Формирователь вектора ошибок

Рис. 3. Схема декодера Хэмминга (7,4)

Таким образом, как следует из материалов занятия:

1.Помехоустойчивость корректирующих кодов основана на введении избыточности в передаваемый сигнал. Из множества всех кодовых комбинаций в канал связи передаются только некоторые – разрешенные комбинации. Ошибка обнаруживается, если принятая комбинация кода отличается от разрешенных. Помехоустойчивые коды могут не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их.

2.Кроме длины кодовой комбинации n, для характеристики помехоустойчивых кодов пользуются кодовым расстоянием d. Кодовое расстояние определяет насколько различаются кодовые комбинации между собой. С увеличением кодового расстояния корректирующие возможности помехоустойчивого кода расширяются. Однако, для этого необходимо увеличивать число избыточных разрядов кода.

 

46. Дублирование информации и резервирование в КС.

Дублирование информации

Для блокирования (парирования) случайных угроз безопасности информации в компьютерных системах должен быть решен комплекс задач (рис. 3).

Рис. 3. Защита информации в КС от случайных угроз

Дублирование информации является одним из самых эффективных способов обеспечения целостности информации. Оно обеспечивает защиту информации как от случайных угроз, так и от преднамеренных воздействий.

В зависимости от ценности информации, особенностей построения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы дублирования, которые классифицируются по различным признакам [43].

По времени восстановления информации методы дублирования могут быть разделены на:

• оперативные;
• неоперативные.

К оперативным методам относятся методы дублирования информации, которые позволяют использовать дублирующую информацию в реальном масштабе времени. Это означает, что переход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Все методы, не обеспечивающие выполнения этого условия, относят к неоперативным методам дублирования.

По используемым для целей дублирования средствам методы дублирования можно разделить на методы, использующие:

• дополнительные внешние запоминающие устройства (блоки);
• специально выделенные области памяти на несъемных машинных носителях;
• съемные носители информации.

По числу копий методы дублирования делятся на:

• одноуровневые;
• многоуровневые.

Как правило, число уровней не превышает трех.

По степени пространственной удаленности носителей основной и дублирующей информации методы дублирования могут быть разделены на следующие методы:

• сосредоточенного дублирования;
• рассредоточенного дублирования.

Для определенности целесообразно считать методами сосредоточенного дублирования такие методы, для которых носители с основной и дублирующей информацией находятся в одном помещении. Все другие методы относятся к рассредоточенным.

В соответствии с процедурой дублирования различают методы:

• полного копирования;
• зеркального копирования;
• частичного копирования;
• комбинированного копирования.

При полном копировании дублируются все файлы.

При зеркальном копировании любые изменения основной информации сопровождаются такими же изменениями дублирующей информации. При таком дублировании основная информация и дубль всегда идентичны.

Частичное копирование предполагает создание дублей определенных файлов, например, файлов пользователя. Одним из видов частичного копирования, получившим название инкрементного копирования, является метод создания дублей файлов, измененных со времени последнего копирования.

Комбинированное копирование допускает комбинации, например, полного и частичного копирования с различной периодичностью их проведения.

Наконец, по виду дублирующей информации методы дублирования разделяются на:

• методы со сжатием информации;
• методы без сжатия информации.

В качестве внешних запоминающих устройств для хранения дублирующей информации используются накопители на жестких магнитных дисках и магнитных лентах. Накопители на жестких магнитных дисках применяются обычно для оперативного дублирования информации.

Наиболее простым методом дублирования данных в КС является использование выделенных областей памяти на рабочем диске. В этих областях дублируется наиболее важная системная информация. Например, таблицы каталогов и таблицы файлов дублируются таким образом, чтобы они были размещены на цилиндрах и поверхностях жесткого диска (пакета дисков), отличных от тех, на которых находятся рабочие таблицы. Такое дублирование защищает от полной потери информации при повреждении отдельных участков поверхности дисков.

Очень надежным методом оперативного дублирования является использование зеркальных дисков. Зеркальным называют жесткий магнитный диск отдельного накопителя, на котором хранится информация, полностью идентичная информации на рабочем диске. Достигается это за счет параллельного выполнения всех операций записи на оба диска. При отказе рабочего накопителя осуществляется автоматический переход на работу с зеркальным диском в режиме реального времени. Информация при этом сохраняется в полном объеме.

В компьютерных системах, к которым предъявляются высокие требования по сохранности информации (военные системы, АСУ технологическими процессами, серверы сетей, коммуникационные модули сетей и другие), как правило, используются два и более резервных диска, подключенных к отдельным контроллерам и блокам питания. Зеркальное дублирование обеспечивает надежное оперативное дублирование, но требует, как минимум, вдвое больших аппаратных затрат.

Резервирование, избыточность, схема расчета, цифровое устройство, постоянное резервирование, раздельное резервирование, резервирование замещением, нагруженный резерв, ненагруженый резерв, режимы работы, скользящий резерв, переключающая схема, надёжность, безотказность.

 

 

Резервированием называют метод повышения надежности объекта путем введения избыточности. Задача введения избыточности – обеспечить нормальное функционирование системы после возникновения отказов в ее элементах.

Резервирование может быть структурным, информационным, временным, программным. Информационное резервирование предусматривает использование избыточной информации. Временное резервирование – использование избыточного времени. Программное резервирование – избыточных программ.

Структурное резервирование заключается в том, что в минимально необходимый вариант системы, элементы которой называются основными, вводятся дополнительные элементы и устройства, либо вместо одной системы предусматривается использование нескольких идентичных систем. При этом избыточные резервные структурные элементы берут на себя выполнение рабочих функций при отказе основных элементов [1, 2, 3, 5].

Перечисленные виды резервирования могут быть применены либо к системе в целом, либо к отдельным ее элементам или их группам.

На практике большое распространение получило структурное резервирование (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Способы резервирования КС

 

По схеме включения резервных элементов различают постоянное, раздельное резервирование, резервирование с замещением и скользящее резервирование.

Постоянное резервирование – это такое резервирование, при котором резервные элементы участвуют в функционировании объекта наравне с основными (рис. 2).

Для постоянного резервирования в случае отказа основного элемента не требуется специальных устройств, вводящих в действие резервный элемент, так как он вводится в действие одновременно с основными.

Основным параметром резервирования является его кратность (степень избыточности). Под кратностью резервирования m понимается отношение числа резервных объектов к числу резервируемых (основных).

Раздельным резервированием называется метод повышения надежности, при котором резервируются отдельные части объекта (рис. 2.3).

 

 

Рис. 2. Общее резервирование и постоянное включение резерва с постоянно включенным резервом.

 

 

Рис. 3. Раздельное резервирование с постоянно включенным резервом

 

Резервирование замещением – это резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного (рис. 4 а, б). При использовании резервирования замещением необходимы контролирующие и переключающие устройства для обнаружения факта отказа основного элемента и переключения его с основного на резервный.

 

 

 

Рис. 4. а) Общее резервирование с включением резерва замещением.

б) Раздельное резервирование с включением резерва замещением.

 

Скользящее резервирование – это резервирование замещением, при котором группа основных элементов объекта резервируется одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой отказавший элемент в данной группе.

Скользящее резервирование всегда является активным, всегда имеется переключающее устройство, определяющее наличие отказа и включающее резервный элемент (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Схема скользящего резервирования