.-метод. конф. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2000. - С. 87 - 88.

112. Мищенко, С.В. Метод неразрушающего контроля при исследовании температурной зависимости теплофизических характеристик массивных образцов / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, А.А. Чуриков // Вестник ТГТУ. 1995. -Т.1,№3. - С. 4 -10.

113. Мищенко, С.В. Исследование массопроводности полимерных материалов вариационным методом / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, П.С. Беляев, А.А. Шлыков // Вестник ТГТУ. 1996. - Т.2, №1. - 2,5 с.

114. Мищенко, С.В. Университет как центр новых информационных технологий / С.В. Мищенко, В.Е. Подольский, С.Н. Кузьмин // Высшее образование сегодня. 2002. - № 2. - С. 23 - 28.

115. Подольский, В.Е. Распределенные вычисления в оценке структурной сложности региональной образовательной компьютерной сети / В.Е. Подольский, С.С. Толстых, Р.В. Лопунов // ИНФО-2006: материалы науч.-практ. конф. Сочи, 2006.-С. 296-298.

116. Столлигс, В. Современные компьютерные сети / В. Столлигс. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 783 с.

117. Абросимов, Л.И. Методология анализа вероятностно-временных характеристик вычислительных сетей на основе аналитического моделирования: дис. д-ра. техн. наук: 05.13.13: защищена 20.09.1996.: утв. 17.01.1997 / Абросимов Леонид Иванович. М., 1996. -408 с.

118. Deane, J. Self-Similarity in a Deterministic Model of Data Transfer / J. Deane, C. Smythe, D. Jefferies // International Journal of Electronics. 1996. -V. 80. №5.-P. 677-691.

119. Arlitt, M. A Workload Characterization Study of the 1998 World Cup Web Site / M. Arlitt, T. Jin. Hewlett Packard, 1999. - P. 1- 90.

120. Self-Similarity Through High Variability: Statistical Analysis of Ethernet LAN Traffic at the Source Level / W. Willinger and ot. // IEEE/ACM Transactions on Networking. February. 1997. - V. 5. № 1. - P. 71 - 86.

121. Paxson, V. Wide Area Traffic: The Failure of Poisson Modeling / V. Paxson, S. Floyd // IEEE / ACM Transactions on Networking, June 1995. -1995.-V.3, №3.- P. 226-244.

122. Уваров, Д.В. Динамический алгоритм маршрутизации в вычислительной сети / Д.В. Уваров, А.И. Перепелкин // Вестник Рязанской государственной радиотехнической академии. 2003. - Вып. 12. - С. 77 - 80.

123. Подольский, В.Е. Повышение эффективности региональных образовательных компьютерных сетей с использованием элементов структурного анализа и теории сложности / В.Е. Подольский, С.С. Толстых. М: Машиностроение, 2006. - 176 с.