kiev-security.org.ua-Защита информационных систем.Формальное определение функционально распределенной вычислительной системы

Вычислительные функции любой вычислительной системы или сети могут быть отнесены к одной из четырех групп: 1. Функции обработки данных: операции над данными с целью получения требуемого результата. 2. Функция сетевой обработки: передача данных и управляющей информации между различными узлами ВС. 3. Функции работы с базой данных: накопление и обработка данных и информации в узлах ВС. 4. Функции ввода данных: ввод, редактирование, форматирование, проверка достоверности, контроль и учет данных. Все функции, относящиеся к одной из этих групп, могут быть реализованы либо аппаратно, либо программно. Аппаратная реализация достигается путем использования разлиных устройств и компонентов вычислительной структуры. Программная реализация достигается путем использования программных модулей или микропрограмм, прошитых в памяти соответствующего микропроцессора. Аппаратную реализацию той или иной функции будем называть элементом ФРВС, а программную - функциональным модулем. Функциональный модуль всегда адресуем извне. Определение 2. Пусть F={f ,f ,.....f } - набор всех функцио1 2 n нальных модулей, которые могут быть выполнены в ФРВС. Тогда F называется логической вычислительной мощностью ФРВС. Определение 3. Если Е={e ,e ,.....e } - набор всех аппарат1 2 n ных элементов ФРВС, то Е называется аппаратной конфигурацией ФРВС. Объединение множеств F и E называется полной вычислительной мощностью ФРВС. Некоторые функциональные модули могут быть выполнены любым элементом системы, другие лишь на специально выделенных. Если модуль f может быть выполнен элементом е , то можно ввести в i j рассмотрение отношение R вида R F x E Каждую реализацию этого отношения будем называть функциональным распределением ФРВС. Определение 4. Для заданных вычислительной мощности F и аппаратной конфигурации Е функциональное распределение определяется как разбиение множества F на подмножества F , F ,....F и их соот1 2 m несение с элементами е , е ,....,е . 1 2 m В соответствии с определением 4., функциональное распределение фактически описывает определенное состояние ФРВС. На этой основе могут быть введены и другие формальные параметры, описывает определенное состояние ФРВС. Пусть n(A) обозначает число элементов массива А. Определение 5. Для заданного функционального распределения ФРВС n(F ), i=1,2,...m называется функциональной плотностью элеi мента ФРВС. Определение 6. Отношение вида n(F ) d=------- , i=1,2,....m n(F) называется коэффициентом распределения элемента в составе ФРВС. Случай когда n(F )=n(F) для некоторого i, n(F)=0 для j=j (не равно)стр.186 i является экстремальным и свидетельствует об отсутствии функционального распределения в системе. С другой стороны, наибольший коэффициент распределения достигается тогда, когда все подмножества F равномощны. В том случае, когда сумма функциональных i плотностей превышает число элементов множества F (это означает, что некоторые функциональные модули связаны с более чем одним элементом) нормированный коэффициент распределяется соотношением d d'=----, i=1,2,....m. 1 d i При этом выполняется условие нормировки d'= 1. i Определение 7. Средний коэффициент распределения, или коэффициент распределения всей ФРВС, определяется соотношением D = - d' logd'. cтр.186 i i Опираясь на представление о стандартной ВС, можно определить топологическое пространство любой вычислительной структуры. Топологическое пространство включает пространственные границы, внутри которых распологается вычислительная структура. Топологическое пространство любой вычислительной структуры может быть разделено на две области: область обработки и область источников транзакции. Определение 8. Область обработки в обычной ВС содержит такие элементы ВС, которые обладают вычислительной мощностью (ими являются процессоры запросов и связи). Определение 9. Область источников транзакций содержит все элементы для ввода-вывода данных. Для любого допустимого состояния функционального распределения, т.е. набора определенных пар [f ,e ] справедливо следующее: i j - каждый элемент е обычной ВС или распределенной вычислиj тельной системы распологается обязательно в области обработки; - в ФРВС некоторые элементы е могут распологаться вне обласj ти источников транзакций. При выполнении этих условий большинство вычислительных функций оказывается приближенными к пользователю. Поэтому время отклика и обработки (в среднем) будет короче, а стоимость обработки, включая время и стоимость передачи будет меньше. Для заданного множества функциональных модулей F множества Е элементов ФРВС все допустимые отношения R определяются в основном частотой использования модуля f в некотором узле ФРВС и ограничеi ниями по мощности обработки элемента е . j Другими характеристиками распределения могут быть время отклики, степень готовности и требования защиты. Основной целью формирования процесса в ФРВС является задание оптимального функционального распределения на каждый момент времени в соответствии с функциональными требованиями пользователей и мощностью обработки системы. Это означает, что в процессе проектирования функциональное распределение (или по меньшей мере функциональная плотность) должно быть задано. К сожалению, поскольку и ФРВС, и простые распределенные системы пока находятся в стадии развития, еще не разработаны алгоритмические процедуры для точной идентификации и оптимизации. Определение 10. Процесс в ФРВС определяется как подмножество из k [f ,f ,.....f ] /cтр.187/, принадлежащих множеству F, т.е. процесс определяется как некоторая упорядоченная последовательность функциональных модулей. Определение 11. Если для некоторого процесса его функциональные модули могут быть выполнены на любом элементе вычислительной системы, то говорят, что элементы системы фукционально независимы. Элементы вычислительной системы называют функционально зависимыми, если найдется по крайней мере один элемент, который не может выполнить все функциональные модули. Концепция ФРВС допускает реализацию различных функций защиты, главным образом в части разделения пользователей и ресурсов - в одном из основных принципов создания защищенных ВС и распределенных систем. Это реализуется более просто, когда отдельные модули и элементы системы являются компонентами распределенной системы. В разд. 6.4 при обслуживании механизмов контекстной защиты баз данных был рассмотрен принцип, основанный на классификации субъектов (активных компонентов) и категоризации объектов, когда разрешается доступ субъекта S к объекту О только тогда, когда KL(S)> Cat(O). Данный принцип может быть с успехом применен в ФРВС. В этом случае функциональные модули рассматриваются как субъекты, а элементы ФРВС - как объекты. Дополнительное ограничение (по защите), налагаемое при проектировании ФРВС, заключается в том, что некоторый модуль может быть выполнен на некотором элементе только в том случае, если значение его функции классификации превышает значение функции категоризации.

92. Формальное определение функционально распределенной вычислительной системы