Введение к работе
Актуальность темы. Информационно-вычислительные сети обеспечивают распределенную обработку данных за счет разделения ресурсов сети среди удаленных друг от друга многочисленных пользователей. Эффективная организация Г сетевых структур достигается на основе концепции многоуровневой архитектуры, воплощенной в базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем. Основное назначение информационных сетей - быстрое, экономичное и эффективное предоставление информационных услуг массовому пользователю, что' возможно только на основе постоянного совершенствования существующих и разработки новых типов сетей.
Эффективным и во многих случаях единственным методом исследования и проектирования информационных сетей является имитационное моделирование. Процесс программирования модели информационной сети связан с описанием сети в категориях языка моделирования' (программирования) и требует от исследователя квалификации программиста. Кроме того, идентификация ошибок описания модели производится на уровне категории языка программирования, а не предметной области (ПО), что в общем случае снижает надежность результатов исследования и проектирования информационных сетей.
Необходимость повышения эффективности использования имитационного моделирования определяет актуальность создания гибкой имитационной технологии компьютерных исследований в этой области.
Основной целью диссертационной р а боты является создание компьютерной технологии исследования информационных сетей (КТИИС), которая предоставляет пользователю-непрограммисту предметно-ориентированные средства спецификации моделей, проведения имитационных экспериментов и анализа их результатов, обеспечивающие снижение трудоемкости и улучшение качества проектирования и исследования информационных сетей.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие задачи исследования:
-
систематизация сетевых структур и способов передачи информации по сети,
-
обоснование выбора модели программной таксономии в качестве декомпозиционной основы расслоения свойств ПО,
3) разработка модели ПО "Информационные сети" и наполняющих
- 2 -ее таксономических моделей классов,
-
определение спецификации языка описания задач компьютерного исследования ПО "Информационные сети",
-
синтез предметно-ориентированного транслятора с языка описания задач исследования,
-
программная реализация классов ПО "Информационные сети" на основе использования универсальных алгоритмов и методов стратифицированного конструирования объектов и их ассоциаций по регламенту таксономических моделей, а также разработка инструментальных программных средств поддержки имитационной среды,
-
разработка методики проведения имитационных экспериментов с использованием КТЙИС.
Научная новизна работы заключается
в следующем:
1) в качестве методологической основы предметно-ориентиро
ванного конструирования КТИИС используются модели программной
таксономии,
2) разработанная на этой основе имитационная технология по
зволяет специфицировать задачи исследования информационных се
тей, характеризующихся различной структурой, размерностью, про
извольными законами формирования трафика, различными методами
передачи информации,
3) КТИИС предоставляет специалисту в области проектирования и
исследования информационных сетей функционально новую возмож
ность имитации - проведение компьютерных исследований в естест
венных категориях предметно-ориентированного лексикона и испол
нительной среды,
4) в отличие от существующих, КТИИС является эволюционной
технологией исследований, не только обеспечивающей получение но
вых знаний о предметной области в результате проведения имитаци
онных экспериментов, но и позволяющей использовать эти знания
для уточнения и расширения понятийных основ языка описания
задач.
Реализация и практическая ценн-н о с т ь работы. Разработанная информационная технология
- З -обеспечивает новые- возможности компьютерного моделирования сетей связи за счет предметной ориентации языкового интерфейса исследователя и проектировщика сетей, а также за счет адаптации исполнительной среды под усложняющиеся задачи проектирования. КТИИС позволяет снизить трудоемкость и сроки разработки моделей сетей, расширить вариантность рассматриваемых- моделей, сделать процесс проектирования более гибким и эффективным. Работа выполнялась по программам:
- республиканская научно-техническая программа "Информатиза
ция образования и науки РСФСР" (1991г.),
- российская научно-техническая программа "Перспективные ин
формационные технологии в высшей школе" (целевая подпрограмма
"Автоматизация научных исследований") (1992-1994 гг.).
Методы и алгоритмы, . разработанные в диссертации, внедрены в Государственный фонд алгоритмов и программ (N 50900000317 и N 50900000788), в учебный процесс специальности 22.02 Самарского государственного аэрокосмического университета и в учебный процесс специальности 23.05 Поволжского института информатики, радиотехники и связи, а также в АО Волгоинформсеть (г. Самара).
Основные положения, выносимые на з а ц и т у и развиваемые в диссертационной работе:
1) КТИИС должна обеспечивать эволюционный характер
исследования информационных сетей за счет следующих качеств:
наличия гибкого предметно-ориентированного языкового интерфейса исследователя,
наличия гибкой имитационной среды, допускающей простую модификацию и расширение спектра исследовательских задач,
-
КТИИС должна базироваться на использовании унифицированной иерархической модели классов ПО "Информационные сети", построенной на декомпозиционной основе таксономического расслоения свойств ПО,
-
технология компьютерного исследования информационных сетей должна обеспечивать проведение имитационных экспериментов в естественных категориях предметно-ориентированного, лексикона пользователя - исследователя и разработчика систем в этой облас-
- 4 -ти без знания технологических аспектов программирования,
-
спецификация языка описания задач компьютерного исследования ПО "Информационные сети" должна быть определена в соответствии с таксономическими моделями классов ПО,
-
уровень предметной ориентации языка описания задач компьютерного' исследования информационных сетей должен обеспечивать наличие адекватного уровня идентификации семантических ошибок в процессе таких исследований. Работа с любым универсальным языком моделирования, не обладающим предметной ориентацией, не может обеспечить такой адекватности.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6-й Всесоюзной школе-семинаре по проблемам управления на сетях и узлах связи (г.Москва', "1880г.), Всесоюзной конференции "Перспективы развития и применения средств вычислительной техники для моделирования и автоматизированного исследования" (г.Москва, 1991г.), X научной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях" (г.Москва, 1992г.), V Международном Совещании по распределённым вычислительным системам и сетям (CDS-92), (г.Калининград, 1992г.), симпозиуме "Методы и средства искусственного интеллекта в технических системах" (г.Самара, 1992г.), XI Российском Коллоквиуме "Современный групповой анализ и задачи математического моделирования" (г. Самара, 1993г.), международной конференции "Технологии и системы сбора, обработки и представления информации" (г. Рязань, 1993г.), научно-технической конференции "Перспективные информационные технологии в высшей школе" (г. Самара, 1993г.), научно-методической конференции "Проблемы фундаментализации инженерного образования в СГАУ" (г. Самара, 1994г.).
П у б л и к аци и. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 6 статей и 8 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Объем работы 160 страниц основного текста, включая 34 рисунка и 5 таблиц. Список литературы содержит 139 наименований.
