Структура модели взаимодействия регионального фрагмента сети Интернет с образовательными информационными ресурсами

УДК 004.738

Н.В.Курмышев

СТРУКТУРА МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ФРАГМЕНТА СЕТИ ИНТЕРНЕТ С ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

The article presents the model of interaction of regional Internet network fragment and educational informational resources. The formalized description of this model is also given, and possible tasks of this model characteristics and properties investigation are specified. The quality criteria for access to informational resources and for the way users are provided with the resource are formulated.

Введение

Актуальность проблемы качества доступа пользователей к внешним Интернет-ресурсам существует для большинства субъектов РФ. Пользователи многих региональных сетей (например, преподаватели, студенты, школьники) очень часто не имеют качественного доступа к научно-образовательным Интернет-ресурсам, расположенным, как правило, на удаленных веб-серверах Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных городов. И хотя известны способы улучшения качества (расширение канала, зеркалирование, модернизация Интернет-ресурса и др.), их применение может быть сопряжено со значительными финансовыми затратами, а эффективность того или иного способа может быть недостаточной [1,2]. Поэтому проведение исследований на основе моделирования работы регионального фрагмента сети Интернет с целью анализа, оценки и выбора наиболее эффективных из имеющихся способов доступа к информационным ресурсам может помочь в выявлении причин существования проблем качества и показать наиболее «узкие» места сетевого взаимодействия [3,4].

На рис. представлена телекоммуникационная инфрастуктура объекта исследования.

Объекты модели

Предлагаемая структура модели основывается на разработанном понятийном аппарате, в котором определены следующие объекты.

Информационный образовательный Интернет-ресурс (R — Resource) — ограниченный объем информации, который достаточен для решения кон-

кретной образовательной задачи и воспринимается потребителем как единое целое. Ресурс размещается на источнике данных и состоит из совокупности программных модулей и объектов данных.

Потребитель (U — User) информационных образовательных ресурсов — группа пользователей регионального сегмента сети Интернет, которая работает под единым административно-техническим управлением. Такими потребителями являются региональные учреждения образования — школы, ПТУ, вузы.

Объект данных (O — Object) — файл конечного размера, который расположен на источнике данных и может быть получен потребителем по запросу. Объектами являются файлы различных типов — тексты, изображения, аудио и видео, и проч.

Интернет-страница (W — Webpage) — неделимая с точки зрения информационной ценности совокупность объектов данных, которую получает пользователь по запросу. Работа с Интернет-ресурсом осуществляется путем просмотра страниц.

Программный модуль (F — Functionality) — программное обеспечение ресурса, которое формирует Интернет-страницы из объектов данных по запросу пользователя.

Источник данных (S — Source) — сервер, который хранит объекты данных Интернет-ресурса и обслуживает запросы пользователя. Источники связаны с потребителями каналами связи через Интернет-провайдеров [5].

Канал связи (C — Channel) между источником и потребителем — среда передачи информации — запросов и объектов данных. Канал связи состоит из фрагментов, которые соединяют источник, потребителя и всех промежуточных провайдеров [6].

Телекоммуникационная инфраструктура системы источник данных — региональный потребитель

Интернет-сервис провайдер (SP — Service Provider) — оператор связи, который предоставляет своим клиентам (как потребителям, так и источникам) канал связи — доступ в Интернет. Локальными провайдерами называются операторы связи, к которым подключены потребители и источники. Транзитными называются провайдеры, которые связывают локальных провайдеров. Узлом обмена локальным трафиком называется объединение региональных локальных провайдеров высокоскоростными каналами связи.

Зеркало (реплика, копия) (M — Mirror) информационного Интернет-ресурса — копия существующего ресурса, которая размещена на источнике данных. Зеркало используется для уменьшения сетевого трафика, нагрузки на оригинальный источник или для улучшения качества доступа. Зеркало может содержать как полную копию ресурса, так и отдельные объекты. Для потребителя зеркало рассматривается как дополнительный источник, таким образом, ресурс может быть распределен по нескольким источникам

[7].

Каждый из указанных выше объектов характеризуется рядом параметров.

Параметры информационных ресурсов

Совокупность анализируемых информационных ресурсов можно представить в виде множества

R = {R1, R2

, Rn }, где N — количество ана-

лизируемых ресурсов. Каждый R, можно описать следующим набором параметров:

R, ={O, V, V

— интенсивность потребления ресурса (средняя скорость доступа к ресурсу); V (t )min — приемлемая скорость доступа к ресурсу (минимальная скорость, при которой работа с ресурсом будет комфортна); Cost — цена доступа к ресурсу в условных единицах; F — средняя частота модификации (обновления) ресурса.

Параметры объектов данных

Объекты данных, которые составляют анализируемый ресурс R. , можно представить в виде мно-

, O, •••, OK L., где K —

жества

OR. = {O1, O2

количество объектов ресурса R. . Каждый объект

данных O j можно описать следующим набором параметров:

Oj ={V, Type, T1, T2, V(t)min, S}j, где V — объем объекта данных; Type — тип объекта (статический файл любого типа, потоковые данные — аудио- или видеоданные в реальном времени); T1 — время последней модификации; Т2 — время актуальности объекта (время его валидности); V (t )min — приемлемая скорость доступа к объекту (минимальная скорость, при которой работа с объектом будет комфортна); S — источник, на котором находится объект.

Параметры источников данных

Источники данных (серверы), на которых располагаются анализируемые информационные ресурсы, можно представить в виде множества S = {S1, S2,..., Sk,..., SL}, где L — количество анализируемых источников данных. Каждый Sk можно описать следующим набором параметров:

Sk ={O, P, r, V}^ ,

где O = {O}St — множество объектов данных, хранящихся на источнике Sk; P — производительность источника данных (сервера), определяет среднее количество обработанных запросов по доставке объектов данных потребителю в единицу времени; r — соотношение времени корректной работы (работоспособности) источника к общему времени работы; V — скорость передачи объектов данных от источника S до локального Интернет-сервис провайдера SP .

Зеркала следует рассматривать как дополнительные источники данных S, которые можно представить множеством M = {M}. Для их описания могут быть использованы параметры источников данных и дополнительные параметры, раскрывающие специфику работы зеркал. Такими дополнительными параметрами могут являться: частота обновления объектов данных, вероятность нахождения нужной информации на зеркале (вероятность попадания), стоимость и др.

Существуют различные способы физической реализации зеркал. В зависимости от значения параметров зеркал (стоимость реализации, скорость доступа к информационному ресурсу, вероятность попадания) предлагается классифицировать их по трем типам: полное зеркало; проксирующий сервер; кэш браузера.

Параметры канала связи

Каналы передачи данных, связывающие потребителей U и источники информационных ресурсов S, можно представить в виде множества каналов связи C = {C}. При этом каждый канал между потребителем и источником CU ^S состоит из фрагментов

каналов, последовательно соединяющих источник, провайдера источника, транзитных провайдеров и провайдера потребителя, т.е.

CU о S = CU о PU  CPU о PT  CPT о PS  CPS о S ,

где PS — локальный провайдер источника; PU — локальный провайдер потребителя; PT — транзитные провайдеры.

Каждый из каналов C , включая и их фрагменты, можно описать следующим набором параметров:

Ct = {V(t), s(S,PS), s(U,PU), к, Cost}t,

где V

— пропускная способность канала от источника S до провайдера PS; s(U, PU) — пропускная способность канала от потребителя U до провайдера PU; к — коэффициент загрузки канала (к = 0 — канал не загружен, к = 1 — канал полностью загружен); Cost

— стоимость канала (равна сумме арендной платы и платы за трафик).

V'(t) — реальная пропускная способность канала (свободная полоса в канале):

V' (t ) = V (t )х(1 - к).

Поскольку канал C. между потребителем и источником CU ^ S состоит из последовательно соединенных фрагментов каналов, его реальная пропускная способность будет определяться фрагментом с наименьшей пропускной способностью, т.е.

V (t )U оS = min (V (t )U о PU , ••• , V (t )pT о PS ).

Параметры потребителя

Потребителей информационных ресурсов можно представить в виде множества U = {U}. Каждый U, е U можно описать следующим набором параметров:

U, = {V(t), R, O, C}, , где V(t) — скорость потребления Интернет-ресурсов (объем скачиваемой информации за промежуток времени); R — множество потребляемых информационных ресурсов; O — множество скачиваемых объектов; C — канал связи потребителя с локальным провайдером.

Критерии качества

Качество доступа потребителя к информационному ресурсу Qa (Quality access) характеризует степень удовлетворенности потребителя. Предлагается оценивать качество доступа на основе следующего критерия:

Qa = ^ а, ^,

где р — цена доступа; а — актуальность информации; Ф — скорость получения запрашиваемых данных.

Качество предоставления информационного ресурса потребителю Qc (Quality covering) характеризует доступность информационного ресурса. Предлагается оценивать качество предоставления на основе следующего критерия:

Qc = ^ V, Qa) ,

где р — стоимость функционирования источников и каналов; v — количество потребителей; Qa — качество обеспечиваемого доступа.

Заключение

Предложена структура модели взаимодействия регионального фрагмента сети Интернет с образовательными информационными ресурсами, дано ее формализованное описание и определены возможные задачи исследования характеристик и свойств данной модели. Сформулированы критерии качества доступа к информационным ресурсам и качества предоставления информационного ресурса потребителям.

Предложенная структура и критерии позволяют строить математические или имитационные модели компьютерных сетей для проведения исследований качества доступа на основе методов нечеткого и симуляционного моделирования.

Целью проводимых исследований является повышение качества предоставления информационных образовательных ресурсов региональному потребителю путем оптимизации их размещения в сети и доступа к ним. Ожидаемые результаты позволят сократить издержки по развитию региональных научно-образовательных сетей и обеспечить повышение качества работы с Интернет-ресурсами при минимизации затрат.

1. Булгаков М.В., Герасимов В.В., Ижванов Ю.Л., Курмы-шев Н.В. Комплекс требований к аппаратным и про-

граммно-технологическим платформам для построения и поддержки образовательных порталов. Сравнительный анализ существующих платформ // Интернет-порталы: содержание и технологии. Вып.1. ГНИИ ИТТ «Инфор-мика». М.: Просвещение, 2003. С.278-328.

2. Герасимов В.В. Вопросы целесообразности зеркалирования образовательных интернет-сайтов // ИТ02003. XII Междунар. конф. «Информационные технологии в образовании»: Сб. тр. 4.V. М.: Просвещение, 2003. C.149.

3. Герасимов В.В., Курмышев Н.В. Исследование вопросов повышения качества доступа к образовательным информационным ресурсам за счет механизмов зеркалирования // Телематика’2005: Тр. XII Всерос. науч.-метод. конф. Т.1. СПб.: СПбГИТМО, 2005. С.31.

4. Курмышев Н.В., Герасимов В.В. Создание системы моделирования регионального фрагмента сети Интернет // Телематика’2006: Тр. XIII Всерос. науч.-метод. конф. Т.1. СПб.: СПбГИТМО, 2006. С.35.

5. Булгаков М.В., Герасимов В.В., Курмышев Н.В., Ижва-нов Ю.Л. Образовательный портал: анализ требований и платформ // e-Learning World — Мир электронного обучения. Вып.3. Май 2004. С.38-56.

6. Герасимов В.В., Гугель Ю.В., Курмышев Н.В., Сигалов А.В. Система образовательных порталов России: анализ телекоммуникационной инфраструктуры, общие требования к аппаратным платформам, технические аспекты размещения // Общеобразовательные порталы России: Сб. статей. Вып.1. М.: Технопечать, 2004. С.25-130.

7. Курмышев Н.В., Герасимов В.В. Типовой проект создания регионального зеркала // Интернет-порталы: содержание и технологии: Сб. науч. статей. Вып.3. М.: Просвещение, 2005. С.379-392.