Modeling and Analysis of Information Systems / Моделирование и анализ информационных систем (МАИС)
Not a member yet
782 research outputs found
Sort by
GRID-система на основе европейских стандартов EGI для крупномасштабных расчетов по оригинальному ускоренному методу квантовой химии
Get PDFBased on the analysis of modern tools for creating GRID-type information systems that are part of the European EGI “standard” – UMD repository (including new versions of Globus Toolkit, ARC, dCache, etc.), the applying of GRID systems for computational chemistry is briefly discussed. The GRID system created by the authors combines two clusters with Linux CentOS 7 and is based on software from UMD-4. The relevance and effectiveness of batch processing systems (we use Torque 4.2.10) in quantum chemical calculations is increased for mass calculations of docking complexes (including for drug modeling problems), for which an improved semiempirical method with more efficient approximations was proposed, implemented in the Fortran-95 LSSDOCK software package. For such calculations, new approximation methods have been developed, including for DFT functionals, and their software implementation is carried out. Converters of calculation results by LSSDOCK into a natural for GRID XML-based format CML version 3 are developed. Using the CML format based on dCache software, a single tree of a virtual GRID filesystem distributed between heterogeneous nodes is used to store the results of LSSDOCK calculations.На основе анализа современных средств создания ИС GRID-типа, входящих в ставший европейским EGI-“стандартом” репозиторий UMD (включая новые версии Globus Toolkit, ARC, dCache и др.), кратко рассмотрено применение GRID-систем для задач вычислительной химии. Созданная авторами GRID-система объединяет два кластера с Linux CentOS 7 и базируется на программном обеспечении из UMD-4. Актуальность и эффективность применения систем пакетной обработки (у нас используется Torque 4.2.10) в квантовохимических расчетах повышается для массовых расчетов докинг-комплексов (в т.ч. для задач моделирования лекарств), для чего был предложен усовершенствованный полуэмпирический метод с более эффективными аппроксимациями, реализованный в программном комплексе LSSDOCK на Fortran-95. Для таких расчетов разработаны новые методы аппроксимаций, в т.ч. для функционалов DFT, и осуществляется их программная реализация. Разработаны конверторы результатов расчетов по LSSDOCK в естественный для GRID, основанный на XML, формат CML версии 3. С использованием CMLформата на базе программных средств dCache реализовано единое дерево виртуальной файловой GRID-системы, распределённой между гетерогенными узлами, которое используется для хранения результатов расчетов по LSSDOCK
Об одном подходе к построению сетевого процессорного устройства
Get PDFThe paper proposes the architecture and basic requirements for a network processor for OpenFlow switches of software-defined networks. An analysis of the architectures of well-known network processors is presented − NP-5 from EZchip (now Mellanox) and Tofino from Barefoot Networks. The advantages and disadvantages of two different versions of network processor architectures are considered: pipeline-based architecture, the stages of which are represented by a set of general-purpose processor cores, and pipeline-based architecture whose stages correspond to cores specialized for specific packet processing operations. Based on a dedicated set of the most common use case scenarios, a new architecture of the network processor unit (NPU) with functionally specialized pipeline stages was proposed. The article presents a description of the simulation model of the NPU of the proposed architecture. The simulation model of the network processor is implemented in C ++ languages using SystemC, the open-source C++ library. For the functional testing of the obtained NPU model, the described use case scenarios were implemented in C. In order to evaluate the performance of the proposed NPU architecture a set of software products developed by KM211 company and the KMX32 family of microcontrollers were used. Evaluation of NPU performance was made on the basis of a simulation model. Estimates of the processing time of one packet and the average throughput of the NPU model for each scenario are obtained.В работе предложена архитектура и основные требования к сетевому процессору для OpenFlow коммутаторов программно-конфигурируемых сетей (ПКС). Представлен анализ архитектур известных сетевых процессоров – NP-5 компании EZchip (в настоящее время Mellanox) и Tofino компании Barefoot Networks. Рассмотрены достоинства и недостатки двух разных вариантов архитектур сетевого процессора: на основе конвейеров, ячейки которых представлены набором процессорных ядер общего назначения, и на основе конвейеров, ячейкам которых соответствуют ядра, специализированные под конкретные операции обработки пакета. На основе выделенного набора наиболее общих сценариев обработки пакетов предложена новая архитектура сетевого процессорного устройства (СПУ) с функционально специализированными ячейками (стадиями) конвейера. В статье представлено описание имитационной модели СПУ предложенной архитектуры. Имитационная модель построена на языке C++ с использованием открытой библиотеки SystemC. Для проведения функционального тестирования полученной модели СПУ были реализованы описанные сценарии обработки пакетов на языке С. Для оценки производительности предложенной архитектуры СПУ в ходе исследования были использованы программные средства компании KM211, а также семейство микроконтроллеров KMX32. Оценка производительности СПУ проводилась на основе имитационной модели. Получены оценки времени обработки одного пакета и средняя пропускная способность модели СПУ для каждого сценария. Эти оценки показали, что полученная скорость СПУ позволяет их использование в коммутаторах уровня распределения (агрегации)
От главного редактора
Get PDFThis issue of the journal “Modeling and Analysis of Information Systems” contains extended versions of selected reports presented at the 2nd International Scientific and Technical Conference “Modern Network Technologies 2018” (MoNeTec-2018), which was held on October 25-26, 2018 in Moscow, in Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech). It was attended by representatives of the international scientific community, research units and corporations, start-ups, industry and business in Russia, development institutions and government bodies in the field of computer networks, network resources virtualization and cloud computing.The organizers and sponsors of the scientific IT forum were Skoltech, M.V. Lomonosov Moscow State University, Center for Applied Research of Computer Networks, Innopolis University, FGAU GNII ITT “Informika”, JSC “Concern Avtomatika”, Joint Institute for Nuclear Research, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) and others.The conference was aimed at joint discussion of topical issues of research, development and implementation of modern telecommunication technologies based on the technology of building modern computer networks and information infrastructures SDN and NFV. SDN (Software Defined Networking) is a data network in which the network management level is separated from the data transfer devices and implemented programmatically. The key principles of software-configured networks are separation of data transfer and data management, centralization of network management using unified software, virtualization of physical network resources.Subjects of the conference reflected the following areas:- construction of modern computer networks;- service virtualization in SDN;- applications of modern network technologies;- organization of cloud computing;- applications of cloud technologies.The conference Program Committee includes leading scientists and developers from more than 10 countries of the world. The leadership of the Program Committee was carried out by:- R.L. Smeliansky, Corr. Member of the Russian Academy of Sciences, Professor of M.V. Lomonosov Moscow State University (Chairman);- A.P. Kuleshov, Academician of the Russian Academy of Sciences, President of the Skolkovo Institute of Science and Technology (Co-Chair).Currently, the world has begun to put into practice the key technologies of SDN and NFV for building modern computer networks and information infrastructures in general, but there are still many problems for study, development and implementation. The articles in this issue of the journal reflect to some extent these problems.Этот номер журнала “Моделирование и анализ информационных систем” содержит расширенные версии избранных докладов, представленных на 2-й Международной научно-технической конференции «Modern Network Technologies 2018» (MoNeTec-2018), которая проходила 25-26 октября 2018 года в Москве, в Сколковском институте науки и технологии (Сколтех). В ней приняли участие представители международного научного сообщества, исследовательских подразделений и корпораций, стартапов, промышленности и бизнеса России, институтов развития и органов государственной власти в сфере компьютерных сетей, виртуализации сетевых ресурсов и облачных вычислений.Организаторами и спонсорами научного ИТ-форума выступили Сколтех, МГУ им. М.В. Ломоносова, Центр прикладных исследований компьютерных сетей, университет Иннополис, ФГАУ ГНИИ ИТТ «Информика», АО "Концерн "Автоматика", Объединенный институт ядерных исследований, Институт инженеров электротехники и электроники IEEE и другие.Конференция была нацелена на совместное обсуждение актуальных вопросов исследования, разработки и внедрения современных телекоммуникационных технологий, основанных на технологии построения современных компьютерных сетей и информационных инфраструктур SDN и NFV. Программно-конфигурируемая сеть – SDN (Software Defined Networking) — сеть передачи данных, в которой уровень управления сетью отделён от устройств передачи данных и реализуется программно. Ключевые принципы программно-конфигурируемых сетей — разделение процессов передачи и управления данными, централизация управления сетью при помощи унифицированных программных средств, виртуализация физических сетевых ресурсов.Тематика конференции отражала следующие направления:- построение современных компьютерных сетей;- виртуализация сервисов в SDN сетях;- применение современных сетевых технологий;- организация облачных вычислений;- применение облачных технологий.В состав Программного комитета конференции вошли ведущие учёные и разработчики из более чем 10 стран мира. Руководство Программным комитетом осуществляли:Р.Л. Смелянский, чл.-корр. РАН, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова (председатель), А.П. Кулешов, академик РАН, Президент Сколковского института науки и технологий (сопредседатель).В настоящее время в мире начато применение на практике ключевых технологий SDN и NFV построения современных компьютерных сетей и информационных инфраструктур в целом, но остаётся ещё много проблем для исследования, разработки и внедрения. Вошедшие в данный номер журнала статьи в той или иной мере отражают эти проблемы
Геометрические оценки при интерполяции на n-мерном шаре
Get PDFSuppose . Let be a Euclidean unit ball in given by the inequality , . By we mean a set of continuous functions with the norm . The symbol denotes a set of polynomials in variables of degree , i.e. linear functions upon . Assume that are vertices of an -dimensional nondegenerate simplex . The interpolation projector corresponding to is defined by the equalities Denote by the norm of as an operator from on to . Let us define as the minimal value of under the condition . We describe the approach in which the norm of the projector can be estimated from the bottom through the volume of the simplex. Let be the standardized Legendre polynomial of degree . We prove that From this, we obtain the equivalence . Also we estimate the constants from such inequalities and give the comparison with the similar relations for linear interpolation upon the -dimensional unit cube. These results have applications in polynomial interpolation and computational geometry.Пусть , - евклидов единичный шар в , задаваемый неравенством , . Под мы понимаем пространство непрерывных функций с нормой , под - совокупность многочленов от переменных степени , т.е. линейных функций на . Пусть - вершины -мерного невырожденного симплекса . Интерполяционный проектор , соответствующий симплексу , определяется равенствами Через обозначим норму как оператора из в . Определим как минимальную величину при условии . Описывается подход, при котором норму проектора удаётся оценить снизу через объём симплекса. Пусть - стандартизованный многочлен Лежандра степени . В статье доказывается неравенство Из этой оценки выводится эквивалентность . Даются оценки констант из неравенств отмеченного вида, а также сравнение с аналогичными соотношениями для линейной интерполяции на единичном -мерном кубе . Полученные результаты могут иметь приложения в полиномиальной интерполяции и вычислительной геометрии
Распределенная отказоустойчивая платформа управления для программно-конфигурируемых сетей
Get PDFThe architecture of the high availability distributed control plane for SDN/OpenFlow networks are considered. High availability is achieved by redundancy of controller instances, active switch-controller communications, computing resources and tools for a controller instance failure and overloading detection and recovery. The proactive backup controller allocation algorithm which allows to minimize the time to repair in the case of a single controller instance failure is discussed. The algorithm for controller load-balancing allows dynamically reconfigure the control plane with a minimum number of switch control transfer operations to avoid controller instance overloading. The initial experimental results of the proposed algorithms for the HA distributed SDN control plane are described.В рамках исследования рассматривается проблема обеспечения отказоустойчивости распределенной платформы управления для программно-конфигурируемых сетей. Целью исследования является разработка архитектуры и принципов организации отказоустойчивой распределенной платформы управления для ПКС. Отказоустойчивость распределенной платформы управления ПКС достигается за счет резервирования контроллеров, резервирования активных соединений между коммутатором и несколькими контроллерами, резервирования вычислительных ресурсов и использования дополнительных программных инструментов для обнаружения отказов, предотвращения перегрузок и восстановления управления сетью. В работе приводится алгоритм распределения управления коммутаторами между контроллерами платформы управления, выбора резервных контроллеров для каждого коммутатора, что позволяет минимизировать время восстановления в случае одиночных отказов контроллеров. Алгоритм балансировки нагрузки между контроллерами позволяет динамически переконфигурировать платформу управления с минимальным количеством операций передачи управления коммутаторами, чтобы предотвратить перегрузку контроллера. Представлены результаты экспериментального исследования предложенных алгоритмов
Анализ возможностей практического использования моделей решеточных газов
Get PDFIn recent years, discrete approaches have been widely used in mathematical modeling of physicochemical processes. Cellular automata-based methods greatly simplify modeling procedures in many cases. In particular, this is important when using models in the form of partial differential equations systems to analyze the transfer of a substance in inhomogeneous media. In some cases, it is quite difficult to set the boundary conditions correctly if the object of study has boundaries of complex shape. It is also difficult to use mathematical physics classical equations if one cannot neglect the influence of stochastic effects on the process flow. The lattice gas models considered in the article are one of the types of cellular automata. Until now they have not been widely adopted, despite the fact that the first works on their use appeared about forty years ago. It is known, however, that lattice gases successfully describe a number of hydrodynamic phenomena, and the results obtained do not contradict the generally accepted views on the physical nature of continuous media motion processes. When using models of lattice gases, there are often questions about the correctness of the use of discrete models in various flow regimes. The second problem is a large-scale transition from model discrete parameters to generally accepted macroscopic characteristics of flows, such as flow velocity, viscosity and density of the medium, etc. It is also necessary to take into account that the indicated parameters in the lattice model are dimensionless, and the corresponding real macroscopic parameters have dimension. In this paper, an attempt is made to propose a method of large-scale transition, as well as to indicate the areas of practical use of some models of lattice gases.В последние годы для математического моделирования физико-химических процессов стали широко применяться дискретные подходы. Среди них исследователи выделяют методы, основанные на использовании клеточных автоматов. Привлекательность данных математических объектов обоснована прежде всего тем, что во многих случаях они существенно упрощают процедуры моделирования по сравнению с традиционными методами. В частности, при использовании моделей в виде систем дифференциальных уравнений с частными производными для анализа переноса субстанции, трудности возникают в случаях протекания процессов в неоднородных средах. Кроме того, в ряде случаев довольно проблематично осуществить корректную постановку граничных условий, если объект исследования имеет границы сложной формы. Также трудно использовать классические уравнения математической физики в условиях, когда невозможно игнорировать влиянии стохастических эффектов на протекание процесса. Дискретные подходы в значительной мере свободны от указанных недостатков. Рассматриваемые в статье модели решеточных газов являются одной из разновидностей клеточных автоматов. Несмотря на то, что первые работы по использованию решеточных моделей газов появились около сорока лет назад, они до настоящего времени не получили широкого распространения в среде исследователей естественнонаучных процессов. Тем не менее имеется много доказательств того, что решеточные газы достаточно успешно описывают целый ряд гидродинамических явлений, а полученные результаты не противоречат общепринятым взглядам на физическую природу процессов движения сплошных сред. Несмотря на появление значительного количества разновидностей моделей решеточных газов, при их использовании часто возникают вопросы, касающиеся режимов течения, при которых использование дискретных моделей будет корректным. Вторая проблема, обычно возникающая перед исследователями, использующими решеточные модели, - это масштабный переход от модельных дискретных параметров к общепринятым макроскопическим характеристикам течений. Здесь, прежде всего, имеются в виду такие физические величины, как скорость потока, вязкость и плотность среды и пр. Ситуация осложняется тем обстоятельством, что указанные параметры в решеточной модели являются безразмерными, а соответствующие реальные макроскопические показатели имеют размерность. В данной статье делается попытка предложить методику масштабного перехода, а также указать области практического использования некоторых моделей решеточных газов
Существование несмещенной состоятельной оценки энтропии для специальной меры Бернулли
Get PDFLet - be a space of right-sided infinite sequences drawn from a finite alphabet , , - a metric on , and - a probability measure on . Let - be independent identically distributed points on . We study the estimator - of the reciprocal of the entropy , that are defined as. where , если . Number and a function - are auxiliary parameters. The main result of this paper isTheorem. Let - be the Bernoulli measure with probabilities p_0,p_1>0, , , then \forall eps>0 some continuous function such that \left|E\eta_n^{(k)}(\gamma) - \frac1h\right| <eps,\quad DD\eta_n^{(k)}(\gamma)\to 0,n\to \infty. Пусть - пространство правосторонних бесконечных последовательностей символов из алфавита , , - метрика на , и - вероятностная мера на . Пусть - независимые случайные точки на , распределенные по мере . Будем изучать оценку - величину обратной к энтропии , которая определяется следующим образом. где , если . Число и функция - вспомогательные параметры. Основной результат работыТеорема. Пусть - мера Бернулли с вероятностями p_0,p_1>0, , , тогда \forall eps>0 существует непрерывная функция такая, что \[\left|E\eta_n^{(k)}(\gamma) - \frac1h\right| <eps,\quad DD\eta_n^{(k)}(\gamma)\to 0,n\to \infty. \
«Общие критерии» и безопасность программно-конфигурируемых сетей
Get PDF«Common criteria» (ISO 15408) is a universally recognized and broadly applicable approach to information security solutions management and evaluation. «Common criteria» leans on developing a shared conceptual basis for key security solution modules including protection profiles and security targets. Conceptual basis development implies defining the following elements: security objectives and assumptions (for the environment and the object), threats and security policies, as well as functional and assurance requirements. The specifics of SDN (software defined network) security solutions is largely driven by fundamental architectural principles of SDN technology itself − primarily by the separation of control and data flows, − and by conditions imposed by Open Flow protocol application. However, proactive (threats and policies), passive (objectives and assumptions) and reactive (requirements) aspects of security management remain highly relevant for this type of security solutions. This paper discusses the Common Criteria application specifics for assessing the SDN security and practical MTUCI (Moscow Technical University of Communications and Informatics) experience in the development of the protection profile. A new class of network attacks on SDN switches and controllers can involve either data or control components. In addition to traditional vulnerabilities, centralization of management functions paves way for new security threats by isolating controller activity and administrative message exchange. Therefore, identifying and analyzing threats, policies and requirements specific to SDN control module security becomes an emerging priority.«Общие критерии» (ISO 15408) – общепризнанный и широко применимый подход к управлению и оценке решений в области информационной безопасности. «Общие критерии» опираются на разработку общей концептуальной основы для ключевых решений безопасности, включая профили защиты и целевые объекты безопасности. Концептуальная основа разработки подразумевает определение следующих элементов: цели и предположения безопасности (для среды и объекта), угрозы и политики безопасности, а также функциональные требования и требования к обеспечению безопасности. Специфика решений по обеспечению безопасности SDN во многом обусловлена фундаментальными архитектурными принципами самой технологии SDN – в первую очередь разделением потоков управления и данных, а также условиями применения протокола OpenFlow. Тем не менее, проактивные (угрозы и политики), пассивные (цели и предположения) и реактивные (требования) аспекты управления безопасностью остаются весьма актуальными для такого типа решений безопасности. В статье рассматриваются особенности применения единых критериев оценки безопасности SDN и практического опыта Московского технического университета связи и информатики при разработке профиля защиты. Новый класс сетевых атак на коммутаторы и контроллеры SDN может использовать как данные, так и компоненты управления. В дополнение к традиционным уязвимостям централизация функций управления открывает путь для новых угроз безопасности путем изоляции деятельности контроллера и обмена управляющими сообщениями. Поэтому выявление и анализ угроз, политик и требований, специфичных для безопасности модуля управления SDN, становится новым приоритетом
На пути к SD-WAN решению
No full textThe article describes a background and some steps in the implementation of an industrial solution to build manageable mesh overlay network on top of a complete or partially non-manageable underlay network. The overlay network has (or may have) some features from the software defined networks world. We call this solution as SD-WAN Lite to highlight that this solution is not (and will not be in a visible future) a complete SD-WAN solution.В статье описываются предпосылки и некоторые этапы реализации промышленного решения по построению управляемой ячеистой оверлейной сети поверх полностью или частично неуправляемой опорной сети. Оверлейная сеть имеет (или может иметь) некоторые функции из мира программно-определяемых сетей. Мы называем это решение SD-WANLite, чтобы подчеркнуть, что это решение не является (и не будет в обозримом будущем) полным SD-WAN решением