Материал: Способы защиты операционной системы от вирусных программ

Оценка эксплуатационных характеристик информационной системы

Описание критерия надёжности

Процесс эксплуатации любого объекта складывается из следующих этапов: выбор объекта по назначению, покупка объекта, транспортировка и хранение, монтаж и подключение, использование по назначению и техническое обслуживание, демонтаж и утилизация объекта.

В процессе эксплуатации технических средств может произойти отказ в выполнении их функций, так как безотказных объектов не существует. Отказ - нарушение работоспособности технического объекта вследствие недопустимого изменения его параметров или свойств под влиянием внутренних физико-химических процессов и внешних механических, климатических или иных воздействий.

Информационная система предприятия включает в свой состав локальную вычислительную сеть, подключенную к глобальной сети Internet. В конкретной локальной сети, предназначенной для подготовки, обработки, хранения информации и обмена информацией с удаленными информационными системами, может отказать одна из составных частей, что приведёт к отказу всей системы. Поэтому необходимо уменьшить вероятность отказа всей системы из-за отказа отдельных частей.

Одним из способов уменьшения вероятности отказа является применение системы с резервированием.

Система с резервированием - это система с избыточностью элементов, т.е. с резервными составляющими, избыточными по отношению к минимально необходимой (основной) структуре и выполняющими те же функции, что и основные элементы. Различают общее и поэлементное (раздельное) резервирование. По виду резервирование подразделяют на:

активное (нагруженное) - резервные элементы функционируют наравне с основными (постоянно включены в работу);

пассивное (ненагруженное) - резервные элементы вводятся в работу только после отказа основных элементов (резервирование замещением).

На практике применяют облегченное и скользящее резервирование. Облегчённый резерв - подключение резервных элементов к цепям питания для прогрева и удержания требуемых значений параметров; внешние нагрузки и воздействия, приводящие к изменению свойств материалов, рабочих параметров и т.п. При скользящем резервировании резервный элемент может быть включен взамен любого из отказавших элементов основной системы.

На этапе испытаний и эксплуатации проводятся расчеты надежности технической системы для оценки количественных показателей надежности

Надежность- свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями:

Исправность - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:

при неустранимом нарушении безопасности;

при неустранимом отклонении величин заданных параметров;

при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других - определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Отказ- событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа- отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

Надежность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств:

безотказность;

долговечность;

ремонтопригодность;

сохраняемость.

Безотказность- свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.

Долговечность- свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность- свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Сохраняемость- свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка - долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

Основные показатели надежности

Показатель надежности количественно характеризует, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность. Одни показатели надежности (например, технический ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными.

Наиболее важные показатели надежности невосстанавливаемых объектов - показатели безотказности, к которым относятся:

вероятность безотказной работы;

плотность распределения отказов;

интенсивность отказов;

средняя наработка на отказ

Вероятность безотказной работы- отношением числа N (t) объектов, безотказно проработавших до момента наработки t, к числу объектов, исправных к началу испытаний (t = 0) - к общему числу объектов N. Оценку ВБР можно рассматривать как показатель доли работоспособных объектов к моменту наработки t.

Плотность распределения отказов- отношением числа объектов n (t, t + t), отказавших в интервале наработки [t, t + t] к произведению общего числа объектов N на длительность интервала наработки t.

Интенсивность отказов -отношением числа объектов n (t, t + t), отказавших в интервале наработки [t, t + t] к произведению числа N (t) работоспособных объектов в момент t на длительность интервала наработки t.

Средняя наработка на отказ -среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами (нарушениями его работоспособности)

Задача расчета надежности - определение показателей безотказности системы, состоящей из невосстанавливаемых элементов, по данным о надежности элементов и связях между ними.

Цель расчета надежности:

обосновать выбор того или иного конструктивного решения;

выяснить возможность и целесообразность резервирования;

выяснить, достижима ли требуемая надежность при существующей технологии разработки и производства.

Работоспособность системы обеспечивается при условии, когда все n элементов системы находятся в работоспособном состоянии, то есть отказ одного элемента приводит к отказу всей системы. Если это условие выполняется, то получаем схему надёжности системы с последовательным соединением элементов.

Рис.20 Схема надёжности с последовательным соединением элементов.

Построение структурной схемы надёжности локальной вычислительной сети информационно - рекламного отдела

Локальная вычислительная сеть информационно - рекламного отдела состоит из 10 рабочих станций, коммутатора, сетевого принтера и модема.

Рис.21 Локальная вычислительная сеть информационно - рекламного отдела

Логическая схема надёжности локальной вычислительной сети информационно - рекламного отдела

В логической схеме надёжности локальной вычислительной сети информационно - рекламного отдела элементы соединены последовательно. Отказ любого элемента приводит к отказу всей системы.

Рис.22 Схема надёжности локальной вычислительной сети информационно - рекламного отдела

Оптимизация структуры локальной вычислительной сети информационно - рекламного отдела с учётом характеристик надёжности её элементов

Исходные данные:

Pбр - вероятность безотказной работы

qПК - вероятность отказа персонального компьютера (qПК1 = qПК2 = qПК3 = … = qПК10)

qМ - вероятность отказа модема

qПр - вероятность отказа сетевого принтера

qК - вероятность отказа коммутатора

pПК - вероятность безотказной работы персонального компьютера (рПК1 = рПК2 =рПК3 = … = рПК10)

pМ - вероятность безотказной работы модема

pПр - вероятность безотказной работы сетевого принтера

pК - вероятность безотказной работы коммутатора

MTBF - средняя наработка до отказа

t - время наблюдения (измеряется в годах в годах)

MTBFпк - средняя наработка до отказа персонального компьютера

MTBFпк1 = MTBFпк2 = MTBFпк3 =…= MTBFпк10

MTBFпр - средняя наработка до отказа сетевого принтера

MTBFк - средняя наработка до отказа коммутатора

MTBFм - средняя наработка до отказа модема

t = 6 месяцев

года

года

года

года

года

lпк - интенсивность отказов персональных компьютеров lпк =1lпк2 =lпк3 =…= lпк10

lм - интенсивность отказов модема

lпр - интенсивность отказов сетевого принтера

lк - интенсивность отказов коммутатора

Определим интенсивность отказов:

отказов / год

отказов / год

отказов / год

отказов / год

Рпк - вероятности безотказной работы персонального компьютера