СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Название	СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Разработчик (Авторы)	Петриченко Г.С., Дудник Л.Н.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2424553
Дата регистрации	05.04.2010
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет"

Описание изобретения

Предлагаемое техническое решение относится к области вычислительной техники, а именно к области контроля технического состояния компьютерной сети.

Известен способ контроля технического состояния сети, описанный в (Петриченко Г.С., Нарыжная Н.Ю., Фридман Л.М. Методика выбора параметров для индивидуального прогнозирования сложных систем с использованием метода корреляционных групп. \\ VII всероссийская научная конференция: Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения. Таганрогский государственный радиотехнический университет, г.Таганрог, 25-26 ноября 2004 г.), включающий определение корреляционных зависимостей контролируемых параметров, разбиение параметров на две группы: опорные и прогнозирующие, определение тренда параметров, исключения параметров, не обладающих трендом, расчет информативности исходной совокупности прогнозирующих параметров с каждым опорным, определение их веса, и исключение из модели тех параметров, которые имеют минимальный вес до достижения заданного критерия информативности.

Данный способ имеет следующие недостатки: низкая точность определения технического состояния объекта контроля, невозможность обеспечения требуемой технической готовности основных блоков компьютерной сети, большие затраты на контроль и обработку данных.

Известен способ оценки параметров при прогнозировании, описанный в (Петриченко Г.С., Нарыжная Н.Ю., Поверенный Ю.С. Метод обобщенного параметра при прогнозировании параметров корпоративной сети \\ «Телекоммуникации» Издательство - Наука и технологии - №3 - 2008 г.), включающий измерение параметров, характеризующих техническое состояние корпоративной сети, определение корреляционных зависимостей, отбрасывание сильно коррелированных и малоинформативных параметров на основе расчета шенноновской меры информативности, выбор одного параметра в качестве обобщенного и наиболее информативного параметра при прогнозировании.

Недостатком данного способа является низкая достоверность определения технического состояния объекта контроля из-за измерения только одного параметра, невозможность обеспечения требуемой технической готовности основных блоков компьютерной сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ, описанный в (Петриченко Г.С., Нарыжная Н.Ю. Выбор информативных параметров при прогнозировании технического состояния компьютерной сети предприятия \\ «Автоматизация и современные технологии». - М.: Издательство Машиностроение - 2008 г. - №9. - с.33-35, способ-прототип)

Способ-прототип заключается в определении информативной совокупности параметров на основе расчета и построения корреляционной матрицы, выделении вспомогательных матриц, построении гипотетической модели в виде координатной матрицы, координаты которой находят по рекуррентным соотношениям, вычислении коэффициентов приоритетности параметров, которые являются коэффициентами линейного преобразования, вычисления информативности полученной совокупности параметров.

Недостатком данного способа является недостаточная достоверность определения технического состояния основных блоков компьютерной сети в связи с возможностью применения только при относительно стабильной работе сети, невозможность обеспечения требуемой технической готовности компьютерной сети.

Задачей изобретения является разработка способа контроля и прогнозирования технического состояния основных блоков компьютерной сети, который осуществляется на основе предварительной оценки приоритетности контролируемых параметров и выбора наиболее информативной совокупности параметров и позволяет осуществить оценку технического состояния основных блоков сети, проводимого без прекращения функционирования сети, и выполнить прогнозирование на определенный промежуток времени.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности определения технического состояния основных блоков компьютерной сети, а также обеспечение требуемой технической готовности основных блоков компьютерной сети.

Способ контроля и прогнозирования технического состояния основных блоков компьютерной сети состоит в том, что в измерительном блоке из информационного сигнала выделяют и измеряют ряд y_i параметров, характеризующих техническое состояние контролируемых блоков, где i=1, 2, …, n - число параметров, в вычислительном блоке производят вычисление среднего значения параметров в каждом измерении, вычисляют общее среднее значение параметров по числу измерений, рассчитывают отклонения параметров от общего среднего при каждом измерении, рассчитывают коэффициенты парных корреляций параметров и строят корреляционную матрицу R, измеренные значения параметров и рассчитанные статистические характеристики записывают в блок памяти, где также хранят эталонные и предельно допустимые параметры, в вычислительном блоке по команде блока управления производят оценку общностей на основе расчета квадрата множественной корреляции для каждого параметра, осуществляют построение редуцированной корреляционной матрицы R_h, извлекают факторы с помощью метода факторного анализа, рассчитывают коэффициенты факторных нагрузок и получают матрицу факторного отображения, на основе которой вычисляют дисперсии каждого фактора и доли дисперсий каждого параметра по факторам с учетом их взаимосвязи, определяют коэффициенты приоритетности параметров, в блоке анализа и выбора параметров осуществляют выбор наиболее информативной совокупности параметров на основе оценки приоритетности, которые сравнивают с эталонными и предельно допустимыми параметрами в блоке сравнения, по полученным результатам производят оценку технического состояния основных блоков компьютерной сети, и осуществляют прогнозирование технического состояния сети на определенный интервал времени в блоке прогнозирования по выбранной модели, а также визуализацию полученных результатов в блоке отображения данных.

Требуемый технический результат достигается за счет предварительной оценки приоритетности контролируемых параметров, исключения малозначащих и малоинформативных параметров и выбора наиболее информативной совокупности параметров для оценки технического состояния основных блоков компьютерной сети и выполнения прогнозирования на определенный интервал времени, тем самым обеспечивая требуемую техническую готовность.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемый технический результат.

Заявленный способ поясняется чертежом, на котором показана структурная схема, поясняющая заявленный способ контроля и прогнозирования технического состояния основных блоков компьютерной сети, где обозначено: измерительный блок 1, блок памяти 2, блок управления 3, вычислительный блок 4, блок анализа и выбора параметров 5, блок сравнения 6, блок прогнозирования 7, блок отображения данных 8.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. Для проведения эффективного контроля технического состояния компьютерной сети необходимо осуществить выбор оптимального наиболее информативного набора параметров, для которого применяется приоритетный метод оценки, позволяющий построить упорядоченную последовательность параметров по мере возрастания или убывания их значимости по заданным критериям. В заявляемом способе таким критерием оценки являются доли дисперсий каждого из параметров в общие факторы, которые достаточно точно воспроизводят взаимосвязи контролируемых параметров. Основной задачей является переход от описания системы, заданной большим набором измеряемых параметров, к описанию меньшим числом максимально информативных признаков, отражающих наиболее существенные свойства системы.

Предполагается, что каждый из параметров y_i, описывающих техническое состояние компьютерной сети, может быть представлен как функция небольшого числа общих факторов p_i и характерного фактора u_i:

y_i=f(p₁,p₂,…,p_r,u_i)

В общем случае значение параметра y_ij может быть выражено в виде линейной комбинации r факторов

y_ij=a_i1p_1j+a_i2p_2j+…+a_irp_rj,

где a_ir - коэффициенты, факторные нагрузки,

p_rj - значения факторов для j-го объекта контроля.

Корреляционная матрица может быть воспроизведена с помощью факторного отображения и корреляций между факторами:

или в матричном виде: R_h=А*А^',

где R_h - редуцированная корреляционная матрица;

 - значение общности;

А - матрица факторного отображения;

А^' - транспонированная матрица факторного отображения.

Элементами редуцированной матрицы R_h соответственно являются:

при 

при i≠k: a_i1·a_k1+a_i2·a_k2+…+a_ir·a_kr=r_ik.

Необходимо осуществить получение матрицы факторного отображения А=(a_il), элементами которой являются факторные нагрузки a_il, где i=1, …, n - параметры; l=1, …, r - факторы. Матрица А=(a_il) позволяет выделить для каждого фактора группу параметров, наиболее тесно с ним связанную, рассчитать коэффициенты приоритетности параметров с учетом их взаимосвязи и осуществить выбор наиболее значимых параметров для контроля и прогнозирования технического состояния основных блоков сети.

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. С помощью измерительного блока 1 (программного или аппаратного анализатора протоколов) производится обработка обратного сигнала, полученного после загрузки компьютерной сети данными, оценка и измерение ряда параметров y_i, где i=1, 2, …, n - число параметров, определяющих техническое состояние контролируемых блоков компьютерной сети. В качестве контролируемых параметров y_i могут служить скоростные характеристики сети: пропускная способность сети, загрузка сети данными, загрузка конфликтами, время восстановления сети, величина задержки при передаче пакетов (данных), число ошибок передачи и др. Измеренные значения параметров y_i записывают в блок памяти 2, где также хранятся эталонные значения параметров и предельно допустимые значения параметров технического состояния сети. По команде блока управления 3 значения параметров y_i поступают в вычислительный блок 4, где по заданному алгоритму рассчитываются средние значения параметров в каждом измерении, общее среднее значение параметров по числу измерений, отклонения параметров от общего среднего при каждом измерении, коэффициенты парных корреляций параметров, и строится корреляционная матрица R, на основе которой осуществляется построение редуцированной корреляционной матрицы R_h, для чего вычисляются оценки общностей на основе расчета квадрата множественной корреляции для каждого параметра с помощью обратной матрицы R^-1 и проставляются по главной диагонали корреляционной матрицы R, рассчитываются коэффициенты факторных нагрузок и получают матрицу факторного отображения, рассчитываются квадраты факторных нагрузок каждого параметра и вычисляются доли дисперсий каждого параметра по факторам с учетом их взаимосвязи, на основе чего определяются коэффициенты приоритетности параметров. Результаты расчета подаются в блок анализа и выбора параметров 5, где осуществляется выбор информативной совокупности параметров, описывающих техническое состояние контролируемых блоков сети. Выбранные параметры в блоке сравнения 6 сравниваются с эталонными и предельно допустимыми параметрами, где производится оценка технического состояния основных блоков компьютерной сети. Результаты сравнения поступают в блок отображения данных 8 для визуального отображения технического состояния компьютерной сети. В блоке прогнозирования 7 производится прогнозирование технического состояния сети на определенный интервал времени на основе рассчитанных значений параметров. Результаты прогнозирования технического состояния сети поступают в блок отображения данных 8.

Формула изобретения

Способ контроля и прогнозирования технического состояния основных блоков компьютерной сети, состоящий в том, что в измерительном блоке из информационного сигнала выделяют и измеряют ряд y_i параметров, характеризующих техническое состояние контролируемых блоков, где i=1, 2, …, n - число параметров, в вычислительном блоке производят вычисление среднего значения параметров в каждом измерении, вычисляют общее среднее значение параметров по числу измерений, рассчитывают отклонения параметров от общего среднего при каждом измерении, рассчитывают коэффициенты парных корреляций параметров и строят корреляционную матрицу R, отличающийся тем, что измеренные значения параметров и рассчитанные статистические характеристики записывают в блок памяти, где также хранят эталонные и предельно допустимые параметры, в вычислительном блоке по команде блока управления производят оценку общностей на основе расчета квадрата множественной корреляции для каждого параметра, осуществляют построение редуцированной корреляционной матрицы R_h, извлекают факторы с помощью метода факторного анализа, рассчитывают коэффициенты факторных нагрузок и получают матрицу факторного отображения, на основе которой вычисляют дисперсии каждого фактора и доли дисперсий каждого параметра по факторам с учетом их взаимосвязи, определяют коэффициенты приоритетности параметров, в блоке анализа и выбора параметров осуществляют выбор наиболее информативной совокупности параметров на основе оценки приоритетности, которые сравнивают с эталонными и предельно допустимыми параметрами в блоке сравнения, по полученным результатам производят оценку технического состояния основных блоков компьютерной сети, и осуществляют прогнозирование технического состояния сети на определенный интервал времени в блоке прогнозирования по выбранной модели, а также визуализацию полученных результатов в блоке отображения данных.

Изобретение "СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ" (Петриченко Г.С., Дудник Л.Н.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога