Способ устойчивой маршрутизации данных в виртуальной сети связи
Изобретение относится к области обеспечения функционирования информационно-телекоммуникационных систем. Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости передачи данных в виртуальной сети корпоративной системы управления за счет снижения вероятности решающего деструктивного воздействия и существенного влияния на ее функционирование со стороны любой другой виртуальной сети. Он достигается за счет последовательного и обоснованного динамического определения маршрутов передачи данных в информационных направлениях целевой виртуальной сети связи на остаточном ресурсе тех элементов физической сети, которые не имеют решающих преобладаний нагрузки, создаваемых определёнными виртуальными сетями по отношению к другим виртуальным сетям, задействовавших физические элементы, используемые в маршруте передачи данных. 5 ил.
Изобретение относится к области обеспечения функционирования информационно-телекоммуникационных систем и может быть использовано при проектировании систем и сетей связи и их подсистем управления для обоснованного определения устойчивых маршрутов передачи данных в информационных направлениях виртуальной сети, создаваемой на основе физической сети, обеспечивающей функционирование других, действующих, виртуальных сетей.
Развитие цифровых и информационных технологий привело к появлению в информационно-телекоммуникационных системах множества наложенных виртуальных сетей связи. Достоинством технологии виртуальных сетей является то, что она позволяет создавать полностью изолированные сегменты сети путем логического конфигурирования устройств, не прибегая к изменению физической структуры [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание. – СПб.: Питер, 2020. - 1008 с.: ил. – (Серия «Учебник для вузов»), стр. 493-539, 603-657]. Однако виртуальные сети можно считать полноценным видом транспорта для передачи трафика, только если есть гарантии на пропускную способность и другие параметры производительности [Пугин В.В., Татаринова Н.М. Проектирование корпоративной сети предприятия на основе технологии VPN. Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектирования специальностей 210406, 210403 и 090106. – Самара: ПГУТиИ, 2011г. – 90 с., стр. 6].
Использование множеством виртуальных сетей связи ресурсов одной физической сети способствует возникновению конфликтной ситуации, при которой суммарные потребности виртуальных сетей превышают ресурсы физической. Поэтому при формировании каждой новой виртуальной сети необходимо учитывать распределение нагрузки на ресурсы физической сети во времени.
На современном этапе эволюции корпоративные инфотелекоммуникационные системы занимают одну из ведущих ролей в обеспечении функционирования распределенных корпоративных систем и их подсистем управления. Нарушение инфокоммуникационного взаимодействия корпоративной системы управления может привести к большим потерям (экономическим, политическим, военным и т.д. [Стародубцев Ю.И., Закалкин П.В., Иванов С.А. Военно-теоретический журнал «Военная мысль» М.: Красная Звезда, выпуск 10. 2020. – С. 16-21; Positive Research 2020 Сборник исследований по практической безопасности 2020 // Positive Technologies. C. 274. Официальный сайт Positive Technologies. URL: https://www.ptsecurity.com (дата обращения: 30.11.2020)]). Принципиальным вопросом при обеспечении безопасности корпоративных инфотелекоммуникационных систем является то, что они являются наложенными на единую физическую сеть связи. Поэтому потенциальной угрозой для функционирования таких виртуальных сетей является рост нагрузки в других виртуальных сетях, приводящий к итоговому превышению ресурсов элементов физической сети. Следовательно, с одной стороны, для источника деструктивных воздействий на целевую корпоративную сеть связи целесообразен поиск среди множества функционирующих виртуальных сетей связи на этом же физическом ресурсе другой виртуальной сети, которая имеет возможность, при росте нагрузки в ней, нанесения максимального урона целевой сети, т.е. эти сети должны иметь максимальные показатели взаимозависимости. С другой стороны, корпоративная виртуальная сеть должна формироваться таким образом, чтобы ни одна другая виртуальная сеть связи на этом же физическом ресурсе не имела возможности оказания решающего деструктивного воздействия за счет увеличения своей нагрузки на физическую сеть.
Известные способы обеспечения функционирования сетей связи не позволяют находить варианты структуры вновь создаваемых виртуальных сетей с учетом распределения во времени суммарной нагрузки действующих виртуальных сетей на элементы физической сети.
Перечисленные выше факторы указывают на необходимость разработки способов повышения устойчивости маршрутов в формируемых виртуальных сетях связи, с учетом распределения во времени нагрузки других виртуальных сетей на элементы физической сети и потребностей корреспондентов формируемой виртуальной сети.
Термины и определения, используемые в заявке.
Сеть связи – технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи [Федеральный закон от 7 июля 2003 г. N 126-ФЗ «О связи»].
Виртуальная сеть связи – логическая сеть связи, создаваемая поверх другой сети – физической сети. Физическая сеть – это совокупность технических средств и сред (каналов связи), с помощью которых осуществляется передача данных.
Узел связи – совокупность технических средств связи, обеспечивающих маршрутизацию трафика (данных), оказание услуг связи и присоединение пользователей к сети общего пользования. В графе – вершины.
Корреспондирующий узел связи – узел связи к которому присоединен пользователь (отправитель/получатель) информационного направления.
Линия связи – линии передачи, физические цепи и линейно-кабельные сооружения связи. В графе – ребра.
Блок данных – битовая последовательность, передаваемая как единое целое между элементами информационно-телекоммуникационной системы. Для различных технологий – это пакет, контейнер и др.
Пропускная способность – предельная скорость передачи данных линии связи (информационного направления).
Память – среда для хранения данных в течение определённого времени. Имеет показатели объема, скорости чтения/записи и др.
Вычислительная мощность (производительность) оборудования – объем данных, обрабатываемый в единицу времени.
Информационное направление – совокупность технических средств связи, обеспечивающая перенос данных между корреспондентами (пользователями).
Маршрутизация – процесс определения маршрута передачи данных в сетях связи.
Так, известен способ повышения устойчивости сети связи, реализованный в [Способ повышения устойчивости сети связи с памятью. Стародубцев Ю.И., Иванов С.А., Вершенник Е.В., Иванов Н.А., Закалкин П.В., Вершенник А.В. Патент на изобретение RU 2734103 C1, 13.10.2020. Заявка № 2020117351 от 27.05.2020]. Техническим результатом является повышение устойчивости сети связи в условиях различного рода отказов оборудования за счет повышения вероятности передачи блоков данных функционирующих информационных направлений вследствие перераспределения и согласования разнородных ресурсов сети связи (динамической коррекции маршрутизации), в том числе при отсутствии постоянно действующего маршрута. Определяют взаимозависимости устойчивости сетей связи и памяти, пропускной способности, производительности составляющего их оборудования на этапах проектирования и эксплуатации сетей связи.
Недостатком данного способа является отсутствие учета взаимовлияний виртуальных сетей, функционирующих на основе ресурсов одной физической сети.
Известен способ обеспечения устойчивости сетей связи в условиях внешних деструктивных воздействий (Патент РФ 2379753, G06F 21/20 (2006.01), G06N 3/02 (2006.01), опубл. 20.01.2010, бюл. № 2), заключающийся в том, что контролируют значения деструктивных воздействий на линии связи, одновременно с этим оценивают значение пропускной способности каждого рода линии связи, масштабируют полученные значения относительно максимальных значений для каждого класса параметров, по данным значениям обучают искусственные нейронные сети с радиальными базисными элементами для аппроксимации зависимостей производительности каждого рода линии связи от значений деструктивных воздействий, матрицы синаптических весов обученных нейросетей запоминают, а в дальнейшем инсталлируют в соответствии с конкретным построением сети связи для оценки пропускной способности по прогнозным значениям деструктивных воздействий, полученных с задержкой по времени; на основе прогнозных значений пропускной способности для каждой линии связи осуществляют распределение доступного ресурса сети между абонентами с учетом их категорий приоритета.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности снижения вероятности решающего деструктивного воздействия (существенного влияния) на функционирование целевой виртуальной сети связи со стороны любой другой виртуальной сети.
Известен способ маршрутизации трафика, имеющего приоритетный класс в сети связи, включающий двух и более операторов [патент РФ № 2631144, H04L 12/70 (2013.01), опубл. 19.09.2017 г. бюл. №26]. В этом способе в условиях недостаточности сетевых ресурсов за счет формирования новых маршрутов передачи трафика и обхода «узких мест» в сети через установленные многофункциональные абонентские терминалы доверенных абонентов обеспечивается гарантированное обслуживание приоритетного трафика в инфотелекоммуникационной сети, включающей двух и более операторов.
Недостатком указанного способа является построение маршрута между абонентами сети связи с учетом только пропускной способности сети и текущей нагрузки, при этом не учитывается возможность влияния других сетей и использование памяти и вычислительной способности телекоммуникационных средств для передачи данных в таких условиях.
Наиболее близкими по технической сущности аналогами к заявленному способу являются применяемые в больших сетях связи протоколы маршрутизации [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание. – СПб.: Питер, 2020. - 1008 с.: ил. – (Серия «Учебник для вузов»), стр. 493-539]:
протокол маршрутизации OSPF (Open Shortest Path First – выбор кратчайшего пути первым), применяемый в больших сетях и содержащий два основных этапа процесса построения маршрутов. На первом этапе формируют и поддерживают в актуальном состоянии базы данных о состоянии связей физической сети, которые можно представить в виде графа сети с заданным количеством вершин – узлов (маршрутизаторов) и соединяющих их ребер – линий связи с заданными характеристиками. Маршрутизаторы сети с заданным периодом времени обмениваются со своими соседями имеющейся информацией о состоянии графа если есть изменения, либо раз в 30 минут. Данная информация содержит данные об оптимальных маршрутах в условиях текущей нагрузки виртуальных сетей на пропускную способность ребер. На втором этапе осуществляется нахождение оптимальных маршрутов и генерация таблицы маршрутизации. В протоколе OSPF для нахождения оптимального маршрута используется итеративный алгоритм Дейкстры. Протокол маршрутизации OSPF по умолчанию использует метрику, учитывающую пропускную способность каналов связи. Могут также использоваться метрики задержки сообщений или надежности маршрута;
протокол маршрутизации промежуточных систем IS-IS (Intermediate System to Intermediate System – от промежуточной системы до промежуточной системы), который функционально близок к протоколу OSPF – работает с учетом состояния связей. Различные версии IS-IS разработаны для работы в различных стеках протоколов, например, для стека TCP/IP, сетей Ethernet.
В перечисленных протоколах маршрутизации данных в больших сетях связи можно выделить следующую общую последовательность действий, выступающую в качестве прототипа изобретения: формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа – узлов и соединяющих их ветвей – линий связи; задают параметры пропускной способности каждой линии связи моделируемой физической сети, алгоритмы маршрутизации, реализуемые на физической сети, действующие виртуальные сети связи и категории их корреспондентов; выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных и определяют маршрут передачи данных для каждого информационного направления.
Недостатком прототипа является отсутствие, при формировании маршрутов целевой виртуальной сети, учета взаимозависимостей виртуальных сетей. Кроме того, при построении маршрутов в способе-прототипе учитывается только пропускная способность, либо задержки сообщений, либо надежность маршрута, а свойства памяти и вычислительной способности оборудования узлов связи не учтены, что не позволяет полноценно оценить создаваемую нагрузку информационных направлений виртуальных сетей на элементы физической сети.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое решение, является множественные взаимовлияния между виртуальными сетями связи, функционирующими на основе ресурсов одной физической сети, возникающими вследствие превышения суммарной нагрузки виртуальных сетей над ресурсами физической сети, обеспечивающей их функционирование. Данное обстоятельство не позволяет обеспечить устойчивую передачу данных в целевых виртуальных сетях на любом временном интервале при их критических взаимовлияниях с другими виртуальными сетями, особенно в условиях преднамеренных деструктивных воздействий посредствам этих сетей.
Техническая проблема решается за счет последовательного и обоснованного динамического определения маршрутов передачи данных в информационных направлениях целевой виртуальной сети связи на остаточном ресурсе тех элементов физической сети, которые не имеют решающих преобладаний нагрузки, создаваемых определёнными виртуальными сетями по отношению к другим виртуальным сетям, задействовавших физические элементы, используемые в маршруте передачи данных.
Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости передачи данных в виртуальной сети корпоративной системы управления за счет снижения вероятности решающего деструктивного воздействия и существенного влияния на ее функционирование со стороны любой другой виртуальной сети.
Технический результат достигается тем, что в известном способе маршрутизации формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа – узлов и соединяющих их ветвей – линий связи, задают параметры пропускной способности каждой линии связи моделируемой физической сети, алгоритмы маршрутизации, реализуемые на физической сети, K действующих виртуальных сетей связи, категории их корреспондентов, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных и определяют маршрут передачи данных для каждого информационного направления; дополнительно задают параметры памяти и вычислительной способности оборудования на каждом узле связи моделируемой физической сети, интенсивность нагрузки, генерируемой корреспондентами K действующих виртуальных сетей связи, структуру корпоративной системы управления, места размещения органов управления и потребности их корреспондентов в информационном обмене, временной интервал изменения маршрута, подключают корреспондентов органов управления заданной корпоративной системы управления к узлам физической сети, с заданным временным интервалом определяют маршруты передачи данных в каждом информационном направлении виртуальной сети связи заданной корпоративной системы управления, для чего определяют весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети, при этом для определения весовых коэффициентов каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети при генерации корреспондентами K действующих виртуальных сетей связи в них нагрузки в виде потоков блоков данных, измеряют показатели нагрузки каждой из K действующих виртуальных сетей на пропускную способность, память и вычислительную способность на всех элементах физической сети связи и запоминают их значения, вычисляют и запоминают весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети, при определении маршрута передачи данных первого информационного направления выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления, определяют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, как сумму весовых коэффициентов корреспондирующих узлов первого информационного направления, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных, на каждом узле связи маршрута определяют возможные варианты следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления, выбирают вариант следующего транзитного узла связи в маршруте, при этом для каждого варианта следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети путем прибавления к ним весового коэффициента следующего транзитного узла связи физической сети и линии связи, соединяющей его с текущим транзитным узлом, выводят статистическую выборку результирующих весовых коэффициентов K виртуальных сетей для всех вариантов следующего транзитного узла связи в маршруте и вычисляют коэффициент согласия каждой полученной выборки с равномерным распределением, выбирают и запоминают следующий транзитный узел связи маршрута, которому соответствует лучший коэффициент согласия, при появлении среди возможных вариантов следующего транзитного узла в маршруте передачи данных второго корреспондирующего узла выбирают его, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети путем прибавления к ним весового коэффициента линии связи, соединяющей с текущий транзитный узел связи с корреспондирующим, и переходят к определению маршрута передачи данных следующего информационного направления, при определении маршрута передачи данных каждого последующего информационного направления выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весовых коэффициентов корреспондирующих узлов, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных, на каждом узле связи маршрута определяют возможные варианты следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления, повторяют действия по выбору варианта следующего транзитного узла связи в маршруте передачи данных до достижения второго корреспондирующего узла в маршруте передачи данных информационного направления.
Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов обеспечения функционирования информационно-телекоммуникационных систем, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, что, следовательно, указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие способ.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 – блок-схема способа устойчивой маршрутизации данных в виртуальной сети связи;
фиг. 2 – матрица весовых коэффициентов K виртуальных сетей для E элементов физической сети на j-ом временном интервале определения маршрутов информационных направлений КСУ;
фиг. 3 – графическое представление поэтапного формирования маршрута передачи данных информационного направления с пошаговым выбором следующего узла связи в маршруте на основе результирующей выборки весовых коэффициентов K действующих виртуальных сетей;
фиг. 4 – графическое представление поэтапного изменения результирующего весового коэффициента k-й виртуальной сети по отношению к виртуальной сети КСУ при формировании маршрута передачи данных i-го информационного направления, задействовавшего dE элементов физической сети;
фиг. 5 – графическое представление определения эффективности способа на основе сопоставления плотностей распределения итоговых значений весовых коэффициентов K виртуальных сетей связи по всем элементам физической сети, задействованных в виртуальной сети КСУ.
Заявленный способ реализован в виде блок-схемы, представленной на фиг. 1.
В блоке 1 формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством N вершин графа – узлов и L ветвей – линий связи.
Исходный граф исследуемой физической сети отражает топологию сети. Вершины графа соответствуют узлам сети связи, на которых размещено оборудование каналообразования, агрегации, коммутации, маршрутизации и др., ветви – линиям связи, соединяющим узлы сети. Выбор топологии физической сети связи существенно влияет на различные ее характеристики, например, на связность сети. Наличие резервных связей между корреспондентами сети связи дает возможность построить большее число независимых маршрутов для информационного обмена, с большей эффективностью балансировать нагрузкой в сети. [Проектирование и моделирование сетей связи. Лабораторный практикум / В.Н. Тарасов, Н.Ф. Бахарева, С.В. Малахов, Ю.А. Ушаков. СПб.: Лань, 2019 –240 с.; Применение теории графов для моделирования архитектуры региональной сети передачи данных научные ведомости / С.Н. Девицына. Научные ведомости. Серия Экономика. Информатика. 2015. №19 (216). Выпуск 36/1. С. 170-176; Программное обеспечение. Bentley Fiber. Режим доступа: www.bentley.com/ru/products/product-line/utilities-and-communications-networks-software/bentley-fiber]. Данное действие может быть выполнено путем выполнения операций по разработанным и указанным в перечисленных источниках алгоритмам при помощи электронно-вычислительной машины (ЭВМ).
В блоке 2 задают:
1. Ресурсы элементов физической сети:
пропускную способность линий связи. Пропускная способность является одной из основных характеристик каналов связи и информационных направлений, представляет собой максимально возможный объем передачи данных за нормированное время – скорость передачи данных. Она отражает не только параметры физической среды, но и особенности выбранного способа передачи дискретной информации в этой среде. Время прохождения блоков данных по маршруту существенно зависит, наряду с пропускной способностью, от показателей вычислительной способности (производительности) и памяти оборудования элементов сети. Данные о времени прохождения блоков данных в линиях связи физической сети, например, возможно получить на основе запроса (по команде «ping_» и др.). [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание. – СПб.: Питер, 2020. - 1008 с.: ил. – (Серия «Учебник для вузов»), стр. 432-467; Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. Компьютерные сети. 5-е изд.. – СПб.: Питер, 2017. - 960 с.: ил. – (Серия «Классика computer Science»), с. 392-420; М.В. Кульгин. Коммутация и маршрутизация IP/IPX-трафика. – М.: КомпьютерПресс, 1998. – 320 с, ил., с. 106-214];
параметры памяти (оперативной и постоянной) узлов связи, определяемые характеристиками оборудования узлов связи;
параметры вычислительной способности (производительности) узлов связи, определяемые характеристиками оборудования узлов связи.
2. K действующих виртуальных сетей связи. Например, к задаваемым показателям виртуальных сетей относятся:
места размещения корреспондентов относительно элементов физической сети связи, определяющие узел их подключения к физической сети связи;
категории корреспондентов, определяемые перечнем услуг связи корреспондента и приоритетом его функционального назначения, и назначением органа корпоративной системы управления, к которому он относится.
Приоритет – преимущественное право корреспондента перед другими, определяющее его относительную важность на доступ к ресурсам коллективного пользования для передачи информации или прерывания. (ГОСТ Р 50304-92. Системы для сопряжения радиоэлектронных средств интерфейсные. Термины и определения).
Приоритет – классификационная группировка абонентов (корреспондентов, должностных лиц) или содержания сообщений в целях определения очередности предоставления абонентам каналов связи или передачи сообщений (Системы связи и оповещения: курс лекций для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность» / Сост.: Белявская А.С. Тирасполь, 2015 г. 75 с., стр. 12).
Ik информационных направлений для каждой виртуальной сети, определяемых потребностями ее корреспондентов;
реализуемые при функционировании виртуальной сети алгоритмы маршрутизации;
интенсивность генерируемой корреспондентами нагрузки – отображает распределение общего формируемого корреспондентами потока данных во времени;
требования к виртуальным сетям. Суммарные требования корреспондентов к услугам связи виртуальной сети и категории, передаваемых в информационных направлениях, данных определяют общие требования к сети в целом. Перечень услуг связи задают для каждого корреспондента в зависимости от его функционального назначения. Состав услуг связи каждого корреспондента определяет критерии выбора варианта маршрутизации в необходимых информационных направлениях.
3. Алгоритмы маршрутизации. Вариант и критерии работы алгоритмов могут зависеть от категории передаваемых данных, времени их актуальности для корреспондентов, категории защиты передаваемой информации, требований к устойчивости информационного направления и т.д. Алгоритмы маршрутизации могут быть уникальными – разрабатываться заново под конкретную задачу, либо возможно использование известных алгоритмов и их модификаций [Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.]. Например: Алгоритм Дейкстры (находит кратчайший путь от одной из вершин графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер должен быть положительным); Алгоритм Беллмана – Форда (находит кратчайшие пути от одной вершины графа до всех остальных во взвешенном графе. Вес ребер может быть отрицательным); Алгоритм поиска A* (находит маршрут с наименьшей стоимостью от одной вершины (начальной) к другой (целевой, конечной), используя алгоритм поиска по первому наилучшему совпадению на графе); Алгоритм Флойда – Уоршелла (находит кратчайшие пути между всеми вершинами взвешенного ориентированного графа); Алгоритм Джонсона (находит кратчайшие пути между всеми парами вершин взвешенного ориентированного графа); Алгоритм Ли (волновой алгоритм, находит путь между вершинами планарного графа, содержащий минимальное количество промежуточных вершин (ребер); Алгоритм Килдала.
4. Структуру вновь подключаемой к физической сети связи корпоративной системы управления (КСУ), для которой необходимо обеспечить информационный обмен:
состав органов управления КСУ и их количество для формирования ее виртуальной сети связи определяется корреспондентами органов оправления, участвующими в информационном обмене КСУ;
I информационных направлений для виртуальной сети КСУ, определяемых потребностями ее корреспондентов;
структура КСУ для формирования ее виртуальной сети определяется структурой информационных направлений КСУ, определяемой потребностями ее информационно взаимосвязанных корреспондентов. Структура информационных направлений может задаётся в виде матрицы, исходя из заданных количества органов и структуры корпоративной системы управления. Матрица из I информационных направлений является квадратной матрицей размером m×m, где m – количество корреспондентов системы управления. Если i-ое информационное направление между абонентами существует (
места размещения корреспондентов относительно элементов физической сети связи, определяющие узел их подключения (корреспондирующий узел) к физической сети связи;
категории корреспондентов, определяемые перечнем услуг связи корреспондента и приоритетом его функционального назначения в, и назначением органа корпоративной системы управления, к которому он относится. Приоритет – преимущественное право корреспондента перед другими, определяющее его относительную важность на доступ к ресурсам коллективного пользования для передачи информации или прерывания. (ГОСТ Р 50304-92. Системы для сопряжения радиоэлектронных средств интерфейсные. Термины и определения). Приоритет – классификационная группировка абонентов (корреспондентов, должностных лиц) или содержания сообщений в целях определения очередности предоставления абонентам каналов связи или передачи сообщений (Системы связи и оповещения: курс лекций для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность» / Сост.: Белявская А.С. Тирасполь, 2015 г. 75 с., стр. 12);
потребности корреспондентов в информационном обмене в виде интенсивности генерируемой ими нагрузки, отображающей распределение общего формируемого корреспондентами потока данных во времени;
требования корреспондентов КСУ к информационному обмену. Суммарные требования корреспондентов к услугам связи виртуальной сети и категории, передаваемых в информационных направлениях, данных определяют общие требования к информационному обмену виртуальной сети в целом. Перечень услуг связи задают для каждого корреспондента в зависимости от его функционального назначения. Состав услуг связи каждого корреспондента определяет критерии выбора варианта маршрутизации в необходимых информационных направлениях;
5. Временной интервал изменения маршрута ∆t, определяющий его динамику в процессе маршрутизации.
Заданные величины записывают в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) ЭВМ.
В блоке 3 определяют маршруты передачи данных в информационных направлениях K действующих виртуальных сетей связи, для чего:
в блоке 4 выбирают, из заданного в блоке 2 множества, алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора;
в блоке 5, на основе выбранного алгоритма маршрутизации, определяют маршруты передачи данных в каждом информационном направлении K действующих виртуальных сетей связи. Определение маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018.].
В блоке 6 подключают корреспондентов органов управления заданной КСУ к узлам физической сети, являющихся корреспондирующими узлами для данных корреспондентов. Узлы физической сети выбираются в соответствии с заданным расположением органов управления и исходя из удобства подключения. Запоминают пары корреспондент-корреспондирующий узел связи в ПЗУ ЭВМ.
В блоках 7-44 динамически определяют маршрут передачи данных каждого информационного направления виртуальной сети связи заданной корпоративной системы управления с заданным временным интервалом:
В блоке 7 принимают t=0. Записывают значение в ПЗУ ЭВМ.
В блоке 8 определяют весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети, для чего:
в блоке 9 корреспонденты информационных направлений всех действующих виртуальных сетях связи генерируют и передают поток данных по установленному в блоке 5 маршруту. Генерация потока данных осуществляется в соответствии с заданной в блоке 2 интенсивностью. При генерировании блоков данных определяются их параметры: тип, срочность, время отправки, предельная длительность времени передачи, корреспонденты-получатели, форма выдачи и др. [Теория информации: учебник для вузов / Кудряшов Б.Д. – СПб.: Питер, 2009. – 320 с.: ил.]. Загрузка физической сети K виртуальными с учетом заданных интенсивностей нагрузки, генерируемой их корреспондентами, и действующих в них алгоритмов маршрутизации позволит определить на каждом интервале определения маршрутов передачи данных КСУ распределение нагрузки каждой из K виртуальной сети связи на элементы физической сети 
в блоке 10 измеряют показатели нагрузки каждой из K действующих виртуальных сетей на пропускную способность, память и вычислительную способность элементов физической сети связи. Для измерения параметров могут использоваться как отдельные средства измерения, так и измерительные комплексы. Так, например, для волоконно-оптической системы передачи используются: анализаторы транспортных сетей для тестирования канального оборудования [режим доступа: https://skomplekt.com/tovar/1/3/31/. Дата обращения: 10.12.2020 г.];
в блоке 11 запоминают значения показателей нагрузки каждой из K действующих виртуальных сетей на пропускную способность, память и вычислительную способность на всех элементах физической сети связи в ПЗУ ЭВМ;
в блоке 12 вычисляют весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети 
в блоке 13 запоминают весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети на j-ом временном интервале определения маршрутов передачи данных информационных направлений КСУ.
В блоке 14 определяют маршрут передачи данных первого информационного направления i=1 заданной КСУ начиная от первого корреспондирующего узла связи, для чего:
в блоке 15 выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления на j-ом временном интервале и в блоке 16 определяют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, как сумму весовых коэффициентов корреспондирующих узлов первого информационного направления. Данные коэффициенты являются отсчетом весовых коэффициентов K виртуальных сетей на данном интервале времени формирования маршрута i-го информационного направления;
в блоке 17 выбирают, из заданного в блоке 2 множества, алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора;
в блоке 18 на основе выбранного алгоритма маршрутизации, определяют возможные варианты следующего транзитного УС в маршруте передачи данных первого информационного направления с учетом остаточного ресурса элементов графа физической сети связи. Определение маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018];
в блоке 19 проверяют наличие среди полученных вариантов следующего транзитного узла связи второго корреспондирующего узла информационного направления. Если среди полученных вариантов нет второго корреспондирующего узла, то в блоке 22, для каждого варианта следующего транзитного УС в маршруте передачи данных информационного направления, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весового коэффициента следующего транзитного УС физической сети и линии связи, соединяющей его с текущим узлом. Выборки весовых коэффициентов K виртуальных сетей для элементов физической сети, необходимые для коррекции результирующих весовых коэффициентов каждой из K виртуальной сети можно получить из матрицы
в блоке 23 выводят полученную статистическую выборку результирующих весовых коэффициентов K виртуальных сетей для всех вариантов следующего транзитного УС в маршруте и в боке 24 вычисляют коэффициент согласия каждой полученной выборки с равномерным распределением. Коэффициент согласия результирующей выборки позволяет определить, насколько близко распределение возможного влияния K действующих виртуальных сетей связи на виртуальную сеть заданной КСУ к равномерному распределению. Если получаемые по этапам формирования маршрутов передачи данных информационных направлений КСУ результирующие выборки весовых коэффициентов K виртуальных сетей будут стремиться к равномерному распределению, то ни одна из K действующих виртуальных сетей связи не будет иметь возможности решающего воздействия на виртуальную сеть КСУ. Для этого, на каждом этапе формирования маршрутов, в блоке 25 выбирают следующий транзитный УС маршрута, которому соответствует лучший коэффициент согласия. В качестве коэффициента согласия можно применить различные варианты критерия согласия χ2 (например критерии Пирсона, Колмагорова и др. [Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962 – 564 с.; Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов. – 10-е издание, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 2004. — 479 с.]);
в блоке 26 запоминают выбранный транзитный узел связи и переходят к блоку 18 – дальнейшему построению маршрута. На фиг. 3 показано графическое представление поэтапного формирования маршрута передачи данных информационного направления с пошаговым выбором следующего узла связи в маршруте на основе результирующей выборки весовых коэффициентов K действующих виртуальных сетей. На фиг. 4 показано графическое представление поэтапного изменения результирующего весового коэффициента k-ой виртуальной сети по отношению к виртуальной сети КСУ при формировании маршрута передачи данных i-го информационного направления, задействовавшего dE элементов физической сети;
если в результате проверки в блоке 33 установлено, что среди полученных в блоке 18 вариантов есть второй корреспондирующий узел, то в блоке 20 выбирают его для построения маршрута и в блоке 21 корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весового коэффициента линии связи, соединяющей с текущий транзитный УС с корреспондирующим, и переходят к блоку 27.
В блоке 27 поочередно определяют маршруты передачи данных в остальных информационных направлениях КСУ, для чего:
в блоке 28 принимают i=2. Значение запоминают в ПЗУ ЭВМ;
в блоке 29 выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления на j-ом временном интервале и в блоке 30 корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети путем прибавления к ним весовых коэффициентов корреспондирующих узлов;
в блоке 31 выбирают из заданного в блоке 2 множества алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных. Условия выбора алгоритма маршрутизации определяют характеристики потока данных (вид передаваемых данных, предельное время доставки, категория (приоритет) корреспондентов и др.). Маршрутизация, как правило, является многокритериальной задачей, поэтому условия выбора алгоритма должны ранжировать эти критерии – определять последовательность применения критериев выбора;
в блоке 32 на основе выбранного алгоритма маршрутизации, определяют возможные варианты следующего транзитного УС в маршруте передачи данных первого информационного направления с учетом остаточного ресурса элементов графа физической сети связи. Определение маршрутов может быть осуществлено при помощи ЭВМ по известным алгоритмам [Стародубцев П.Ю., Сухорукова Е.В., Закалкин П.В. Способ управления потоками данных распределенных информационных систем // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2015. № 3 (11). С. 73-78; Основы сетевых технологий на базе коммутаторов и маршрутизаторов / Н.Н. Васин. Бином. Лаборатория знаний, 2017 –270 с.; Способ моделирования оптимального варианта топологического размещения множества информационно взаимосвязанных абонентов на заданном фрагменте сети связи общего пользования. Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Латушко Н.А., Стародубцев Ю.И. Патент на изобретение RU 2690213 C1, 31.05.2019. Заявка № 2018118104 от 16.05.2018];
в блоке 33 проверяют наличие среди полученных вариантов следующего транзитного узла связи второго корреспондирующего узла информационного направления. Если среди полученных вариантов нет второго корреспондирующего узла, то в блоке 36, для каждого варианта следующего транзитного УС в маршруте передачи данных информационного направления, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весового коэффициента следующего транзитного УС физической сети и линии связи, соединяющей его с текущим узлом. Выборки весовых коэффициентов K виртуальных сетей для элементов физической сети, необходимые для корректирекции результирующих весовых коэффициентов каждой из K виртуальной сети можно получить из матрицы
в блоке 37 выводят полученную статистическую выборку результирующих весовых коэффициентов K виртуальных сетей для всех вариантов следующего транзитного УС в маршруте и в боке 38 вычисляют коэффициент согласия каждой полученной выборки с равномерным распределением. Коэффициент согласия результирующей выборки показывает, насколько близко распределение возможного влияния K действующих виртуальных сетей связи на виртуальную сеть заданной КСУ к равномерному распределению. Если получаемые по этапам формирования маршрутов передачи данных информационных направлений КСУ результирующие выборки весовых коэффициентов K виртуальных сетей будут стремиться к равномерному распределению, то ни одна из K действующих виртуальных сетей связи не будет иметь возможности решающего воздействия на виртуальную сеть КСУ. Для этого, на каждом этапе формирования маршрутов, в блоке 39 выбирают следующий транзитный УС маршрута, которому соответствует лучший коэффициент согласия. В качестве коэффициента согласия можно применить различные варианты критерия согласия χ2 (например критерии Пирсона, Колмагорова и др. [Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962 – 564 с.; Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов. – 10-е издание, стереотипное. — Москва: Высшая школа, 2004. — 479 с.]);
в блоке 40 запоминают выбранный транзитный узел связи и переходят к блоку 32 – дальнейшему построению маршрута. На фиг. 3 показано графическое представление поэтапного формирования маршрута передачи данных информационного направления с пошаговым выбором следующего узла связи в маршруте на основе результирующей выборки весовых коэффициентов K действующих виртуальных сетей. На фиг. 4 показано графическое представление поэтапного изменения результирующего весового коэффициента k-ой виртуальной сети по отношению к виртуальной сети КСУ при формировании маршрута передачи данных i-го информационного направления, задействовавшего dE элементов физической сети.
если в результате проверки в блоке 33 установлено, что среди полученных в блоке 32 вариантов есть второй корреспондирующий узел, то в блоке 32 выбирают его для построения маршрута и в блоке 35 корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весового коэффициента линии связи, соединяющей с текущий транзитный УС с корреспондирующим и переходят к определению маршрута следующего информационного направления заданной КСУ на текущем временном интервале, для чего:
в блоке 41 принимают i=i+1;
в блоке 42 проверяют, во всех ли I информационных направлениях виртуальной сети заданной КСУ определены маршруты. Если i > I, то переходят к блоку 43; если i ≤ I, то переходят блоку 29.
В блоке 43 переходят к определению маршрутов I информационных направлений заданной КСУ на следующем временном интервале, для чего принимают t = t+∆t.
В блоке 44 проверяют, функционирует ли КСУ. Если КСУ функционирует, то переходят к блоку 9; если КСУ не функционирует, то завершают динамическое определение маршрутов передачи данных в его информационных направлениях.
Оценку эффективности способа можно провести на основе сопоставления плотности распределения вероятности итоговых значений весовых коэффициентов K виртуальных сетей связи по всем элементам физической сети, задействованных в виртуальной сети КСУ 
Статистически известно, что распределение случайных (квазислучайных) величин в телекоммуникационных системах подчинено нормальному распределению [Замятина О.М. Моделирование сетей: учебное пособие / О.М. Замятина: Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 168 с., стр. 31 - 33], поэтому примем его в качестве распределения влияния K виртуальных сетей связи на заданную сеть в условиях стандартной маршрутизации данных [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание. – СПб.: Питер, 2020. - 1008 с.: ил. – (Серия «Учебник для вузов»), стр. 493-539], без реализации предлагаемого способа. При стремлении итоговых значений весовых коэффициентов K виртуальных сетей связи к равномерному распределению уменьшается вероятность решающего деструктивного воздействия на виртуальную сеть КСУ со стороны любой другой, из K, виртуальной сети путем увеличения ее нагрузки на физическую сеть. Эффективность способа на фиг. 5 отображена заштрихованными областями, где область I формируется за счет снижения вероятности воздействия группы действующих виртуальных сетей на сеть КСУ, а области II и III формируются за счет увеличения вероятности воздействия групп действующих виртуальных сетей на сеть КСУ.
Таким образом, за счет последовательного и обоснованного динамического определения маршрутов передачи данных в информационных направлениях целевой виртуальной сети связи на остаточном ресурсе тех элементов физической сети, которые не имеют решающих преобладаний нагрузки, создаваемых определёнными виртуальными сетями по отношению к другим виртуальным сетям, задействовавших физические элементы используемые в маршруте передачи данных, повышается устойчивость виртуальной сети корпоративной системы управления.
Способ устойчивой маршрутизации данных в виртуальной сети связи, заключающийся в том, что формируют исходный граф исследуемой физической сети с заданным количеством вершин графа – узлов и соединяющих их ветвей – линий связи, задают параметры пропускной способности каждой линии связи моделируемой физической сети, алгоритмы маршрутизации, реализуемые на физической сети, K действующих виртуальных сетей связи, категории их корреспондентов, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных и определяют маршрут передачи данных для каждого информационного направления, отличающийся тем, что дополнительно задают параметры памяти и вычислительной способности оборудования на каждом узле связи моделируемой физической сети, интенсивность нагрузки, генерируемой корреспондентами K действующих виртуальных сетей связи, структуру корпоративной системы управления, места размещения органов управления и потребности их корреспондентов в информационном обмене, временной интервал изменения маршрута, подключают корреспондентов органов управления заданной корпоративной системы управления к узлам физической сети, с заданным временным интервалом определяют маршруты передачи данных в каждом информационном направлении виртуальной сети связи заданной корпоративной системы управления, для чего определяют весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети, при этом для определения весовых коэффициентов каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети при генерации корреспондентами K действующих виртуальных сетей связи в них нагрузки в виде потоков блоков данных, измеряют показатели нагрузки каждой из K действующих виртуальных сетей на пропускную способность, память и вычислительную способность на всех элементах физической сети связи и запоминают их значения, вычисляют и запоминают весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для всех элементов физической сети, при определении маршрута передачи данных первого информационного направления выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления, определяют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, как сумму весовых коэффициентов корреспондирующих узлов первого информационного направления, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных, на каждом узле связи маршрута определяют возможные варианты следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления, выбирают вариант следующего транзитного узла связи в маршруте, при этом для каждого варианта следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети путем прибавления к ним весового коэффициента следующего транзитного узла связи физической сети и линии связи, соединяющей его с текущим транзитным узлом, выводят статистическую выборку результирующих весовых коэффициентов K виртуальных сетей для всех вариантов следующего транзитного узла связи в маршруте и вычисляют коэффициент согласия каждой полученной выборки с равномерным распределением, выбирают и запоминают следующий транзитный узел связи маршрута, которому соответствует лучший коэффициент согласия, при появлении среди возможных вариантов следующего транзитного узла в маршруте передачи данных второго корреспондирующего узла выбирают его, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети путем прибавления к ним весового коэффициента линии связи, соединяющей текущий транзитный узел связи с корреспондирующим, и переходят к определению маршрута передачи данных следующего информационного направления, при определении маршрута передачи данных каждого последующего информационного направления выводят весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети для корреспондирующих узлов информационного направления, корректируют результирующие весовые коэффициенты каждой из K виртуальной сети, путем прибавления к ним весовых коэффициентов корреспондирующих узлов, выбирают алгоритм маршрутизации в соответствии с категорией передаваемых данных, на каждом узле связи маршрута определяют возможные варианты следующего транзитного узла в маршруте передачи данных информационного направления, повторяют действия по выбору варианта следующего транзитного узла связи в маршруте передачи данных до достижения второго корреспондирующего узла в маршруте передачи данных информационного направления.
