Введение к работе
Концепция развития сети телекоммуникаций в системе высшего образования Российской Федерации, утвержденная Государственным комитетом Российской Федерации по высшему образованию в 1994 году, поставила вопрос о необходимости создания полноценной телекоммуникационной сеги высшей школы России, которая объединит ВУЗ-ы и другие образовательные организации в единое информационное пространство и обеспечит их информационную интеграцию в мировую вузовскую систему.
Основными предпосылками, определяющими
необходимость создания единой сети телекоммуникаций, являются следующие обстоятельства:
- система общего и профессионального образования России по
количеству учебных заведений, студентов, школьников,
преподавателей и ученых относится к числу самых крупных
образовательных систем мира;
— специфика деятельности системы образования, а также
значительная территориальная разобщенность учебных
заведений России вызывают необходимость широкого и
оперативного обмена научной, образовательной, методической,
деловой, нормативной и административной информацией.
Из анализа сложившейся в России ситуации следует, что информатизация образования и, в первую очередь, создание единой сети телекоммуникаций в системе образования - один из центральных экономических, социальных и политических вопросов нашей страны. Для сохранения и поддержки
высокого научно-образовательного потенциала российской высшей школы необходимо на основе современных информационных технологий обеспечить студентам, профессорско-преподавательскому составу, лицам, проходящим переподготовку, школьникам старших классов широкий и открытый доступ к накопленным в России и за рубежом информационным ресурсам.
Технические и организационные трудности в создании
единой телекоммуникационной сети общего и
профессионального образования России связаны с тем, что полноценная сеть требует включения в нее всего парка разнородных ЭВМ и локальных гетерогенных сетей, которые часто являются несовместимыми. Поэтому важнейшей задачей является внедрение в практику использования отечественных и международных стандартов, обеспечивающих физическую, программную и эксплуатационную совместимость средств вычислительной техники.
В настоящее время после объединения Госкомвуза России и Минобразования России в единое Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации актуальность в проектировании эффективной сети телекоммуникаций, охватывающей всю территорию России, еще более возросла. Эффективность сети определяется правильной организацией маршрутизации информационных потоков, осуществляемой в узлах связи глобальной сети.
При этом следует иметь в виду, что совершенно
невозможно (особенно в нашей стране с се огромной
географической протяженностью и неоднородностью
используемой вычислительной техники) построить
универсальную сеть на основе одной аппаратной технологии.
Это связано также и с тем, что при построении сетей в каждом конкретном случае решаются различные функциональные и технические задачи.
Актуальность избранной темы . Быстро меняющаяся жизнь
в России, коренные преобразования, происходящие в наигей
стране, характерны развитием демократичности и открытости
общества, желанием и возможностями людей коммушщировать
друг с другом, использовать все информационное богатство,
хранящееся в мировых сетях телекоммуникации. В настоящее
время в России происходит бурный процесс развития
информационных технологий, проектирования и внедрения
компьютерных телекоммуникационных сетей. Одни сети имеют
глобальный характер и топологию, другие являются
корпоративными и локальными. Характер роста указанных
сетей является весьма стохастилным, база средств
вычислительной техники, на которой они строятся, гетерогенна.
Вместе с тем данные сети имеют мощную тенденцию к
объединению, образуя в конечном итоге интегрированную сеть,
органично входящую в мировую сеть Internet. Недостаток
финансирования проектов создания сетей со стороны
государственных органов, ограниченность собственных средств,
необходимых для создания единой интегрированной
высокоскоростной среды, пока не позволяют создать мощную основу для развития крупной сети национального масштаба (хотя работы в этом направлении проводятся). Вместе с тем надо быть готовым к ранению задачи повышения эффективности функционирования макросе России, которая все четче обретает свои контуры. Интеграция сетей обеспечивается, как правило, соблюдением известных протоколов семейства TCP/IP или принятых в ISO международных стандартов на взаимосвязь
открытых систем OSI. Причем соединение составных частей сети обеспечивается внешними интерфейсами, а внутренние алгоритмы, обеспечивающие, например, маршрутизацию информационных потоков, являются для пользователей "черными ящиками". В этой связи для России имеется опасность превратиться в потребителя телекоммуникационных услуг, зависимого от поставляемой зарубежной техники и, в конечном итоге, от диктата развитых в промышленном отношении стран. Поэтому необходимо изучать те сложные алгоритмы, которые заложены в закупаемых маршрутизаторах, создавать и реализовывать отечественные протоколы взаимодействия и стандарты на взаимосвязь открытых систем, отражающие специфику России и обеспечивающие защищенность национальной сети, с одной стороны, а, с другой стороны, соответствующие международным стандартам. И здесь чрезвычайно актуальными являются работы по решению задач оптимизации маршрутизации информационных потоков при проектировании глобальных сетей телекоммуникаций национального масштаба, например, такой как Национальная сеть компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы (разработчики Министерство науки и технологий РФ, Министерство общего и профессионального образования РФ, Российская академия наук, Российский фонд фундаментальных, исследований) или сеть, которая определена Указом Президента Российской Федерации от 30 июля 1996 г. N 1111 "О мерах по созданию космической телекоммуникационной системы Российской Федерации". Причем критериями оптимизации при проектировании могут выступать многие параметры (или их сочетание) - кратчайший путь до места назначения, время
прохождения пакетов, стоимость доставки, отсутствие петель, надежность и т.д.
В России имеется настоятельная необходимость в разработке эффективных протоколов маршрутизации, принятых в качестве государственных стандартов России, методов беспетлевой маршрутизации, действенных алгоритмов управления информационными потоками, реализованными в глобальной сети. Необходимо разработать и внедрить в народное хозяйство страны государственный профиль взаимосвязи открытых систем России, на базе которого на уровне Правіпельстпа России осуществлялась бы единая национальная политика в области информационных технологий и, в частности, обеспечивались оптимальные закупки средств вычислительной техники за рубежом для федеральных нужд. В данном случае стандарт, как нормативно-технический документ, должен выступать доминирующим инструментом при проектировании общероссийской сети телекоммуникации.
Существенным при проектировании сетей должно быть то,
что разработанные подходы по управленню маршрутизацией
информационных потоков должны быть унифицированными и
применимыми в практике всего мирового
телекоммуникационного сообщества.
Цель работы . Требуется сформировать и теоретически обосновать новые научно-технические положения организации процесса оптимальной маршрутизации информационных потоков при проектировании глобальных и региональных сетей, являющиеся унифицированными для всех классов сетей.
Задачи исследования.
Необходимо на основе разработанных в работе методов и алгоритмов управления потоками в проектируемых сетях, сформировать российские стандарты и протоколы взаимосвязи открытых систем и внедриіь их на практике в отраслевой федеральной компьютерной сети Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации. Для обеспечения единой политики государства в области развития и внедрения новых информационных технологий требуется разработать коммуникационные профили по функциям маршрутизации, коммутации и ретрансляции для включения их в Государственный профиль взаимосвязи открытых систем России.
Методы исследования. Результаты основаны на использовании теории массового обслуживания, марковских процессов, методах математического моделирования, теории гиббеовских состояний на счетных множествах.
Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в:
разработке методологических и теоретических основ оптимальной маршрутизации информационных потоков в глобальных и локальных сетях, являющихся унифицированными для телекоммуникационных сетей различных классов;
- разработке основ маршрутизации, отечественных протоколов и
стандартов на взаимосвязь открытых систем;
- создании единого методологического подхода в развитии
критических (информационных) технологий федерального
уровня в России, утвержденных Правительственной комиссией
по научно-технической политике N 2728 п - П8 от 21 июля 1996 г.
Пpaктilчшcaя_Jшaчим^IЬl Основным практическим итогом диссертационной работы является разработка комплекса нормативно-технических документе» в виде российских и международных стандартов, применение которых обеспечивает свободную и эффективную маршрутизацию потоков сообщений в глобальных гетерогенных сетях, что особенно критично для России, имеющей огромную территорию.
Практическая ценность отдельных результатов работы заключается:
- в разработке методов применения оптимального правила
предоставления общих сетевых ресурсов, разделения
информационных потоков в узлах сети и улучшения
качественных характеристик сетей;
разработке алгоритмов оптимального распределения информационных потоков;
- проектировании типовых структур региональных сетей
телекоммуникаций;
- проектировании национальной и отраслевой (Минобразования
России) сетей телекоммуникаций;
- разработке коммуникационных профилей по функциям
маршрутизации, коммутации и ретрансляции для включения их в
Государственный профиль взаимосвязи открытых систем России.
Реализация результатов. Результаты диссертационной работы внедрены и нашли практическое использование в федеральной университетской компьютерной сети России RUNNet, сети RELARN-IP и ряде ведомственных локальных сетей. Разработанные и утвержденные государственные стандарты России по протоколу обмена маршрутной информацией оконечной системы, методам передачи и интерфейсам внедрены
на всей территории России. Разработанные проекты ГОСТ на основы маршрутизации и протокол обмена межрегиональной маршрутной информацией являются базовыми документами дім организации процедуры взаимосвязи открытых систем.
Апробация работы. Основные положения диссертационной
работы докладывались и обсуждались на конференции
Ассоциации научных и учебных организаций-пользователей
сетей передачи данных RELARN (Москва, 1994 г.), совещании-
семинаре "Современные средства интеллектуальных САПР
(Москва, 1993 г.), научно-технической конференции
"Перспективные информационные технологии в высшей школе"
(Самара, 1993 г.), Международной научно-методической
конференции "Новые информационные технологии в
университетском образовании" (Новосибирск, 1995 г.),
Всероссийской научно-методической конференции "Телематика-
95" (Санкт-Петербург, 1995 г.), Третьей международной
студенческой школе-семинаре "Новые информационные
технологии" (Крым, 1995 г.), Международной конференции по
дистанционному обучению (Москва, 1995 г.), Всероссийской
научно-технической конференции "Перспективные
информационные технологии в высшей школе (Тамбов, 1995 г.), Второй конференции Ассоциации научных и учебных организаций-пользователей сетей передачи данных - "RELARN" (Москва, 1995 г.), Второй международной студенческой школе-семинаре (Крым, 1994 г.), Всероссийской научно-методической конференции "Телсматика-96"(Санкт-Петсрбург, 1996 г.), Всероссийской научно-методической конференции "Телематика-97"(Санкт-Петербург, 1997 г.), Пятой международной студенческой школе-семинаре "Новые информационные
технологии" (Крым, 1997 г.) и ряде других научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях.
ШШіШШии. Научные и практические результаты диссертационной работы отражены в более чем 40 печатных работах. Основные положения диссертации опубликованы в ведущих периодических научно-технических изданиях, указанных в Положении и инструкции ВАК.
И как итог, в самой диссертационной работе на основе проведенных исследований в области проектирования глобальных и локальных сетей телекоммуникации осуществлено теоретическое обобщение и решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важной народно-хозяйственное значение, позволившее создать комплекс методологического, алгоритмического, стандартизационного, протокольного и программного обеспечения процессов маршрутизации информационных потоков. Использование разработанных методов и средств позволит существенно повысить качество функционирования сетей и снизить сроки их проектирования.
Структура диссертации, Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 490 страницах, 49 рисунков, 11 таблиц, списка литературы и приложений.
Дэтор_:щщгщаст_:
1. Метод применения оптимального правила предоставления
общих сетевых ресурсов.
2. Методы улучшения характеристик локальных
вычислительных сетей.
3. Алгоритмы и методы оптимального распределения
информационных потоков в узлах сети.
4. Доказательство возможности использования теории
гиббсовских состояний на счетных множествах для анализа и
исследования сетей телекоммуникаций.
5. Метод беснетлевой маршрутизации, использующего
алгоритм диффузионных расчетов.
-
Результаты разработки протоколов маршрутизации и обмена межрегиональной маршрутной информацией между промежуточными системами.
-
Результаты исследований протокольных реализаций и способы их тестирования.
-
Результаты проектирования региональных, отраслевых и национальной сетей телекоммуникаций.
-
Схему Государственного профиля взаимосвязи открытых систем России по функциям маршрутизации, коммутации и ретрансляции.
