XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время явно выраженный тренд развития информационных систем состоит в использовании распределенных систем обработки информации. Их преимущество в том, что они дают возможность каждому пользователю для решения собственных задач, подключать дополнительные ресурсы, которыми он в данный момент не обладает. Современных сетевые технологии позволяют реализовать практически любые распределенные системы, не ограничивая возможностей передачи данных между узлами сетей. Еще один аспект, который следует учитывать при разработке и реализации распределенных информационных систем состоит в обеспечении безопасности хранимых данных и исключении противоречий при извлечении новых данных из имеющихся. В современных сетях это достигается различными способами: аутентификацией, распределением прав доступа, разбиением сети на подсети, регулированием доступа к данным, механизмами обеспечения целостности и непротиворечивости, используемых при формировании запросов к разным узлам, и пр. Поэтому при их разработке требуется уделять значительное внимание вопросам безопасности хранения и обработки данных. Здесь безопасность понимается в широком смысле – это не только исключение несанкционированного доступа к данным, но и исключение противоречий при использовании данных из разных узлов информационной системы.

Имеется еще один факт, который необходимо учитывать, когда мы говорим о распределенных информационных системах, т.к. уже сейчас наблюдается их большая разновидность. Каждый вид распределенных информационных систем характеризуется своей методикой хранения и обработки данных, не применимой для иных типов. В связи с этим актуален вопрос построения такого способа реализации распределенных информационных систем, который учитывал бы их большое разнообразие в плане адекватного удовлетворения требований к информационному обмену и обработке данных.

ПримерыРаспределенных систем

Пример 1. Представим офис с 1000 работниками, в котором каждый работник может решать несколько задач из определенного направления. Например, это могут быть задачи из IT-области, или из области конструирования машин и механизмов или приборов и пр. Допустим, далее в организации имеется несколько проектов, которые она выполняет по договорам. В каждомпроекте могут принимать участие несколько человек. И работа в одном проекте требует активного общения между его участниками, причем трафик внутри проекта существенно активнее, чем общение работника с другими субъектами, не участвующими в проекте. В связи с этим представляется разумным объединять работников одного проекта в группу, в которой реализовать облегченный режим доступа работников одного проекта друг к другу, в чем-то аналогичный общению хостов в однородной сети. При этом такое формирование групп должно происходить максимально просто, чтобы при завершении проекта или открытии нового формирование таких групп не требовало сложного администрирования внутри локальной сети. Это позволит нам упростить, ускорить и уменьшить трату ресурсов в системе, и удостовериться, что информация не выйдет за приделы допустимых зон.

Пример 2. Один сотрудник может принимать участие в нескольких проектах, тем самым, участвуя в нескольких группах. Тогда ему доступна информация по нескольким проектам. (См. рис. 1)

Рис. 1

Распределенные информационные системы.

Распределенная информационная система (РИС) – это множество N узлов, каждый из которые представляют собой пару (B_i, u_i), гдеB_i - это база данных, а u_i – пользователь. Под базой данных здесь подразумевается как хранилище фактических данных (например, реляционная БД), так и база знаний, которая вместе с фактическими данными содержит утверждения, истинные на имеющихся данных БД B_i (декларативные данные). Эти утверждения используются для получения новых данных, используя средства логического вывода. Тем самым, декларативные данные используются в процедурах извлечения новых данных. Помимо этого имеется q подмножеств N₁ N, N₂ N, …, N_q N, которые назовем кластерами. Информационное взаимодействиев такой РИС состоит в том, что пользователь кластера имеет не ограниченный доступ к каждой его БД, и не имеет доступа к БД тех кластеров, в которые он не входит.

Таким образом, РИС мыслится как пара (N, N^*), где N есть конечное множество узлов, а N^* 2^N- совокупность кластеров, которые суть подмножества множества N. Один узел может входить в несколько кластеров в качестве составной части. Если два узла одновременно не принадлежат никакому кластеру, то они называются не совместимыми, в противном случае – совместимыми. Содержательно несовместимость узлов может интерпретироваться по-разному: это может быть несовместимость соответствующих баз данных в распределенной системе обработки данных, невозможность пользователей иметь доступ к одним и тем же документам в системе документооборота, запрет на общение пользователей, ассоциированных с узлами РИС, несовместимость разных команд в одном управляющем устройстве и т.п. Два пользователя РИС несовместимы, если они не имеют доступа к одной и той же информации.

Пример РИС:

Результат:

На данной таблице видно отношение узлов системы друг к другу, которые наглядно изображают ограничение взаимодействия узла с узлом, к примеру, узел P6 имеет вектор 010110, который говорит системе, что пользователь может поделиться информацией с узлом P2,P4,P5 и получать информацию от них. Но если узел P3 захочет отослать информацию узлам P1,P4,P6, то у него это не выйдет, по причине того, что узлы P3 и P1,P4,P6 не ортогональны.

Из этого следует, что без ортогональности узлы не будут взаимодействовать.

По такому принципу можно выделить проект, в котором можно распределить права узлам для дальнейшего их взаимодействия.

Пример 3. Мебельная компания, которая имеет филиалы по всей России.Каждый город можно представить как зону ,кудавходят филиалы данного города, где они могу взаимодействовать друг с другом, решая проекты. Предлагаемый способ формирования зон позволяет легко вносить изменения или создать новые зоны, в которые будут добавляться новые магазины, исключая деятельность по обзвону все участков в городе Москва и регионах с целью внесения изменений в торговые точки. Для этого достаточно выбрать город и написать нововведения (о поступлении нового товара, скидках на определенные виды, изменение процента по кредиту), тогда данное сообщение отошлется каждому филиалу выбранного города.

Пример 4.Существует простая вузовская сеть, в которой присутствует администрация учебного заведения, определенное количество учеников, преподавателей и учебных групп. Каждый преподаватель ведет некоторое количество групп, и ему необходимопередаватьопределенные домашние задания в конкретные группы. При помощи распределенной системы, можно определить зону для каждой группы и добавить в нее студентов, чтобы учительне искал всех по отдельности, а просто выбрал группу, и отправил всем задание. Помимо учеников, можно определить зоны для учителей, в пределах которых учителя общаются друг с другом. Также, возникает необходимость определить зоны для администрации, чтобы оградить их от получения лишней информации от учителей, где они смогут решать свои вопросы, и отсылать изменения, влияющие на работу учителей.

Заключение. Предложена методика проектирования РИС, представляющей собой множество узлов с заданным на нем разбиением на кластеры. Основным требованием к узлам РИС является ограничение на взаимодействие узлов только в рамках одного кластера. Описан метод присвоения меток узлам РИС, представляющих собой интервалы единичного n-мерного куба, который позволяет организовать кластеры так, чтобы метки узлов одного кластера принадлежали одному не пустому интервалу единичного куба, а метки узлов из разных кластеров представляли собой не пересекающиеся интервалы. Используя такую разметку узлов РИС можно легко обеспечить искомую связь узлов лишь в рамках одного кластера. Тем самым легко строится «плоская» РИС, с изолированными друг от друга кластерами. С другой стороны, можно обобщить данную методику и построить «двухуровневую» РИС, когда передача информации между кластерами возможна через определенные фильтры, пропускающие только специфическую информацию. Метод реализуется программно, путем присвоения узлам описанных меток, и проверке по ним произвольного подмножества узлов простого критерия не пустоты пересечения интервалов. При переопределении структуры РИС, т.е. ином разбиении ее на кластеры, происходит лишь простая перенастройка параметров программы.