Delist.ru

Разработка научно-методического аппарата анализа функциональной стабильности критичных информационных систем (30.08.2007)

Автор: Сундеев Павел Викторович

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, содержащего 200 наименований, приложений. Работа изложена на 349 листах машинописного текста.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структурно содержание работы состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Во введении обоснована актуальность проблемы анализа ФС КИС, приведена структура работы и ее краткое содержание по главам.

В первой главе проведен анализ научной проблемы, введена аксиоматика проблемной области, определены границы исследования, разработана обобщенная функционально-структурная модель КИС, введена формальная постановка научной проблемы. Структура проблемной области и границы области решений показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структура проблемной области и границы области решений Стрелки на рисунке 1 указывают на проблемы, от полного или частичного решения которых зависит решение смежных проблем. Граница области решений охватывает проблемы, которые были полностью или частично решены для достижения целей исследования.

Обобщенная функционально-структурная модель КИС

В обобщенной функционально-структурной модели КИС проведена декомпозиция процесса преобразования информационных моделей, которая является системным обобщением процедур обработки данных. Наиболее информативная функционально-структурная диаграмма модели представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Функционально-структурная диаграмма обработки данных в исполнительной подсистеме (ИПОД)

Модель отражает наличие в информационной архитектуре функциональной и исполнительной подсистем, а также трех последовательных фаз представления и преобразования данных в технологическом цикле обработки информации, учет которых позволяет повысить адекватность моделей КИС за счет обеспечения относительной полноты множества существенных функционально-информационных отношений, составляющих информационное взаимодействие.

Формальная постановка проблемы анализа ФС КИС

Анализ ФС КИС, с учетом введенных ограничений на область исследования, заключается в построении адекватной динамической модели и получении достоверной оценки функционально-структурных свойств информационной архитектуры по критерию ФС. Целью анализа является выявление некоторых свойств объекта анализа. Под объектом анализа здесь понимаются физические и абстрактные функциональные модули, составляющие информационную архитектуру системы, а под свойствами объекта анализа – функционально-информационные связи между модулями, которые определяют возможные траектории информационного процесса, и состояния системы в дискретные моменты времени.

системы W.

и значение «ложь» в противном случае.

Представление логического компонента алгоритма анализа ФС в виде формальных операций логического следования на множестве предложений языка задания объекта анализа позволяет рассматривать процесс доказательства ФС архитектуры как многоуровневый управляемый логический вывод некоторого выражения этого языка, который отыскивается в ходе построения эксперимента.

= f {Q, R}.

Во второй главе обоснованы показатели эффективности КИС и критерии ФС, введена системная парадигма трехуровневого информационного взаимодействия, на ее основе проведен общий анализ существующих подходов к моделированию и анализу функционально-структурных свойств информационных систем, выявлены факторы, определяющие ФС КИС, разработана научная концепция решения проблемы анализа ФС КИС.

Парадигма трехуровневого информационного взаимодействия

Основным недостатком существующих подходов к анализу информационных систем является неадекватность моделей архитектуры, которая обусловлена неполнотой множества учитываемых FLS-отношений, реализуемых при информационных взаимодействиях, и способных дестабилизировать информационный процесс (рисунок 3).

Рисунок 3 - Сравнение множеств учитываемых информационных отношений в различных подходах к моделированию архитектуры

Для обеспечения адекватности моделей и достоверности оценки ФС предложена системная парадигма трехуровневого информационного взаимодействия. Парадигма является концептуальной основой системного подхода к исследованию информационной архитектуры, сущность которого заключается в декомпозиции всех возможных информационных взаимодействий на фазы, соответствующие последовательным функционально-информационным отношениям, и моделировании динамики поведения системы на основе их анализа. Основной гипотезой парадигмы является предположение о том, что для выполнения любого информационного взаимодействия необходимо и достаточно установить между взаимодействующими физическими или абстрактными модулями, последовательные FLS-отношения на физическом F, синтаксическом L и семантическом S уровнях. Возможность установления отношений обуславливается наличием у модулей совпадающих по типу и согласованных по направлению FLS-интерфейсов, которые определяют физический носитель, язык взаимодействия и функции обработки данных.

Научная концепция решения проблемы

Научная концепция решения проблемы заключается в разработке совокупности теоретических положений и методов, обеспечивающих: декомпозицию архитектуры на типовые функционально-информационные модули и FLS-отношения между ними на основе учета системной парадигмы информационного взаимодействия, принципов модульного и объектно-ориентированного моделирования; систематизацию и формализацию критериев ФС, определяющих кластерную организацию функционально стабильной архитектуры; построение формальной МК-модели архитектуры в виде графовой и математической форм МК-сети; автоматизированный поиск функционально нестабильных состояний КИС методами управляемого перебора; сокращение пространства поиска состояний редукцией порождающего графа на основе эвристик предметной области; доказательство полноты подмножества нестабильных состояний на основе логического вывода в дедуктивной системе или применения решающих правил преобразования FLS-матриц смежности.

Структура научной концепции представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структура научной концепции решения проблемы анализа ФС КИС

В третьей главе представлены теоретические положения ФС КИС: введена концептуальная модель и системная классификация способов функциональной дестабилизации; рассмотрены системные аспекты информационного взаимодействия в конфликтной среде; разработаны концепция ФС КИС, концептуальная модель функционально стабильной архитектуры КИС и метод формализации кластерных функционально-структурных ограничений на основе кластерной FLS-модели.

Концептуальная модель и системная классификация способов функциональной дестабилизации КИС демонстрируют отношения на трех уровнях взаимодействия и FLS-отношения, через которые возможна дестабилизация системы, в том числе, в результате непосредственного взаимодействия функциональных алгоритмов, если они имеют функции характерные для алгоритмов исполнительной подсистемы (рисунок 5).

Рисунок 5 – Концептуальная модель функциональной дестабилизации КИС

Концепция ФС КИС определяет методологические зависимости между парадигмой информационного взаимодействия, системой дестабилизирующих факторов и методологией анализа ФС. Концептуальная модель функционально стабильной информационной архитектуры учитывает системные требования по организации функционально стабильного информационного процесса. Она предусматривает наличие подсистемы контроля, обеспечивающей получение оценки ФС состояния МК-модели архитектуры относительно эталонной кластерной FLS-модели.

Функционально-структурные свойства модулей определяются наличием у них типовых FLS-интерфейсов, реализующих фазы информационного взаимодействия. Состав модулей, наличие у них полных наборов парных FLS-интерфейсов и текущая структура FLS-отношений определяют возможность установления новых FLS-отношений, что приводит к смене состояния системы (изменению состава модулей, их FLS-интерфейсов и структуры FLS-отношений). Для обеспечения ФС КИС вводятся функционально-структурные ограничения, которые блокируют определенные FLS-интерфейсы у части модулей, исключая возможность реализации дестабилизирующих систему FLS-отношений.

В кластерной FLS-модели определяются подмножества всех разрешенных FLS-отношений из подмножеств всех возможных FLS-отношений, которые определяются наличием у модулей FLS-интерфейсов. Кластерная FLS-модель является эталонной моделью системы функционально-структурных ограничений, которая используется в качестве формального критерия для определения ФС состояний КИС. Кластерная FLS-модель основана на расширенном варианте модели с полным перекрытием, в котором множество информационных взаимодействий декомпозируется на подмножества FLS-отношений, реализующих фазы взаимодействия. Расширенный вариант модели образует пятидольный граф (рисунок 6). В функционально стабильной системе все ребра представляются в форме < ri, mk > и < mk, qj >. Любое ребро в форме < ri, qj > определяет потенциально опасное информационное взаимодействие. Элементы множества М могут ограничивать функциональность или контролировать FLS-отношения одного и более элементов множества Q.

Рисунок 6 -  Отображение множества информационных отношений R на множество информационных объектов Q

Расширенный вариант модели предусматривает наличие контроля или ограничение функциональности для каждого возможного FLS-отношения или класса FLS-отношений, хотя бы на одном из FLS-уровней взаимодействия. В расширенной модели для каждой дуги < ri, qj > предусматривается < ri, qj, mk >(М| mk({fx , ly , sz}, где fx , ly , sz – средства контроля и ограничения функциональности, образующие кластерную FLS-структуру КИС. Если условие не соблюдается, то считается, что некоторое j-ое информационное отношение может дестабилизировать критичный объект qj.

Метод формализации кластерных функционально-структурных ограничений обеспечивает построение эталонной кластерной FLS-модели архитектуры, которая отражает систему функционально-структурных ограничений, что позволяет систематизировать и формализовать требования по ФС КИС с учетом системной парадигмы информационного взаимодействия.

, где f, l и s – число отмеченных наборов соответственно F, L или S отношений.

, которая является МК-моделью информационной архитектуры системы W, относительно отмеченных функционально-структурных свойств

, образованная объединением по FLS-уровням всех декларируемых (эталонных) FLS-кластеров с отмеченными наборами FLS-отношений, которые определены в качестве критериев стабильности состояний системы W.

означает, что А имеет меньшую мощность, чем В.

эталонной кластерной FLS-модели, то информационная архитектура системы W функционально стабильна,

МК-модели системы W, то информационная архитектура системы функционально нестабильна,

Разработанные теоретические положения позволяют выделить и формализовать в качестве логического критерия ФС состояний информационной архитектуры факт наличия или отсутствия FLS-отношений между модулями, идентифицируемых относительно нормированных функционально-структурных ограничений, определенных в кластерной FLS-модели системы.

загрузка...