проф. д-р инж. Ради Петров Романски - Технически Университет ...

Автореферат на дисертационен труд 55. Предлагане на ефективна организация на система за защита на данните иуправление на достъпа до информационните ресурси при разпределеноинформационно обслужване.МЕТОДИ ЗА ИЗСЛЕДВАНЕНастоящият труд обединява решения за моделно изследване, свързани сразработване на конкретни проблеми, някои от които са по проведени научноизследователскипроекти. Обединява ги възприетият единен технологичен подход запоследователното създаване на три базови компоненти – концептуален модел,математически модел и програмен модел.За разработване на математическите модели са използвани възможности исредства на теоретични математически системи в областта на дискретната математикаи теорията на вероятностите (графи, мрежи на Петри, алгоритмични системи,марковски и полумарковски процеси, теория на масовото обслужване), както ианалитични и числови методи. За автоматизация на провежданите експерименти,включително и за програмното описание на създадените формални и математическимодели, са използвани универсални и специализирани програмни езикови среди,както и програмни средства, специално разработени под ръководството на автора зарешаване на конкретни проблеми.ОСНОВНИ ПРИНОСИ НА ДИСЕРТАЦИЯТАСписък на основните приноси е представен в края на автореферата, включващ 7научни, 9 научно-приложни и 3 приложни приноси, които могат да се обобщят последния начин.А. Научни приносиПредложени са класификация на компютърни модели, обобщена процедура заформализация на моделното изследване, йерархична процедура за обобщен анализ иоценка на системните характеристики, формализация на процеса на планиране наконкурентни процеси чрез средства на дискретната математика с възможностите нааналитичното описание. Извършена е дискретна графова формализация на процеситев РСО, като е дефиниран концептуален модел и подходяща архитектура и садефинирани стохастични аналитични модели за изследване на процесите наинформационното обслужване и на достъпа до ресурсите. Дефиниран е базовконцептуален модел за организация на ВЛИ, извършена е графова формализация и еразработен аналитичен марковски модел за изследване на информационните процеси,на базата на което е предложена архитектура и структурна организация на ВЛИ.Б. Научно-приложни приносиСвързани са с моделно изследване на системната производителност на структуриза множествена обработка с различна архитектура, изследване на мрежоватаинфраструктура на РСО чрез апарата на детерминираните мрежи на Петри,функционално и симулационно моделиране при изследване на функционалността иорганизацията на ВЛИ. Предложена е обобщаваща класификация на мрежов трафик ие проведено неговото изследване чрез програмен мониторинг и комбинираноизследване, като е извършен анализ на параметри на достъпа до информационниресурси за целите на електронното обучение и ефективността на информационнотообслужване. Направено е обобщение на основните принципи при обработка на личниданни и са предложени организационна схема и технологични структури при защитана личните данни като следствие на политиката за сигурност.

Автореферат на дисертационен труд 7СТРУКТУРА И ОБЕМ НА ДИСЕРТАЦИЯТАДисертационният труд е в обем от 205 страници, като включва Въведение и петосновни глави, след което са включени списък на основните приноси, списък напубликациите по дисертацията и използвана литература. Цитирани са общо 195литературни източници, от които 12 на руски език и 183 на английски език. Вотделните глави са включени като номерирани общо 121 фигури и 23 таблици(допълнително са представени и други резултати във вид на неномерирани фигури итаблици). Номерата на фигурите и таблиците в автореферата съответстват на тези вдисертацията.II. КРАТКО СЪДЪРЖАНИЕ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДГЛАВА I. ОРГАНИЗАЦИЯ НА МОДЕЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ НАИНФОРМАЦИОННОТО ОБСЛУЖВАНЕ В КОМПЮТЪРНИ СТРУКТУРИ1.1. Актуални аспекти на моделното изследване на структури и процеси заинформационно обслужване (преглед на състоянието)В тази част от главата е направен литературен преглед на актуалното състояниепо дискутираните в дисертационния труд проблеми и е определено мястото и ролятана моделното изследване в компютърната област. Разглеждайки компютърнатаобработка като обект на моделно изследване са обсъдени двете страни – системенресурс и работно натоварване, като са представени основните методи за моделиране иособеностите при организация на моделни експерименти. Преди обсъждане наприложението на моделното изследване в компютърната област е въведено формалноописание на двата “участника” – обект-оригинал и обект-модел. Посочени саобластите на приложение, като е акцентирано главно на такива, които са свързани сизследваните структури и процеси в дисертацията (конкурентни процеси, системи смножествена и разпределена обработка на информацията).Допълнение към тази точка са направените към отделните глави анализи наактуалното състояние по решаваните в тях проблеми – изследване на разпределенотоинформационно обслужване (глава II), създаването на разпределени среди заобучение, като елемент на съвременното информационно общество (глава III),разработването на виртуални лаборатории за научни изследвания (глава IV),организиране на адекватна защита на персоналната информация и система зауправление на достъпа до ресурсите (глава V). В заключение на т.1.1 е дефиниранаосновната цел и са формулиране основните задачи пред дисертацията (представенипо-горе).1.2. Обобщен подход за моделно изследване на компютърни структуриТази част е посветена на решаването на първата основна задач, като някои отпредставените постановки и резултати са публикувани в монографията [5.1].За систематизиране на методите и средствата за провеждане на моделноизследване е предложена обобщена класификация на основните видове компютърнимодели, използвани при изследване на КС и процеси (публикувано в [1.1], [2.4]). Тя есъздадена чрез систематизиране на конкретни постижения и опит в тази област.Възприета е и при структуриране на изложението в следващите части от този труд. Взависимост от вътрешната организация на моделите са дефинирани две основни

8Проф. д-р инж. Ради П. Романскинаправление – еднородни и нееднородни модели (обединяващи възможности на дваили повече типови еднородни модела). Дискутирани са особеноститe иприложимостта на отделните групи еднородни модели, като резултати сапубликувани в [2.2].За осигуряване на ефективност на моделните експерименти и коректност наизводите е предложена формализирана обобщена технологична схема (фиг.1.3),разработена за целите на моделно изследване на структури и процеси в компютърнатаобласт, публикувана в [1.1]. При формализацията се изхожда от функционалнатавръзка между оригинал и модел, дефинирана от изображението F: O M , като саобособени последователни етапи. OЦелФункционалнадекомпозиция на OАпроксимацииНачални условияКонцептуален моделФормализация на OДефиниране на функционаленалгоритъм на обекта OИзбор на метод за моделиранеАдаптиране наформализирания моделИзграждане на M(математически модел)Избор наформална системаАналитиченИмитационенЕмпириченПрограмно описание на M(програмен модел)Проверка и потвърждаване на MЕксперименти с програмниямоделСъхраняване намоделни данниОбработка на моделни данниОценки за индексиИнтерпретация наоценкитеФиг. 1.3. Обобщена формализирана технологична схема на моделно изследване Формулиране на концепция за създавания модел (концептуален модел) чрездекомпозиране на обекта O на подсистеми и идеализиране на определени страни отобщото поведение на системните процеси (допускания, начални хипотези и др.).

Автореферат на дисертационен труд 9 Математическа формализация на структурата и взаимовръзките в изследванияобект O чрез изобразяване на дефинирания концептуален модел в абстрактноформално описание на базата на подходяща формална (математическа) система. Дефиниране на функционален алгоритъм над формалното описание на O ,представящ поведението му в избрания аспект на изследване. Изграждане на математически модел – необходимо е предварителноуточняване (избор) на подходящ метод за моделиране, съгласуван с направената ветап (2) формализация и дефинирания в етап (3) функционален алгоритъм. Това есвързано с предварителен анализ на т.нар. априорна информация за първичнитефактори и определяне на дефиниционните области на работните параметри, с което сеформира рамка на моделното изследване. Създаване на програмен модел като описание на математическия модел вподходяща езикова среда (универсална или специализирана в зависимост от избранияметод за моделиране и особеностите на функционалния алгоритъм). Реализация на моделното изследване чрез провеждане на експерименти спрограмния модел на базата на предварително разработен план на експеримента,натрупване на достатъчен обем експериментални данни, тяхната обработка иформиране на оценки с пренасяне на изводите върху реалния обект на изследването.Задача на технологичната схема е да се осигури нужната адекватност на моделаспрямо реалния обект, като оценка на адекватността трябва да се извършва на всекиот етапите. Това е отразено в предложената на фиг.1.4 итepaтивнa пpoцeдуpa зауточняване на мoдeлa.ЦелКритерии за адекватностНачалнопроектиранеПроверка за адекватностна моделаУточнен моделМоделИзводиКорекции на моделаФиг. 1.4. Итеративна процедура за уточняване на моделТехнологичната схема може да се обобщи в методика за организация намоделно изследване, независеща от особеностите на прилагания метод (публикувана в[1.1]), като подробности са дадени в монорафията [5.1].Провеждането на моделно изследване трябва да бъде съпътствано спредварително разработване на план на моделните експерименти, който е специфичени зависи пряко от предназначението на изследването и целта на оценката. Заоптимизиране на времето за планиране и ограничаване на влиянието на субективнияфактор, по-долу е предложена йерархична процедура за обобщена оценка (фиг. 1.5)при анализа и обработката на експериментални данни, като резултатите в тази насокаса публикувани в [1.14]. Процедурата се характеризира с йерархия в две направления:в ширина (дефинирани три нива – емпирично, абстрактно-аналитично и абстрактнооценъчно)и в дълбочина (изразява се главно в последователност от взаимозависимиетапи на абстрактно-аналитичното ниво). Едно нейно предимство е, че позволяваопределяне, както на индивидуални оценки за индекси на производителността, така ина глобална (уточнена) оценка за общата производителност на изследвания обект.

10Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиЕмпирично ниво Аналитично ниво Оценъчно нивоФормулиране цели предназначениена оценкатаОпределяне векторна променливитеx = {x 1 , …, x n}Обект наоценкатаНатрупване наексперименталниданни ijУточняване надефиниционнитеобластиx i R i R; i=1,2,…,nУточняване наиндивидуалникритерии за оценкана x i g i :R i I;Определянена значимостна x iТегла iE 1E nЛогическапълнота наоценкатаГлобаленкритерий GОбща оценкаE = G(x ) = F(E 1 , E 2 , …, E n )Актуализация на оценкатаУточнена обща оценкаСтойностен(ценови)анализСтойностенкоефициентФиг. 1.5. Йерархична процедура за обобщена оценкаСъщността на йерархичната процедура е представена по-долу. “Формулиране на цел и предназначение на оценката” – определя аспекта наоценяване на изследвания обект и се изразява в обосновано дефиниране на вектор напраменливите и на съответствието на всяка променлива x i (i=1,…, n) към реалнасистемна характеристика. “Уточняване на дефиниционните области” – за всяка променлива x i (i=1,…,n) съществува област на попадение за нейните стойности, регистрирани въвфиксирани интервали от време t j (j = 1N) в рамките на периода Т на експеримента,т.е. за x i (i = 1,…, n) R i , така, че ij R i (i = 1n; j = 1N), където ij = x i (t j ); t j T.Броят на виртуалните тактове се определя от N = T/t, където t = t j –t j-1 ; t j , t j-1 T,като t изразява честотата на регистрация при провеждане на експеримент. Може дасе приеме, че областите R i са подобласти на множеството на рационалните числа, т.е.R i R (i=1,…, n), или могат да бъдат преведени до такива чрез проста релация. Завсяка променлива x i регистрираната информация x i (t j )= ij за последователните

Автореферат на дисертационен труд 11моменти във времето (j=1,…, N) попада в областта R i , като могат да се определятминимална ( i min ) и максимална ( i max ) стойност, т.е. ( i min , i max ) R i , такива, че i min x i i max ,или за ij (j=1N) ij [ i min , i max ] Ri [ i min , i max ] R.Обобщение на този етап е структурният модел от фиг. 1.6.Емпирично нивоАналитично нивоx = {x 1 , x 2 , ,…, x n }Регистрация на експерименталнистойностиt 1t 2t 3…t NDATA: R 1 R 2 . . . R n 1 min 2 min n min 1 max 2 max n maxtx 1 x 2 . . . x n 11 21 n1 12 22 n2 13 23 n3 1N 2N nNDEF:DEF(1,i)=min{ ij }DEF(2,i)=max{ ij }j=1,2,…,N ; i=1,2,…,nФиг. 1.6. Структурен модел на уточняване на дефиниционните области “Уточняване на индивидуалните критерии” – използват се при определяне наиндивидуалните оценки за елементите от вектора на променливите, като всекикритерий може да се разглежда като изображение g i :R i I (i=1n) на съответнатадефиниционна област R i в определена кообласт (оценъчна област) I. Препоръчителное за всяка променлива да са уточнени тегловни коефициенти на значимост.Еднозначното дефиниране на индивидуалните критерии чрез изображенията g i :R i I(i=1n) позволява определяне на индивидуална оценка E i = g i (x i ) за всяка променлива,попадаща в обща оценъчна област I. От гледна точка на глобалната оценка е удачнода бъде избран затвореният интервал I = [0, 1], което ще позволи и евентуалнопроцентно представяне на оценъчните коефициенти E i I при формиране на общатаоценка Е. Могат да се посочат следните основни ситуации:(1) Предполага се, че формираният при регистрацията масив DATA имастойности ij {0,1} за x i x и за t j T (съответства на регистрацията на сбъдванеили не на дадено събитие). Тогава за дефиниционните области ще е изпълненоR 1 R 2 …R n {0,1}, а определянето на индивидуалните критерии ще се основава наизображението g i : {0,1} [0,1], за i=1,2,…, n.(2) Допуска се, че DATA съдържа количествена информация за броя сбъдванияна всяко събитие, именовано с променлива x i , явяваща се случайна величина (СВ) иприемаща различни стойности в последователните интервали t j =t j –t j-1 T=(t N –t 0 ). Втази ситуация уточняването на индивидуалните критерии и определяне насъответните оценки може да стане на базата на дисперсията на СВ x i в областта R i исъответното стандартно отклонение. “Логическа пълнота на оценката” – целта е определяне на глобален критерийза оценка G:R 1 xR 2 x…xR n I , позволяващ определяне на обща оценка напроизводителността E G x) F(E , E ,..., E ) F[g ( x ),..., g ( x )]. За определяне на G(1 2 n 1 1 n n

12Проф. д-р инж. Ради П. Романские необходимо да се анализира целта на оценката и на абстрактно-оценъчно ниво да седефинират коефициенти на значимост (теглови коефициенти) i на променливите.Една възможност за определяне на общата оценка е следната:n1E i.E i .n i1 “Актуализация” – това е последна стъпка, която се изпълнява, ако епредвидена в плана на експеримента. Задачата е да се актуализира формиранатаоценка на базата на стойностни критерии за “цената” на експеримента в зависимостот неговото предназначение. Процесът на формиране на стойностен коефициент k ст иактуализация на общата оценка е подобен на този с тегловите коефициенти и може дасе представи чрез E A = k ст .E, като k ст I.Предложената обобщена процедура за оценка има общовалиден характер и можеда бъде адаптирана към различни проблеми. Като пример за това в дисертационниятруд е представено приложенето й при сравнително изследване при избор наалтернативни решения.ГЛАВА II. ФОРМАЛИЗАЦИЯ, АНАЛИЗ И ОЦЕНКА НА ПАРАМЕТРИ НАОБСЛУЖВАНЕТО В КОМПЮТЪРНИ СТРУКТУРИ2.1. Формализация и анализ на планирането на конкурентни процесиПредставен е един подход за формализация чрез графова схема на алгоритъм(ГСА) при анализ на конкурентно планиране на процесите в компютърна структура(резултати са публикувани в [1.6] и [2.1]). Разглежда се множество от конкурентнипроцеси, представяни от техните алгоритми A={A 1 ,…,A n }, като наличие наинформационни зависимости се отразяват чрез матрицата на следствие {l ij :A i A j } заi,j{1,2,…,n}. Съгласно теорията зависимостите могат да се опишат чрез ГСА G(A):nAj i j.Ai;j 1,2,...,n , i1където ij отразява наличието на зависимост на A j от останалите процеси A i .За целите на формализацията се дефинира насочен граф G=G(A, L) наинформационно-логическите връзки между процесите от A, дефинирани чрез ребратаl ij L (i,j=1n). Отношението на информационната зависимост е транзитивно, т.е.A i A j A q A i A q , което се определя чрез наличието на път path(A i A q ) A i

Автореферат на дисертационен труд 13Формалното описание на диспечерски план може да се представи като дискретнаструктура (наредена петорка) P=, където: S – множеството на системнитересурси ( S m); A – крайно дискретно частично подредено множество от процеси,реализирани в средата S ( A n); G=G(A,L) – насочен граф, описващ ГСА напроцесите от множество A и релациите l ij L между двойките (i,j=1n);T={t 1 ,…, t n } – вектор на времената за изпълнение за отделните процеси (алгоритми) A i(i=1n); F – формален критерий (стратегия) на диспечериранетоФормализмът позволява диспечерският план да се представи като отсечковафункция D(t)={d 1 (t), …, d m (t)}, дефинирана в интервала (0, ) и приемаща стойностиот множеството А (целочислени стойности от множеството на индексите {1,2,…,n}).Така записът d i (t)=j (1im; 1jn) отразява заетостта на ресурс S i в момента t сизпълнение на процес A j . Възможността за прекъсване на изпълнението на процесизисква допълнително уточняване. Ако приемем, че прекъсване не се допуска, тозаетостта на S i по изпълнение на A j е t ij T* .Формализация и анализ при планиране на еднородни процесиПрието е допускане за хомогенност на системния ресурс S={S 1 , ..., S m } и процесиA={A 1 , …, A n } с еднаква трудоемкост. Това означава, че математическото очакване навремената за реализация на процесите са еднакви, т.е. E[t(A i )]E[t i ]=const, коетопозволява прилагане на бинарен граф за представяне на ГСА и фиксиран вектор завремената T={t i = /i=1n}. Като изходна ГСА се използва показаната на фиг.2.2(а) ислед ранжиране се формира подредената схема G* – фиг.2.2(б)..A4Слой 1Слой 2Слой 3 Слой 4A6A3A3A2A5A1A2A1A4A7A8A5(а) G(б) G*Фиг. 2.2. Изходна ГСА и резултат от ранжиранеЗа формиране на максимална паралелна форма с минимално време заизпълнение (най-малък брой слоеве) се използва максимална дължина 4 на път и севъвежда изискването u=4 и приоритетно планиране на най-дългите пътища.Резултатът е показан на фиг.2.3.Време 1 2 3 4РесурсS 1 A 1 A 2 A 8 A 5S 2 A 7 A 3 A 6S 3 A 4uФиг. 2.3. Примерен план за реализация на G*Нека разгледаме детерминиран еднороден модел за множеството A={A 1 ,…,A 14 } ={1,…,14}, чиято ГСА е описана по-долу чрез съществуващите ребра i-j:A7A8A6

Автореферат на дисертационен труд 15Таблица 2.2. Генерирани планове за изследваната граф-схема (продължение)D4(t)D5(t)S 1 1 3 2 6 5 14 S 1 1 3 2 7 8 5 13 11S 2 4 10 8 12 11 S 2 4 6 10 9 12 14S 3 7 9 13u=6u=8Параметричните оценки за анализираните диспечерски планове са дадени втабл.2.3, като за оценка на дефинираните планове се въвеждат: Коефициент на относително средно натоварване на ресурса: ' ' ; m.u " Относително тегло на неефективна работа (престой): u; m където: m=S е брой на процесорите за реализация на план; е отделен такт отплана, който може да бъде ефективен (’) или пасивен (”).Таблица 2.3D1(t) D2(t) D3(t) D4(t) D5(t)m 6 4 3 3 2u 5 5 6 6 8Обобщение на резултатите от анализа е представено в табл.2.4, като графичнаинтерпретация е дадена на фиг.2.4 и фиг.2.5. При различни критерии на планиранетонай-добри оценки получават различни планове (виж маркираните позиции втаблицата), но в глобален аспект като оптимален план може да се определи D2(t).Таблица 2.4. Оценки за генерираните плановеПлан m u 1 =u.. 2 =m. 1 3 =(u.)/D1(t) 6 5 0,466 13,33 31,06 186,36 143,026D2(t) 4 5 0,7 7,5 26,25 105 53,57D3(t) 3 6 0,777 8 37,296 111,88 61,776D4(t) 3 6 0,777 8 37,296 111,88 61,776D5(t) 2 8 0,875 8 56 112 73,14314160 1 212108140120100143,0266420D1(t) D2(t) D3(t) D4(t) D5(t)73,14361,776 61,77653,575637,296 37,29631,0626,25Фиг.2.4. Оценки за и Фиг.2.5. Оценки за 1 и 3806040200D1(t) D2(t) D3(t) D4(t) D5(t)

18Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиПоради асинхронния характер на структурата за всеки процесор PEWF j отдадена вълна трябва да се анализира диапазон от min{t c t c } до max{t c t c } за пълнопредаване на данните между две последователни вълни, като за идеалния случайможе да се дефинира: if for WF j , PT=const & CT=const T* ideal =(2N-1) (PT+CT).Стратегията за реконфигурация се базира на самопроверяващ се PE (фиг.2.8),като в състава се включват входни (IN_R и IN_C) и изходни (OUT_R и OUT_C)регистри, логически превключватели по вход (SW_R и SW_C), обработващ блок(ALU), акумулатор за данни (ACC), детектор за възникнала грешка (ERR) и логическипревключвател по изход (LOG_SW).A whole row by-passif there are largenumberof faultycellsININ IN IN IN INPE11 PE12 PE13 PE14 PE15INSparePEOUTSpareColumnINPE21 PE22 PE23 PE24 PE25SparePEOUTINPE31 PE32 PE33 PE34 PE35SparePEOUTINPE41 PE42 PE43 PE44 PE45SparePEOUTA whole row by-passif there are large INnumberof faulty cellsPE51 PE52 PE53 PE54 PE55SparePEOUTSpare RowSparePESparePESparePESparePESparePEOUTOUTOUTOUTOUTOUTа) обща структура б) регулярна матрица с излишъкФигура 2.7. Архитектура на R-WFАЗа анализ и оценка на параметрите на предлагания самопроверяващ се РЕ едефиниран теоретико-множествен модел за мрежа на Петри – фиг. 2.9. Изпълнениетона модела е извършено при показаната начална маркировка, като се изследват‘нормална ситуация’ (без възникване на грешка) и ‘ситуация на грешка’, открита вдаден РЕ при текущо изчисление.Фигура 2.8. Микро-архитектура насамопроверяващ се РЕФигура 2.9. Графово представяне надефинирания PN-модел

Автореферат на дисертационен труд 19Архитектурата на кръговата топология предвижда последователно свързване напроцесорни възли (PN), както и модификации (хордов кръг) с допълнителнирегулярни връзки. Обект на изследване са три типови топологични структури „хордовкръг”, съответно с 8, 10 и 12 PN. В резултат на формализацията е структуриранабстрактен модел, използващ принципите на масовото обслужване (фиг.2.13 и табл.2.9).Initial workloadFrom thepreviouslyprocessingnodesPN J-1 or PN J-KRECEIVESEIZET=1TT=0EXECUTETRANSMITPE iExecuted taskDSENDTo the nextprocessingnodesPN J+1 or PN J+KPN JRECEIVESEIZEEXECUTETRANSMITSENDФиг. 2.13. Абстрактен модел на информационното обслужванеза процесорен възел PN J (J=1,2,…,N)Таблица. 2.9. Базови компоненти на формалното описаниеВъвеждане и начална обработка на информационен обект (съобщение,задача, пакет) и формиране на параметър T за вътрешно изпълнение(T=1) или предаване в комуникационната мрежа (T=0).Вътрешно управление на насочването на информационен обект.Обработка на информационен обект в текущия процесорен възел санализ (параметър D) на необходимост от допълнителна обработка.Пренасяне на информационен обект в текущия процесорен възел отвходен към изходен буфер на базата на маршрутизираща информация.Предаване на информационен обект към съседен процесорен възел взависимост от адреса на приемник.Математическият модел е разработен като мрежа от едноканални обслужващисистеми от тип M/M/1 и случайни закони при пренасочване на заявките. Входниятпоток от информационни обекти за обслужване е дефиниран като случаен процес(СП), подчинен на експоненциален закон с интензивност .Програмният модел е реализиран в Widows-базирана среда за симулационноизследване GPSS World. Дефинирани са основни наблюдаеми фактори – процесорнонатоварване (PW), системна производителност (SP), процесорно време (PT), време зачакане (WT). Симулационните експерименти са проведени по рандомизиранфакторен план с вариране на избрани управляеми фактори (интензивности на входнияпоток и на обслужването), като е търсена оптимизация на общото моделно време.Резултати са обобщени в табл.2.10 и табл.2.11.Таблица 2.10. Оценки за базови параметри при HRING-8PN 1 PN 2 PN 3 PN 4 PN 5 PN 6 PN 7 PN 8 averagePW 0,787 0,932 0,974 0,934 0,974 0,794 0,66 0,814 0,85863PT 29,53 29,75 29,82 28,81 29,82 29,77 30,00 29,78 29,66WT 26,16 73,74 161,11 86,28 111,47 63,24 18,31 16,13 69,555

20Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиТаблица 2.11. Оценка на производителността за HRING-8 при еднофакторен планPW1 PW2 PW3 PW4 PW5 PW6 PW7 PW8 SP 0,1 0,08 0,08 0,12 0,08 0,02 0,12 0,04 0,082 0,1 0,18 0,16 0,08 0,18 0,12 0,113 0,08 0,126634 0,28 0,3 0,26 0,28 0,22 0,3 0,308 0,2 0,268520 0,787 0,932 0,974 0,934 0,974 0,794 0,66 0,814 0,85863Сравнителни оценки за системната производителност за трите изследванитопологични структури са представени на фиг.2.16.HRING-8 HRING-10 HRING-12HRING-8 HRING-10 HRING-12110,90,9system performance0,80,70,60,50,40,30,2system performance0,80,70,60,50,40,30,20,10,101 2 4 2001 4 8 12 16 20 24 28input flow intensitytask complexityФигура 2.16. Сравнителни оценки за системната производителностпри различи структуриОт зависимостите може да се направи извод, че системната призводителностреагира по-осезаемо при нарастване на сложността (по-стръмна графика в началниядиапазон), докато при увеличаване на интензивността на постъпващите задачи всъщия сектор нарастването й е в рамките до 10% (около 3 пъти по-слаба реакция). Отдруга страна, с увеличаване на сложността на задачите системното натоварваненараства, но това се отразява върху общия обем на обработените задачи. Друг извод,който може да се направи от резултатите е, че в диапазона на задачите с по-малкасложност структурата с 12 процесорни възли е по-неефективна спрямо останалите,защото за нея се формират по-ниски оценки.2.3. Формализация, анализ и оценка на параметри на разпределеноинформационно обслужванеИзследването на разпределени компютърни системи (РКС) и протичащите в тяхинформационни и комуникационни процеси е важен момент в оптимизиране наразпределеното информационно обслужване. Възможностите за анализ и изследванеса чрез методи за моделиране или за измерване. По-добри резултати се получават приприлагането на комбинирани методи. Решаването на поставените пред т.2.3. задачи есвързано с няколко изследвания, представени по-долу.(1) Обобщени са особеностите на мрежовия трафик, като са обсъдени тези,които са свързани с изследване и оценка на информационно обслужване. Резултатитеса публикувани в [1.2].(2) Проведено е изследване на мрежов трафик чрез програмен мониторинг сразлични фирмени мониторни програми (Webserver Stress Tool, Iris, Distinct Network

Автореферат на дисертационен труд 21Monitor, MS Perfomsnce Monitor, LANAlyser) и при различни браузъри (InternetExplorer, Mozila, Netscape, Opera). Резултатите са публикувани в [3.1], а примернирезултати са представени на фиг.2.18.а) разпределение по протоколиб) разпределение по размер и пропускателна способностОбщ брой„прихванати” пакетипри мониторингаГрупи пакети поразмерРазпределение по входящи иизходящи пакетив) разпределение на пакетите по размерФигура 2.18. Изследване на мрежов трафик(3) Извършен е допълнителен статистически анализ на експерименталниданни, получени след провеждане на програмен мониторинг в реална мрежова среда,

Автореферат на дисертационен труд 23на разстоянията за пренасяне в средата D=[0, 3000] с дименсия [m] при стъпкаD=500m и мощност на множеството на дистанциите D n 6 ; диапазон наразмера на пренасяните пакети S=[0, 10240] с дименсия [bit] при стъпка S=512b, скоето се определя мощност на множеството от групови разрези S m 20 . Запровеждане на самото измерване са използвани програмните продукти HoverIPO иNetwork Probe 1.1. Обобщение на получените експериментални резултати е показанона фиг.2.22.1210864D1D2D3D4D5D620S1 = 512S3 = 1536S5 = 2560S7 = 3584S9 = 4608S11 = 5632S13 = 6656S15 = 7680S17 = 8704S19 = 9728Фиг. 2.22. Експериментални резултати от програмен мониторинг за D i [m] при S j [b] При организация на симулационното моделиране са избрани аналогични наизмерването параметри и стойности. Целта е симулацията да се изпълни при условия,подобни на мониторинга, за да могат да се сравнят резултатите.Илюстрация на общата идея засъздаване на симулационния модел епоказана на фиг.2.25. Програмнатареализация е извършена в среда GPSSWorld for Windows, като садефинирани два модела – контролен(за настройка на моделните параметрии анализ на моделнатачувствителност) и работен (запровеждане на симулационнитеексперименти и натрупване настатистически оценки). Примернирезултати са показани на фиг.2.26 ифиг.2.27.GENERATER Zj = R jБуфериранеСвободенканалдаКаналСтатистикаTERMINATEk j = 0неk j = k j + 1k j > LNAдаR j =Фиг. 2.25. Принципна организация насимулациятане

24Проф. д-р инж. Ради П. Романски141210864D1D2D3D4D5D620S1S4S7S10S13S16S19S22S25S28S31S34S37S40Фиг. 2.26. Симулационни резултати за t(S)141210864102420484096614481921024020D1 D2 D3 D4 D5 D6Фиг. 2.27. Резултати от симулацията за t(D) при фиксирани размери на пакетиРезултатите, получени независимо чрез мониторинг (Sm) и чрез симулация (Ss)дават близки оценки за времевите параметри при организация на комуникациите вмрежовата среда – фиг.2.29.141210864S2m= 1024S2s = 1024S12m = 6144S12s = 6144S20m = 10240S20s = 1024020D1 D2 D3 D4 D5 D6Фиг. 2.29. Отклонение на оценките при еднотипни експериментални условия(6) Оценка на информационното обслужване чрез изследване на он-лайнресурси, предоставени от среди за разпределено обучение. Това са статично илидинамично генерирани обекти в web пространството, съдържащи текст, графика,мултимедия. За организация на експериментите е създадено програмно средство занаблюдение и събиране на информация относно времеви параметри на достъпа доресурсите, тяхното доставяне и визуализация на страницата на браузъра. За

26Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиServer timeClient timeФиг. 2.33. Експериментални резултатиАнализът показва, че използваният браузър не оказва влияние при зареждане наинформационните обучаващи обекти (фиг. 2.35).1614121086420total time,sec0 1 2 3 4 5 6 7pagesOpera 7.50Mozilla 5.0MSIE 6.0Фиг. 2.35.ГЛАВА III. ФОРМАЛИЗАЦИЯ И МОДЕЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ НАСРЕДА ЗА 3D СИМУЛАЦИИ3.1. Място на разпределеното обучение в съвременното информационнообщество и анализ на актуалното състояниеНаправен е преглед на актуалното сътояние в областта на електроннотообучение като компонента на глобалното ИО и са дефинирани мястото и ролята наразпределеното обучение (distributed learning – DL). Анализирани са решения заорганизация на разпределени среди за обучение и връзката им с проблеми натриизмерното (3D) моделиране и виртуализацията. Дискутирането на темата вмножество публикации доказва актуалността на разпределеното обучение, катоизследванията, представени в настоящата глава са свързани с разработване наразпределена среда за обучение (РСО) за 3D симулации. Конкретната цел на гл.III еизвършване на формализация на структурните компоненти и моделно изследване навзаимодействията при разработване на архитектура на виртуална разпределенасреда за създаване, редактиране, съхраняване и визуализация на триизмерни (3D)

Автореферат на дисертационен труд 27обекти. За изпълнение на поставената цел са формулирани и реализирани следнитеосновни задачи: анализ на актуалното състояние ; създаване на концептуаленмодел и дефиниране на глобална архитектура; провеждане на математическаформализация и детерминирано моделиране за изследване на процесите наинформационно обслужване в РСО; разработване на стохастични модели задопълнителен анализ и оценки на параметри на информационното обслужване.Анализ на актуалното състояние е направен в областта на методите итехнологиите за web-базирана 3D симулация и подходите при разработване наразпределени архитектури на информационни среди, като резултати са публикувани в[4.1], [4.4] и [4.11]. В резултат са дефинирани четири категории от инфраструктурнирешения. Поради липсата на унифицирана процедура или метод за създаването наweb-базирани симулации са обобщени основни подходи и са дискутиране удачниплатформи за реализация, като един анализ на възможностите на VRML катоплатформа за създаване на РСО е публикуван в [4.5] .3.2. Концептуален модел и архитектура на разпределена среда за обучение с3D симулацииНа базата на направения анализ са уточнени технологичните възможности иизисквания при изграждане на триизмерна виртуална среда за интерактивно 3Dобучение, като е избрана технология на VRML-моделиране, използващо Javaпрограмна платформа [2.5] при йерархична композиция на отделните единици (възли)за изграждане на многопотребителска виртуална среда.Концептуалният модел (фиг.3.5) е базиран на модела „клиент-сървър”, като 3Dсимулационният модел се изпълнява на сървъра и се визуализира чрез клиентскиябраузър [4.1]. Това осигурява възможност за множествен достъп до информационнитересурси на РСО, като се разграничават три потребителски нива – преподавател,студент и потребител.Архитектурата на РСО (фиг.3.6) [4.1] е базирана на утвърдения модел„клиент/сървър” и включва като ядро web-базирано приложение, достъпно презИнтернет от различни отдалечени потребители. Триизмерната среда се инсталира и сеизпълнява на сървърната машина, а визуализирането се осъществява на клиентскитемашини чрез подходящ браузър и plug-in за представяне на 3D съдържание. Самитетриизмерни модели се изпълняват на отдалечени сървърни машини в webпространството.ПотребителWebсървърСтудентИНТЕРНЕТWeb-базирано приложение3D виртуална средаУчебен материал3D обучаващисимулацииПреподавател3D приложениеБазаданниФиг. 3.5. Концептуална структура на разпределена среда за обучение

28Проф. д-р инж. Ради П. Романски WEB – БАЗИРАНО ПРИЛОЖЕНИЕПреподавателСтудентСистема за управление на достъпаи контрол на процесите 3D виртуалнасреда за обучение учебенматериал3Dсимулацииза обучениеСистема заизграждане на3D виртуалнасреда заобучениеСистема заоценка иконтрол назнаниятаПотребителБаза данни 3DмоделиБаза данни2D текстуриФиг. 3.6. Архитектура на РСОПроцесите на обучение са свързани с поддържане на многопотребителскидостъп до отдалечени ресурси и тяхното временно ползване в споделена среда. Товаизисква да се дефинират ясни правила за достъп до информационни ресурси на базатана система за регистрация и обмен на електронни документи, както междупотребителите, така и между отделните подсистеми. Едно решение за web-базиранаинформационна система за обмен на е-документи е предложено в [3.6]. Реализирана ена базата на Java и Oracle DB 10g, като целта е да се предостави удобен интерфейсза лесно използване на функционалностите, като общата структура на системата епредставена на фиг. 3.7.ПотребителАдминистраторПотребителскаподсистемаАдминистративнаподсистемаПрофилиДокументиПрофилиНоменклатуриДокументи създаване вход редактор архив търсене добавяне вход редактор създаване изчистване добавяне редактор редактор изчистване коментар потвърждаванеФигура 3.7. Обща структура на системата за е-документи3.3. Математическа формализация и детерминирано изследване наинформационното обслужване в разпределена среда за обучениеЗа повишаване ефективността на разработването на интерактивни иразпределени среди е извършено предварително анализиране на възможните релации

Автореферат на дисертационен труд 29на взаимодействие между отделните компоненти на средата и особеностите напротичащите процеси в нея. Акцентирано е на осигуряване на отдалечен достъп доинформационно съдържание, обслужване на потребителски заявки, доставяне наинформационни материали (ресурси) и пр. Изследването е направено на базата наподходяща математическа формализация3.3.1. Дискретна графова формализация на информационното обслужванеНа базата на дефинирания концептуален модел е структуриран абстрактен модел(фиг.3.9), използван за извършване на дискретната формализация на процесите вРСО. Обособени са три основни групи обекти в средата – потребители (Users), учебниинформационни ресурси (Information Resources) и комуникационни средства(Communication medium) за осъществяване на взаимодействието между първите двегрупи.Communication mediumUsersClientStudentTeacherInternetWebServerLearningSystemDBInformationResourcesФиг. 3.9. Абстрактен модел на РСОРазглеждането на основните обекти като незавимиси териториално-разпределениединици позволява при формализацията РСО да се опише като дискретно множествоот възли, дефиниращи насочен теглови граф чрез двете дискретни и крайнимножества: V = {V 1 , …, V n } – разпределени компоненти на средата, участващи винформационните процеси; A = {a ij / i,j = 1,2,…, n} – множество на свързващителинии между двойки независи възли, представяни чрез теглови коефициенти (тегла)d ij , съответстващи на комуникационните параметри между отделните локализации наобектите. За целите на формализацията множеството V може да бъде разделено наотделни подмножества: U { U / i 1 N}, U – потребители (Users), които осъществяват достъпiTqдо разпределени информационни ресурси чрез подаване на заявка req : U i R ,jза U U; R R ;ij R { R / j 1 M }, R – ресурси (Resources), които представят учебнотоjTqсъдържание като информационни обекти (блокове) Inf : R jU(заi UiU; Rj R ) и/или други средства, които са разположени в отделни възли наразпределената информационна среда и са общодостъпни (предназначени за общоползване при множествен достъп); T { Tq / q 1 K } , T – мрежови средства (Transmitters) за пренасяне наинформационните обекти (заявки и информационни блокове) между отделни възли наразпределената среда; D = {D IN , D OUT } – разпределители на информационни обекти (Distributors),обединяващ средства (алгоритми, протоколи и пр.) за разпределяне и насочване на

30Проф. д-р инж. Ради П. Романскизаявки req:{U}{R} и информационни блокове Inf:{R}{U} в комуникационотомрежово пространство.Формализацията позволява представяне на разпределената среда за обучениекато наредена четворка DLE = {U, R, T, D} с два типа релации между компонентите U U; R R (фиг. 3.10):ijreq : , транспортиране на заявки;InfTqU i Rj: , достъп и използване (доставка) на информационни ресурси.TqR jUiU { U / i 1 N}iUU i UDreqInternetT qInfR { Rj/ j 1 M }RR j RФиг. 3.10. Формално представяне на абстрактния модел на РСОВ резултат на горното може да се запише V = URTD, като разстояниетомежду възлите се дефинира чрез d ij (ij; i,j{1n}). Това позволява да се конструираматрица на разстоянията DM с размерност ‘n’ и елементи d ii = 0, чрез която могат дасе определят минималните пътища между независими възли в структурата.Нека са дефинирани два бинарни параметъра u ik {0,1} и r jk {0,1}, съответстващина реалните локализации на потребител U i U и/или на ресурс R j R в даден възелV k V. Те могат да се опишат чрез изразите:1,ако потребител Ui U е разположен във възел Vk Vuik 0,в противен случай1,ако ресурс Rj R е разположен във възел Vk Vrjk 0,в противен случайРеалната локализация на компонентитев отделните физически възли от V е важна законкретизация на процесите приинформационното обслужване. За общатаситуация се приема, че UR и един илиповече възли от V могат да съдържат обектии от двете групи (множествата U и R). Товадопуска формиране на два типа релации вРСО (фиг. 3.11)(1) VkV ( VkU) & ( Vk R); Фиг. 3.11. Два типа релации в РСО(2) VkV [( VkU) & ( Vk R)]or[(VkU) & ( Vk R)].На базата на реалната локализация на активните обекти в РСО могат да секонструират две локализиращи матрици UL и RL:UL { UL[i,k] uik / i 1N;k 1n};RL { RL[j,k] rjk / j 1 M ; k 1 n}.Те позволяват да се дефинира нов вектор VL чрез следната процедура (фиг.3.12):U ireq(2)(1)InfЛокализация на потребителЛокализация на информационен ресурсR j

Автореферат на дисертационен труд 31FOR k = 1, 2, …, n DONM1, if UL[i,k ] 1& RL[j,k ] 1VL [ k ] i1 i1 .0, в противен случайULV kRLV kR jr jkU iu ikVLV k1 – за релация от тип (1)0 – за релация от тип (2)Фиг. 3.12. Структури от данни за локализацията на обектиСъгласно дефиниционнатапроцедура елементите VL[k]=1ще определят съществуване нарелации от тип (1) – вж. фиг.3.11, а елементи с нулевистойности – релации от тип (2).На базата на направенатаформализация може да сепроведе детерминирано изследванена процесите в РСО (DLE)чрез установяване на бинарнитерелации между активните възли.Всяка транзакция в DLE може дасе опише чрез наредена двойка(u, r), където uU и rR, арелационната схема е следната:BRVV{(u,r)/u,rUR};uUV& rRVПрието е, че реалентрансфер през комуникационнатамрежа съществува само прирелации от тип (2), катоилюстрация на една примернаситуация е дадена на фиг. 3.13.VL1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 1U1 2 3 4 5 6 7 8 9 10x x x x x xR1 2 3 4 5 6 7 8 9 10x x x xBR={(V 1 ,V 5 ), (V 1 ,V 9 ), (V 3 ,V 5 ), (V 3 ,V 9 ), (V 4 ,V 5 ), (V 4 ,V 9 ), (V 6 ,V 5 ), (V 6 ,V 9 )}VD V 1 … V R … V 10V 1…V U…V 10d urразстояние междудве локализации (във възли)V 1V 3V 4V 6URV 5 V 9V 1 md 15 md 19V 3 md 35 md 39V 4 md 45 md 49V 6 md 65 md 69V 5V 9минимален път междудва възелаФиг. 3.13. Пример за определяне на релационнасхемаРезултати от графовата формализация на информационното обслужване сапубликувани в [1.10].

32Проф. д-р инж. Ради П. Романски3.3.2. Детерминирано изследване чрез мрежи на Петри3.3.2.1. Моделно изследване на структури и процеси в РСО чрез мрежи наПетриМоделирането чрез мрежа на Петри(PN) е свързано с представяне наизследвания процес или обект катопоследователност от събития, коитомогат да се сбъднат (реализират) приизпълнение на определени условия.Приложени са трите подхода –теоретико-множествен, графов иматричен. Създаден е базов обобщенструктурен модел на взаимодействията,представен на фиг. 3.14.Users3.3.2.2. Дефиниране на базови моделни примитивиЗа целите на моделирането садефинирани три базови модели(примитиви), които се използват приизграждане на общия аналитиченмодел. Те са определени от сегмента,показан на фиг. 3.15, представящеднопотребителски достъп доинформационен ресурс. Тритепримитива са представени по-долусамо чрез графовия PN-модел.U 1U iU ND INT 1T qR 1R jD OUTT K R MDistributorTransmittersResourcesФиг. 3.14. Обобщен структурен модел навзаимодействията в РСОUserU iD IND OUTDistributorT qTransmitterResourceФиг. 3.15. Базов сегмен за моделиране наеднопотребителски достъп в РСОR jp 1t 1t 2p 2p 3t 3t 4Out_UIn_Up Аt Rp CR jp ВD IND OUTp T1t T1t T2In_ROut_RU ip Dt Sp T2T qФиг. 3.16. Базов модел напотребителФиг. 3.17. Базов моделна ресурсФиг. 3.18. Базов модел наTransmitter3.3.2.3. Верификация на базовите моделиИзвършена е проверка на всеки разработен базов модул относно неговатафункционалност и отсътвие на блокировка. За целта към всеки притив е добавенпаразитен (пасивен) възел (позиция или преход), позволяващ да се маскиракомуникацията с останалите компоненти. Анализът е проведен чрез матричнияподход, като са изследвани разрешените преходи, запалването им и отсътвието на

Автореферат на дисертационен труд 33блокировка. Резултатите доказват валидността на моделните параметри и еволюциибез блокировки.3.3.2.4. Организация на моделното изследване на РСОМоделирането е извършено чрез дефинираните моделни примитиви и съставенабстрактен модел на мрежовата инфраструктура (фиг. 3.22). Обобщеният модел катомрежа на Петри е следния:P D , D ,{ p , p / j 1 }}T{IN OUT T1 j T 2 jK { tT1 j, tT2 j/ j 1 K}( tT1 j) { DIN, pT1j}O( tT1 j) { In _ Rj, pT2 j( tT2 j) { Out _ Rj, pT2 j}O( tT2 j) { DOUT, pT1jI }I }за j = 1, 2, …, KГрафовото представяне на един сегмент от мрежовия модел е представен нафиг.3.23, като е показана и началната маркировка 0 (2,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0 ) . Вдисертацията е направено и матричното дефиниране на модела от фиг.3.23.Out_UIn_UT 1D INT qD OUTT KIn_R 1Out_R 1In_R jOut_R jIn_R MOut_R MФиг. 3.22. Абстрактен модел на мрежовата инфраструктураR jp 2p 4T qp 6p 8p 9p 10p 1t 1t 3t 5t 7 t 8t 2p 3U ip 5t 4t 6p 11R jФиг. 3.23. Графово дефиниране на мрежов модел за сегмент на информационнообслужване в РСОПри анализа на PN-модела са изследвани разрешените преходи и са определниследващите маркироки при тяхното активиране на базата на * e [ j].D , като зацелта е изчислена инцидентната матрица D D D . Обобщената схема наеволюцията на модела (дърво на достижимост) при изпълнение за достъп домножество от информационни ресурси е представена на фиг.3.24.p 7

34Изследването на модела еизвършено чрез анализ на дървото надостижимост и следните свойства: Достижимост (reachability) –моделът позволява цикличност призапалване на преходите сповтаряемост на отделните фази. Живост (liveness) –свойството се изпълнява, защото отзададената 0 съществува поне единразрешен преход за всяка стъпка наизпълнението; Блокираност (blocking) – нямаблокировки, което прави моделаактивен без конфликтни ситуации; Ограниченост (boundness) –моделът е 2-ограничен, защото(p i )≤2 за всяка маркировка,достижима от µ 0 ;t 2t 1 t 3 0 1 7R 1t 51Проф. д-р инж. Ради П. Романскиt 4R j 2 3t 7 4t 8 5t 6j 6t 5jt 5КR KФиг. 3.24. Обобщена схема (дърво надостижимост) на еволюцията на модела Безопасност – може да се приеме, че моделът е безопасен, независимо, чесъществуват 2-безопасни (2-ограничени) позиции, защото за преходите, свързани стези позиции, съществуват по две входни и две изходни ребра; Съхраняемост (persistence) – тъй като при еволюцията общият брой намарките не се променя, моделът изпълнява това свойство. Той е строго съхраняем,защото всеки преход има равен брой входни и изходни дъги. Консервативност (conservativeness) – по същата причина (общият брой намарките в позициите е постоянен) моделът е и консервативен;Резултати от изследвания в т.3.3.2. са публикувани в [1.10], [3.4] и [3.5].3.4. Стохастично моделно изследване на РСО3.4.1. Моделиране чрез времева/стохастична мрежа на ПетриЗа оценка на времевите параметри при информационното обслужване може да сеприложи апарата на времевите мрежи на Петри (Timed Petri Nets – TPN) с формалнадефиниция TPN : ( P,T,I,O,), включващо закъсненията { 1,..., n} призапалване на преход. Приемането на тези закъснения за вероятностни параметрипозволява преход към стохастични мрежи на Петри (Stochastic Petri Nets – SPN), прикоито закъсненията i са заменени с интензивности на запалване i =1/ I и мрежата седефинира чрез формализма SPN : ( P,T,I,O,L), където L { 1,2,...,n}емножеството на възможните интензивности за запалване на преход t i (i=1,…,n).Нека за модела от фиг. 3.23 е дефиниран вектор {1,1,2,2,3,3,2,1 }, определящмножество L={1, 1, 1/2, 1/2, 1/3, 1/3, 1/2, 1}. Изследването е проведено в два аспекта. За изследване на достъп до фиксиран ресурс е дефиниран аналитичноследният марковски модел с непрекъснато време (граф на състоянията – фиг.3.25).Аналитично решаване за изследване на стационарността на процесите дава оценкитеp 0 =p 4 =p 7 =0,064; p 1 =p 3 =p 6 =0,133; p 2 =p 5 =0,2.

Автореферат на дисертационен труд 35(0): p7 p1(1): p0 p121 1(2): p1 p2 3021(3) : p31(4) : p2(5) : p4231312pp45p31(6) :31(7) : p2(8) :7i056p i1 p21 1/2 1/3 1/2p S 0 S 1 S 2 S 3 S 4p 1Фиг. 3.25. Марковски модел на РСО като непрекъсната МВ7611/2 1/3S 7 S 6 S 5 За изследване на достъпа до произволен ресурс от средата марковският моделсе изгражда по подобен начин (фиг.3.27), като се отразяват следните особености вдефиницията на МВ: приемат се същите интензивности във вектора L; запазватсе състоянията s0 0, s1 1,s2 2,s7 7; въвеждат се алтернативнисъстояния s3 j 3j, s4j 4j, s5j 5j, s6j 6j, като j 1 N , които отговарят надостъп до определен информационен ресурс от всички N достъпни в РСО. приемасе равновероятен достъпът до информационните ресурси в РСО.p p071p p1 02 1 1N p2 3N 21 1p p3 j22 3Np11 1/2S 0 S 1 S 2S R11p p1/21/2 1/24 j3 j21p p1 S5 j 4 j731 1p p6 j5 j2 31/2 1 1/3S 3j S 4j S 5j S 6j1p N p76 j2 p 1Фиг. 3.27. Марковски модел на РСО при произволен достъп13NS Rj13N13NS RNАналитично решениеза определяне нафиналнитевероятности:Np0 p77N 82Np ;17 N 83Np ;27 N 82p3 p6j7N 81p4j ;7 N 83p5j7 N 8j;1На фиг. 3.28 епредставена графичнаинтерпретация на оценкитеот изследване на условиятаза стационарност напроцесите в зависимост отброя на активнитеинформационни ресурси вРСО.Направени са следнитеизводи:0,450,40,350,30,250,20,150,10,050Финални вероятности1 2 3 4 5 6 7 8 9 10брой активни ресурси в DLEP0=P7P1P2P3=P6P4P5Фиг. 3.28. Зависимост на финалните вероятности отброя N на ресурсите

36Проф. д-р инж. Ради П. Романски С увеличаване на броя на активните ресурси нарастват вероятностите p 0 , p 1 , p 2и p 7 , които са свързани с активността на потребителите за достъп до РСО. Останалите вероятностите се намират в обратна зависимост от N, като снарастване на броя на активните ресурси възможността в стационарен режим да сепопада в съответното състояние намалява. Най-висока е вероятността (p 2 ) при стационарен режим процесът да се намирав разпределяне на заявките по информационни ресурси и тяхното насочване къмсъответното съдържание, което определя най-висока стойност за натоварването накомуникационния ресурс. Най-ниската вероятност p 4 се свързва с активността напреход t 7 , което определя най-ниска натовареност на съответните информационниресурси, достъпни в даден момент в РСО. Ниските стойности и намаляващата тенденция за вероятностите p 4 , p 5 и p 6определят по-малко натоварване на всеки отделен информационен ресурс (свързанглавно с преходите t 8 и t 6 ) при нарастване на предлаганото информационносъдържание в различни възли на РСО.Резултати от представените в т.3.4.1. изследвания са публикувани в [1.8].3.4.2. Моделиране чрез марковска верига Моделно изследване на информационното обслужване съгласно фиг.3.23На базата на фиг.3.23 е създаден марковски модел (дискретна марковска верига –фиг.3.29) чрез дефиниране на състоянията: s 1 – генериране на потребителска заявка задостъп до информационен ресурс; s 2 – оформяне и пакетиране на заявката заизпращане; s 3 – маршрутизация и пренасяне през комуникационната среда; s 4 –обработка на постъпила заявка; s 5 – предоставяне на информационен ресурс заползване; s 6 – пренасяне на информационен блок; s 7 – приемане на информационенблок и работа със съдържанието. Процесът стартира от начално състояние s 1 .1) p12) p3) p234) p5) p6) p7) p8) p45671 0,3 p1 0,7 p 0,9 p12 0,8 p 0,7 p 0,1 p3 0,7 ppp2546p2 0,2 p 0,3 p3p4 0,3 p364 0,2 pp5p 0,8 p76p77 1престой0,31err0,1errотказ0,20,70,9 0,8S 1 активен S 2 успех S 3 успех S 40,2 неуспех0,3 неуспех0,8 0,710,3S 7 S 6S 5Фиг. 3.29. Марковски модел на обслужването в РСО0,7приетСлед решаване на марковския модел саполучени оценки, обобщени на фиг. 3.30.Фиг. 3.30. Стойности за финалнитевероятности при стационарност напроцеситеp7p6p5p4p3p2p1Финални вероятности0,10,140,140,120,150,160,190 0,05 0,1 0,15 0,2

Автореферат на дисертационен труд 37 Моделно изследване на влиянието на обема на съдържанието (фиг.3.31)Дефинирани са състоянията: s 1 – очакване; s 2 – генериране на потребителсказаявка за достъп до информационен ресурс; s 3 – пренасяне на заявка презкомуникационната среда; s 4 – обслужване на постъпила заявка за достъп досъдържание; s 5 – работа с предоставен информационен ресурс. Прието е: Процесът стартира от начално състояние s 1 . Преходите от състояние „очакване” към следващо са равновероятни. При попадане в състояние „генериране на заявка” с вероятност 0,2 може да сенаправи отказ от работа със системата. Вероятността за поява на грешка (отказ) при пренасяне презкомуникационната среда е 0,2. Вероятността за множествено пренасяне (верига отзаявки) е 0,2. При обслужване на постъпила заявка вероятността за разрешен достъп е 0,8. При работа с предоставен информационен ресурс са възможни ситуациите:разрушаване на връзката (вероятност 0,1); продължителна работа в зависимост отобема на съдържанието (вероятност ); приключване на работата с предоставенресурс (вероятност 0,9 – ).Аналитичният запис на модела е:p 0,5 p 0,2 p 0,2 p (0,9 ) pppppp123451 0,5 p 0,8 p 0,6 p 0,8 pp211234p 0,2 p 0,2 p 0,1 p .p3p452353p514510,50,50,8S 1 активен S 2 S 30,9-отказ 0,2 err 0,2S 50,1отказФиг. 3.31. Марковски модел за изследване влиянието на обема на съдържаниеИзвършено е аналитично решаване на модела, като за оценка на влиянието наобема на съдържанието върху процесите на обслужване при достъп и ползване наинформационни ресурси в РСО е варирана стойността на вероятността , каторезултатите са обобщени в табл.3.4.Таблица 3.4. Оценки за финалните вероятности в зависимост от Обем на съдържание № p 1 p 2 p 3 p 4 p 5Малък1 0,1 0,33 0,21 0,21 0,13 0,122 0,3 0,32 0,20 0,20 0,13 0,15Среден 3 0,5 0,30 0,18 0,18 0,13 0,21Голям4 0,6 0,27 0,17 0,17 0,13 0,265 0,8 0,19 0,11 0,11 0,12 0,47Изводи: С увеличаване на информационния обем на използваните ресурсизависимостта на времето за работа с него е значително по-стръмна спрямо останалитевремеви параметри – за генериране, за пренасяне и за обработка на заявките. Всъщото време зависимостта стръмно нараства при блокове с голям обем съдържание. Относителният дял на времето за обслужване на заявка в сървъра наинформационния ресурс се запазва почти постоянен.0,80,2S 40,60,2

38Проф. д-р инж. Ради П. Романски Чувствителността на относителните времена, отделяни за генериране назаявка от потребител и за нейното пренасяне в комуникационната среда се проявявапри информационни блокове с обем над средния.Резултати от представените в т.3.4.2. изследвания са публикувани в [1.9] и [4.6].Като цяло, разработването на РСО с 3D симулации е обект на научноизследователскидоговор [6.3], като резултати са използвани и при разработване на[6.4]. Представените в глава III изследвания и решения са дело на автора като член наколектива.ГЛАВА IV. ФОРМАЛИЗАЦИЯ И ИЗСЛЕДВАНЕ НА ИНФОРМАЦИОННИТЕ ПРОЦЕСИВЪВ ВИРТУАЛНА ЛАБОРАТОРИЯ ЗА ИЗСЛЕДВАНИЯ4.1. ВъведениеДискутират се приоритетите на информационното общество (ИО) по инициативаi2010 и с един от трите основни приоритети на представената през март 2010 г.стратегия Europe 2020, свързан с „изграждане на икономика, основаваща се на знанияи иновации”. Задачата е не само да се разработват и внедряват нови технологичнирешения за съхраняване, обработка и пренасяне на информацията (GRID, CloudComputing, Mobile Cloud Computing), но и да се осигури висока ефективност натяхното приложение в различни области на науката, образованието, икономиката,индустрията и социално-битовата сфера. Развитието на съвременното ИО е насоченоглавно в три направления – към подобряване на услугите в обществената сфера (eservicing),за комплексна информатизация в стопанската сфера 1 (e-business, e-commerce, e-banking) и за осигуряване на непрекъснато развитие на науката иподобряване на иновациите (e-learning). Едно виждане на автора във връзка с мястотои ролята на е-обучението като част от е-управлението е публикувано в [1.7].За реализацията на поставените пред ИО задачи, освен ефикасно и модерноуправление в стопанската сфера, се изисква и създаване на информационни среди,системи и платформи за отдалечен достъп до информационните ресурси и тяхноторазпределено използване. Това, от своя страна, променя изискванията къмобразованието, и по-конкретно към икономическото. Определени разисквания имнение на автора по темата са публикувани в [4.2].В IV глава е представено едно изследване на информационните процеси иинформационното обслужване при разработване на виртуална лаборатория заизследвания (ВЛИ) в областта та електронните и компютърните технологии. Това есвързано с двугодишен (2010-2011) научно-изследователски проект [6.5], като внастоящата глава са представени само резултати от изследвания на автора, свързани сархитектурно проектиране, математическа формализация на процесите, аналитичноизследване и структурна организация на виртуалното пространство. Разработки наавтора по управление на правата на достъп, информационна сигурност и защита наданните са представени в V глава. При цялостното разработване на ВЛИ е избран уеббазираниятподход, допълнен със семантични уеб услуги и възможности заинтегриране с интелигентни агенти или многоагентни системи.1 http://ec.europa.eu/information_society/eeurope/i2010/index_en.htm

Автореферат на дисертационен труд 394.2. Архитектурно проектиране на виртуална лаборатория за изследванияАрхитектурното проектиране е извършено чрез дефиниране на концептуаленмодел и структурна организация на компонентите, като за верифициране нарешенията е проведено предварително изследване чрез стохастичен марковски модел.4.2.1. Концептуален модел и формализация на процеситеКъм ВЛИ са поставени конкретни изисквания относно функционалностите, набазата на което е дефиниран концептуален модел (фиг.4.3), основаващ се на двеподсистеми – фрон-офис и бек-офис. Възката между тях се осъществява чрез Системаза управление на разпределения достъп до различни ресурси (DAMS – DistributedAccess Management System) и Система за управление на правата за достъпа (DRMS –Digital Rights Management System), която е свързана с административната база отданни (Admin DB) и осигурява надеждна авторизация и автентификация.FRONT OFFICE(входна точка)Distributed AccessManagement System(DAMS)DRMSAdmin_DBВъншнивиртуалниресурсиExternalDAMSТочка навгражданеInternalDAMSСпециализиранатърсеща машинаBACK OFFICEВиртуаленмодул (1)Виртуаленмодул (2)Виртуаленмодул (N)Фиг. 4.3. Базов концептуален моделВътрешни виртуалниресурсиЗа уточняване на основните процеси във ВЛИ е направена формализация, като еизползван насочен граф (State Transition network – STN) – фиг.4.4.Front OfficeDAMSВъншендостъпВътрешендостъпSearchV_M (1)V_M (1)Back OfficeV_M – Виртуален модулDAMS – Distributed AccessManagement SystemФиг. 4.4. Графова формализация на информационните процесиЗа целите на предварително изследване на информационните процеси във ВЛИ есъставен марковски модел, включващ състоянията S={s 1 , s 2 , ..., s 6 }, където: s 1 – работас фронт-офис системата; s 2 – използване на DAMS; s 3 – управление на достъп до

40Проф. д-р инж. Ради П. Романскивъншни ресурси; s 4 – управление на достъп до вътрешни ресурси; s 5 – използване натърсещата машина; s 6 – работа в избрано виртуално пространство V_M(j) / j=1,2,…,N.Граф на състоянията и аналитичният модел са дадени на фиг.4.5.1S 1 S a2 S 4S 3c1-a-ccS 6b1-b-cS 5Back Office Using1) p12) p3) p4) p5) p356) p7) p2461 c.p (1 a c).p a.p (1 b c).p b.ppp21224pp33 c.pФиг. 4.5. Формализация на информационните процеси във ВЛИчрез марковска веригаp5p424p46p5p6 1Решение на аналитичния модел при заместване 2(a c a.c)дава изразите:2c c c.(1 a c)a a.(1 b c)a.bp1 ; p2 ; p3 ; p4 ; p5 ; p6 . За предварително уточняване на диапазона на промяна е проведено изследванепо напълно рандомизиран факторен план при вероятностни параметри a = 0,6; b = 0,7;c = 0,1 и са получени оценките:p ,008; p 0,078; p 0,023; p 0,469; p 0,094; p 0,328.1023456Основното изследване на процесите и взаимовръзката между тях е проведеночрез пълен факторен план за вероятностните параметри в следните диапазони:a,b {0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8} и c {0,1; 0,2; 0,3}.При избора на стойностите за факторния план са оценени следните особености: при избора на стойности за c е прието, че при влизане в пространството наВЛИ (главно при достъп до фронт-офис системата) вероятността за незабавен отказот следващи действия е сравнително малка; параметърът а е свързан с изходните преходи за състояние s 2 , като сумата отпреходните вероятности „a”, „c” и „1-a-c” трябва да е 1; аналогично, параметърът b е свързан с изходните преходи за състояние s 4 ,като сумата от преходните вероятности „b”, „c” и „1-b-c” трябва да е 1.При изследването са изчислениоценки, позволили да се извършиподходяща графична интерпретацияи да се направят изводите: Вероятностите p 1 , p 2 , p 3 и p 4зависят само от параметър а инезависят от параметър b – фиг.4.8; Вероятностите p 1 , p 2 , p 3 намаляватс нарастване на стойностите запараметър а, докато вероятността p 4е в права зависимост – фиг.4.8;0,6000,5000,4000,3000,2000,1000,000p1 p2 p3 p41 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25Фиг. 4.8. Влияние на параметър а върхувероятности p 1 , p 2 , p 3 и p 4

42Проф. д-р инж. Ради П. Романски Нарастването на вероятността за отказ от работа с ВЛИ след активиране нанейна подсистема на практика не води до значителни промени в установенитетенденции за използваемост на ресурсите.В резултат на изследването се определят приоритетните компоненти на ВЛИ, закоито трябва да се извърши прецизно функционално и структурно изграждане.Резултати от представеното изследване са публикувани в [3.7].4.2.2. Архитектурен модел на ВЛИ (фиг.4.14)FRONT OFFICE(Input Point)Distributed AccessManagement System(DAMS)DRMSAdmin_DB access rights authorization authentication users statisticetc.INTERNETExternalDAMSInternalDAMSINTERNETSpecializedSearch MachineModule for ExperimentsOrganizationModules forExperimental ResultsAnalysis and EvaluationVirtual Medium for ResearchLDBVirtual Medium for PublishingInstrumentsModule for PublishingOrganizatione-Proceedingsof the VRL-ECTLDBVirtual Medium for PresentationsModule for VirtualPresentation Organizatione-Meetingse-ConferencesLDBAdditionalVirtual MediumsФиг. 4.14. Архитектура на обобщеното виртуално пространство на ВЛИ(LDB – Local Database – специализирана локална БД)В бек-офис системата са дефинирани следните основни компоненти: Специализирана търсеща машина (Search Machine), която трябва да имаосигурен достъп до глобалната мрежа за своята работа.

Автореферат на дисертационен труд 43 Специализирани виртуални среди (Virtula Mediums) за организация ипровеждане на изследвания със собствен инструментариум и локална БД (LDB).Основните виртуални среди са следните: Виртуална среда за изследвания, изградена от модули за организация наекспериментите и за следващ анализ и оценка на експерименталните резултати; Виртуална среда за публикуване на резултатите от проведени изследвания снеобходимия инструментариум и средства за поддържане научен архив на ВЛИ; Виртуална среда за презентации, позволяваща провеждане на периодичниелектронни заседания, конференции и презентации във виртуалното пространство; Допълнителни виртуални среди, които могат да бъдат вграждани приосигурено ниво на съвместимост.Предложеният архитектурен модел е публикуван в [4.10].4.2.3. Структурна организация и функционалностиСтруктурната организация на ВЛИ е дефинирана на базата на проведенотопредварително изследване и съгласно архитектурния модел, като включва няколкоосновни функционални подсистеми (фиг.4.15).КомуникационнаподсистемаИнф.сигурностУправляващаподсистемаИнформационнаподсистема3D виртуалнасредаDRMSГлобалнохранилище WebресурсиЛокално хранилищеАдмин. БДИнф. БДЕксп. БДЕксперименталнаподсистемаСимулационнасредаЛабораторнооборудванеФигура 4.15. Структурна организация на виртуална лабораторияЗа верифициране на архитектурата и структурната организация в следващитечасти е извършено допълнително изследване на функционалността и процесите.4.3. Функционално моделиране на информационните процеси4.3.1. Моделиране чрез потокова диаграма (DFD-model)На фиг. 4.16 е представен DFD-модел на информационните процеси отпотребителска гледна точка, като е използвана нотацията на Chris Gane и Trish Sarson.При неговото създаване е приложен подход, известен като „разделяне на събития”,при който логическият модел представя системата като съвкупност от действия.Моделът описва поведението на системата при обслужване на заявка (req),генерирана от потребител (User).Функционалните блокове (процесите) са седем и представят основните действияпри потребителския достъп – автентификация (1); регистрация (2); авторизация (3);анализ на подадена заявка (4); обработка на анализираната заявка (5); използване на

44Проф. д-р инж. Ради П. Романскимашината за търсене (6); осъществяване на достъп (7) с насочване на информационенпоток към потребителя като приемник.Authenticationattributes1 Admin_DB-Secur. 2 Admin_DB-Stat.User1reqUnregistereduser1Authentication2RegistrationAuthorizationattributesStatisticaldataOutput2Registereduser3AuthorizationDigitalrightSelectReq. 4AnalysisOutput2Results4 Web InforeqSearchingReq. 5ProcessingV_M (1) V_M (2) V_M (N)6Medium selectionResults3 Ext.ResourceAccessUserФиг. 4.16. DFD-модел на информационата обработка във ВЛИ(потребителски поглед)Distr. access7InformationDFD-моделът позволява да се определят работните ограничения, маркиранеобходимите точки за съхраняване на текущо съдържание или необходимостта оторганизация на информационни ресурси (файлове, речници, бази от данни и пр.) идефинира ясно възможните комуникации между обектите и определяпоследователността на действията при обработка на потока от данни.Дефинираният потоков модел с коментар по него е публикуван в [4.10].4.3.2. Моделиране на активностите (UML Activities Diagram)На фиг. 4.17 е представена разработената UML-диаграма на действията (activitiesdiagram) за процеса на потребителско обслужване, която представлява алтернатива наDFD-модела. Тя представя динамичния характер на системата, като изобразява потокана управление, възможни паралелни разклонения в процеса, алтернативнивъзможности за постигане на целта и пр. Предимство на UML-модела е, че дававъзможност за описание и документиране на основните характеристики на поведениена разработваната системата, като позволява: да се представи функционалността напродукта (чрез варианти на използване – use cases); да се отразят въздействията наоколната среда (чрез активни субекти – actors); да се определят връзките междувариантите на използване и активните субекти (use case diagrams).Представеният UML-модел е публикуван в [4.10].1

Автореферат на дисертационен труд 45RequestGenerationAuthenticationAuthorizationRequestAnalysisStatisticRegistrationValidRequestNoOutputYesOptionSelectionInternalAccessExternalAccessInternetTaskDeterminationSearchingMachineNoV_MediumYesInput inV_MediumWork in V_M (1)Work in V_M (2)Work in V_M (N)Фиг. 4.17. UML-диаграма на действията4.3.3. Моделиране чрез мрежа на Петри (PN-model)EndYesOutputNoГрафовата дефиниция на PN-модела е представена на фиг.4.18 и се основава на: Дефиниране на събитията (представяни чрез преходи): t 1 – регистриране напотребител; t 2 – регистриране на системен администратор; t 3 – автентификация(идентификация); t 4 – авторизация (проверка на права за достъп); t 5 – вход в бек-офиссистемата; t 6 – изход (завършване на работа с ВЛИ); t 7 – използване на търсещатамашина; t 8 – потребителско нива на работа с ресурсите на ВЛИ; t 9 – системно ниво наработа с ресурсите на ВЛИ. Дефиниране на условията (представяни чрез позици): p 1 – налична заявка задостъп и работа с фронт-офис системата; p 2 – коректно регистриран потребител; p 3 –успешна идентификация; p 4 – успешна авторизация; p 5 – налична (постъпила) заявказа обслужване; p 6 – разрешен достъп от високо ниво (системно ниво).При зададената начална маркировка 0 = (2, 0, 0, 0, 0, 0) разрешени преходи са t 1и t 2 , а следващи маркировки са: при запалване на t 1 – t1 =(1,1,0,0,0,0); призапалване на t 2 – t2 = (1,1,0,0,0,1). Това определя разклонение в изпълнението намрежата на Петри още в началото на работа с ВЛИ, което отговаря на двата възможнипрофила за работа – потребителски и системен.Изпълнението на PN-модела е представено чрез дървото на достижимост(фиг.4.19), определящо еволюцията на мрежата, като самата схема на еволюцията приеднократен достъп до ВЛИ е представена на фиг.4.20. Дефинирани са два клона,които завършват с участъци, отразяващи работа с бек-офис системата (активиране на

46Проф. д-р инж. Ради П. Романскипреходи t 7 , t 8 или t 9 ) или приключване на работа с ВЛИ (активност на преход t 6 заизход от ВЛИ, което е означено с END).p 2p 3t 4t 5t 6p 1t 1t 3t 4p 4p 5t 7t 8t 2P 6t 9Фиг. 4.18. Графово дефиниране на мрежов модел 0 =(2,0,0,0,0,0) 11 =(1,1,0,0,0,0)t 1t 2 21 =(1,1,0,0,0,1)t 3t 3 12 =(0,0,2,0,0,1) 22 =(0,0,2,0,0,3)t 4 13 =(0,0,1,1,0,2)t 4 23 =(0,0,1,1,0,3)t 6t 5 14 =(0,0,0,0,1,2)t 7 t 8 15 =(0,0,0,0,0,2) 16 = 17 =Пасивна = (0,0,0,0,1,2) 14(изпълнението блокира)t 5 24 =(0,0,0,0,1,3)t 6t 7 , t 8 , t 9 25 =(0,0,0,0,0,3) 26 = 27 = 28 == (0,0,0,0,1,3) 24Пасивна(изпълнението блокира)Фиг. 4.19. Дърво на достижимостUser Levelt 7 , t 81,1t 1t 31,2 3,3,6t 43,4,6,6 5,6,6 6,6ENDt 2 1,2,6t 33,3,6,6t 43,4,6,6,6t 55,6,6,6t 6 6,6,6t 5t 6System LevelЛегенда: всяко число отразява наличие на еднамарка за съответната позиция. Например:3,3,6 2 марки в позиция p 31 марка в позиция p 6t 7 , t 8 , t 9Фиг. 4.20. Схема на еволюцията на мрежовия моделВ резултат на анализ на свойствата на дефинирания модел, може да се посочиследното: Всеки един от преходите е достижим (reachability) при определена ситуация,т.е. всяка от предвидените компоненти на ВЛИ е достъпна в зависимост заявките. Може да се приеме, че свойството живост (liveness) се изпълнява, защото отзададената начална маркировка при еволюцията съществува поне един разрешенпреход за всяка стъпка на изпълнението;

Автореферат на дисертационен труд 47 Блокираност (blocking) на модела има само в „единичния” вариант(еднократна регистрация за достъп до ВЛИ). В общия случай няма блокировки; При зададената начална маркировка моделът е 3-ограничен, защото броят намарките във всяка позиция не надвишава числото 3, което се отнася за свойствотоограниченост (boundness); Тъй като при еволюцията общият брой на марките се променя, моделът неизпълнява свойството съхраняемост (persistence). Същото се отнася и за свойствотоконсервативност (conservativeness), защото общият брой на марките в позициите не епостоянен.Представените по-горе изследвания и резултати са публикувани в [1.11].4.4. Симулационно моделиране и изследване на информационното обслужване иотдалечения достъп до ресурситеТази част е посветена на организацията на симулационно изследване напроцесите на информационното обслужване и достъпа до ресурсите, като еизползвана уеб-базираната програмна среда WebGPSS. Симулационното изследване епроведено в две направления.4.4.1. Симулационно изследване на информационното обслужванеНа базата на извършена абстрактна формализация е дефиниран обобщенияобслужващ модел от фиг.4.22.PAR1=0FrontEndFDAMSDIf PAR1=1PAR1=1RDRMSEXTINTEIV_MediumselectionRejected – EndPAR1=2Served(if PAR1=2)MODj12kPAR1=2Фиг. 4.22. Обобщен обслужващ модел за изследване на отдалечения достъп доресурсите като мрежа от СМОВходният поток от заявки се представя като случаен процес с вероятностензакон на равномерно разпределение и интензивност . Обект на изследване са: U(Utilization) – работно натоварване на подсистема (компонента на ВЛИ); ST (ServiceTime) – средно време за обслужване на дадена заявка в компонента на ВЛИ; WT(Waiting time) – време за изчакване освобождаване на ресурс преди обслужване; WL(Work-load) – работно натоварване на ресурс.Проведени са различни симулационни експерименти, като получените оценки отизследванията могат да се обобщят в групите:

48Проф. д-р инж. Ради П. Романски(1) Използваемост на компонентите на ВЛИ при вариращ входен поток заявки;(2) Средно време за обслужване на заявка в компонентите на ВЛИ;(3) Средно време за чакане преди обслужване на заявка в компонентите на ВЛИ;(4) Брой на обслужените заявки в компонентите на ВЛИ.Резултати от представеното по-горе симулационно изследване наинформационното обслужване във ВЛИ са публикувани в [2.6].4.4.2. Симулационно изследване на отдалечения достъп до ресурситеПри изследването е направена абстрактна формализация, близка до възприетатав т.3.3.1. графова формализация. Дефинирани са множество на потребителите U,множество на ресурсите R, множество на трансмитерите T={T q / q=1K}, T имножество на дистрибуторите D={D IN , D OUT }. Абстрактният модел на отдалечениядостъп до VMVRL може да се опише като подредена дискретна структура (U,R,T,D).На тази база е изграден изходният модел за симулационното изследване (фиг.4.26),като модификациите се основават на вариране на параметрите n и k.TerminateNetwork resources(Net)User (i) Dispatching Transmission Resource (j)Terminate1 From / To1Transmission22nTo / FromDispatchingkФиг. 4.26. Обобщен модел за изследавене на отдалечения достъпПроведени са изследвания на едно- и много-потребителски достъп, като саполучени оценки за работно натоварване WL (използваемост на ресурс), времена заобслужване и за изчакване преди обслужване (WT), брой на обслужени заявки и пр.Като управляеми фактори са избрани интензивностите на входния поток от заявки ина обслужването. При организация на симулационните експерименти са направенимодификации на програмния модел, за да се изследват различни режими на достъпа: Еднопотребителски достъп до фиксиран ресурс Многопотребителски достъп до фиксиран ресурс Многопотребителски достъп до множество ресурсиОсновните експерименти са проведени при променяща се интензивност вдиапазона [0,01 ; 0,1], като получените и обобщени резултати са систематизиранитаблично и графично. Оценени са зависимостите за натоварването WL = f() и завремената за изчакване WT = f()Избрани оценки за наблюдаеми параметри на отдалечения достъп за ситуция (n>1; k>1) са показани на следващите фигури.

Автореферат на дисертационен труд 49 Оценка на времената за натоварването WL = f()Net Uav RavNet Uav Rav120,00120,00100,00100,00Average utilization [%]80,0060,0040,00Average utilization [%]80,0060,0040,0020,0020,000,001,00 1,10 1,25 1,43 1,67 2,00 2,50 3,33 5,00 6,670,001,00 1,10 1,25 1,43 1,67 2,00 2,50 3,33 5,00 6,67Intensity of the input flow of requestsIntensity of the input flow of requests Оценка на времената за изчакване WT = f()User1 User2 Uav35,00Resource1 Resource2 Rav1400,0030,00Waiting tim e ( WT) for users1200,001000,00800,00600,00400,00200,000,001,00 1,10 1,25 1,43 1,67 2,00 2,50 3,33 5,00 6,67Intensity of the input flow of requestsWT for resources25,0020,0015,0010,005,000,001,00 1,10 1,25 1,43 1,67 2,00 2,50 3,33 5,00 6,67Input intensityРезултати от представеното по-горе симулационно изследване на отдалечениядостъп до информационните ресурси на ВЛИ са публикувани в [1.12] и [1.13].ГЛАВА V. ОРГАНИЗАЦИЯ НА ИНФОРМАЦИОННАТА ЗАЩИТА ПРИ ДОСТЪП ДОИНФОРМАЦИОННИ РЕСУРСИ5.1. ВъведениеВъв въведението се дискутира актуалното състояние по проблеми, решаваните вглавата, свързани с информационна сигурност (Information Security), защитата наличните данни (Data Protection), авторизацията (authorization) и автентификацията(authentication) при управлението на достъпа до информационните ресурси (DigitalRights Management System) и облачните изчисления (Cloud Computing).5.2. Организация на защитата на лични данни при информационнотообслужване5.2.1. Основни принципи при обработка на лични данниВ тази точка са обобщени основни постановки, виждания и изследвания наавтора в качеството си на член на първия състав на Комисия за защита на личните

50Проф. д-р инж. Ради П. Романскиданни на Р. България (VI.2002-XII.2007), участие международни работни групи 2 позащита на данните и следваща дейност в тази насока като експерт.Включването на обсъжданите проблеми в тази област се налага от появата нанови обстоятелства и изисквания към мрежовата сигурност и защитата наперсоналната информация при реализация на разпределени среди за информационнообслужване и предлагане на виртуални и уеб-услуги. В тази връзка, предложенитеархитектурни решения на РСО (глава III) и ВЛИ (глава IV) включват и подсистеми заосигуряване на защитеност на данните, сигурност при отдалечения достъп иорганизация на адекватна система за информационна защита като следствие отполитиката за сигурност. На тази проблематиката е посветена публикация [4.3].Основните принципи на обработката на лични данни са обобщени в [2.7] и [2.8],като е предложена организационна схема за отразяване на отношенията междуотделните участници в процеса на ЗЛД (фиг.5.2).Право на достъпдо собствени ЛДСобственик наЛДПредоставянена ЛДСъгласие запредоставянена ЛДАЛДТрето лицеАЛДПолучател отдруга странаОбработващ ЛДАвтоматизиранаобработкаТрансфер наЛДРегистърна ЛДСистема заинформационнасигурностФигура 5.2. Организационна схема на взаимоотношенията между участниците приобработка на ЛД за физически лицаВ смисъла на представеното по-горе и насочено към организацията наинформационните процеси за разпределено обучение (РСО от глава III) иразпределения достъп и информационното обслужване във виртуална среда (ВЛИ отглава IV), субектът, предлагащ и администриращ съответната разпределена среда, щетрябва да се разглежда като АЛД, защото обработва лични профили нарегистрираните потребители и носи отговорности съгласно Закона за ЗЛД. Трябва дасе има предвид, че процесите по предоставяне и обработване на лични данни сеосъществяват в web-пространството, което поставя допълнителни изисквания относносредствата и мерките за информационна защита. Не на последно място трябва да сеотбележи, че възникващите в Интернет-пространството проблеми тангират до тези наоблачните услуги.5.2.2. Проблеми при защита на личните данни в „облака”Терминът “cloud computing” се свързва с предлагани през глобалната мрежакомпютърни и комуникационни технологии, средства и подходи като услуги заотдалечени клиенти. Това добавя нови рискове към вече традиционните за Интернет-2 International Working Group on Data Protection in Telecommunications; International Workshop on Case Handling; Working Partyon Police and Justice; Член на Комитета по жалбите на Общия надзорен орган на Европол; European Conference of DataProtection AutoritiesWorking Meetings of DPA from Central and Eastern European Countries

Автореферат на дисертационен труд 51пространството, на което Европейските законодателство и практики не могат даотговорят ефективно. Облачните услуги поставят определени предизвикателства къмЗЛД, дискутирани в настоящата част, като обобщенията и изводите са публикувани в[2.7] и [2.8]. На базата на положителните страни на облачната среда и предлаганитеоблачни услуги, в т.5.2.2. са маркирани основните предизвикателства, коитонарушават принципите на коректност на личните данни и налагат промяна на подходапри тяхната защита. Накратко могат да се обобщят в следните направления. Трудно може да се идентифицира ролята на различните участници (съгласнофиг.5.2) в облачната обработка и от там – техните отговорности по защита на ЛД. Съществува риск за неприкосновеността на личността при съхраняване наинформацията за персонална идентификация в облака, ако доставчикът не еопределен като администратор или обработващ ЛД. Процедурите по заличаване (изтриване) на ЛД в “облака” не дават яснагаранция на потребителя, че при заявка това наистина ще бъде извършено. Характеристиката на облака “множествено наемане” се изтъква катопредимство, но тя увеличава риска за неправомерен досъп до ЛД на потребителите. Отдалеченият достъп и съхраняването на информацията на различни места(страни с различна регулация по защита на ЛД), създават проблеми с правата напотребителите за достъп до политиките и мерките за защита на техните ЛД. Международният трансфер на ЛД, съгласно Директива 95/46, може да сеосъществява към страни с аналогична на ЕС ЗЛД. Прехвърлянето на данни е типичнаоперация за облачните модели, което налага разработване на допълнителнарегулация. Не на последно място трябва да се обърне внимание на техническите иорганизационните мерки за ЗЛД, които са основно задължение на АЛД. Доставчикътна облачни услуги трябва да гарантира ефективна защита на ЛД относно тяхнатацялост (integrity), достъпност (availability), достоверност (reliability), автентичност(authenticity), отчетност (accountability).5.2.3. Защита на личните данни и политиката за информационна сигурностС развитието на прилаганите в глобалното пространство ИКТ нарастванеобходимостта от ефективни мерки за ЗЛД. Политиката за ЗЛД трябва да серазглежда в контекста на политиката за ИТ сигурност и като резултат от общатаполитиката за сигурност (фиг.5.3). Това позволява да се дефинират конкретниизисквания, свързани с изграждане на адекватна и ефективна система за сигурност наЛД (фиг.5.4). ССЛД е основната технологична структура, представляваща съвкупностот технически и организационни подходи, инструментариум и конкретни средства зазащита на структурите от данни (регистри с ЛД, персонална идентификационнаинформация, потребителски профили и пр.). Едно обобщение на стратегия заорганизация на ЗЛД, базирана на принципите на политиката за ИТ сигурност, едадено на фиг.5.5. Предлаганата йерархична организация определя последователнистъпки, започвайки от инфраструктурното изграждане, за да се достигне досъздаването и поддържането на ССЛД, както и допълнителни технологичниструктури като програма (инструкция) за защитеност на данните и правила заприлагане на ССЛД.

52Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиПолитика засигурностПолитика за управлениеПолитика за реагиранеИнструментариумПрактически процедуриПравила за сигурностПолитика заИТ сигурностАдминистративно нивоФизическо нивоАпаратно нивоПрограмно нивоМрежово нивоКомпютърно нивоПолитика заЗЛДТехническо нивоАдминистративно нивоЗаконово нивоФигура 5.3. Политиката за ЗЛД в общата рамка на политиката за сигурностЗаконовонивоАдминистративнонивоТехническонивоКомпютърнонивоЗаконови и нормативни документиОрганизационни правила и методиза административен контролФизически методи и средстваВградени инструменти(апаратни, програмни,криптографски, биометрични)Структури от ЛД(регистри с ЛД)Фигура 5.4. Структурна организация по нива на Система за сигурност на ЛД(ССЛД)(1) Инфраструктурноизграждане(2) Организация наперсонала(3) Компютърна среда(апаратна и програмна)(4) Комуникационнаинфраструктура(5) Създаване и поддържане на ССЛДИнструкция за прилагане на мерки за ЗЛДПравила за използване на ССЛДФигура 5.5. Стратегия за организация на защитата на ЛД

Автореферат на дисертационен труд 53Инструкцията за прилагане на мерките по ЗЛД (програма за защитеност наданните – ПЗД) трябва да включва стратегия, методи и средства за надежднаинформационна сигурност и защита на ЛД от различни въздействия – преднамерени ислучайни, както и препоръки и правила за реализация на общата политика засигурност.Връзката между ССЛД и изграждането на среда за информационно обслужване епредставена на фиг.5.6, като основните групи от средства са следните.1. Вградени средства за информационна сигурност – съвкупност от апаратни,програмни и криптографски средства, които осигуряват най-висока степен на защита,но са и най-скъпи, защото е вложен висококвалифициран труд.Етапи при създаване на среда,обработваща ЛД1. ИнфраструктураИзграждане на ССЛД(основни нива на защитата)2. Персонал3. Компютърна среда4. Информационнасреда5. Система засигурностИнструкция (програма)за защита на ЛД (ПЗД)Закони и нормативниОрганизационни(административенконтрол)Физически (технически)Вградени средства(апаратни, програмни,криптографски)ДанниПравилаза прилагане насистемата за сигурностФиг. 5.6. Изграждане на ССЛД като част от среда за информационно обслужване2. Физически средства за защита – включват технически средства запредотвратяване на достъпа на външни лица до физически обекти и компютри.3. Организационни мерки за административен контрол – допълват и разширяватфункциите на физическите средства за защита, като особено внимание се обръща направилното използване на предвидените апаратни и програмни средства.4. Законови и нормативни средства за защита – основават се на въведениспециални закони, гарантиращи сигурността на компютърните системи ипредвиждащи санкции за нарушителите.Програмата за защитеност на данните (ПЗД) е съвкупност от правила занадеждна информационна сигурност, представляващи инструкция за организация наССЛД и работа с нейните компоненти при дефинирани строги нива на достъп иприоритети при обработката на ЛД, както и при пренасянето им в електронен вид покомуникационни магистрали. В нея трябва да бъдат предвидени мерки прифорсмажорни обстоятелства (пожар, наводнение, земетресение и др.) и техническигрешки, които са по-често срещаните, макар и с по-слабо действие.

54Проф. д-р инж. Ради П. Романски5.3. Организация на управление на достъпа до информационните ресурси5.3.1. Стратегия и процедура за управление на достъпаПри архитектурното разработване на разпределените среди от глава III (РСО) иглава IV (ВЛИ) е предвидена система за управление на правата за достъп (СУПД /DRMS), като т.5.3.1. е посветена на стратегията за нейното изграждане (публикация[4.8]). Стратегията е ориентирана към технологията за електронен обмен на данни(Electronic Data Interchange – EDI), която предполага разработване на система зауправление на електронни документи (Electronic Documents Management System –EDMS). Последната се базира на цялостна цифровизация на информационния фонд иавтоматизация на дейностите при работа с негоОсновно правило при работа с е-документи и информационни ресурси е, чедостъпът до тях трябва да бъде контролиран. По-голяма част от системите заинформационна сигурност се основават на двустепенен процес. Първата степен еавтентификацията (authentication) или удостоверяването на потребителя, а вторатастепен е авторизацията (authorization) – предоставяне на определени права заизвършване на конкретни дейности. Реализацията на това изискване е създаване иинтегриране на DRMS в състава на разработваната среда. DRMS следва да серазглежда като сложен комплекс, който включва както локални, така и разпределениресурси и процеси и осигурява достъпа до данните на различни групи потребители.Структурната схема на процедура за предоставяне на права за достъп, като частот СУПД, е предложена на фиг.5.8. Тя описва функционалността на системата за полеснапрограмна реализация.Искане за достъпЗаявителНиво (1)Ниво (2)Ниво (3)Ниво (4)Ниво (5)Одобряване наискане за достъппо ниваСистеменадминистраторИСОтказан достъпПрофил за разрешен достъпФиг. 5.8. Процедура за предоставяне на достъп до информационни ресурсиОсновните нива зависят от организацията на процеса по упълномощаване ивключват следните лицата, които са задължени да отразят нормативните изискванияпри предоставяне на права за достъп:(1) Системен координатор – запознат е с реалното протичане на процеса всистемата и може да даде компетентно мнение относно заявката за достъп.(2) Пряк ръководител – дава преценка за конкретните отговорности изадължения на заявителя при работата с информационни ресурси.(3) Системен ръководител – запознат е с функционалностите на системата иможе конкретно да прецени каква точно информация ще е необходима на служителяза изпълнение на новите задължения.

Автореферат на дисертационен труд 55(4) Ръководител функция – ако има такъв, то той трябва да е запознат с исканатапромяна, за да може да обоснове нейната целесъобразност, ако се наложи.(5) Администратор по информационната сигурност – следи дадено искане да ненарушава законовите разпоредби и SOX-изисквания 3 , като целта е да не сепревишават пълномощията при достъп до ресурси и лични данни.Системният администратор реализира одобреното искане като създава/променяпрофила за достъп на заявителя. Той е изпълнително лице в процеса на авторизациятакато осъществява реалното предоставяне на права за достъп до информационнитересурси на системата. Потребителят получава уникално потребителско име (ако веченяма такова) и парола за достъп до системата.Изграждането на СУПД е свързано с въвеждане на технически и технологичнисредства за предотвратяване на нелегитимен и неавторизиран достъп доинформационните ресурси. За да бъде системата ефективна при съвременнатацифровизация на информационните фондове и разполагането им в различни възли наедна разпределена среда е необходимо да се обърне особено внимание на два основниаспекта:а) функционална архитектура, представяща системата на високо ниво катосъвкупност от компоненти или модули за съвместна дейност по осигуряване науправлението на достъпа от край до край;б) информационна архитектура, която дефинира структурата на поддържанитеданни чрез моделиране на основните същности (обекти) и релациите между тях.Разбира се, при разработване на СУПД имат своето място и останалите аспекти(слоеве), които са свързани с прилагания модел на жизнен цикъл – концептуален,модулен, изпълнителен, кодов (програмен) и пр.5.3.2. Програмна реализация на процеса по предоставяне на права за достъпдо информационни ресурсиПрограмната реализация, представена по-долу и публикувана в [4.9], е развитиена стратегията от предходната част и автоматизира процеса за предоставяне на праваза достъп. Разработеният програмен модул за предоставяне на права, като част отавторизацията, използва технологията за електронен обмен на документи междуотделните управленски нива при вземане на решение и реализира предложената нафиг.5.8. процедура.За реализацията е избрана платформа, базирана на IBM Lotus Notes и LotusNotes Domino Designer, позволяваща съвместимост с различни операционни системи.Платформата позволява изграждане на система, изпълняваща функциите на EDMS поотношение на документите за управление на достъпа. Системата се реализира катобаза от данни за организиране на документите и ги изпраща на посочения потребителв определен момент, като се дава възможност на заявителя да следи до къде естигнало искането и резултатите от неговото одобряване.Данните в БД се съхраняват като отделни записи, означавани като документи(фиг.5.9). Информацията в документа се състои от едно или повече полета, коитомогат да бъдат с произволен формат. Основни типове данни са текст, число, дата,“rich text”. Данните са достъпни чрез прилагане на един или няколко различнидизайн-елементи, съхранявани също в БД. За организация на БД се разработват дваизгледа:3 Sarbanes-Oxley Act of 2002 (http://www.sarbanes-oxley.com/section.php?level=1&pub_id=Sarbanes-Oxley

56Проф. д-р инж. Ради П. Романскиа) Администраторски изглед – администраторът има възможност да правипромени в логиката на БД, като корекциите се правят в Notes-клиента (права за товаса предоставени само на администратора на БД);б) Потребителски изглед – позволява единствено използване нафункционалността на БД със зададената й вече логика. Той е общодостъпен, катоналичната информация се използва за улесняване на работата на всички потребителина системата.БДDesign-елементи(страници, форми, изгледи,папки, агенти и др.)документполе поле поле поледокументитип име данниФиг. 5.9. Организация на документното пространство в Lotus NotesНа фиг. 5.10 е представен администраторският изглед, включващ няколкопоследователни нива, необходими при осъществяване на електронната авторизация.По-важните са: основни отдели в компанията (Departments) и разположение наклонове (Locations); конкретизация на система, за която ще се иска достъп (Systems);дефиниране на всички нива, през които ще премине одобрението (Roles); дефиниранена конкретните одобряващи (Approvers); работен процес на последователността поодобрение (Workflow); дефиниране на условия за ограничаване на процеса поавторизацията (Limits) и пр.Фиг. 5.10. Администраторски изглед – Фиг. 5.11. Потребителски изглед сниво „отдели”основни опцииПотребителският изглед (фиг. 5.11) е разработен аналогично, като включваинформация, необходима на потребителя: System – активни документи в процес на

Автореферат на дисертационен труд 57одобряване, категоризирани според системата, за която се искат права; Current Role –системи, в които има чакащи одобрение документи; Current Approver – списък отчакащи одобрение документи за всеки одобряващ; Approved/Rejected – архив от вечеодобрени/отхвърлени документи; Drafts – чернови от даден потребител (неактивиранидокументи); Exit – изход от БД.Процесът по предоставяне на права започва с регистриране на искане запредоставяне на достъп в системата от заявителя, при което в БД се включва цялатанеобходима информация за него и се присвоява уникален номер (фиг.5.12).Процедурата стартира като се формира пълен списък на одобряващите, презкоито искането трябва да премине, като във всеки момент се извежда информация залицето, при което се намира заявката (текущ одобряващ) – фиг. 5.13. В края наформата е предвидено поле за коментари от одобряващите.Фиг. 5.12. Регистриране на искане за предоставяне на праваФиг. 5.13. Списък на одобряващитеСлед активиране на искането, първият одобряващ по веригата получаваелектронна поща, че има искане, което чака да бъде одобрено от него. Писмотосъдържа препратка (линк) към искането. Когато даденото искане се отвори, самотекущият одобряващ може да го придвижи по веригата – т.е. да го одобри или откаже.При това на всяка стъпка от одобряването чрез допълнителна вградена процедура сеправи автентификация на текущия одобряващ. При положителен резултат работата поискането може да продължи като се визуализира допълнителен бутон „ApproverAction” (фиг. 5.14), скрит преди това.При избор на бутона „Approver Action” одобряващият прави избор от двевъзможности – одобряване (Approve) или отказване (Reject). При избор на първата

58Проф. д-р инж. Ради П. Романскивъзможност (одобряване) се предоставя възможност да се въведе коментар (фиг.5.15).Ако искането бъде одобрено, то автоматично отива при следващия от списъка содобряващи, а на посоченото от заявителя потребителско име се изпраща електроннапоща, че искането е преминало от един към следващ „одобрител”. След като преминепрез всички нива на одобрение, заявката се изпраща в раздел „одобрени” (Approved)на потребителския изглед (фиг.5.16), а потребителят получава писмо по електроннатапоща за предоставени права за достъп.Фиг. 5.14. Бутон за одобряванеФиг. 5.15. Решение относно текущо Фиг. 5.16. Завършване на процедуратаодобрениеПриложението е предназначено за работа в TCP/IP мрежова среда с инсталираниза сървърната част мрежова операционна сиситема Microsoft Windows NT 4.0 (иследващи) и Domino Server R5.0.1a. За клиентската част минималните програмниизисквания са операционна система MS Windows 95 (и следващи), подходящ браузъри инсталиран Notes Client & Domino Designer R5.0.1a. Минималните апаратниизисквания за сървърната част са дисково пространство поне 750 МВ и оперативнапамет от 48 МВ, а за клиентската част дисково пространство от 78 МВ и оперативнапамет поне 8 МВ.

Автореферат на дисертационен труд 59СПИСЪК НА ОСНОВНИТЕ ПРИНОСИА. Научни приноси главаА.1. Предложена е актуализирана единна класификация на видовете компютърни моделиза изследване в компютърната област и е дефинирана обобщена процедура заформализация на моделното изследване, позволяваща усъвършенстванаорганизация на експериментите.А.2. Предложена е йерархична процедура за обобщен анализ и оценка на системнитехарактеристики, като са дефинирани формални правила за нейната реализация вширочина и в дълбочина и математически е обосновано едно нейно приложение приизбор в реални условия на артернативни решения.А.3. Предложена е формализация на процеса на планиране на конкурентни еднородни инееднородни процеси чрез средства на дискретната математика (комбиниране наапарата на графите и апарата на дискретните автомати, в частност наредени n-торки) с възможностите на аналитичното описание.А.4. Извършена е дискретна графова формализация на процесите в РСО, като садефинирани основните математически структури и релации между тях зауточняване на локализацията на ресурсите и достъпа до тях.А.5. Дефиниран е концептуален модел и архитектура на РСО, като са формулираниосновните потребителски нива и взаимодействия.А.6. Дефинирани са стохастични аналитични модели (стохастична мрежа на Петри,марковска верига) за изследване на процесите на информационното обслужване и надостъпа до ресурсите в РСО.А.7. Дефиниран е базов концептуален модел за организация на ВЛИ, извършена еграфова формализация и е разработен аналитичен марковски модел за изследване наинформационните процеси, на базата на което е предложена архитектура иструктурна организация на виртуална лаборатория.Б. Научно-приложни приноси главаБ.1. Извършено е моделно изследване на системната производителност на структури замножествена обработка с различна архитектура , като на базата на предварителнаформализация са разработени модели за провеждане на експеримети и получаванена оценки.Б.2. Предложена е обобщаваща класификация на мрежов трафик и е проведено неговотоизследване чрез програмен мониторинг. Предложен е метод за комбинираноизследване и са проведени експерименти чрез съчетаване на програмно измерване истатистическо моделиране.Б.3. На базата на предварително формално описание е проведено комбинираноизследване на мрежовите комуникационни параметри чрез съвместяване напрограмен мониторинг и симулация.Б.4. Извършен е анализ на параметри на достъпа до информационни ресурси за целите наелектронното обучение и ефективността на информацинното обслужване приразлични браузъри чрез формализация, моделиране и програмен мониторинг вреална среда за формиране на адекватни оценки.Б.5. Проведено е завършено моделно изследване чрез апарата на детерминиранитемрежи на Петри, като е направено теоретико-множествено, графово и матричнодефиниране на моделни прототипи, приложени след тяхната верификация замоделиране на мрежовата инфраструктура на РСО.Б.6. Извършено е функционално моделиране на информационните процеси, като саприложени различни допълващи се подходи и детерминирани средства,позволяващи постигане на необходимата адекватност на резултатите при изследванена функционалността и организацията на ВЛИ.

60Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиБ.7. Разработени са симулационни модели и е проведено подробно изследване напроцесите на информационното обслужване и на параметри на отдалечения достъпдо системните ресурси на ВЛИ.Б.8. Обобщени са основните принципи при обработка на лични данни и е предложенаорганизационна схема на взаимоотношенията при защита на личните данни.Б.9. Обсъдена е политиката за ЗЛД в контекста на информационната сигурност иполитиката за сигурност и са предложени технологични структури за организацияна ЗЛД и архитектура на система за сигурност на ЛД.В. Приложни приноси главаВ.1. Направено е обобщение на проблемите, възникващи със защита на личните даннипри достъп и използване на облачни услуги.В.2. Предложена е процедура за предоставяне на потребителите на права за достъп доинформационни ресурси, базирана на стратегия за изграждане на система зауправление на достъпа.В.3. Разработен е програмен модул за реализация на процедурата, като е използванаплатформа IBM Lotus Notes и Lotus Notes Domino Designer.СПИСЪК НА НАУЧНИТЕ ТРУДОВЕ ПО ДИСЕРТАЦИЯТА публикацията е цитирана в глава от текста с посочения номер1. Публикации в научни списания в чужбина[1.1] Романски, Р. Применение моделирования для обучения в области компютерных наук.Educational Technology and Society (ISSN 1436-4522), Journal of the IEEE International Forumof Educational Technology and Society, published by Eastern-Europe subgroup IEEE LearningTechnical Task Force, № 4 (vol. 7), 2004, pp. 291-300. Impact Factor: 0,477[1.2] Romansky, R. Special Features of TCP/IP Network Traffic and Problems of the ProgramMonitoring. Annals of the University of Craiova (ISSN 1841-0626), Series: Automation,Computers, Electronics and Mechatronics, Romania, № 2, Vol. 2 (29), 2005, pp.106-112.Indexed by Automation & IT (Romania)[1.3] Романски, Р. П. Программная организация статистического моделирования при исследованиираспределенного информационного обслуживания. Информационные технологиимоделирования и управления (ISSN 1813-9744), Россия, № 7 (25), 2005, pp. 1005-1013.Импакт фактор: 0,053[1.4] Romansky, R. P. Deterministic Functional Modeling of a Reconfigurable Array Structure.Информационные технологии моделирования и управления(ISSN 1813-9744), Россия, № 1(26), 2006, pp. 37-42. Импакт фактор: 0,053[1.5] Романски, Р., И. Нонинска. Анализ информационного обслуживания при исследованиираспределенного доступа в процессе э-обучения. Educational Technology and Society (ISSN1436-4522), Journal of the IEEE International Forum of Educational Technology and Society,published by Eastern-Europe subgroup IEEE Learning Technical Task Force, № 1 (vol. 11), 2008,pp.413-419. Impact Factor: 1,114[1.6] Romansky, R. P. An Approach to Formalization and Evaluation of Concurrent Scheduling.Информационные технологии моделирования и управления (ISSN 1813-9744), Россия, № 1(44), 2008, pp.92-97. Импакт фактор: 0,068[1.7] Romansky, R., I. Noninska. e-Learning as a Part of the European e-Governance.Communication & Cognition (ISSN 0378-0880), Belgium, № 1&2 (vol.41), 2008, pp.83-94.

Автореферат на дисертационен труд 61[1.8] Romansky, R., E. Parvanova. Organization of Distributed Learning Environment Modeling andStochastic Investigation. Pridnestrovsky Research Journal (ISSN 1561-6940), Ukraine, № 10(99), 2009, pp.110-124.[1.9] Romansky, R., E. Parvanova. Evaluation of the Information Servicing in a DistributedLearning Environment by using Monitoring and Stochastic Modeling. International Journal ofEngineering, Science and Technology (ISSN 2141-2839), № 1 (vol. 1), 2009, pp.33-42.Indexed by AJOL – African Journals On-Line (South Africa); Genamics JournalSeek[1.10] Romansky, R., E. Parvanova. Formalization and Discrete Modeling of the InformationServicing in Distributed Learning Environment. Communication & Cognition(ISSN 0378-0880), Belgium, № 1&2 (vol. 43), 2010, pp.65-79.Indexed by British Library Direct (UK)[1.11] Romansky, R. Deterministic Modeling of Virtual Research Laboratory by using Petri Net.International Journal of Engineering, Science and Technology (ISSN 2141-2839), № 1 (vol. 3),2011, pp.1-9. Indexed by AJOL (South Africa); Genamics JournalSeek[1.12] Romansky, R., E. Parvanova. Remote Access Evaluation to the Knowledge Resources of aVirtual Lab. Journal of Advances in Computational Research: An International Journal(ISSN 2277-5781), New Delhi, India, № 1-2 (vol. 1), 2012, pp.1-5.[1.13] Romansky, R. Discrete Simulation of the Remote Access Evaluation to the Resources of aVirtual Researc Laboratory. International Journal of Information Technology and ComputerScience (ISSN: 2074-9007 /Print; ISSN: 2074-9015 /Online), Hong Kong, № 1 (vol. 4), 2012,pp.1-8 (http://www.mecs-press.org/ijitcs/).Indexed by EBSCO; DOAJ – Directory of Open Access Journals (Sweden), etc.[1.14] Romansky, R. A Formal Approach for Modelling and Evaluation in the field of Computing.International Transaction on Electrical, Electronics & Communication Engineering (ISSN 2249-8923), UK, № 4 (vol. 2), July, 2012, pp.1-7 (http://www.ada-lovelace.co.uk)Indexed by British Library, etc.2. Публикации в научни списания в България[2.1] Романски, Р. Изследване на диспечерирането на паралелни процеси в компютърнисистеми. Електротехника и електроника – E+E (ISSN 0861-4717), № 11/12 (vol. 39), 2004,с.28-34.[2.2] Романски, Р. Възможности за моделно изследване на компютърни структури и процеси.Компютърни науки и технологии (ISSN 1312-3335), № 2, 2004, с. 39-46.[2.3] Романски, Р. Оценка на мрежови комуникационни параметри чрез сравнителен анализна експериментални данни. Електротехника и електроника (Е+Е), ISSN 0861-4717, № 11-12 (vol.42), 2007, с. 26-31.[2.4] Романски, Р. Формализиран подход за моделно изследване на компютърни структури.Компютърни науки и технологии, ISSN 1312-3335, № 1, 2007, с.27-33.[2.5] Първанова, Е., Р. Романски. Изграждане на web-базирана триизмерна виртуална среда заобучение чрез симулации. Компютърно инженженерство / Computer Engineering(ISSN 1313-2717), № 2 (vol.3), 2009, pp.62-67.[2.6] Romansky, R., E. Parvanova. Simulation of the Information Servicing in a Virtual ResearchLaboratory. International Journal on Information Technologies and Security(ISSN 1313-8251), № 2, 2011, pp.35-44. Indexed by EBSCO Publishing Inc. (USA)[2.7] Romansky, R. Cloud Services: Challenges for Personal Data Protection. International Journalon Information Technologies and Security (ISSN 1313-8251), № 3, 2012, pp. 67-80(ijits-bg.com).Indexed by EBSCO Publishing Inc. (USA)[2.8] Романки, Р. Предизвикателствата на „облака” към защитата на личните данни.Българска наука (ISSN 2074-9007 – on line), № 50 (vol. 4), 2012, с.192-203(http://www.nauka.bg).

623. Публикации в издания на конференции в чужбинаПроф. д-р инж. Ради П. Романски[3.1] Romansky, R. An Organization of Program Monitoring and Distributed Servicing Evaluation.Труды 7-ого международного симпозиума "Интелектуальные системы" / Proceedings ofthe 7 th International Symposium on Intelligent Systems – INTELS’2006, Краснодар, Россия,26–30 июнь 2006, pp. 35-40.[3.2] Romansky, R. Simulation Investigation of the System Performance for Ring ConnectedMultiprocessors. Труды 8-ого международного симпозиума "Интеллектуальные системы" /Proceedings of the 8 th International Symposium on Intelligent Systems – INTELS’2008 (ISBN978-5-93347-332-9), Нижний Новгород, Россия, 30.VI-4.VII.2008, pp.196-201.[3.3] Ganchosov, P., G. Kuzmanov, H. Kabakchiev, V. Behar, R. Romansky, G. Gaydadjiev. FPGAImplementation of Modified Gram-Schmidt QR-Decomposition. Proceedings of the 3 rd HiPEACWorkshop on Reconfigurable Computing (WRC 2009) in the frame of Int’l Conference on HighPerformance Embedded Architectures & Compilers (HiPEAC 2009), Paphos, Cyprus, 25 January2009, pp.41-51.[3.4] Romansky, R., E. Parvanova. Organization of Distributed Learning Environment Modeling byusing Petri Nets. Proceedings of the International Conference on E-Learning and the KnowledgeSociety (ISBN 1313-9207), 31.08-01.09.2009, Berlin, Germany, pp.277-282.[3.5] Romansky, R., E. Parvanova. Deterministic Investigation of Distributed Learning Environmentby using Petri Nets Model. International Conference on E-Learning and the Knowledge Society(ISBN 1313-9207), 31.08-01.09.2009, Berlin, Germany, pp.71-76.[3.6] Romansky, R. Web-based Educational System for Registration and Exchange of Documents.Труды 9-ого международного симпозиума "Интеллектуальные системы" / Proceedings of9 th International Symposium on Intelligent Systems – INTELS’2010 (ISBN 978-5-93347-407-4),г. Владимир, Россия, 28.VI-2.VII.2010, pp.321-326.[3.7] Romansky, R. Virtual Research Laboratory – Conceptual Model; and Preliminary StochasticInvestigation. Proceedings of the International Conference on e-Learning and Knowledge Society(ISBN 978-5-9984-30-181-5), Riga, Latvia, 26-27.VIII.2010, pp.136-141.4. Публикации в издания на конференции в България[4.1] Романски, Р., Е. Първанова. Концептуален модел на разпределена архитектура заобучение по триизмерна (3D) симулация (Conceptual Model of Distributed Architecture for 3DSimulation Learning). Proceedings of the International Scientific Conference UNITECH’08,vol.III (ISSN 1313-230X), Gabrovo, Bulgaria, 21-22 November 2008, pp.III.287-III.292.[4.2] Романски, Р. Изисквания на съвременното информационно общество къмуниверситетското обучение по икономика. 6-та Международна научно-практическаконференция “Преподаване, учене и качество във висшето обазование – 2009”, Правец, 19-20 юни 2009, Сборник доклади (ISBN 978-954-9432-37-4), с. 247-258.[4.3] Романски, Р., И. Нонинска. Технологични аспекти на защитата на данните при бизнесотношенията. 6-та Международна научно-практическа конференция “Преподаване, ученеи качество във висшето обазование – 2009”, Правец, 19-20 юни 2009, Сборник доклади(ISBN 978-954-9432-37-4), с. 97-108.[4.4] Ivanova, M., E. Parvanova, R. Romansky. Utilizing of Distributed Web 2.0 based Environmentfor 3D Simulation Learning: Analysis and Solution. Proceedings of the International Conferenceon Systems for Automation of Engineering and Research: in the frame of the Int’l Conf. InfoTech-2009 (ISBN 978-954-438-771-6), 17-20 September 2009, St. St. Constnatine and Elena, Bulgaria,pp.213-223.Indexed by EBSCO Publishing Inc. (USA)[4.5] Romansky, R., E. Parvanova. Generation of Virtual Learning Environment on the InternetUsing VRML. Proceedings of the International Conference on Systems for Automation ofEngineering and Research: in the frame of the Int’l Conf. InfoTech-2009 (ISBN 978-954-438-771-6), 17-20 September 2009, St. St. Constantine and Elena, Bulgaria, pp.224-229.Indexed by EBSCO Publishing Inc. (USA)

Автореферат на дисертационен труд 63[4.6] Романски, Р., E. Първанова. Стоахастично моделиране и изследване на процесите вразпределена среда за обучение. Proceedings of the International Scientific ConferenceUNITECH’09, vol. I, (ISSN 1313-230X), Gabrovo, Bulgaria, 20-21 Nov. 2009, pp.I.476-I.481.[4.7] Романски, Р. Организация на програмен мониторинг и статистически анализ на мрежовипараметри при информационно обслужване. Сборник доклади на НК с межд. участие„Електроника-2010” (ISSN 1313-3985), 28 май 2010, София, с.315-320.[4.8] Нонинска, И., Р. Романски. Управление на достъпа до бизнес информационни системи.7-ма международна конференция “Преподаване, учене и качество на висшето обазование– 2010”, Правец, 18-19 юни 2010, Сборник доклади (ISBN 978-954-9432-42-8), с.17-24.[4.9] Р. Романски, И. Нонинска. Програмна реализация на процеса на авторизация при достъпдо бизнес информационни системи. 7-ма международна конференция “Преподаване, ученеи качество на висшето обазование – 2010”, Правец, 18-19 юни 2010, Сборник доклади(ISBN 978-954-9432-42-8), с.25-32.[4.10] Романски, Р. Архитектура и функционално описание на виртуална изследователскалаборатория. Proceedings of the International Scientific Conference UNITECH’10, vol.I(ISSN 1313-230X), Gabrovo, Bulgaria, 19-20 November 2010, pp.418-423.Indexed by Singipedia (Serbia)[4.11] E. Parvanova, Romansky, R. Investigations in the Field of 3D Web-based Modelling andVisualization. Proceedings of the International Conference on Information Technologies –InfoTech-2012 (ISSN 1314-1023), 20-21 September 2012, St. St. Constantine and Elena,Bulgaria, pp.61-66.Indexed by EBSCO Publishing Inc. (USA)РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ПУБЛИКАЦИИТЕ ПО ВИД НА НАУЧНОТО ИЗДАНИЕВ рецензирани научни списания – 22 бр.В рецензирани издания на конференции – 18 бр.в чужбина - 14 бр. в България – 8 бр. в чужбина – 7 бр. в България – 11 бр.Самостоятелни8 бр. (от 14)Самостоятелни6 бр. (от 8)Самостоятелни4 бр. (от 7)Самостоятелни статии – общо 21 бр. (от 40)5. Издадена монография, свързана с дисертационния трудСамостоятелни3 бр. (от 11)[5.1] Ради П. Романски. Технология на компютърното моделиране (ISBN 978-954-397-002-5),София, СУБ, 2008 (180 с.)6. Научно-изследователски проекти, свързани с дисертационния труд[6.1] Reconfigurable Space and Time Adaptive Processing Engines for Positioning Systems.European HiPEAC1 Clusters Project, 2008 (www.hipeac.net/node/2468), Grant: 21 400 €[6.2] European Thematic Network for Teaching, Research, Innovation in Computing Education(ETN TRICE), LLP ERASMUS International Project (70 organizations from 32 countries),142399-LLP–2008–1–BG–ERASMUS–ENW (X.2008 – IX.2011) – http://trice.ecs.ru.acad.bg/Total Amount – 930 758 € (ERASMUS Grant – 600 000 €; Funding – 74%);[6.3] Архитектура на разпределена среда за триизмерно моделиране.Договор НИС ТУ-София № 091пд001-09, 2009 г. (финансиране 6 000 лв.)[6.4] Разработване на разпределена информационна среда за симулационно моделиране.Договор НИС ТУ-София № 091ни009-10, 2009 г. (финансиране 6 000 лв.)[6.5] Изграждане на виртуална лаборатория за научни изследвания в областта наелектронните и компютърните технологии.Договор НИС ТУ-София № 102ни013-10, 2010-2011 г. (финансиране 13 500 лв.)Ръководител договор – [6.3], [6.5]Контактно лице за партньор по международен договор – [6.2]

64Проф. д-р инж. Ради П. РоманскиMATHEMATICAL FORMALIZATION AND INVESTIGATION BY MODELLING OFSTRUCTURES AND PROCESSES FOR INFORMATION SERVICINGProf. Dr. Radi RomanskyAbstractThe investigation of parameters of the information servicing in traditional, parallel and distributedsystems is an actual topic in the globalized Information Society (IS) and using of new technologiessuch as GRID, virtual environments, 3D simulation, distributed learning, e-servicing, cloudcomputing and mobile cloud computing. These issues reflect to the fields of information security,privacy and data protection, digital rights. Some of them are discussed in the dissertation.The main goal of the dissertation could be defined as:Investigation, approving and suggesting technological approaches, means and concretesolutions for formalization, analysis and estimation of parameters at the modelling andevaluation of the structures and processes for information servicing.The main text and author’s contributions are presented in the following 5 chapters.1. Organization of Investigation by Modelling of the Information Servicing in Computer StructuresA survey is presented in the first section. The second section proposes an actualized classificationof computer models, a general procedure for formalization of the investigation and hierarchicalprocedure for generalized analysis and evaluation.2. Formalization, Analysis and Evaluation of Servicing Parameters in Computer StructuresA formalization of concurrent processes dispatching by using means of the discrete mathematicsis proposed. The system performance of different computer architectures for parallel anddistributed processing is evaluated by using formalization and different approaches for modelling.A network traffic classification is proposed and combined investigations on the base of programmonitoring and different methods of modelling (statistical, discrete, stochastic and simulation)are carried out. An analysis of the access to information resources for the purpose of e-learning ismade and different assessments are determined.3. Formalization and Investigation by Modelling of an Environment for 3D SimulationsA conceptual model and architecture of distributed learning environment (DLE) are defined onthe base of discrete graph formalization of the processes. An analytical investigation by usingPetri net models, stochastic models on the base of stochastic Petri nets and Markovian chains iscarried out.4. Formalization and Investigation of Information Processes in Virtual Research LaboratoryBasic conceptual model, architecture and structure organizations of the VRL are defined. Graphformalization and preliminary stochastic investigation by using apparatus of discrete Markovianchains are made. Functional modeling by using DFD and UML is proposed and simulationexperiments of the remote access and information servicing by using WebGPSS are carried out.5. Organization of the Information Protection at Access to Information ResourcesThe main principles of personal data processing are defined and generalized scheme of relationsis structured. The challenges of cloud computing for data protection are generalized. The policyfor data protection in the context of IT policy and security policy is discussed and basictechnological structures are proposed. Procedure and program realization for authorization in theframe of Digital Right Management System is built.The dissertation is 205 pages long and includes: The main text – Introduction, 5 chapters and References (195 papers); List of author’s contributions; List of author’s publications – a total of 40 scientific publications (22 papers in journals – 14of them abroad, 18 papers in Conference Proceedings – 7 of them abroad), a monograph [5.1] and5 research projects (2 international projects).