(LUẬN văn THẠC sĩ) nâng cao độ tin cậy cho hệ thống máy chủ phục vụ truy cập internet

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG –––––––––––––––––––––––––––– TRẦN THỊ DUNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO HỆ THỐNG MÁY CHỦ PHỤC VỤ TRUY CẬP INTERNET LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN - 2016 download by : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG –––––––––––––––––––––––––––––– TRẦN THỊ DUNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO HỆ THỐNG MÁY CHỦ PHỤC VỤ TRUY CẬP INTERNET Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ QUANG MINH THÁI NGUYÊN - 2016 download by : skknchat@gmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tên Trần Thị Dung, học viên cao học lớp CK13A, chun ngành Khoa học máy tính, khố 2014-2016 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nâng cao độ tin cậy cho hệ thống máy chủ phục vụ truy cập Internet” cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu đƣợc từ thực nghiệm không chép Học viên Trần Thị Dung download by : skknchat@gmail.com ii LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân công Khoa sau Đại học trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông đồng ý thầy giáo hƣớng dẫn TS Lê Quang Minh, thực đề tài “Nâng cao độ tin cậy cho hệ thống máy chủ phục vụ truy cập Internet” Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn thầy, giáo tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên Xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn TS Lê Quang Minh tận tình, chu đáo, định hƣớng hƣớng dẫn thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song buổi đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế nhƣ hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chƣa thấy đƣợc Tơi mong nhận đƣợc góp ý quý thầy cô bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 15 tháng năm 2016 Học viên Trần Thị Dung download by : skknchat@gmail.com iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG 1.1 Khái niệm độ tin cậy hệ thống 1.1.1 Khái niệm hệ thống phần tử 1.1.2 Định nghĩa độ tin cậy 1.1.3 Chỉ số độ tin cậy hệ thống 1.2 Vai trò độ tin cậy hệ thống 15 1.3 Các bƣớc tính tốn độ tin cậy hệ thống 18 1.3.1 Xây dựng sơ đồ logic theo cấu trúc hệ thống 18 1.3.2 Thuật toán chuyển đổi sơ đồ cấu trúc logic sang đồ thị liên kết 20 1.3.3 Trực giao hóa tốn tử logic 27 1.3.4 Chuyển đổi mơ hình logic sang giá trị đại số 28 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ PHÒNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG 30 2.1 Bài tốn dự phịng hệ thống 30 download by : skknchat@gmail.com iv 2.2 Các phƣơng pháp dự phòng truyền thống 31 2.2.1 Phƣơng pháp dự phòng nóng 31 2.2.2 Phƣơng pháp dự phòng lạnh 33 2.2.3 Phƣơng pháp dự phòng theo chế bỏ phiếu (chập 3) 36 2.2.4 Phƣơng pháp dự phịng bảo vệ tích cực 37 2.3 Thuật toán đảm bảo độ tin cậy hệ thống 39 2.3.1 Mơ hình hệ thống sử dụng dự phịng tĩnh 39 2.3.2 Mơ hình hệ thống sử dụng dự phịng tích cực 41 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ DỰ PHÒNG CHO HỆ THỐNG MÁY CHỦ 44 3.1 Bài toán độ tin cậy cho máy chủ DNS Anycast 44 3.1.1 Vai trò tầm quan trọng máy chủ DNS 44 3.1.2 Cấu trúc phân cấp, nguyên tắc hoạt động DNS server 45 3.1.3 Công nghệ định tuyến Anycast 46 3.1.4 Những thách thức hệ thống DNS Anycast 49 3.2 Bài toán nâng cao độ tin cậy cho máy chủ DNS Anycast phƣơng án 50 3.2.1 Phát biểu toán 50 3.2.2 Phƣơng án dự phịng giải tốn độ tin cậy cho máy chủ DNS 52 3.3 Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm đánh giá kết 53 3.4 Kết luận đánh giá kết toán 57 KẾT LUẬN 58 Kết luận 58 Hƣớng nghiên cứu 58 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ĐƢỢC CƠNG BỐ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 63 download by : skknchat@gmail.com v DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT Từ viết tăt Từ tiếng Anh AP Active Protection MTTF Mean Time To Failure MTBF Từ cụm từ Phƣơng pháp dự phòng chủ động Thời gian hoạt động an tồn trung bình Mean Time Between Thời gian trung bình hai Failure lần hỏng Thời gian trung bình sửa chữa MTTR Mean Time To Repair DNS Domain Name Service Dịch vụ phân giải tên miền PDS Primary DNS Server Máy chủ tên miền SDS Secondary DNS Server Máy chủ tên miền phụ WSN Wireless Sensors Network Mạng cảm biến không dây TLDs Top-Level Domains Tên miền mức đỉnh SLDs Second-Level Domains Tên miền mức hai cố download by : skknchat@gmail.com vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng giá trị độ tin cậy hệ thống HCS theo cấu hình 42 Bảng 3.1: Kết tính độ tin cậy hệ thống phƣơng án 55 download by : skknchat@gmail.com vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biểu diễn hàm mật độ phân phối xác suất Hình 1.2: Biểu diễn hàm phân phối xác suất Hình 1.3: Biểu diễn độ tin cậy phần tử Hình 1.4: Biểu diễn hàm phân phối độ tin cậy 10 Hình 1.5: Biểu diễn cƣờng độ hỏng hóc 10 Hình 1.6: Các khoảng cách làm việc khoảng cách phục hồi 12 Hình 1.7: Một kịch phát lỗi sửa lỗi 14 Hình 1.8: Sơ đồ hệ phần tử nối tiếp 19 Hình 1.9: Sơ đồ hệ phần tử song song 19 Hình 2.1: Hệ thống dự phịng nóng 31 Hình 2.2: Hệ thống dự phịng lạnh 33 Hình 2.3: Hệ thống dự phòng lạnh với phần tử 34 Hình 2.4: Hệ thống dự phịng lạnh với phần tử 35 Hình 2.5: Phƣơng pháp dự phịng theo chế chập 37 Hình 2.6: Cơ chế dự phịng tích cực 37 Hình 2.7 Cấu hình HCS có dự phịng (1: Cấu hình ban đầu; 2-8: Cấu hình với dự phịng) 39 Hình 2.8: Phƣơng pháp dự phịng tích cực cho hệ thống 41 Hình 2.9: Nhân cấu hình với vi xử lý 43 Hình 3.1: Cấu trúc phân cấp tên miền 45 Hình 3.2: Cơ chế hoạt động Anycast (nguồn vnnic.vn) 47 Hình 3.3: Thơng tin bảng định tuyến Anycast (nguồn vnnic.vn) 47 Hình 3.4: Phân bổ DNS Anycast giới (nguồn wikipedia.org) 48 Hình 3.5: Mơ hình dự phịng cho máy chủ DNS Anycast 51 Hình 3.6: Chức chƣơng trình thử nghiệm 53 Hình 3.7: Mã nguồn cài đặt thuật tốn tính độ tin cậy 54 Hình 3.8: Kết tính tốn chƣơng trình demo 54 Hình 3.9: Biểu đồ so sánh độ tin cậy phƣơng án dự phòng 56 download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cuọ c cách mạng khoa học k thuạ t lĩnh vực co ng nghẹ bắt đầu tạo hẹ thống dự phịng, hẹ thống sie u phức tạp hỗ trợ ngu ời lĩnh vực đời sống: khoa học máy tính, giao thong vạn tải, na ng lu ợng ngành khác xã họ i Các hẹ tthống dự phịng thay hoạc hỗ trợ ngu ời k nguye n cong nghẹ , tạo hẹ thống sie u phức tạp lĩnh vực kinh tế Hẹ thống dự phòng kho ng đo n mọ t hẹ thống đon giản mà hẹ thống đu ợc đạ c trung mọ t số lu ợng lớn yếu tố thành phần, có cấu trúc phức tạp với chu ong trình tính tốn, điều khiển hoạt đọ ng Đa y hẹ thống có tính ứng dụng cao, tham gia vào tất lĩnh vực đời sống xã họ i hiẹ n đại Cũng hẹ thống tham gia tất lĩnh vực xã họi nen sản xuất xã họ i luon phải đối mạ t với nguy co hẹ thống, thiết bị khong s n sàng để hoạt đọ ng mọ t cách xác, với viẹ c thao tác sai sai lầm kho ng đáng có trình thiết kế chế tạo thiết bị làm cho cấu trúc hẹ thống bị phá v , chức na ng hẹ thống hoạt đọ ng khong xác Các hẹ thống k thuạ t hiẹ n đại, phức tạp kho ng đảm bảo đu ợc đọ tin cạ y hẹ thống coi nhu khong tồn Đối mạt với hẹ thống khong hoạt đọng, thiết bị cho kết khong xác thấy đuợc nguy co xảy hẹ thống Vì vạy, viẹc cần phát triển nhanh chóng phuong pháp đánh giá đọ tin cạy hẹ thống tất giai đoạn thiết kế, thử nghiẹ m, sản xuất, hoạt đọng điều quan trọng cần thiết Đọ tin cạy khả nang hoạt đọng an toàn hẹ thống phụ thuọc vào cấu trúc hẹ thống (cấu trúc logic) đọ tin cạy thành phần cấu download by : skknchat@gmail.com ... ? ?Nâng cao độ tin cậy cho hệ thống máy chủ phục vụ truy cập Internet? ?? làm đề tài cho luạn van tốt nghiẹp Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài đƣa phƣơng pháp dự phòng để nâng cao độ tin. .. học Công nghệ Thông tin Truy? ??n thông đồng ý thầy giáo hƣớng dẫn TS Lê Quang Minh, thực đề tài ? ?Nâng cao độ tin cậy cho hệ thống máy chủ phục vụ truy cập Internet? ?? Để hồn thành luận văn này, tơi... niệm hệ thống phần tử 1.1.2 Định nghĩa độ tin cậy 1.1.3 Chỉ số độ tin cậy hệ thống 1.2 Vai trò độ tin cậy hệ thống 15 1.3 Các bƣớc tính tốn độ tin cậy hệ thống