Особенности построения сети передача данных (СПД) на железнодорожном транспорте

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 24

Оформить конспектом (примечание Пресняковой Л.А.)

В решении задач оперативного управления перевозками ирегули­рования движения поездов большую роль играет автоматизиро­ванная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ).

Для нормального функционирования АСУЖТ необходимо обес­печить сбор, передачу и обработку огромного объема различных данных о работе всех подразделений железнодорожного транспор­та, Чтобы данные использовались эффективно, они должны быть верными и своевременно поступать на вычислительные центры.

Под верностью данных понимают одинаковость их в моменты составления и использования. Различные неточности в полученных данных могут появиться из-за искажений в процессе их сбора, переда­чи или обработки. К верности данных, передаваемых и обрабатывае­мых в АСУЖТ, предъявляются достаточно высокие требования. В телеграфной технике и передаче данных используется понятие ве­роятности ошибки, количественное значение которой упрощённо находится из отношения числа обнаруженных ошибок к общему числу переданных знаков. Заметим, что ошибка, возникшая в тексте обычной телеграммы, в большинстве случаев легко обнаруживается по смыслу, а при передаче данных, представляющих собой сочетания цифр, обнаружить ошибку практически невозможно, а даже редкие ошибки в данных, введённых в ЭВМ, могут исказить результаты работы целого звена АСУЖТ. Поэтому при передаче данных применяю специальные методы обнаружения и исправления ошибок.

Требование своевременности получения данных связано с интенсификацией процессов управления. Многие звенья АСУЖТ работают в реальном масштабе времени, т.е. решения по вопросам управления принимаются немедленно.

В связи с высокими требованиями, предъявляемыми к данным, передача их осуществляется с помощью специальной аппаратуры передачи данных (АПД) по телеграфным или телефонным каналам связи. Совокупность АПД и каналов связи называется сетью передачи данных (СПД). По своей структуре СПД бывает как с коммутируемыми (АТС, АТ-ПС-ПД), так и с некоммутируемыми (выделенными или закреплёнными) каналами. Использование закреплённых каналов целесообразно только при передаче большого объёма данных, например, между информационно-вычислительными центрами (ИВЦ) и Главным информационно-вычислительным центром (ГИВЦ) МПС и ИВЦ между собой.

По пропускной способности каналы для передачи данных подразделяются на три группы: низкоскоростные (телеграфные) со скоростями передачи 50….200 бит/с; среднескоростные (телефонные), по которым передача ведётся со скоростью от 200 до 9600 бит/с; высокоскоростные (широкополосные), имеющие большую полосу частот, чем у телефонного канала; данные по таким каналам передаются со скоростью более 9600 бит/с.

СПД железнодорожного транспорта предназначена для распределения и доставки потоков данных к потребителям, которыми являются вычислительные центры и информационные пункты (ИП). Организуются ИП в расчётных технологических центрах, на контейнерных площадках, в депо, местах погрузки-разгрузки, на сортировочных горках, откуда необходимо передавать данные в ВЦ и принимать данные, уже обработанные на ЭВМ.

На железнодорожном транспорте применяются различные спо­собы построения СПД. В большинстве случаев АПД, устанавливае­мая в ИП, не функционирует непрерывно в течение целого дня, по­этому нет необходимости в том, чтобы дорогостоящий канал связи между ИП и ВЦ был постоянно включен. В таких случаях экономия в стоимости каналов связи достигается за счет применения комму­тируемой телефонной или телеграфной сети. Выбор сети определя­ется необходимой скоростью передачи данных.

На рис. 17.7, а показано включение АПД через ЖАТС. При этом АПД устанавливается на ИП вместе с телефонным аппаратом, кото­рый обычно используется для телефонных переговоров. При необхо­димости передать данные в ИВЦ оператор ИП набирает номер

АПД ИВЦ И, установив связь, переключает абонентскую линию на АПД информационного пункта и передает или принимает данные. Скорость передачи при таком способе включения АПД может быть от ' 600 до 9600 бит/с.

Передача данных по коммутируемой телеграфной сети (рис. 17.7, 6) осуществляется через автоматические коммутационные станции АТ-ПС-ПД. Установка соединения, передача или прием данных осуществляются так же, как и при телеграфной связи. Скорость пере­дачи может быть 50, 100 или 200 бит/с.

В системах реального времени АПД функционирует большую часть дня. В этом случае АПД не коммутируется, а остается постоянно вклю­ченной. Такой способ включения АПД находит применение в систе­ме резервирования и распределения билетов «Экспресс».

При включении АПД по некоммутируемому телеграфному кана­лу (рис. 17.7, в) скорость передачи может быть 50, 100 или 200 бит/с. При работе АПД по некоммутируемому телефонному каналу тональной частоты скорость передачи данных может достигать 9600 бит/с. При наличии на железнодорожной станции ручной теле­фонной станции РТС коммутация АПД осуществляется телефонист­кой (рис. 17.7, г). Скорость

передачи может достигать 9600 бит/с. На ряде отделений железных дорог и станций устанавливаются компьютерные системы, имеющие специальные коммутационные ус­тройства для подключения аппаратуры передачи данных, установ­ленной на информационных пунктах (рис. 17.7, д). Такие коммутационные устройства носят название мультиплексо­ров. Скорость передачи данных в этом случае может быть весьма различной — 50, 100, 200, 600 бит/с и более.

В настоящее время создается СПД, использующая современные те­лекоммуникационные технологии, с целью замены физически устарев­ших систем передачи данных, используемых в АСУЖТ. Это необходи­мо для обеспечения возможностей внедрения новых информационных технологий, отвечающих современным международным требованиям и концепции информатизации железнодорожного транспорта.

СПД базируется на технологиях передачи данных с пакетной коммутацией (протокол Х.25) по аналоговым каналам передачи и ретрансляции кадров (Frame Relay) по высокоскоростным цифро­вым каналам. СПД представляет собой совокупность специализи­рованных программно-аппаратных средств передаче данных (коммутаторов и аппаратуры передачи данных) и каналов передачи (аналоговых и цифровых), обеспечивающих услуги по достоверной передачи данных между абонентами, подключенными к сети. СПД должна объединить в единую сеть дорожные сети передачи данных и сеть передачи данных ГИВЦ.

Взаимодействие региональных СПД между собой должно обес­печиваться через региональные и главные узлы или по цифровым каналам передачи данных со скоростью до 2048 кбит/с с использо­ванием технологии Frame Relay.

На нижнем уровне СПД отделения дороги создаются СПД АСУ (АСОУП, СФТО, «Экспресс-2» и др.) и сеть автоматизированной системы сбора оперативных данных, предназначенная для автоматического съема данных с контролируемых технических объек­тов — источников первичной информации, находящихся на стан­циях и перегонах.

Обеспечение информационной безопасности в СПД железнодо­рожного транспорта — один из важнейших элементов комплекс­ной безопасности МПС России и государства в целом.

Проблема информационной безопасности в сети выходит за рамки задач сетевой операционной системы. Назначение систем информационной безопасности сети: защита от несанкциониро­ванных доступа и модификации информации, восстановление ин­формации после разрушений. Функции систем информационной безопасности: аутентификация, разграничение доступа, защита на сетевом уровне. В настоящее время ни одна операционная систе­ма не способна с достаточной степенью безопасности защитить критически важные данные без дополнительных продуктов или специальных разработок.

Аутентификация чаще всего выполняется через пароли. Разра­ботаны серверы, предназначенные для аутентификации пользова­теля, получающего доступ к услугам сети с любого узла. Целе­сообразна периодическая смена паролей, доступ к файлам пароля должен быть только у администратора сети.

Разграничение доступа должно обеспечиваться на нескольких уровнях. На внешнем уровне устанавливаются права доступа из­вне и выхода изнутри корпоративной сети. На сетевом, систем­ном и прикладном уровнях регламентируются права доступа к се­тевым информационным ресурсам, ресурсам операционной системы и к пользовательским данным соответственно. Другая модель устанавливает уровни входа в систему, доступа к базам данных, доступа к приложениям. Между общедоступными и секретными объектами в сети (между общедоступными и частными сетями) можно установить специаль­ное программное обеспечение, называемое брандмауэром, которое либо запрещает выполнение определенных действий на сервере, либо фильтрует пакеты, разрешая проход только от оговоренных узлов.

Борьба с перехватом сообщений на сетевом уровне — шифрование при передаче через канал (криптография). Разработан стандарт шифрования DES (Data Encryption Standard). Различают симмет­ричную и асимметричную схемы шифрования. В симметричных схе­мах секретный ключ должен быть известен как отправителю, так и получателю. Это затрудняет смену ключей, полезность которой очевидна. В асимметричных схемах шифрование производится открытым ключом, а дешифрование — секретным ключом, извест­ным только получателю. Случайно подобрать секретный ключ злоумышленник не может, так как это требует громадного перебора вариантов. Одним из применений шифрования является электрон­ная подпись, предназначенная для удостоверения подлинности документа, пересылаемого по сети.