Обеспечение надежности систем видеонаблюдения

Министерство науки и  образования Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Сибирский государственный  индустриальный университет»

Институт информационных технологий и автоматизированных систем

Специальность 230201 «Информационные  системы и технологии»

 

 

 

Реферат

 

По дисциплине «Надежность информационных систем»

Тема: «Обеспечение надежности систем видеонаблюдения»

 

 

 

Выполнил 

студент группы ИСП - 08

Копысова К. А.

 

Проверил 

Логинов В. В.

 

 

 

 

 

Новокузнецк

2012 г.

 

Введение

За последние  годы видеонаблюдение стало неотъемлемой функцией комплексной системы безопасности объекта, поскольку современное оборудование видеонаблюдения позволяют не только наблюдать и записывать видео, но и программировать реакцию всей системы безопасности при возникновении тревожных событий.

Наиболее распространены на рынке безопасности следующие  системы видеонаблюдения: 

1. Система видеонаблюдения,  построенная на базе видеорегистратора.

2. Система видеонаблюдения,  построенная на базе персонального компьютера и плат видеозахвата.

3. Система видеонаблюдения,  построенная на базе персонального  компьютера и IP-камер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среди инсталляторов  систем видеонаблюдения бытует мнение о том, что цифровые системы видеонаблюдения  на базе компьютеров недостаточно надежны  по сравнению с решениями на аппаратных видеорегистраторах. Рассмотрим эту  проблему и попытаемся сравнить оба  класса устройств, а также выделить факторы, влияющие на их надежность.

Для анализа проблемы выделим основные факторы, влияющие на надежность видеорегистратора как  на базе компьютера, так и полностью  аппаратного.

Прежде всего  необходимо подробно рассмотреть внутреннее устройство обоих приборов.

Составляющие  двух видов видеорегистраторов

Аппаратный видеорегистратор представляет собой законченное  устройство по виду идентичное обычному DVD проигрывателю. По внутреннему устройству видеорегистратор похож на персональный компьютер. Он имеет материнскую  плату, процессор, оперативную память, жесткий диск, разъемы видеовходов  и видеовыходов, USB порт, порт управления PTZ камерой. Все это реализовано  на одной плате и не имеет возможности  какой-либо модернизации. Многие видеорегистраторы  имеют тревожные входы и выходы для подключения охранных датчиков (датчики объема, утечки газа, воды) и внешних оповещающих и исполнительных устройств, например, сирены, электромеханических замков, извещателей по GSM каналам, пульта охраны. 

Видеорегистратор  на базе компьютера состоит из материнской  платы, процессора, видеокарты, оперативной  памяти, винчестера и плат видеозахвата. Эти устройства соединены между  собой и функционируют как  единый комплекс.

Очевидно, что оба  устройства имеют схожую структуру, строятся на однотипной элементной базе. Единственное отличие заключается  в том, что аппаратный видеорегистратор представляет собой одноплатный  компьютер, а видеорегистратор на базе компьютера - компьютер, состоящий из нескольких плат.

 

 

 

Элементная  база применяемых компьютеров

Обычно в обоих  устройствах применяются одинаковые чипы видеозахвата и видеовывода. Это  связано с тем, что для видеозахвата разрабатывается достаточно небольшой  ассортимент чипов и соответственно плат, а для видеовывода можно  использовать практически любой  современный чип, поскольку система  видеонаблюдения не так требовательна  к производительности платы видеовывода, в отличие, например, от современных  игр.

Процессор - сердце любой системы видеонаблюдения. Естественно, от производительности процессора практически полностью зависит  производительность всей системы. Показателем  производительности процессора является тактовая частота и архитектура.

Тактовая частота  процессора, используемого в аппаратном видеорегистраторе (и вообще в специализированных одноплатных компьютерах), обычно колеблется между 500 и 1000 MГц в связи со сложностью отвода тепла и применения технологий создания чипов (по крайней мере трех-, четырехгодичной давности). Разработка платы с применением технологий текущего года стоит больших денег, производителю вначале нужно  окупить предыдущую разработку, продав уже выпущенные платы. Производители  материнских плат компьютеров и  процессоров могут себе это позволить  в связи с очень высокими объемами продаж. Объемы продаж плат для видеорегистраторов уступают объемам продаж материнских  плат для компьютеров в тысячи раз.

Тактовая частота  современного компьютера составляет 3,2 ГГц, что превышает тактовую частоту  аппаратного видеорегистратора  в 7 раз. Уместно будет отметить, что  архитектура современного процессора, имеющего современную оперативную  память, приносит еще более чем  двукратный прирост производительности. Таким образом, производительность компьютера выше производительности видеорегистратора  более чем в 14 раз.

На основании  вышеизложенного можно утверждать, что элементный состав обоих устройств  схож, поэтому они имеют одинаковую надежность. Причем решение на базе компьютера значительно производительнее.

Справедливости  ради необходимо отметить, что единственным фактором, опосредованно влияющим на надежность, является использование  нескольких составляющих (материнская  плата, видеокарта, процессор) вместо одной (одноплатный компьютер). Но данным фактором можно пренебречь в связи  с тем, что современные компоненты компьютерной техники имеют замки  и защелки, позволяющие жестко закрепить  детали между собой и исключающие  некачественный контакт.

Так где же кроется  разница в надежности? Мы не нашли  ее в составе оборудования. Может  быть, она находится в программном  обеспечении, установленном на этом оборудовании?

Программное обеспечение двух видов систем

Для начала рассмотрим применяемые операционные системы. Аппаратные видеорегистраторы обычно используют различные дистрибутивы системы Linux, часто собранные специально для данного устройства. В видеорегистраторах на базе компьютера обычно применяют  систему Windows - как наиболее распространенную на данный момент.

Windows по оценкам  специалистов, сравнима по своей  стабильности с системой Linux, но  продолжает уступать Linux по защищенности  от внешних воздействий в связи  с принципиально отличной архитектурой  ядра. При этом Windows имеет значительно  больший набор функциональных  возможностей, и она получила  значительно более широкое распространение.  Именно фактор распространенности  является определяющим при оценке  надежности обеих систем.

Большой набор функциональных возможностей (связанных не только с наблюдением) провоцирует пользователей  систем видеонаблюдения на их использование, а всеобщая компьютерная грамотность  по использованию именно Windows создала  армию псевдопрофессионалов, умеющих  установить компьютерную игру, но не осознающих возможные последствия этого  действия для современной системы  безопасности.

Современные игры подменяют  некоторые системные файлы, осложняя или делая невозможной работу системы видеонаблюдения. Забирая  все ресурсы процессора, они не дают нормально функционировать  изначально достаточно требовательной к ним системе. И даже если пользователи не играют на компьютере, они способны полностью нарушить работу системы  несколькими неквалифицированными действиями (удалить файл, изменить параметры загрузки и т.д.). Даже если система видеонаблюдения подменяет Windows Explorer и загружается раньше оболочки, охранники прекрасно знают, как  переключиться между задачами и  загрузить другую программу.

Linux не имеет такого  широкого спектра программных  средств и такого количества  пользователей, знакомых с ней.  К тому же в аппаратных видеорегистраторах  доступ к системе обычно ограничен.  Пользователь может выполнить  лишь заранее определенные действия.

Поэтому системы  на базе Linux значительно надежнее систем на базе Windows в связи с большим  количеством пользователей, умеющих  влиять на работу последней, а также  в связи с невозможностью полностью  ограничить доступ к сервисным функциям Windows.

Устойчивость  систем к внешним угрозам

Рассмотрим надежность защиты систем от внешних воздействий (атак вирусов и целенаправленных действий из внешней сети, например Интернета). Система Linux безусловно защищена значительно лучше Windows, хотя на данный момент времени уже появились  вирусы, способные вывести из строя  и эту систему.

Основным уязвимым местом и той и другой системы  являются открытые порты, через которые  передаются данные. Но если программное  обеспечение системы видеонаблюдения  передает данные через несколько  заранее определенных портов, то при  использовании программного брандмауэра, обеспечивающего барьер защиты между  компьютером и Интернетом, возможность  поражения вирусами практически  исключается.

Таким образом, при  грамотном написании программного обеспечения и использовании  брандмауэра обе системы являются одинаково надежными относительно защиты от внешних воздействий.

 

Программное обеспечение систем видеонаблюдения

Обычно цифровая система видеонаблюдения, построенная  на базе компьютера, имеет повышенную гибкость по сравнению с чисто  аппаратным решением. Это вызвано  тем, что, используя распространенную платформу операционной системы Windows, значительно проще создать широкий  спектр подсистем с различными функциональными  возможностями, а также интегрировать  разработки других производителей, как  программные, так и аппаратные. Компьютерная система видеонаблюдения может  интегрироваться с кассовым рабочим  местом в магазине розничной торговли, работать совместно с системой контроля доступа, распознавать автомобильные  номера и лица людей, интегрировать IP-видеокамеры и IP-видеосерверы, работать совместно с системами охранно-пожарной сигнализации. Средний видеорегистратор не обладает ни одной из вышеперечисленных  функций.

Даже если учитывать  функционал системы, связанный исключительно  с видеонаблюдением, аппаратные видеорегистраторы  уступают решениям на базе компьютера, имея меньший набор функциональных возможностей и соответственно меньшую  гибкость при адаптации к требованиям  заказчика. Необходимо также отметить, что у видеорегистратора жестко определенный функционал, и при необходимости  его расширить придется менять видеорегистратор, в то время как при использовании  решения на базе компьютера обычно достаточно добавить или обновить программное  обеспечение.

Немаловажным является тот фактор, что чисто аппаратное решение имеет значительно меньшую  производительность - как следствие  меньшей производительности процессора, поэтому при прочих равных условиях система не может выполнить более  определенного минимума действий. В  результате аппаратные решения зачастую не могут одновременно показывать реальное видео и видеоархив, продолжая  при этом записывать изображение  на винчестер, так как им просто не хватает ресурсов. Про передачу видео  по сети нечего и говорить. Если она  и есть, то со значительным снижением  качества и FPS.

Надежность программного обеспечения системы видеонаблюдения  определяется в первую очередь профессионализмом  компании-разработчика. Подходы к  созданию программного обеспечения  одинаковы при использовании  любой операционной системы. Службы контроля качества действуют по схожему  принципу. Зачастую применяются одинаковые языки программирования и нередки  случаи, когда система, будучи написанной под одну операционную систему, портируется (то есть просто переносится) под другую.

В связи с этим программное обеспечение систем видеонаблюдения не может являться фактором, дающим преимущество одной  из них.

Таким образом мы видим, что программное обеспечение  цифровых систем видеонаблюдения на базе компьютера значительно функциональнее аппаратных видеорегистраторов. При  этом надежность программного обеспечения  одинакова и зависит от профессионализма компании-разработчика.

Интерфейс пользователя

Это третий фактор, влияющий на надежность системы. Аппаратный видеорегистратор обычно имеет панель управления, вынесенную на лицевую  поверхность устройства. Компьютерная система, как правило, использует клавиатуру и мышь.

Безусловно, человеку, прочитавшему инструкцию, одинаково  просто разобраться как с кнопками на лицевой панели видеорегистратора, так и изучить интерфейс программного обеспечения компьютерной системы  видеонаблюдения. При этом необходимо отметить, что интерфейс компьютерной системы не должен быть похожим на интерфейс лицевой панели видеорегистратора, а должен использовать стандартные  решения системы Windows, интуитивно понятные любому начинающему пользователю.

Немаловажным фактором обеспечения надежности является доступ к настройкам системы видеонаблюдения. В аппаратных решениях настройки  обычно малодоступны, в то время  как в решениях на базе компьютера пользователь обычно имеет простой  доступ к настройкам и может легко  нарушить работу системы.

Фактором, влияющим на эффективность работы с системой видеонаблюдения, является использование  клавиатуры компьютера. При работе используется далеко не вся клавиатура (обычно задействованы только клавиши, предназначенные для ввода цифр), но психологически включение пользователя в работу тем не менее осложняется (представьте себе видеорегистратор, имеющий 104 кнопки на лицевой панели!). Это касается даже тех пользователей, которые считают себя умеющими работать на компьютере. Компьютерная мышь обычно не воспринимается как сложное устройство в связи с простотой и быстротой  получения навыка работы с ней.

Подробный анализ обоих  видов видеорегистраторов позволяет  сделать следующие выводы.