Вычислительные сети, теория и практика.

BC/NW 2008, №2 (13): 6.1

ВЫБОР КРИТИЧЕСКИХ ТОЧЕК СЪЕМА ИНФОРМАЦИИ

Абросимов Л.И., Репин Д.С.

(Москва, Московский энергетический институт (ТУ), Россия , Москва, Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций (ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика"), Россия)

Задача выбора критических точек съема информации (ВКТ) состоит в том, чтобы для реальной, функционирующей корпоративной компьютерной сети (ККС) определить количество и местоположение коммутирующих устройств, к которым подключаются компьютеры-измерители для сбора данных о трафике ККС.

В случае исследования загруженности отдельного устройства ККС обычно достаточно ресурсов и средств, которыми оснащены платформы сетевого администрирования.

В том случае, когда проводится полномасштабное исследование ККС, например, для проведения существенной модернизации – необходимо получать полные данные о потоках трафика во всех устройствах ККС.

При полномасштабных измерениях задача ВКТ формулируется следующим образом.

Заданы:

- список SP взаимодействующих пар исследуемых сетевых пользователей, при этом все сетевые пользователи, адреса которых не принадлежат исследуемой ККС, называются внешними сетевыми пользователями и идентифицируются соответствующим маршрутизатором;

- логическая структура S, представленная в виде матрицы, в которой взвешенные расстояния определены принятой для ККС метрикой;

- для построения списка SP и структуры S используется список функционального соответствия сетевых устройств (рабочих станций, серверов и коммутирующих устройств).

Требуется определить минимальное количество точек съема информации, обеспечивающих полную фиксацию потоков трафика.

Для решения поставленной задачи ВКТ используется следующий алгоритм.

1) Составить список SК приоритетности коммутирующих устройств КУ, к которым могут подключаться компьютеры-измерители.

2) Записать в матричном виде логическую структуру S, используя при обозначении устройств У(a,g) последовательную нумерацию столбцов и строк.

3) Записать взаимодействующие пары Р пользователей, используя SP и введенную в п.2 последовательную нумерацию столбцов и строк и определить количество |SP|, взаимодействующих пар.

4) Используя алгоритм поиска кратчайших путей (например, алгоритм Дейкстры) найти матрицу D всех кратчайших маршрутов М_ij между пользователям i, j составляющими пару Р.

5) Составить список У узлов структуры S, которые входят в кратчайшие маршруты для взаимодействующих пар пользователей, используя матрицу D.

6) Составить матрицу ММ^к взаимодействующих пар (Р_i) – коммутирующих устройств (КУ) (где при первом выполнении п.6 номер итерации к=1) и заполнить ее, используя список SU:

ММ_ij = 1, если для взаимодействия пары Р_iпо кратчайшему маршруту используется КУ_j ;

ММ_ij = 0, если для взаимодействия пары Р_iпо кратчайшему маршруту не используется КУ_j

7) Просуммировать по строкам каждый столбец матрицы ММ^К и найти значение информативной емкости .

8) Выбрать max_j, при этом номер столбца j соответствует номеру коммутирующего узла, через который проходят маршруты тех взаимодействующих пользователей, для которых ММ_ij= 1. В том случае, если несколько столбцов имееют одинаковое значение информативной емкости , то при окончательном выборе столбца j используется список SК приоритетности коммутирующих устройств.

9) Найденный номер j соответствует номеру коммутирующего узла, к которому подключается компьютер-измеритель, и заносится в список КТ контрольных точек.

10) Заполнить список Ф_j, в который записываются порядковые номера взаимодействующих пользователей.

11) Зафиксировать количество n_ф взаимодействующих пользователей, занесенных в список Ф.

12) Скорректировать матрицу ММ^К, при корректировке из матрицы ММ удаляются столбцы, занесенные в список КТ и строки, занесенные в список Ф. В результате корректировки получаем матрицу ММ^К, для которой изменяется номер итерации к:= к+1.

13) Если количество n_ф<|SP|, то перейти к п. 7; если количество n_ф=|SP|, то перейти к п.14.

14) Выводятся результаты решения задачи ВКТ: список КТ и списки Ф_j, в которые записываются порядковые номера взаимодействующих пользователей.

Изложенная процедура поясняется примером

Дано: список SР,

Ws1 (1) – S1(9)

Ws2(2) – S2(10)

Ws3 (3) – S1(9)

Ws4 (4) – S2(10)

S1(9) – S2(10)

S2(10) – S1(9),

список функционального соответствия (WS- 1;WS- 2;WS- 3;WS- 4;COM- 5;COM- 6;COM- 7;COM- 8;S1- 9;S2- 10)

структура S (см. рис. 1 )

Рис. 1. Логическая структура S компьютерной сети

РАСЧЕТ

1) SK : 7, 8, 5, 6., где 7- старший приоритет, 6- младший приоритет.

2) Логическая структура S в матричном виде имеет вид:

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1					1
2					1
3						1
4						1
5	1	1					1	1
6			1	1			1	1
7					1	1		1	1
8					1	1	1			1
9							1
10								1

3) Р = (1-9), (2-10), (3-9), (4-10), (9-10), (10-9)

|SP| = 6

4) Матрица D:

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1									5
2										5
3									6
4										6
5									7	8
6									7	8
7									9	8
8										10
9										7
10										8

5) Список У узлов структуры S:

(1-9): (1, 5, 7, 9)

(2-10): (2, 5, 8, 10)

(3-9): (3, 6, 7, 9)

(4-10): (4, 6, 8, 10)

(9-10): (9, 7, 8, 10)

(10-9): (10, 8, 7, 9)

6) Составить матрицу ММ^к( где к = 1):

Пара/ узлы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1-9	1				1		1		1
2-10		1			1			1		1
3-9			1			1	1		1
4-10				1		1		1		1
9-10							1	1	1	1
10-9							1	1	1	1

7) ={ 1, 1, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 4, 4 }

8) = 4

9) Список КТ:

КТ = ( 7 )

10) Ф_j= { 1-9, 3-9, 9-10, 10-9 }

11) N_ф= 4

12) Корректировка матрицы ММ^к :

Пара	1	2	3	4	5	6	8	9	10
2-10		1			1		1		1
4-10				1		1	1		1

13) Если n_ф< |SP| , то к п. 7,

Если n_ф=|SP|, то к п.14

n_ф= 4, |SP|=6 => n_ф<|SP|

7.1) ={ 0, 1, 0, 1, 1, 1, 2, 0, 2 }

8.1) =2

9.1) КТ={ 7, 8 }

10.1) Ф= { 1-9, 3-9, 9-10, 10-9, 2-10, 4-10 }

11.1) n= 6 => п. 14

14) n= |SP|

РЕЗУЛЬТАТ:

Критических точек 2, (7 и 8).

Выводы:

1. Предложенный алгоритм решения задачи ВКТ позволяет определить:

- минимальное количество точек съема информации, обеспечивающих полную фиксацию потоков трафика, представленных в виде списка КТ контрольных точек;

- определить, используя списки Ф_j , в каких контрольных точках можно собрать данные о трафике любой пары взаимодействия.

2. Алгоритм решения задачи ВКТ достаточно прост и для ККС небольшой размерности (20 – 30 сетевых устройств) может быть использован без применения вычислительных средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов Л.И. Анализ и проектирование вычислительных сетей: Учебное пособие - М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 52 с.

2. Танненбаум Э. И. Компьютерные сети. – СПб.: Питер, 2002. – 848 с.

Компьютерные сети. Сертификация Network +. Учебный курс/Пер. с анг. – М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2002. – 704 с.

3. Норткат С., Новак Дж. Обнаружение нарушений безопасности в сетях. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 448 с.