CC BY
157
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сигаев A. Embedded Internet // Компоненты и технологии. - 2000. - № 2.
2. Зубинский А. МиKpoWeb // Компьютерное Обозрение. - 2000. - № 20.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор АЖ. Белевцев. Тужилкин Олег Владимирович
Научно-исследовательский институт физических измерений.
E-mail: [email protected].
440026, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10.
Тел.: 88412591932.
Чувыкии Борис Викторович
Пензенский государственный университет.
E-mail: [email protected].
440026, . , . , 40.
.: 88412368238.
Tuzhilkin Oleg Vladimirovich
Research Institute of Physical Measurements.
E-mail: [email protected]
8/10, Volodarskogo Street, Penza, 440026, Russia.
Phone: +78412591932.
Chuvykin Boris Viktorovich
Penza State University.
E-mail: [email protected].
40, Krasnaya Street, Penza, 440026, Russia.
Phone: +78412368238.
УДК 681.327.8
МЛ. Фролова
-
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА
Предложена структура построения распределенной системы мониторинга для контроля параметров технически сложных объектов. Для ее реализации предлагается использовать интерфейс Ethernet и миниатюрные веб-серверы в каждом датчике системы мониторинга или блоке сбора данных для создания удаленных измерительных систем. Описан принцип удаленного доступа к данным при помощи веб-технологий. Данное решение позволит добиться увеличения скорости работы измерительных систем, уменьшения их стоимости, размеров и времени, затрачиваемого на настройку систем, а также повышения роли про.
. .
Система мониторинга, программное обеспечение; веб-сервер; протокол связи.
M.V. Frolova
WEB-TECHNOLOGIES APPLICATIONS FOR DEVELOPMENT THE DISTRIBUTED MONITORING SYSTEMS
The structure of the distributed monitoring system for control of technically difficult objects parameters is offered. For its realization it is offered to use interface Ethernet and tiny webservers in each sensor of monitoring system or the block of data gathering for remote measuring systems creation . The principle of remote data access using web technologies is described. This decision will allow to achieve increase of work speed of measuring systems, decrease of their cost,
sizes and time for systems adjustment and increase of the software role. The development environments are chosen and the system software project is developed. Some variants of this project development are offered.
Monitoring system; software; web-server; communication protocol.
На текущем этапе развития технологии создания систем измерения, а также самих объектов измерения, все более актуальной становится проблема обеспечения одновременного контроля большого количества параметров измерения, в частности проведение контроля параметров технически сложных объектов. В результате чего возникает потребность в определенном классе систем измерения -, -ных систем является возможность использования различных типов датчиков без изменения общей структуры измерительной системы и наличие средств управления данными от этих датчиков, что позволяет системе адаптироваться к динамически изменяющихся условиям, среди которых могут быть требования к функционалу, отказоустойчивости и масштабируемости системы [1].
, , возможности адаптации к их изменениям, необходимо применение нового класса инструментов разработки измерительных систем, которые позволят решить основные проблемы создания подобных систем и дополнить список функций системы следующими:
♦ передача и управление большим объемом данных, поступающих от нескольких десятков датчиков, входящих в состав данной системы, которые необходимо обрабатывать и передавать с большой скоростью;
♦ хранение данных для проведения анализа в случае отказов;
♦ удаленный доступ к данным вне зависимости от положения системы.
В данной работе предлагается архитектура распределенной системы монито-
,
описываются этапы разработки основных ее элементов, в частности программного .
Данная система мониторинга предназначена для удаленного доступа к информации о состоянии технически сложных объектов по каналу Ethernet. Система позволяет следить в реальном времени за состоянием объекта наблюдения, анализировать причины неполадок, а также настраивать систему на выполнение специальных действий при наличии событий определенного типа. Основная идея построения распределенной системы мониторинга заключается в объединение географически распределенных объектов мониторинга и множества пользователей, имеющих доступ к
Ethernet.
Для решения данных задач в этой работе предлагается использовать интерфейс Ethernet -
блоке сбора данных для создания удаленных измерительных систем. Данное решение позволит добиться увеличения скорости работы измерительных систем, уменьшения , , , -вышения роли программного обеспечения (ПО). С точки зрения изменения структуры измерительной системы это влечет включение в состав системы кроме датчиков, цифровых преобразователей и других элементов - специализированный компьютер (сер), , , -нением, обработкой и анализом данных в режиме реального времени, а также представления их пользователем в наиболее удобном виде. При этом датчики в составе
Ethernet -
прямо к компьютеру через обычную сетевую карту, или к компьютерной сети.
Преимущества удаленного управления через Ethernet:
♦ управляющая система не привязана пространственно к исполнительным устройствам и датчикам, вследствие чего появляется возможность создания распределенной системы управления;
♦ в большинстве случаев отсутствует необходимость прокладки дополнительной кабельной сети для связи компонентов системы;
♦ отсутствие необходимости написан ия специального программного обеспечения (для управления системой можно использовать веб-браузер) [2].
Ethernet
10/100 Мбит/с через TCP/IP-протокол. Благодаря этому представляется возможным взаимодействовать с датчиками из любой операционной системы с помощью
. IP- ,
и другие параметры (параметры настройки датчиков), записаны в flash-память датчика и позволяют себя легко изменять. Таким образом, предоставляется возможность с помощью одного стандартного браузера из любой точки получать данные о контролируемом объекте и настраивать, и программировать датчики сис-, -мости в сложном ПО, снижает затраты на проектирование и интеграцию оборудования при разработке.
При разработке концепции построения системы мониторинга было выделено
3 :
1. Объект мониторинга - фактически это часть системы, которая представляет основной интерес в задаче мониторинга. Объект задается несколькими динами, . -ний этих параметров на объекте мониторинга распределена удаленная измери-, .
, -
.
2 Ядро системы мониторинга (сервер) - это некоторая программно-аппаратная
, , -модействие клиентов и объектов мониторинга.
3. - ,
информации по мониторингу. Клиенты могут выполнять также удаленную на.
, ,
( . 1), -
ми элементами которой являются:
♦ датчики;
♦ блок сбора данных с микро-веб-сервером, предназначенный для сбора дан-
TCP/IP
( - - );
♦ сервер систем ы мониторинга, обеспечивающий хранение данных и взаимодействие пользователя системы с данными;
♦ веб-ресурс системы мониторинга, позволяющий получить доступ к данным о контролируемом объекте, о настройках самой системы и настрой, .
В системе можно выделить 3 уровня иерархии:
1. Уровень объекта. Уровень объекта представляет собой удаленную измери-, , объекту измерения - технически сложному объекту. Функциями данного уровня являются регистрация данных датчиками, первоначальная их обработка сжатие и передача по высокоскоростному каналу передачи данных.
Рис. 1. Структура системы
Основной проблемой данного уровня является объединение данных от нескольких датчиков в один высокоскоростной цифровой информационный поток. В качестве варианта ее решения может быть использован блок сбора данных, представляющий собой многоканальный вторичный преобразователь сигналов датчиков, который осуществляет прием нескольких аналоговых сигналов, их преобразование в ,
. -
мы и разработана модель в среде 81ти1шк(МаЦаЬ), имитирующая работу блока сбора данных от датчиков и формирование ЕЙете^пакетов (рис. 2).
Рис. 2. Модель блока сбора данных системы мониторинга
В результате проведенного исследования была получена зависимость полезной пропускной способности блока сбора от количества датчиков в системе и частоте их опроса (рис. 3), была математически обоснована необходимость применения сжатия данных в блоке сбора данных системы.
Рис. 3. Результаты моделирования
В качестве средства взаимодействия по интерфейсу Ethernet на уровне объекта предлагается использовать встроенные в датчик или блок сбора данных микровеб-сервер, функциями которого являются прием запроса от сервера по TCP/IP (HTTP) и отсылка данных на сервер по TCP/IP (HTTP).
2. Уровень сервера. Основной компонент сервера системы мониторинга -это серверное ПО, позволяющее объединять множество удаленных объектов мониторинга и конечных пользователей в единую информационную сеть. ПО включает сервер приложений, веб-сервер (для обращения клиентов к системе) и базу
.
Основными функциями данного уровня являются прием данных с удаленной измерительной системы, расположенный непосредственно на объекте; архивирование данных - ведение баз данных регистрируемых датчиками данных; обработка и анализ принимаемых данных согласно требованиям; выборка и предоставление данных удаленным клиентам.
3. Уровень удаленного клиента. В качестве удаленно го клиента может выступать пользователь удаленного компьютера, который при помощи стандартного веб-браузера через сеть Intranet/Internet желает получить доступ и выборку данных на сервере системы мониторинга, или удаленный АРМ (автоматизированная рабо) -
.
при помощи веб-браузера ко всей информации по мониторингу объектов доступной этому пользователю.
На каждом из перечисленных уровней основные функции системы мониторинга, которые отличают ее от традиционной измерительной системы, реализуются при помощи программного обеспечения. При этом основная сложность состоит в реализации серверного ПО и ПО блока сбора данных, так как на них возложена большая часть выполнения данных функция. В заключительной части данной работы предложен один из вариантов реализации программного обеспечения для распределенной системы мониторинга (рис. 4).
ТС P/I Р-
п а кеты
Ф1.2: Архивирование данных 4І—►
П2: Ожидания запроса клиента (web-сервер)
Web-браузер
БД
Объекты
Датчики
Показания
Команды
Рис.4. Структура и функции ПО системы мониторинга
ПО блока сбора данных должно обеспечивать прием и преобразование данных от датчиков в ТСР/1Р-пакеты, а также прием команд настройки датчиков от сервера. Для их реализации было решено использовать интегрированный микровеб-сервер, предоставляющий для приемопередачи пакетов два ТСР/1Р-сокета [3]. Частота считывания информации из датчиков зависит от ширины полосы пропускания и загруженности сети. Также интегрированный микро-веб-сервер, базируясь на ТСР/1Р-протоколе, может также представляет привычные и удобные НТМЬ-веб-страницы взаимодействовать через НТТР-РгоШсо! с ПО сервера.
ТС P/І Р-сокет
ТС P/I Р-пакеты
і-----►
Сервер
ТСР/ІР-сокет
Технология доступа к БД MySQL (ADO, dbExpress)
СУБД
MySQL
Рис. 5. Средства реализации ПО системы мониторинга
ПО сервера реализует в отличие от ПО блока сбора данных сразу несколько функций: обмена пакетами с блоком сбора данных при помощи TCP/IP-сокета (прием данных и настройка датчиков), хранение данных в БД (в качестве СУБД была выбрана MySQL и технология доступа dbExpress), формирование HTML-страниц (технология WebSnap) и предоставление их удаленному клиенту (веб-браузер). Связь с веб-браузером организована через стандартный веб-сервер Apache.
,
о практической возможности создания распределенной системы мониторинга, была предложена структура системы мониторинга, разработана ее модель в среде Simulink(Matlab), выбраны средства ее разработки и разработан программный , . эксплуатации прототипа показали его работоспособность и эффективность.
Можно выделить несколько путей развития данного проекта: полнофункциональная реализация предложной архитектуры распределенной системы мониторинга или реализация данного подхода и прикладного интерфейса программирования для создания отдельных датчиков с веб-ин^ефейсом, каждое из которых является весь.
БИБЛИОГРЛФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Таненбаум Э., Ван Стеен М. Распределенные системы. Принципы и парадигмы. - СПб.: Питер, 2003. - 877 с.
2. Сигаев A. Embedded Internet // Компоненты и технологии. - 2000. - № 2.
3. Зубинский А. МиKpoWeb // Компьютерное обозрение. - 2000. - № 20.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор В.В. Тютиков. Фролова Марина Владимировна
Научно-исследовательский институт физических измерений.
E-mail: [email protected], [email protected].
440026, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10.
Тел.: 88412591932.
Frolova Marina Vladimirovna
Research Institute of Physical Measurements.
E-mail: [email protected], [email protected].
8/10, Volodarskogo Street, Penza, 440026, Russia.
Phone: +78412591932.
УДК 004.021
Р.Н. Селин, С.А. Чурилов МОДЕЛЬ СЕТЕВЫХ ПРОЦЕССОВ И АЛГОРИТМ ОБНАРУЖЕНИЯ УГРОЗ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ
Представлена модель сетевых процессов и алгоритм обнаружения угроз в компью-
,
безопасности в зависимости от происходящих сетевых событий. Авторы предлагают новый способ моделирования механизма угроз информационной безопасности, который позволяет предугадывать различные варианты развития компьютерных атак С помощью приведенной модели решаются задачи прогнозирования компьютерных атак с целью их .
Информационная безопасность; модель; сетевой процесс; уязвимость; обнаружение
.
