Львівська політехніка”

Пелещишин Андрій Миколайович

УДК 51.001.57+681.142.2

Методи та алгоритми моделювання Web-систем

Спеціальність 01.05.02 – Математичне моделювання та обчислювальні методи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті “Львівська політехніка”,

Міністерство освіти та науки України

Науковий керівник: |

доктор технічних наук

Пасічник Володимир Володимирович

Національний університет “Львівська політехніка”,

завідувач кафедри “Інформаційні системи та мережі”

Офіційні опоненти: |

доктор фізико-математичних наук, професор

Цегелик Григорій Григорович

Львівський Національний університет ім. Франка,

завідувач кафедрою математичного моделювання соціально-економічних процесів

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Соловйова Катерина Олександрівна

Харківський Державний технічний університет радіоелектроніки, завідувач лабораторією систем набуття знань

Провідна установа: Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури Державного комітету зв’язку та інформатизації і НАН України (м.Львів)

Захист відбудеться 11 квітня 2001р. о 16 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.05 у Національному університеті “Львівська політехніка” (79013, м.Львів, вул.С.Бандери, 12)

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічній бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (79013, м.Львів, вул.Професорська, 1)

Автореферат розісланий “5” березня 2001р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент Ткаченко С.П.

Актуальність роботи. Web-технології є одним із сучасних напрямків розвитку інформаційних систем. Web-технології використовуються як для побудови інформаційних систем локального та корпоративного характеру, так і для побудови глобальних інформаційних систем (зокрема, тих, що базуються на інфраструктурі INTERNET). На сьогодні розроблено широкий спектр програмних та технічних засобів для побудови Web-систем. Проте подальший розвиток Web-технологій стає неможливим без побудови грунтовної формально-математичної основи, в першу чергу – без створення формальної моделі Web-системи. Без такої основи є неможливе розроблення методик проектування та вдосконалення Web-системи. Як наслідок, на сьогодні відсутні розширення для Web-технологій усталених методів і засобів аналізу та проектування інформаційних систем (зокрема, структурних методологій). Відсутність математичної моделі Web-системи унеможливлює розробку інтелектуальних засобів адміністрування Web-систем, базованих на алгоритмах оптимізації Web-систем та прогнозуванні поведінки Web-системи в часі.

Потреба у математичній основі, яка б дозволяла описувати та моделювати багаторівневі Web-системи глобального характеру, приводить до необхідності побудови формальної моделі Web-системи та алгоритмів оптимізації Web-системи, як основи для якісної розробки ефективних Web-систем, незалежно від їх складності та характеру.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконана в рамках пріоритетного наукового напрямку Міністерства освіти і науки України “Перспективні інформаційні технології, прилади комплексної автоматизації, системи зв’язку” за темами: “Дослідження процесів проектування розподілених інтелектуальних інформаційних систем прийняття рішень для слабоструктурованих проблем на основі реляційних баз даних (на прикладі сфери фінансів, бізнесу та управління)”, шифр 0196U000179; “Розробка макетів та моделей для проектування розподілених інтелектуальних інформаційних систем, алгоритмів і програм виявлення та апробації систем переваг особи, що приймає рішення, методів відсіювання та відбору альтернатив в слабоструктурованому середовищі”, шифр 0198U002391.

Метою дисертаційної роботи є розроблення методів та алгоритмів моделювання інформаційних систем, що реалізовані на основі Web-технологій, та створення процедур оптимізації структури Web-систем.

Мета дисертаційної роботи визначає необхідність розв’язання наступних задач.

·

· Аналіз поведінки Web-системи. Побудова апарату формального опису складних багаторівневих Web-систем. Визначення операцій над Web-системами та аналіз типових операцій.

· Розроблення процедур оптимізації та координації Web-систем, які б враховували особливості Web-систем, аналіз спеціальних випадків.

· Визначення основних підходів до застосування структурних методологій аналізу та проектування інформаційних систем при розробленні Web-систем.

· Апробація результатів дисертаційних досліджень шляхом створення прикладної Web-системи.

Методи досліджень. Дослідження, виконані під час роботи на д дисертацією, ґрунтуються на теорії формальних систем, теорії багаторівневих ієрархічних систем, теорії оптимізації, теорії координації, теорії реляційних баз даних і структурній методології аналізу та проектування інформаційних систем.

Наукова новизна роботи полягає у досягненні наступних результатів.

·

· Розроблено нові методи аналізу поведінки Web-систем. Отримані результати є основою для побудови методів та алгоритмів оптимізації Web-систем. Уведено поняття операції над Web-системами та досліджено типові операції. Це дозволяє спрощувати опис складних Web-систем шляхом їхньої декомпозиції на прості взаємодіючі складові.

· Сформульовано основні підходи до оптимізації Web-систем. Уперше застосовано математичний апарат теорії координації до розв’язання задач оптимізації багаторівневих Web-систем, що дозволяє покращувати об'єктивні характеристики функціонування Web-систем, зокрема, зменшувати трафік та видатки на підтримання Web-системи. Розглянуто спеціальні випадки: оптимізацію корисності Web-системи та її компонент, оптимізацію розміщення ресурсів у Intranet_системі. Ці випадки охоплюють значну частину існуючих Web-систем глобального та корпоративного характеру.

· Визначено основні підходи до застосування структурних методологій аналізу та проектування для розроблення Web-систем. Застосування структурних методологій дозволяє скоротити час та витрати, необхідні для розробки Web-системи, зменшити кількість помилок та якісно документувати Web-систему.

Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному.

·

· Сформульовано загальні умови координованості багаторівневої Web-системи при використанні різних принципів координації. Запропоновано орієнтовну структуру договору власників компонент дворівневої Web-системи, який забезпечує координованість Web-системи у цілому. Це дозволяє розв’язувати проблеми координованості для багаторівневих Web-систем, що функціонують у мережі INTERNET.

· Визначено основні підходи до підвищення ефективності та керованості процесу проектування та розроблення складних Web-систем шляхом використання структурних методологій. Ці підходи є основою для розробки нових та адаптації існуючих CASE-засобів для проектування Web-систем. Використання структурних методологій та CASE-засобів дозволяє зменшити витрати на розробку та документування складних Web-систем.

· Розроблено інформаційно-пошукову Web-систему Athena, в якій практично відображені результати наукових досліджень.

Впровадження результатів роботи. Розробки впроваджені у Львівському історичному музеї, у фонді “Транспорт” м.Ужгород, у ВАТ “Оріана” м.Калуш, у СП “Галінфоком”, а також в навчальному процесі, зокрема, в курсах “Проектування Web-систем”, “Інформаційні технології відкритих систем”, “Проектування розподілених інформаційних систем”, “Інтелектуальні комп'ютерні мережі”, “Безпека розподілених інформаційних систем”, в яких використовувалися результати наукових досліджень як в окремих розділах лекційного курсу, так і в циклах лабораторних та практичних робіт.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати, подані у дисертації, одержані здобувачем особисто. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, особистий внесок здобувача такий: [3] - належить аналіз загальної структури АСУ “Збут-Фінанси” та її розподіленої архітектури; [6] - аналіз структури задачі розміщення даних у Web-системі; [7] - вирази ефективності функціонування Web-систем з багатьма вузлами обробки даних; [8] - аналіз основних напрямків застосування сучасних інформаційних технологій у музейній справі; [10] - аналіз основних методів параметризації формального опису сервісів розподілених інформаційних систем; [11] - використання апарату формальних систем для аналізу інформаційної системи та визначення семантично відкритої системи; [12] - правила розподілу даних та обчислень між вузлами у семантично відкритих інформаційних системах; [13] - належить загальний поділ інформаційної системи на окремі компоненти; [14] - формальна модель Web-системи, поняття операцій над Web-системами та їхня класифікація, дослідження поведінки Web-системи; [15]  визначення основних підходів до застосування структурних методологій для моделювання Web-систем; [16] - структура та опис компонент системи ATHENA; [17] – компонентний поділ та визначення функціональної структури електронного музею; [20] - використання апарату формальних систем для моделювання інформаційної системи.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися на семінарах та конференціях: науковий семінар міжнародної комп’ютерної виставки “Комп’ютер і Офіс” – Львів 1997, 1998, 1999, 2000; науковий семінар міжнародної комп’ютерної виставки “Комп’ютер+Бізнес” – Львів 1997, 1998, 1999, 2000; шоста Всеукраїнська наукова конференція “Застосування обчислювальної техніки, математичного моделювання та математичних методів у наукових дослідженнях” – Львів 1999; щорічні (1996, 1997, 1998, 1999, 2000) наукові семінари кафедри "Інформаційні системи та мережі" та наукові конференції викладачів і науковців Національного університету “Львівська політехніка”.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 20 наукових праць загальним обсягом 196 сторінок, із них 7 праць – одноосібні. 17 праць опубліковані у фахових виданнях ВАКу України.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків. Робота містить 150 сторінок без додатків, список літератури включає 115 найменувань.

Зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність теми, формулюється мета та основні задачі досліджень, подається короткий зміст роботи.

У першому розділі формулюється концептуальне означення Web-системи. Для подальшого дослідження виділяються наступні особливості Web-систем: глобальний характер Web-системи; компонентна архітектура Web-системи; модифікація рівня агрегації Web-системи; незалежність системи від типу користувачів та функціонування в режимі "клієнт-сервер"; приховування механізмів функціонування Web-системи; недетермінованість поведінки користувача системи; відсутність єдиної власності та мети існування Web-системи.

Web-система формально описується наступним чином:

,

де:

Q - вхідні запити Web-системи; R - відповіді нижчих Web-систем; A – відповіді Web-системи; W – множина розпоряджень Web-системи; St- множина станів Web-системи;, , - функції переходів, виходів та розпоряджень.

Над Web-системами визначаються операції - . Результатом застосування кожної операції є нова Web-система. Отримана Web-система Ws має ієрархічну структуру. Верхній рівень нової Web-системи є результатом операції, а операнди Ws1… Wsn стають компонентами верхнього рівня. Якщо Web-система Ws утворена з Web-систем Ws1… Ws-внаслідок застосування операцій над Web-системами, то верхній рівень Web-системи Ws називається клієнтом систем Ws1… Wsn, а Ws1… Wsn - серверами Ws. Кожна Web-система може описуватись як результат застосування операцій з множини Op до інших Web-систем. Усі Web-ресурси, з яких будуються Web-системи, є також Web-системами. Таким чином отримуємо "павутинну" модель інформаційної системи.

Розглянемо детальніше кожен з об’єктів.

Множину символів, що складають вхідний алфавіт системи, опишемо наступним чином:

де множина IdQ - множина унікальних ідентифікаторів запитів.

Множина A символів, що складають вихідний алфавіт системи, множина W розпоряджень - символів, що складають запити вищої системи до нижчих систем та множина символів R, що складають відповіді нижчих систем, описуються аналогічно.

Загальна схема конкретного стану Web-системи описується наступним чином:

де St1… StNst - стани компонент інформаційної системи.

Отже, формальний опис стану Web-системи має ієрархічний харак-тер (до певного найнижчого рівня деталізації, на якому стани мають атомарний характер).

Описи станів, вхідних та вихідних потоків мають реляційний характер, і тому їх доцільно здійснювати з використанням відповідного інструментарію (зокрема діаграм "сутність-зв’язок"). Множини можливих вхідних, вихідних сигналів та станів Web-системи описуються як інформаційні схеми, що містять у собі схеми відношень та обмеження на них.

Вхідний, вихідні алфавіти (запити, відповіді, розпорядження) та множина станів Web-системи складають її інформаційну структуру.

Реакція системи на кожен запит описується множиною можливих переходів, виходів та їх імовірностей.

Функція переходу має вигляд:

Аналогічно визначаються функції виходу та розпорядження. Функція розпорядження вищого рівня продукує запити, що скеровуються у Web-системи нижчого рівня. Ця функція реалізує зв’язок між рівнями Web-системи.

У другому розділі досліджені властивості Web-систем та проаналізовано їхня поведінка.

При дослідженні поведінки системи розглядається формальний часовий параметр - номер за порядком запита клієнта. Одним з головних напрямків аналізу поведінки Web-систем є визначення її асимптотичної поведінки.

Узагальнений профіль користувача (профіль користувача) – узагальнений на всіх користувачів закон розподілу імовірностей на множині запитів.

Профіль користувача є основною характеристикою, що характеризує поведінку клієнта Web-системи. Його визначення є важливою задачею моніторингу функціонування системи. Імовірність перебування Web-системи в кожному зі станів може бути визначена з відомих профілю користувача та поведінки Web-систем.

У залежності від специфіки Web-системи, її модель можна спрощувати або модифікувати. У роботі розглядаються наступні особливі випадки Web-систем:

·

· Web-системи без пам'яті (статичні системи) - системи, в яких відповідь залежить лише від початкового стану та отриманого запиту (наприклад, найпоширеніші в мережі INTERNET статичні Web-сервери).

Остаточний розподіл імовірностей станів є основою для аналізу використання конкретних станів, зокрема, для пошуку та усунення потенційно недосяжних або практично невикористовуваних станів (із врахуванням імовірностей переходів) та слабозв'язних множин станів.

Вважатимемо, що в системі є дві слабозв'язні множини станів St(1) та St(2)

де - сумарна імовірність переходу зі стану Sti в стан Stj.

Наявність слабозв'язних множин станів у Web-системи свідчить про те, що у системи є декілька можливих шляхів розвитку. Вибір залежить від скінченного числа початкових запитів. Така Web-система буде погано керованою внаслідок неповноцінного прогнозу її поведінки. Основною причиною виникнення слабозв'язних множин станів є неякісний дизайн системи з недосконалою її декомпозицією. Найкращий шлях уникнення слабозв'язних множин - перекомпонування Web-системи та побудова на її основі кількох різних Web-систем, кожна з яких породжується окремою зв'язною множиною. Початкові запити тоді можна розглядати як процес конфігурації системи.

Поняття слабозв’язності розширюється і на множини, імовірність переходу між елементами яких є хоч і ненульова, але достатньо мала (менша за якусь контрольну величину).

Операції над Web-системами розділяються на дві групи:

·

· загальні операції над формальними системами.

Першу групу складають операції, що модифікують існуючу систему шляхом зміни її внутрішньої структури. У таких операціях бере участь одна інформаційна система. Операції першої групи є спеціальними для Web-систем і грунтуються на їх особливостях та особливостях їх моделі.

Типовими представниками першої групи є наступні операції:

·

· операція усунення параметра;

· операція визначення параметра з запиту;

· операція визначення запиту з параметра;

· операція часового зсуву (конфігурування).

Більшість перерахованих операцій змінюють структуру Web-системи шляхом зміни набору запитів та їхніх параметрів. Аналогічні операції можуть бути визначені також для множин станів системи та її виходів.

Друга група операцій формується на основі операцій, традиційних для теорій формальних систем та абстрактних автоматів. У таких операціях беруть участь дві або більше Web-систем; результатом операції є нова система, що об'єднує їх у собі. У результаті застосування таких операцій до двох або більше інформаційних систем утворюється нова Web-система. Існуючі Web-системи (операнди) стають компонентами (підсистемами 2-го рівня) вихідної системи. Верхній рівень усієї Web-системи відображає інтегруючий сервіс, який власне і формує Web-систему. Запити до цих систем уже надходять від вищого сервісу, а не від користувачів системи. Відповіді компонент направляються як вхідний потік у вищу систему.

Типовими представниками операцій другої групи є операції послідовного та паралельного з'єднання, які часто розглядаються як базові примітивні операції і складають основу для побудови нових операцій.

У третьому розділі дисертаційної роботи досліджуються основні підходи до моделювання Web-систем засобами, традиційними для структурних методологій, та оптимізація Web-систем. При дослідженні проблем оптимізації Web-системи використовується побудована у попередньому розділі формальна модель Web-системи. Зокрема:

·

· для переходу від існуючої моделі Web-системи до моделі, що оптимізується, використовуються операції над Web-системами першого типу;

· при побудові цільових функцій оптимізаційних задач використовуються множини запитів, станів, виходів та розподіл імовірностей, що міститься у моделі Web-системи.

Структура цільової функції Web-системи та її формування залежать від аспектів мети її оптимізації.

У роботі виділяються наступні типи затрат з різними структурами цільових функцій.

·

· Затрати, що залежать лише від запиту, що розміщений на сервері (наприклад, витрати на адміністрування запиту та його апаратне забезпечення).

· Затрати або прибутки, що залежать від кількості подання запиту за одиницю часу (наприклад, прибутки, що визначаються кількістю відвідувачів на Web-сервері).

Структура цільових функцій, що відповідають останнім двом випадкам, є очевидною. Цільова функція, що відповідає першому випадку, має наступний вигляд:

Координація Web-систем має місце у багаторівневих Web-системах, де кожна з компонент має власну мету існування та цільову функцію. Окрім того, Web-системи верхнього рівня мають засоби впливу (координаційні параметри) на інформаційну, функціональну, топологічну структури Web-систем нижчих рівнів.

Структура координаційної задачі. Як цільова функція багаторівневої Web-системи розглядається цільова функція Web-системи верхнього рівня.

Основною задачею координації Web-системи залишається оптимізація структур компонент - визначення розміщення інформаційних ресурсів та функцій їх опрацювання у компонентах Web-системи. У моделі Web-системи таке розміщення відповідає розміщенню запитів між компонентами системи. Розв'язок координаційної задачі - множина розміщень ресурсів між компонентами, описується множиною .

,

де - предикат, що вказує, чи розміщений запит Qi на компоненті Wsi.

Координуючі впливи Web-системи верхнього рівня на Web-системи нижчих рівнів поділяються на дві категорії.

·

· Розпорядні. Web-система верхнього рівня передає компонентам розпорядження, що обов'язково повинні бути виконані. Проте у Web-систем нижнього рівня залишається певна свобода. Ця свобода відображається у можливості локальної оптимізації Web-системи.

Координованість Web-системи визначається спеціальними властивостями глобальної та локальної цільових функцій Web-системи. У залежності від того, який принцип лежить в основі координації Web-системи, до цільових функцій ставляться різні вимоги. Координованість Web-системи на основі принципу розв'язання взаємодії вимагає безумовної міжрівневої узгодженості цільових функцій локальних задач. Координованість Web-системи при використанні принципу прогнозування вимагає сильнішої умови - обмеженої міжрівневої узгодженості цільових функцій.

У загальному випадку для досягнення обмеженої міжрівневої узгодженості компонентам Web-системи потрібно делегувати певні повноваження верхньому рівню. Одним із можливих шляхів такого перерозподілу є укладання спеціального договору, структура якого пропонується в дисертаційній роботі.

Координованість Web-системи за принципом розв'язання взаємодії вимагає безумовної міжрівневої узгодженості. Проте сам принцип передбачає розпорядчий вплив верхнього рівня Web-системи на її компоненти. Такий вплив на сьогодні можливий лише у системах класу Intranet та глобальних Web-системах, що мають верхній рівень із широкими повноваженнями.

Приклади координації Web-систем. На основі проведених досліджень аналізується проблема оптимізації та координації спеціальних випадків Web-систем, а саме аналізується:

·

· оптимізація розміщення ресурсів у Intranet_системі.

Для кожного з наведених випадків проаналізовано задачі координації та побудовано алгоритми координації Web-систем. Застосування побудованих алгоритмів до початку функціонування Web-системи дає можливість знаходити скоординоване розміщення ресурсів наперед. Запропоновані алгоритми носять розподілений характер, деякі його етапи виконуються на компонентах Web-системи. Таким чином, для виконання усього алгоритму на кожному з етапів достатньо інформації. Побудовані алгоритми дають можливість знаходити скоординоване розташування ресурсів до початку функціонування Web-системи. Таким чином, усуваються затрати на спроби розміщення неефективних ресурсів на компонентах.

У третьому розділі дисертаційної роботи аналізуються також особливості застосування структурних методологій до моделювання Web-систем окремо на етапах системного планування та аналізу і на етапах системного проектування та реалізації, описується зв’язок структурних методологій з пропонованою у дисертаційній роботі формальною моделлю Web-системи.

У четвертому розділі дисертаційної роботи подається інформаційно-пошукова Web-система “Athena”, при проектуванні та розробці якої було використано теоретичні результати дисертаційних досліджень. Зокрема:

·

· Інформаційно-пошукова система Athena включає в себе компоненту обліку розміщень інформаційних ресурсів. У цій компоненті для знаходження оптимального розміщення ресурсів між вузлами системи використовуються розроблені алгоритми оптимізації розміщень ресурсів.

· Доступ до всіх послуг системи може здійснюватися з будь-якої точки глобальної мережі, в якій система встановлена. Всі користувачі цієї мережі є потенційними користувачами загальнодоступних послуг Web-системи Athena.

· Користувачі інформаційної Web-системи Athena поділяються на декілька категорій, що відрізняються повноваженнями та функціональністю.

Web-система має компонентну архітектуру. Основними компонентами Web-системи Athena є:

·

· Компонента розміщення інформаційних ресурсів – призначена для обліку фізичних аспектів збереження ресурсів в INTERNET та визначення їх оптимального розміщення між серверами. Процедури оптимізації функціонують незалежно від Web-системи, що аналізується, у випадку, якщо відомо алгоритми визначення профілю користувача та прибутку вузла у залежності від конкретної схеми розташування. Тоді процедури оптимізації можуть згенерувати скоординовану схему розміщення ресурсів наперед, без виконання усього процесу координації безпосередньо самими вузлами. Таким чином, власники компонент Web-системи не нестимуть затрат на спроби розміщення неефективних ресурсів. Алгоритми визначення профілю користувача та прибутку вузла реалізуються як спеціальні модулі (plug-ins), що можуть динамічно приєднуватися до системи. Таким чином, визначення нових алгоритмів не призводить до модифікації системи.

· Компонента автоматизованого зчитування інформаційних ресурсів - використовується для спрощення роботи користувача в INTERNET.

· Proxy_компонента - використовується для модифікації інформаційних ресурсів глобальної мережі з метою додавання до них стандартного набору інструментів. Вони дозволяють користувачу легко доступитися до основних функцій компонент Web-системи “Athena”.

На рис.1 наведено діаграму потоків даних Web-системи Athena.

Рис.1 Діаграма потоків даних Web-системи Athena

Інформаційно-пошукова система Athena використовує широкий спектр інформаційних технологій, зокрема: HTML, JavaScript для створення інтерактивного інтерфейсу користувача та відображення даних; СКБД реляційного типу для збереження даних; Java та Internet–роботи для збирання даних.

У додатках наведено сценарії та програмні коди інформаційної Web-системи Athena, акти впроваджень результатів дисертаційних досліджень.

Основні результати роботи.

Дисертантом отримано наступні основні результати.

·

· Розроблено нові методи аналізу поведінки Web-систем. Отримані результати є основою для побудови методів та алгоритмів оптимізації Web-систем. Уведено поняття операції над Web-системами та досліджено типові операції. Це дозволяє спрощувати опис складних Web-систем шляхом їхньої декомпозиції на прості взаємодіючі складові.

· Сформульовано основні підходи до оптимізації Web-систем. Уперше застосовано математичний апарат теорії координації до розв’язання задач оптимізації багаторівневих Web-систем, що дозволяє покращувати об'єктивні характеристики функціонування Web-систем, зокрема зменшувати трафік та видатки на підтримання Web-системи. Розглянуто спеціальні випадки: оптимізацію корисності Web-системи та її компонент, оптимізацію розміщення ресурсів у Intranet_системі. Ці випадки охоплюють значну частину існуючих Web-систем глобального та корпоративного характеру. Досліджено проблему координованості багаторівневих Web-систем. Запропоновано орієнтовну структуру договору власників компонент дворівневої Web-системи, який дозволяє розв’язувати проблеми координованості для багаторівневих Web-систем у мережі INTERNET.

· Визначено основні підходи до підвищення ефективності та керованості процесу проектування та розроблення складних Web-систем шляхом використання структурних методологій. Ці підходи є основою для розробки нових та адаптації існуючих CASE-засобів для проектування Web-систем. Використання структурних методологій та CASE-засобів дозволяє зменшити витрати на розробку та документування складних Web-систем.

· Розроблено інформаційно-пошукову Web-систему Athena, в якій практично відображені результати наукових досліджень.

.1 список опублікованих праць за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

1.

.2 Анотації

Пелещишин А.М. . – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – “Математичне моделювання та обчислювальні методи”. – Національний університет “Львівська політехніка”, 2001.

Дисертацію присвячено питанням моделювання Web-систем. У дисертації сформульовано концептуальне та математичне визначення Web-системи, побудовано формальну модель Web-системи. Проаналізовано її поведінку. Уведено поняття практично невикористовуваних станів та слабозв’язних множин станів. Досліджено операції над Web-системами та особливості оптимізації та координації Web-систем. Розглянуто спеціальні випадки: оптимізацію корисності Web-системи та її компонент, оптимізацію розміщення ресурсів у Intranet_системі. Розроблено основні підходи до застосування структурних методологій аналізу та проектування для розробки Web-систем. Побудовано методи застосування основних діаграмних технік для опису структур Web-системи. Розроблено інформаційно-пошукову Web-систему Athena, яка відображає результати наукових досліджень.

Ключові слова: Web-системи, INTERNET, World Wide Web, Intranet-системи, розподілені інформаційні системи.

Пелещишин А.М. Методы и алгоритмы моделирования Web-систем. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук за специальностью 01.05.02 – “Математическое моделирование и вычислительные методы”. – Национальный университет “Львовская политехника”, 2001.

Диссертация посвящена вопросам моделирования Web-систем. Сформулированы концептуальное и математическое определения Web-системы, построена формальная модель Web-системы. Проанализировано ее поведение. Введено понятия практически неиспользуемых состояний и слабосвязных множеств состояний. Исследовано операции над Web-системами и особенности оптимизации и координации Web-систем. Рассмотрено специальные случаи: оптимизацию полезности Web-системы и ее компонент, оптимизацию размещения ресурсов в Intranet_системе. Разработано основные подходы к применению структурных методологий анализа и проектирования для разработки Web-систем. Разработано методы применения основных диаграмных техник для описания структур Web-системы. Разработана информационно-поисковая Web-система Athena, которая отображает результаты научных исследований.

Ключевые слова: Web-системы, INTERNET, World Wide Web, Intranet-системы, распределенные информационные системы.

Peleschyshyn A.M. Methods and algorithms of Web-systems odeling. – Manuscript.

Thesis for a Ph.D. science degree by specialty 01.05.02 – “Mathematical modeling and calculating methods”. – National university "Lvivska Polytechnika", Lviv, 2001.

The thesis is dedicated to problems of Web-systems modeling (information systems based on Web technologies). Author has formulated conceptual and mathematical definition of Web-system and constructed the formal model of Web-system. Author analyzed its behavior. Notions of mostly unused states and loosely coupled state sets were introduced Web-system operations, optimization and coordination were investigated. Special cases were considered (such as Web-system usefulness and resource location optimization). Basic principles of using of structured methodologies information system analysis and design for Web-system development are proposed. Application of basic diagram techniques for Web-system structures description are developed. For illustration of scientific research results an information-searching Web-system Athena is developed.

The Chapter 1 includes the research on the formulation of Web-system conceptual definition and Web-system formal model. The following most important peculiarities of this model are: mathematics definition of Web-system, probabilitical type of model, using the relational approach to input/output signals and Web-systems state structure definition, comparing those structures with Web-system information structure. Web-system formal model is being compared with those information system models: network protocols and standarts, the alebra of program units, methods and tools of structured methodologies and CASE systems, reactive system models.

The Chapter 2 suggests investigation of Web-system behavior and its properties (including the Web-system long time functioning) based on proposed model. A partial case of Web-systems is being examined and the concept of full dynamic and static Web-system is introduced. The result of research defining lies in a set of rules for emergence final probability calculation of Web-system some states and formulating the definition of persistent Web-system depending on initial inquiry and practically has never been used as well as loosely coupled state sets. All this is the basis for future Web-system structure optimization.

The concept of operation with Web-system is being introduced. This concept is the basis of complex Web-system decomposition. Operations with Web-system were divided on two types.

Operations of first type are specially Web-system operation. Samples of such operations are: operation of removing parameter, operation of setting parameter, operation of definition parameter from query, operation of definition query from parameter.

Operations of second type are followed from general system theory and automata theory. Samples of such operations are sequential connection of two Web-systems and parallel connection of two Web-systems.

The Chapter 3 includes the author’s research of the Web-system optimization problem. The author determines optimization peculiarities of Web-system. The structure of goal function of Web-system optimization is analized. The methods of coordination theory are applied for development of Web-system optimization methods. The structure of Web-system coordination task is analized. Major Web-system coordination problems are formulated. Requirements for coordinability by two basic coordination principles are determined. Possible agreement structure between coordinated Web-system components owners is proposed. Some typical examples of Web-system coordination are investigated. First example – optimization of query support location of global Web-system, second – optimization of resource location in Intranet system. For every example the coordination task analysis and coordination alghorythm are proposed.

It also has been determined the approach for using structured methodologies for Web-system modeling. It provides the possibility for efficiency Web-system development and is the basis for building computer aided Web-system modeling tools. At the end of Chapter 3 were illustrated general algorithms of Web-system modeling and optimization.

The Chapter 4 contains the description of searching information Web-system Athena, reflects major practical results of research. The main components of Athena are directory information resourсes; component of information resourсes location; component of information resourсes automating retrievieng; local store of information resourсes; Proxy component. Entity-relationship and dataflow diagram of Athena's structure is presented in this chapter.

Appendix contains scripts of creating of database structure of Athena's directory information resourсes.

Keywords: Web-systems, INTERNET, World Wide Web, intranet-systems, distributed information systems.