Методика моделювання протоколів інформаційного обміну з використанням Е-мереж та ймовірносно - часових графів

Abstract

UA: Дисертація присвячена розробці методики моделювання протоколів інформаційного обміну, що дозволяє підвищити повноту та ефективність їх аналізу. Аналіз вимог до засобів аналізу протоколів інформаційного обміну показав, що методика моделювання, що пропонується повинна будуватися на комплексному використанні методів імітаційного та аналітичного моделювання. В якості засобу імітаційного моделювання використовуються Е-мережі, ймовірностно-часові графи використовуються як засіб аналітичного моделювання. В якості основного, в запропонованій методиці, використовується метод імітаційного моделювання, метод аналітичного моделювання використовується в якості перевірочного. Для підвищення точності моделей у апарат Е-мереж введені доповнення: розширені множини переходів, місць. Для розширення області використання ЙЧГ розроблений метод аналізу графів до яких неможливе застосування методу еквівалентних перетворень. Розроблена загальна методика моделювання базується на узагальнені часткових методик окремих рівній та дозволяє: зробити розробку моделі відповідно належності протоколу до визначеного рівня ВВС і особливостями функціонування; для розробленої Е-мережі провести перевірку її коректності та імітаційне моделювання; здійснити перехід від імітаційної моделі до аналітичної, для уточнення чи перевірки результатів імітаційного моделювання. Адекватність методики моделювання преревірялась шляхом порівняння результатів моделювання з відомими. Для реалізації запропонованої методики моделювання розроблений програмний комплекс, до складу якого входять програми побудови і аналізу моделей, що наведені у вигляді Е-мереж та ЙЧГ.

RU: Диссертация посвящена разработке методики моделирования протоколов информационного обмена, способной повысить эффективность их анализа. Анализ требований к средствам моделирования протоколов информационного обмена показал, что для их наиболее полного удовлетворения разрабатываемая методика должна базироваться на комплексном использовании средств аналитического и имитационного моделирования. В качестве средств анализа используются Е-сети и вероятностно-временные графы (ВВГ). Для повышения адекватности разрабатываемых моделей в аппарат Е-сетей введены дополнения (расширены множества переходов, мест, расширены возможности определения предикатов МХ- и MY-переходов.). Для расширения области использования ВВГ разработан метод анализа графов, к которым невозможно применение метода эквивалентных преобразований. Для проверки корректности разработанных моделей проводится их качественный и количественный анализ. Для реализации качественного анализа производится проверка алгоритмических свойств Е-сетей. В качестве методов проверки используются метод уравнений состояний сети и метод построения покрывающего дерева сети. Для решения задач количественного анализа моделей протоколов информационного обмена используются аналитические и имитационные методы. В качестве аналитических используются метод уравнений сети и метод производящих функций. Для решения задач анализа динамики функционирования протоколов информационного обмена и СОД в целом проводится имитационное моделирование. Получение значений показателей качества на имитационной модели производится путем анализа количества меток в местах-поглотителях и динамики их перемещения по сети. Согласно рекомендациям МККТТ на этапах спецификации и проектирования протоколы должны быть представлены в виде SDL-диаграмм либо схем алгоритмов. Данные средства приняты в качестве источников входных данных для предлагаемой методики. При формировании Е-сети, когда в качестве исходных данных используются схемы алгоритмов работы, за основу принята известная методика, разработанная для аппарата сетей Петри. В данную методику внесены изменения, позволяющие учесть специфику Е-сетей (наличие различий в топологии и описании аппарата и т. п.). Разработка моделей протоколов информационного обмена производится в соответствии с 7-ми уровневой структурой ВОС (для разработки модели протокола (N+1)-го уровня используются результаты, полученные на модели протокола N уровня). Данный подход учитывает взаимодействие протоколов различных уровней, а также снижает противоречия между требованиями к адекватности и простоте моделей. Произведен анализ особенностей построения протоколов отдельных уровней, который позволил сформулировать частные методики моделирования протоколов отдельных уровней. На основании разработанных частных методик моделирования протоколов отдельных уровней сформулирована и описана общая методика моделирования структуры протоколов информационного обмена. Разработанная методика моделирования позволяет: произвести разработку модели в соответствии с принадлежностью протокола к определенному уровню ВОС и особенностями функционирования; для разработанной Е-сети выполнить проверку ее корректности и имитационное моделирование; осуществить переход от имитационной модели к аналитический, для уточнения или проверки результатов имитационного моделирования. Адекватность разработанной методики моделирования проверялась путем сравнения результатов моделирования с уже известными. Для реализации предлагаемой методики моделирования разработан программный комплекс в состав которого входят программы построения и анализа моделей, представленных в виде Е-сетей и ВВГ.

EN: The thesis is dedicated to development of the methods of modeling protocol information exchange which capable to race efficiency of their analysis. The analysis of the requirements to simular protocol information exchange is performed. For their satisfactions under development methods must be based on complex using analytical and simulation methods of modeling is shown, also. Е-nets and probabilistic-temporary graphs are used for the analysis. For increasing of adequacy of the under development models in means Е-nets additions (the extended ensemble transition, places) is incorporated. For expansion of the range of usage probabilistic-temporary graphs the method of the analysis graphs for which impossible using the method of the equivalent transformations is designed. The designed methods of modeling allows: produce the development to models in accordance with attribute of the protocol to determined level of the architecture interacting opened systems and particularity of the operation; for designed Е-nets execute check to its correctness and simulation modeling; realize transition from simulation model to analytical. The general method of modeling is based on partial methods modeling protocol separate level. Adequacy of the designed methods of modeling was checked by comparisons result of modeling with known result. For realization of the proposed methods of modeling the program complex which include the programs of the building and analysis of the models presented as Е-nets and probabilistic-temporary graphs is designed.