Теоретические основы и практическая реализация синтеза информационных систем автоматизированных комплексов управления критически важных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Произведён выбор структуры тракта передачи данных (ПД) путём оценки различных вариантов их построения.

Выбор структуры тракта ПД определяется в основном требованиями к надёжности системы связи и расстоянием между оконечными пунктами. Расчеты показывают, что при совместном использовании устройств автоматической коммутации каналов, одного резервного канала и двух основных каналов параллельной работы, получается высокий коэффициент готовности , характеризующий систему в целом как систему высокой надёжности.

Исходя из произведённых расчётов видно, что при обычной производительности модулей ПМК время обработки не превышает заданного критерия, а при увеличении производительности модулей время обработки падает примерно на одну минуту, что даёт дополнительный выигрыш в оперативности прохождения сообщений.

Прослеживается характерная особенность, что ПМК имеет большой запас производительности и поэтому будет одинаково эффективно функционировать как в повседневных условиях, так и в периоды кризисных ситуаций.

Путём экспериментальных исследований выявлено, что ожидаемый минимальный выигрыш по времени обработки входящей информации, при внедрении ПМК, колеблется в пределах от 11 до 14 раз, соответственно при обычной или повышенной производительности устройств.

Результаты расчетов экономической эффективности от внедрения автоматизированных методов обработки информации в КВО свидетельствуют, что разработанная автоматизированная информационная система в 2,6 раза снижает издержки на эксплуатацию, а все затраты окупятся через 1,5 месяца.

В заключении отражены основные выводы и результаты диссертации, показана их новизна и определены направления внедрения полученных результатов.

Приложение содержит таблицы и рисунки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе методологии системных исследований решена научно-техническая проблема синтеза АКУ КВО. В результате проведённых исследований разработаны теоретические, методологические и организационно-технические основы синтеза ИС КВО, которые решают актуальную научную проблему обеспечения эффективности АКУ КВО.

Получены следующие результаты:

1. Обоснована актуальность научной проблемы и на основе методологии системных исследований определены причинно-следственные связи повышения нагрузки на ИС КВО и произведена математическая формализация процесса обработки документированной информации. Разработана методика синтеза математической модели для определения оргштатной структуры и потенциальной пропускной способности традиционных ООДИ. На основе разработанной математической модели исследована пропускная способность традиционных ООДИ. Результаты исследований свидетельствуют о неэффективности работы традиционных ООДИ при значительном увеличении нагрузки. Произведённые системные исследования пропускной способности традиционных и автоматизированных ООДИ, проводившиеся на уровне подсистем, показали необходимость перехода к полностью автоматизированным методам приёма и обработки информации.

2. Исследовано место системы ООДИ в надсистеме (системы КВО), а также определён заданный критерий, определяющий эффективность функционирования системы обработки документированной информации в целом, концептуальной основой которой является системная парадигма информационного обмена документированной информации в системе управления КВО. Произведена системная структуризация критериев эффективности функционирования ИС КВО и определена их иерархия. Решена многокритериальная задача синтеза критически важной системы, определены и научно обоснованы наиболее значимые критерии эффективности информационных систем критически важных объектов.

3. Разработана методика системных исследований оценки и выбора типовых СПУИС для обеспечения эффективности ИС КВО, по одному из выбранных наиболее важных критериев - как функциональная стабильность, на основе комплексной модели её функционирования, реализованной на уровне угроз безопасности аналитическими выражениями, а на уровне функций противодействия имитационными моделями. Разработанный метод на два порядка превосходит известные методы, что гарантирует оптимальный выбор СПУИС.

4. Разработаны теоретические основы синтеза автоматизированных ИС КВО с использованием параллельных каналов связи, один из которых образован по intranet технологии, характеризующие выбранные наиболее важные критерии эффективности ИС КВО как оперативность, достоверность и надёжность. Основой синтеза послужили разработанные частные адаптивные алгоритмы и их математические модели функционирования, разработанные на основе ориентированных вероятностных графов состояний. Исследования адаптивных алгоритмов с использованием адаптивных моделей показало высокую эффективность ИС КВО в различных условиях обстановки. Данные частные адаптивные алгоритмы обладают новизной и оформлены патентами.

5. Разработана методика прогнозирования канала связи, логика и программа автоматического переключения основного канала связи на резервный, позволяющие переключать аппаратуру РОС либо по приёму и передачи одновременно, либо порознь. Последняя программа позволяет реализовать четыре различных адаптивных переключений с РОС. Для реализации данной программы на уровне технических решений разработаны структурные схемы устройства автоматической коммутации каналов, исполнительное переключающее устройство, устройства для определения разности времени запаздывания сигнала в каналах связи, которые обладают новизной и оформлены патентами.

6. Исследована специфика функционирования и формирования корпоративной и локальной сетей автоматизированных комплексов управления критически важных объектов на основе системной парадигмы информационного взаимодействия в условиях дестабилизирующих факторов, а также разработана общая структура корпоративной и локальной сетей КВО на основе выбранных наиболее значимых критериев, с учётом общих принципов построения информационных систем, которые полностью удовлетворяют требованиям ФСТЭК, предъявляемым а автоматизированным системам по классам 2А и 2Б. Для увеличения надёжности функционирования разработанной сети при резких колебаниях нагрузки в особые периоды кризисных ситуаций подчинённые локальные сети подключены к центральной опорной сети ООДИ параллельными каналами, образованными через открытую глобальную сеть internet, при помощи криптографически защищённого VPN-туннеля и высокоскоростного телекодового канала передачи данных.

7. На основе системного подхода разработана динамическая математическая модель функционирования ПМК как на уровне подсистем, так и в целом. Созданы основы теории оптимизации структуры типовых ПМК, которые содержат научно-методический аппарат моделирования и анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры комплекса, учитывающего системную парадигму информационного взаимодействия и обеспечивающего автоматизацию синтеза и анализа с формальным доказательством корректности результатов путём осуществления многошагового итерационного процесса. Установлено, что наиболее перспективным путём оптимизации структуры ПМК является путь увеличения быстродействия устройств обработки информации и одновременного их резервирования.

8. Научно обоснована эффективность разработанной ИС КВО по таким параметрам как оперативность, достоверность и надёжность. Расчёты показали, что оптимальным, с точки зрения оперативности и достоверности передачи информации является частный адаптивный алгоритм в режиме "В". режимы "А" и "Б" могут быть использованы в других условиях, обусловленных требованиями обстановки и руководства. Надёжность системы определялась по коэффициенту готовности. Из наиболее часто встречающихся исследованных вариантов построения трактов передачи информации высокую надёжность обеспечивает тракт, состоящий из двух основных и одного резервного канала связи. Расчёт экономической эффективности от внедрения АКУ КВО показал, что затраты на эксплуатацию уменьшаются в 2,6 раза, а издержки на внедрение окупаются через 1,5 месяца.

Таким образом разработанный научно-методический аппарат, объединяющий в рамках комплексного подхода системную парадигму информационного взаимодействия, теоретические положения методологии синтеза ИС КВО позволяет перейти на новый качественный уровень обеспечения оперативности, достоверности, надёжности и безопасности информационных процессов в АКУ КВО.

Результаты исследований показывают перспективность использования разработанной методологии, научно-методического аппарата и технических решений для развития теории, практики синтеза ИС КВО. Внедрение результатов исследований обеспечит создание автоматизированных органов обработки документированной информации КВО инвариантных к воздействию угроз и колебаниям нагрузки.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, и рецензируемых научных журналах:

1. Крупенин А.В. Структурная схема с решающей обратной связью при работе по 2 параллельным каналам связи, ее функционирование и разработка устройства для определения разности времени запаздывания в параллельных каналах связи // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар, КубГАУ, 2005. - С. 146-166.

2. Крупенин А.В. Способ повышения оперативности и достоверности передачи конфиденциальной информации в корпоративных сетях правоохранительных органов // Вопросы защиты информации: Науч.-практ. журн. ФГУП "ВИМИ". - Москва, 2007. - Вып. 1 (76). - С. 56-57.

3. Крупенин А.В. Системный подход к синтезу критериев эффективности функционирования автоматизированной информационной сети критически важных // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР". - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2008. - №9 (86). - С. 176-181.

4. Крупенин А.В. Моделирование метода оценки эффективности системы противодействия угрозам информационной сферы автоматизированных систем в защищённом исполнении // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск "Интеллектуальные САПР". - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2008. -№9 (86). - С. 156-163.

5. Крупенин А.В. Методика оценки и выбора типовых систем противодействия угрозам информационной сфере // Программные продукты и системы: международное научно-практическое приложение к международному журналу "Проблемы теории и практики управления". - Тверь, 2008. - Вып. 4. - С. 164-166.

6. Крупенин А.В. Оценка эффективности устройств, реализующих частные адаптивные алгоритмы // Программные продукты и системы: международное научно-практическое приложение к международному журналу "Проблемы теории и практики управления". - Тверь, 2009. - Вып. 1. - С. 51-54.

7. Крупенин А.В. Анализ статистики нагрузки на информационную систему органа обработки документальной информации ОВД субъекта РФ и разработка объективной методики определения его оргштатной структуры // Вопросы защиты информации: Науч.-практ. журн. ФГУП "ВИМИ". - Москва, 2009. - Вып. 1 (84). - С. 26-30.

8. Крупенин А.В. Концептуальные основы построения корпоративной и локальной сетей защищенных автоматизированных комплексов управления субъекта Российской Федерации // Вопросы защиты информации: Науч.-практ. журн. ФГУП "ВИМИ". - Москва, 2009. - Вып. 1 (84). - С. 30-34.

Публикации в сборниках научных статей, трудов и материалов международных научно-технических конференций и симпозиумов:

9. Крупенин А.В. Методы повышения надежности, непрерывности и достоверности передачи конфиденциальной информации в специализированных корпоративных сетях предприятий // Труды международной научно-технической конференции "IEEE АIS'04 CAD-2004" (3-10 сентября). - Дивноморское, Россия. - М.: Физматлит, 2004. Том 2. - С. 146-150.

10. Крупенин А.В. Защищенная корпоративная сеть скрытого управления войсками МВД в современных контртеррористических операциях // Труды международной научно-технической конференции "IEEE АIS'05 CAD-2005" (3-10 сентября). - Дивноморское, Россия. - М.: Физматлит, 2005. Том 2. - С. 335-343.

11. Крупенин А.В. Структура показателей эффективности противодействия угрозам безопасности защищённых автоматизированных комплексов управления органов внутренних дел // Труды международной научно-технической конференции "IEEE АIS'06 CAD-2006" (3-10 сентября). - Дивноморское, Россия. - М.: Физматлит, 2006. Том 2. - С. 327-334.

12. Крупенин А.В. Способ повышения оперативности и достоверности передачи закрытой информации в корпоративных сетях специального назначения // Труды Седьмого международного симпозиума (26-30 июня). - М.: РУСАКИ., 2006. - С. 459-462.

Публикации в сборниках научных статей, трудов и материалов конференций:

13. Крупенин А.В. Способ повышения достоверности передачи криптограмм в автоматизированных системах скрытого управления войсками // Межвузовский сборник научных трудов №5. - Краснодар, КВИ, 2004. Том 1. - С. 46-51.

14. Крупенин А.В. Правила структуризации показателей эффективности противодействия угрозам безопасности информации // Сборник трудов V межведомственной НТК. - Краснодар, КВИ, 2005. Том 1. - С. 19-22.

15. Крупенин А.В., Петелько С.Н. Построение инвариантных к нагрузке и помехам систем передачи криптограмм в автоматизированных комплексах специальной связи органов внутренних дел // Сборник трудов V межведомственной НТК. - Краснодар, КВИ, 2005. Том 1. - С. 31. (личный вклад соискателя: основные принципы построения систем обработки информации).

16. Крупенин А.В., Петелько С.Н. Мониторинг нагрузки на центральный спецорган ОВД в повседневных условиях и в особые периоды кризисных ситуаций // Сборник трудов V межведомственной НТК. - Краснодар, КВИ, 2005. Том 1. - С. 17. (личный вклад соискателя: методика осуществления мониторинга).

17. Крупенин А.В. Математическая модель автоматизированного комплекса обработки конфиденциальной информации в системе скрытого управления органов внутренних дел // Труды II Всероссийской НПК. - Краснодар, КУ МВД РФ, 2006. - С. 29-35.

18. Крупенин А.В. Обязательное условие функционирования устройства автоматической коммутации каналов при работе системы с решающей обратной связью по параллельным каналам связи // Межвузовский сборник научных трудов №7. - Краснодар, КВВУ (ВИ), 2008. Том 1. - С. 68-70.

19. Крупенин А.В. Системный подход к синтезу функционирования программно моделирующего комплекса автоматизированных информационных систем критически важных объектов связи // Межвузовский сборник научных трудов №7. - Краснодар, КВВУ (ВИ), 2008. Том 1. - С. 71-74.

20. Крупенин А.В. Принцип адаптации путем автоматического переключения аппаратуры с решающей обратной связью на резервный канал связи с выбором лучшего канала // Межвузовский сборник научных трудов №7. - Краснодар, КВВУ (ВИ), 2008. Том 1. - С. 75-77.

Патенты и авторские свидетельства:

21. Пат. 2341046 РФ от 17.09.2007 "Устройство автоматической коммутации каналов" / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: предложены и научно обоснованы алгоритмы адаптации системы к качеству канала связи и техническое решение, их выполняющее).

22. А.с. 2007614486 РФ от 24.10.2007. Программа имитационного моделирования процесса обработки информации в автоматизированных системах специального назначения / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: математический аппарат, алгоритм; постановка и проведение экспериментов; анализ экспертных данных).

23. Пат. 70384 РФ от 10.01.2008. Устройство повышения достоверности и скорости передачи информации / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: составлена математическая модель в виде вероятностного графа, произведено аналитическое описание вероятностного графа, проведены эксперименты и обобщены выходные данные).

24. Пат. 70426 РФ от 20.01.2008. Устройство повышения скорости передачи информации / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: составлена математическая модель в виде вероятностного графа, произведено аналитическое описание вероятностного графа, проведены эксперименты и обобщены выходные данные).

25. Пат. 70384 РФ от 20.01.2008. Устройство повышения достоверности передачи информации / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: составлена математическая модель в виде вероятностного графа, произведено аналитическое описание вероятностного графа, проведены эксперименты и обобщены выходные данные).

26. Пат. 70432 РФ от 20.01.2008. Автоматическое устройство переключения каналов связи / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: предложены и научно обоснованы алгоритмы адаптации системы к качеству канала связи).

27. Пат. 70431 РФ от 20.01.2008. Устройство согласования запаздывания сигналов в параллельных каналах связи / Симанков В.С., Крупенин А.В., Кузнецов Ю.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Кубанский гос. технол. ун-т.". (личный вклад соискателя: разработано техническое решение контроля запаздывания сигнала в параллельных каналах связи).

Размещено на Allbest.ru