Моделирование информационных структур обеспечения конфликтной устойчивости взаимодействия организационно-технических систем
На правах рукописи
Леонид Евгеньевич МИСТРОВ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУР ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНФЛИКТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Специальность: 05.25.05 – Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
2008 2
Работа выполнена в Воронежском институте высоких технологий (ВИВТ) Научный консультант доктор технических наук, профессор, Заслуженный работник высшей школы Российской Федерации Сербулов Юрий Стефанович Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации Жак Сергей Вениаминович – доктор технических наук, профессор Матвеев Михаил Григорь евич – доктор технических наук, профессор Громов Юрий Юрьевич Ведущая организация – Государственное образовательное учреждение высшего про фессионального образования «Воронежский государствен ный технический университет»
Защита состоится « _» 2009 г. на заседании диссертационного совета Д 212.260.05 в ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» по ад ресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по ад ресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.05 Селивановой З.М.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»
Автореферат разослан «» 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент Селиванова З.М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Спецификой развития современных производственно экономических организаций является, с одной стороны, усиление процесса интеграции, кон центрации и перераспределения капитала между секторами экономики и территориями, а с другой стороны, выполнение ими задач в условиях конкуренции за владение тем или иным ре сурсом. Конкуренция представляет борьбу за достижение превосходства в предметной облас ти организаций и проявляется в форме конфликта, от результатов управления которым зави сит их развитие и жизнедеятельность.
Для организаций среднего и высшего уровня функциональной деятельности, которые по со вокупности системоопределяющих свойств представляют функциональные организационно технические системы (ФС), характерно достижение целей с заданным качеством, жесткая цен трализованная иерархическая структура, динамическое управление ограниченными ресурсами в условиях конкурентной борьбы. В общем случае ФС представляют объединенную единством цели совокупность элементов (организационных, организационно-технических и технических систем (ОС, ОТС, ТС) и комплексов) управления, поиска информации и исполнения, предна значенную для выполнения с заданным качеством значимых социально-экономических задач.
Выполнение задач ФС в конфликтах достигается нейтрализацией действий конкурирующей системы (для общности ФС {В}) на основе трансформации целевой в оборонительную и наступа тельную функции. Реализация оборонительной функции осуществляется эффективной защитой элементов ФС (для общности ФС {A}), а наступательной – дезорганизацией управления элемен тов и ФС {В} в целом. Применение ФС основывается на оптимизации выделенного ресурса сил и средств систем наступательных и оборонительных действий (СНД, СОД). Основой их использо вания является информация, получаемая путем сбора и анализа данных от различного типа ин формационных средств (ИС), организационно объединенных в информационно-управляющие системы (ИУС) добывания информации (СДИ) и управления элементами СНД и СОД для выра ботки оптимальных способов действий в различных условиях конфликта.
Для применения ФС определяющим является свойство конфликтной устойчивости – клю чевой характеристики е конкурентоспособности, направленной на получение заданной при были при оптимальном соотношении с расходами на е достижение. Основу обоснования конфликтной устойчивости составляют два подхода моделирования: традиционный (на основе экономических методов оптимизации деятельности организаций) и перспективный (на основе методов информационных технологий). Вследствие слабой предсказуемости действий ФС и неопределенности условий конфликта применение традиционного подхода моделирования конфликтной устойчивости становится неустойчивым и объективно обусловливает переход к методам информационных технологий. С их помощью возможно исследование методов и средств обеспечения устойчивости применения своей ИУС и дезорганизации управления ФС {B} путем разрушения информации на е иерархических уровнях принятия решений путем ак тивного подавления наиболее важных элементов и/или информационного воздействия на ИС.
Она осуществляется активным подавлением основными элементами ФС ИС элементов ФС {B} и применением методов информационной безопасности (ИБ) для информационного воз действия на средства ИУС ФС {B} и информационной защиты (ИЗ) ИС своих элементов управления.
Несмотря на разнообразие информационных методов обеспечения конфликтной устойчи вости применения ФС в настоящее время нет достаточно ясных научных подходов, принци пов, категорий, организационных структур, моделей и методов е достижения, обусловливая актуальность проблемы моделирования информационных конфликтно-разрешающих структур в виде информационно-обеспечивающих функциональных организационно-технических сис тем (ОФС). Под ОФС понимается совокупность объединенных единством цели информаци онно-обеспечивающих организационно-технических систем (ООТС), технических обеспечи вающих систем (ТОС) и комплексов средств информационной безопасности (КСБ), предна значенная для обеспечения конфликтной устойчивости ФС методами и средствами ИБ.
Научное обоснование цели, задач, структуры, характеристик, порядка функционирования и способов применения ОФС основывается на результатах моделирования е облика и предпола гает наличие соответствующей технологии исследований. К настоящему времени разработаны и широко используются методы обоснования облика (синтеза) ТС (комплексов). Применение этих методов для моделирования нового класса объектов – ОТС уровня ОФС наталкивается на ряд принципиальных трудностей.
Прежде всего, ОФС относится к классу сложных ОТС, для которых характерна гибкая функциональная структура и адаптивное управление информационным процессом. Во-вторых, моделирование конфликтной устойчивости ФС предполагает исследование в структуре ОФС большой номенклатуры элементов различного функционального назначения и определенной автономии управления в широком пространственно-временном диапазоне условий применения.
В-третьих, моделирование ОФС основывается на парировании расширяющегося множества ор ганизационных, организационно-технических и технических способов противодействия со сто роны ФС {B}. И, в-четвертых, большинство решений в ОФС являются уникальными, принима ются в условиях жестких ограничений по времени и высокой степени неопределенности, свя занной как со случайным характером информационного процесса, так и неоднозначностью це лей, критериев, способов действий и результатов последствия. Эти обстоятельства обусловли вают структурную сложность методов моделирования облика ОФС.
Принятие решений по созданию и применению ОФС, в общем случае, основывается на ре зультатах моделирования информационного процесса на этапах обнаружения, распознавания, це лераспределения, анализа и собственно синтеза е облика. Так как процессы обнаружения и рас познавания ИУС элементов ФС в настоящее время достаточно исследованы, в работе основное внимание уделяется проблеме моделирования процессов анализа и синтеза облика ОФС. Для нее характерна особенность – отсутствие общетеоретических и прикладных методов анализа и синтеза такого класса систем. Внутренняя структура ОФС, связи элементов друг с другом, особенности функционирования, решаемые задачи, способы применения и критерии оценки настолько услож нились, что для их моделирования, выявления и установления закономерностей построения и функционирования требуется разработка новых научных подходов, моделей и методов. Это обу словливает актуальность проблемы моделирования ОФС, как совокупности научных положений и взглядов на содержание, структуру и развертывание процесса синтеза ОФС и основных тактико технических требований (ОТТТ) к е элементам, а также систему научных подходов и, прежде всего, моделей и методов синтеза ОФС, как научного фундамента теоретических исследований.
Проведенный анализ работ по моделированию сложных систем показал, что к настоящему времени разработано и используется на практике значительное число методов моделирования процесса синтеза ТС (комплексов) и ОТС. Но они носят сравнительно узкий специально целевой характер и не учитывают множества способов противодействия ФС выполнению по ставленных задач на различных этапах конфликта, обусловливая для обеспечения е кон фликтной устойчивости разработку научных подходов, моделей и методов анализа и синтеза облика ОФС и е элементов.
В этих условиях, объективно возникает проблемная ситуация (противоречие) между необхо димостью создания и применения для обеспечения конфликтной устойчивости ФС информаци онных структур в виде информационно-обеспечивающих функциональных организационно технических систем, с одной стороны, и отсутствием технологии моделирования их синтеза, от вечающего общим принципам обоснования оптимального облика исследуемого класса систем с позиции системного подхода, с другой стороны.
Разработка технологии моделирования процесса синтеза ОФС для обеспечения конфликтно устойчивых действий ФС в условиях противодействия ИУС конкурентов составляет цель дис сертационного исследования.
Достижение цели работы обеспечивается решением системы научных задач:
поставить проблему разработки технологии моделирования облика ОФС, базирующуюся на системе научных подходов, принципов, категорий, моделей и методов, составляющих общую ма тематическую модель синтеза ОФС;
общую и частные модели исследования эффективности при менения ОФС и е элементов на иерархических ядрах конфликта с учетом ограничений по разме щению и применению КСБ;
создать метод синтеза ОФС на основе декомпозиции цели е создания по составным частям (стадиям;
аспектам и уровням) синтеза;
установления динамической взаимосвязи между частями синтеза;
структуризации и формализации моделей и методов на составных частях синтеза и обес печение сходимости вариантов облика ОФС к оптимальному;
разработать технологию моделирования функционального облика ОФС, основывающуюся на системе принципов, научных подходов, моделей и методов обоснования морфологической модели конфликта, прогноза облика и способов применения конкурирующих ФС, построении иерархии задач ИБ, отображении дерева задач ИБ в структуру облика ОФС и определения це лей синтеза;
разработать технологию моделирования системотехнического синтеза облика ОФС, вклю чающую: процедуру оптимизации и обоснования иерархической совокупности ОТТТ на осно ве технико-экономических критериев;
модель исследования эффективности ОФС и е элемен тов в виде иерархической системы частных аналитико-стохастических моделей и методов анализа и синтеза;
частные модели синтеза КСБ, ТОС, ООТС и ОФС, информационных сис тем поиска информации и управления;
выработать практические рекомендации по составу элементов управления, поиска информа ции и ИБ базовой ОФС, включающие: методологические основы создания, применения и разви тия ОФС, как составной части концепции обеспечения конфликтной устойчивости ФС;
выявле ние основных закономерностей применения разнотипных средств КСБ;
определение приоритет ности решения задач ИБ и их реализацию;
моделирование уточненной совокупности ОТТТ с уче том системоопределяющих свойств КСБ при их комплексном и координированном применении.
Объектом исследования в работе является информационный процесс обеспечения кон фликтной устойчивости применения иерархических многоуровневых ФС методами и средст вами ИБ в условиях противодействия ИУС конкурентов.
Предмет исследования составляет технология моделирования процесса синтеза ОФС для обеспечения конфликтно-устойчивых действий ФС.
Научная новизна и теоретическая значимость результатов. 1. Новизна основного научного ре зультата состоит в решении прикладной проблемы обеспечения конфликтной устойчивости при менения ФС на основе моделирования координированного и комплексного применения разно типных КСБ в структуре иерархических многоуровневых ОФС от средств ИУС ФС {B}, что по требовало расширения пределов применимости методов исследований ТС (комплексов) и ОТС в части методов моделирования синтеза.
2. Впервые предложена технология моделирования синтеза ОФС, включающая иерархиче скую систему моделей и методов синтеза КСБ, ТОС, ООТС и ОФС, ориентированную на ко ординируемое и комплексное применение разнотипных средств ИБ (ТТХ заданы) и КСБ на типовых ядрах конфликта уровня ситуаций, эпизодов, сценариев и двусторонних действий ФС на основе методов оптимального распределения ограниченных разновидовых ресурсов в ие рархических нелинейных оптимизационных задачах. Она обеспечивает единство моделей и методов анализа и синтеза и составляет систему научных подходов, принципов, категорий (стадий, аспектов, уровней и этапов), моделей и методов, реализующих иерархическую мо дель конфликта ФС;
модели исследования эффективности применения ОФС и е отдельных элементов в конфликтах различного уровня;
общую и частные модели и методы синтеза ОТТТ к КСБ, ТОС и ООТС и оптимального облика ОФС с учетом разновидовых ограничений на размещение на различного типа носителях и применение КСБ.
3. Разработана, в отличие от известных моделей синтеза автономно используемых средств ИБ и КСБ в типовых дуэлях и ситуациях, технология моделирования синтеза ОФС и е эле ментов, основанная на координируемом и комплексном применении разнотипных средств КСБ при обеспечении конфликтной устойчивости ФС на иерархических ядрах конфликта на основе предложенных методов оптимального распределения ограниченных разновидовых ре сурсов в иерархических нелинейных оптимизационных задачах с экстремальными перемен ными и ограничениями.
4. Разработан для установления новых системных эффектов ИБ теоретический подход мо делирования оптимизационных задач выбора, распределения и восполнения ресурса средств ИБ на каждом уровне конфликта, учитывающий неопределенность целей, условий, динамику и накопление эффектов от применения КСБ.
5. Предложен метод синтеза ОФС на основе декомпозиции цели е создания по составным частям (стадиям, аспектам и уровням) синтеза;
установления динамической взаимосвязи между составными частями синтеза;
структуризации и формализации моделей и методов на состав ных частях синтеза и обеспечение сходимости вариантов облика ОФС на аспектах синтеза к оптимальному.
6. Предложена для формирования функционального облика ОФС технология моделирова ния организационно-функционального синтеза, включающая научные подходы, принципы, мо дели и методы синтеза;
структуризованную по иерархическим ядрам морфологическую модель конфликта;
метод прогноза облика и способов применения конкурирующих ФС;
методический подход выявления и построения иерархической совокупности целей и задач ИБ;
метод отобра жения совокупности целей и задач ИБ в функциональную структуру облика ОФС и формирова ние целей синтеза.
7. Разработана технология моделирования системотехнического синтеза облика ОФС в виде научных подходов, принципов, моделей и методов синтеза, реализованных с помощью процедур оптимизации и обоснования иерархической совокупности ОТТТ по технико-экономическим кри териям на основе теорий иерархических многоуровневых систем, максимина, исследования опе раций, оптимального распределения ресурсов, многошаговых игр на выживание, гомотопическо го метода исследования нелинейных оптимизационных задач и динамического программирова ния;
моделей исследования эффективности применения ОФС и е отдельных элементов на осно ве иерархической системы взаимосвязанных по входам и выходам частных аналитико стохастических моделей и методов анализа и синтеза;
частных моделей синтеза КСБ, ТОС, ООТС и ОФС, информационных систем поиска информации и управления на основе оптимальных ал горитмов решения оперативных задач управления, поиска и обобщения информации.
8. В рамках технологии моделирования синтеза ОФС построена структуризованная модель конфликта “ФС СНД, СОД и КСБ ФС {B}”, трансформированная в информационную модель конфликта “ОФС средства ИУС ФС {B}” для исследования эффективности ОФС и е элемен тов различных уровней. В отличие от известных модель позволяет воспроизводить многоэтап ную “свертку” разнотипных информационных, информационно-системных и интегральных по казателей эффективности применения элементов ОФС на каждом уровне конфликта, осуществ ляемую на основе логико-вероятностных методов отображения динамических процессов изме нения состояния защищаемых элементов ФС и учитывающих стратегии поведения конкурен тов.
9. Построена аналитико-стохастическая модель конфликта ООТС с информационно управляющими СДИ и СНД ОТС {В} для вскрытия, учета и обоснования конфликтно устойчивых одиночных, групповых и массированных действий ОТС при реализации наступа тельной функции, которая реализует на иерархических ядрах конфликта уровня ситуаций, эпи зодов и сценариев трехэтапную процедуру моделирования эффективности КСБ, ТОС и ООТС для множества стратегий распределения ресурса средств, комплексов и подсистем СНД ОТС {B}.
10. Впервые разработана аналитико-стохастическая модель конфликта ООТС с ИУС ОТС {В} для вскрытия, учета и обоснования конфликтно-устойчивых одиночных, групповых и мас сированных действий ОТС при реализации оборонительной функции. Она обеспечивает про ведение анализа эффективности различного уровня элементов ООТС на иерархических ядрах конфликта уровня ситуаций, эпизодов и сценариев для множества стратегий поведения ОТС {B} на основе оптимизационных процедур распределения видов, типов, количества и спосо бов применения подсистем, комплексов и средств в динамике конфликта.
11. Определен рациональный состав и способы применения базовой ОФС, обеспечивающей конфликтную устойчивость применения ФС на всех этапах операции.
Достоверность научных положений и результатов. 1. Достоверность развиваемой технологии моделирования синтеза ОФС обеспечивается ясностью физических трактовок, их непротиво речивостью, строгостью формальных постановок взаимосвязанной системы задач аспектов синтеза ОФС, обоснованностью ограничений и допущений, влияющих на результаты модели рования, использованием единой системы исходных данных, полученной из практики приме нения ФС, решением научной проблемы с использованием системного подхода и общих под ходов к моделированию сложных систем и учетом существенных факторов, влияющих на ре зультаты синтеза, решения научных задач на основе обобщения и преломления известных теорий, а также совпадением в частных случаях полученных результатов с известными.
2. Достоверность рекомендаций по облику ОФС основывается на результатах моделирования эффективности КСБ по информационным и информационно-системным показателям, проведен ными вычислительными экспериментами и результатами внедрения.
3. Достоверность количественных оценок эффективности применения элементов и ОФС обеспечивается адекватностью математических моделей физическим процессам, протекаю щим в условиях конфликта, совпадением результатов оценок при их сопоставлении с резуль татами, независимо полученными другими исполнителями и организациями применительно к отдельным фрагментам конфликта.
4. Достоверность практических результатов обоснования ТТХ элементов и облика ОФС в целом обеспечивается согласованным применением теоретических и экспериментальных ме тодов моделирования и экспериментальной проверкой результатов.
На защиту выносятся. 1. Технология моделирования синтеза ОФС, включающая систему на учных подходов, принципов и категорий, моделей и методов синтеза, реализующих процедуру возвратно-поступательного процесса обоснования е облика.
2. Метод моделирования синтеза ОФС в виде системы методов синтеза КСБ, ТОС, ООТС и ОФС в целом, ориентированных на координируемое по целям, задачам, объектам и ресурсам комплексное применение разнотипных средств КСБ при обеспечении конфликтной устойчи вости ФС на основе алгоритмических процедур оптимального распределения разновидовых ограниченных ресурсов в иерархических нелинейных оптимизационных задачах с экстре мальными переменными и ограничениями.
3. Организационно-функциональный метод синтеза облика ОФС на основе декомпозиции цели е применения на совокупность подцелей, функций и способов, реализованных методами теорий иерархических многоуровневых систем, принятия решения, исследования операций, оптимального распределения ресурсов и прогноза.
4. Системотехнический метод синтеза облика ОФС в виде системы принципов, математи ческих моделей и методов, разработанных на основе теорий иерархических многоуровневых систем, многошаговых игр на выживание, максимина, методов погрупповой оптимизации, ди намического программирования и гомотопического метода исследования нелинейных оптими зационных задач с экстремальными ограничениями.
5. Структуризованная и взаимосвязанная по показателям эффективности система моделей и методов исследования многоцелевого иерархического многоуровневого конфликта “ ОФС средства ИУС ФС {B}” для интегральной оценки эффективности применения ОФС и е элемен тов на основе теорий исследования операций, максимина, гомотопического метода исследования нелинейных оптимизационных задач с экстремальными ограничениями и метода динамического программирования.
6. Теоретический подход моделирования оптимизационных нелинейных задач на иерархи ческих уровнях конфликта, учитывающий неопределенность целей, условий, динамику и на копление (последействие) системных эффектов ИБ.
7. Рациональный по критерию “эффективность-стоимость” базовый вариант иерархиче ской многоуровневой ОФС с “ядром” на основе совокупности КИБ и КГБ.
Практическая значимость и результаты внедрения. 1. Результаты работы в части: предло жений в концепцию синтеза ОФС формирований РВиА;
моделей оценки эффективности КСБ при обосновании показателей эффективности применения формирований РВиА;
моделей и методов обоснования ОТТТ к КИБ и КГБ в структуре ОФС использованы научно исследовательским центром РВиА Вооруженных Сил РФ.
2. Предложения по методам и средствами ИБ реализованы в концепциях конфликтной ус тойчивости применения систем ГНПП “Сплав” и НТЦ “Версия”.
3. Предложения по концепции информационного обеспечения конфликтной устойчивости применения и методам обоснования способов координированного применения комплексов ин дивидуального и группового контроля за нормами природопользования используются Управле нием Росприроднадзора по Краснодарскому краю.
4. Предложения по методам обеспечения конфликтной устойчивости ФС реализованы и ис пользуются в учебном процессе Михайловской военной артиллерийской академии, Военно воздушной инженерной академии, институте системного анализа, автоматики и управления Се веро-Западного государственного заочного технического университета, ВИВТ и Центральном филиале Российской академии правосудия.
5. Применение базового варианта ОФС обеспечивает увеличение в 4…5 раз ожидаемой при были ФС при 25…30% относительной стоимости затрат на е создание и применение;
реализация предложений по комплексам контроля за нормами природопользования обеспечивает экономиче ский эффект Управления Росприроднадзора по Краснодарскому краю в 1,5 млн. р/год.
Реализация результатов подтверждается соответствующими актами, утвержденными руко водителями названных предприятий и учреждений.
Апробация, публикация результатов. Основные результаты работы докладывались и об суждались на:
19 Международных НПК, проводимых Институтом проблем управления РАН (2004, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.), Российским государственным гуманитарным университетом (2005, 2006, 2007, 2008 г.г.), Воронежским НИИ связи (2001, 2004 г.г.), Тульским государственным университе том (2006 г.), Воронежским государственным техническим университетом (2004, 2006 г.г.), Рос сийским новым университетом (Воронежский филиал, 2005 г.), Воронежской архитектурно строительной академией (2005 г.), Старооскольским технологическим институтом (2007 г.), Воро нежским институтом МВД (2008 г.) и на 2 Международной НПК “WYKSTA, CENIE I NAUKA BEZ GRANIC -’2005” (Praha);
14 Всероссийских НПК, проводимых ВИВТ (2004, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.), Воронеж ским институтом МВД (2003, 2005, 2007 г.г.), Центральным филиалом Российской академии правосудия (2005, 2006, 2007 г.г.), Воронежским институтом Министерства юстиции (2007, 2008 г.г.) и Тамбовским военным авиационным инженерным институтом (2004 г.);
7 Межведомственных НПК, проводимых Западным отделением Российской академии Ра кетно-артиллерийских наук (1999 г.), 3 ЦНИИ (2001 г.), 5 ЦНИИИ (2001 г.), 37 НИИ (1994, 1995, 1997 г.г.) и Пензенским артиллерийским институтом (1995 г.);
13 НПК, проводимых Воронежским государственным техническим университетом (2006, 2007, 2008 г.г.), Военной академией войск ПВО им. Говорова (1990 г.), Михайловским артилле рийским университетом (1989 г.), 3 ЦНИИ (1997), 6 ЦНИИ (1989 г.) и Тульским артиллерийским институтом (1987, 1989, 1991, 1993, 1997, 1999 г.г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 375 научных трудах, в том числе 217 печатных: 4 монографиях и 32 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы из 263 наименований. Основная часть работы изложена на 360 страницах, содержит 66 рисунков и 32 таблицы.
Диссертационная работа выполнена в ВИВТ в соответствии с научным направлением “Моделирование информационных технологий;
разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, эконо мических и социальных процессов и производств” (№ государственной регистрации 001.2005.2305).
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении раскрывается постановка проблемы и обосновывается актуальность е реше ния. Дается краткий анализ ранее выполненных исследований в данной проблемной области, определяются цели и задачи исследований, формулируются основные научные методические и практические результаты.
Первая глава “Постановка проблемы синтеза ОФС” направлена на разработку постановки проблемы. С этой целью проведен анализ различного назначения организаций и показано, что выполнение значимых задач осуществляется организациями среднего и высшего уровня функ циональной деятельности, представляющих по совокупности системоопределяющих свойств ОТС уровня ФС. Применение их при реализации исполнительной функции, трансформированной в условиях конфликта в наступательную и оборонительную, осуществляется в форме операций – динамической структуре одиночных, групповых и массированных действий (ОД, ГД, МД) управ ляющих, исполнительных, оборонительных и обеспечивающих элементов (УЭ, ИЭ, ОБЭ, ОЭ), определяемых предназначением организации. Характерной особенностью применения ФС явля ется выполнение задач в условиях интегрированного противодействия ИУС конкурентов.
Показано, что основу принятия решений в ФС по управлению СНД и СОД составляет информация, добываемая различного типа источниками информации – ИС и обобщаемая на уровне СДИ. Разрушение контуров управления средствами, комплексами, подсистемами и СНД (СОД) в целом приводит к возрастанию неопределенности условий конфликта и увели чению риска принятия ошибочного решения. Вследствие интеграции средств ИУС требуемый эффект дезорганизации управления ФС {B} может быть достигнут только при комплексном и координированном воздействии на их методами и средствами ИБ и активного воздействия.
Это приводит к необходимости создания ОФС, эффект применения которой заключается в на рушении временного баланса функционирования контуров принятия решений в иерархиче ской структуре ФС {B}, проявляющегося в снижении количества и эффективности используе мых средств, комплексов и подсистем СНД (СОД). Для исследования эффективности ОФС в структуре ИУС ФС {B} выделены контуры: добывания информации для поиска и вскрытия элементов ФС;
управления СНД (СОД), осуществляющих поиск информации, целераспреде ление и управление средствами и комплексами по вскрытым ОЭ (ИЭ);
управления средствами и комплексами СНД (СОД);
функционирования отдельных ИС поиска, управления средствами и комплексами СНД (СОД).
В качестве типового, соответствующему более полному представлению, определен много целевой конфликт, структурированный на иерархические ядра уровня двусторонних действий – соответствует уровню ФС;
сценариев – ОТС;
эпизодов – ТС;
ситуаций – комплексов;
дуэлей – отражает условия конфликта ОЭ (ИЭ) со средствами ИЭ (ОБЭ) и состояний, характеризую щих информационное взаимодействие между отдельными ОЭ (ИЭ) и ИС конкурентов. Данная декомпозиция логически вытекает из структуры конфликта ФС, позволяет полно и достаточно наглядно представить систему целей и задач ИБ и реализующую их организационно функциональную структуру ОФС в составе ООТС, ТОС и КСБ уровня ОТС, ТС и комплексов.
Установлено, что применение ОФС должно базироваться на иерархической системе задач ИБ, характеризуемых объектами воздействия – средствами ИУС конкурентов. Выполнение задач ИБ реализуется методами индивидуальной, групповой и общей безопасности на основе комплексов суммирующего (КИБ, КГБ) и доминирующего (КОБ) вида. Структура ОФС пред ставляет четырехуровневую систему:
уровень элементов комплексов: КСБ комплексов на основе КИБ ОЭ и ИЭ в ОД;
уровень ТС: ТОС на основе КИБ КГБ ОЭ и ИЭ в ГД ТС;
уровень ОТС: ООТС на основе КИБ КГБ КОБ объектов и ИЭ в МД ОТС;
уровень ФС: ОФС на основе совокупности информационно-обеспечивающих систем (ИОС) уровня ООТС и ТОС и элементов активного воздействия на средства ИУС.
Применение ОФС осуществляется АСУ, принимающей управляющие, информационные и взаимодействующие решения на этапах планирования и организации распределения ресурса ИБ (КСБ) и непосредственного управления ресурсами ИОС по выявленным ИС – объектам воздействия в динамике действий ФС. Основу структуры АСУ составляет иерархическая сис тема пультов (уровень КСБ), пунктов (уровень ИОС) и центр (уровень ОФС) управления ФС, функционирующих в режимах централизованного, децентрализованного или автономного управления.
Вторая глава “Методологические основы технологии синтеза ОФС” посвящена методоло гическим основам технологии моделирования е облика. Она обеспечивает единство методов анализа и синтеза облика ОФС и включает иерархическую модель конфликта ФС;
модель иссле дования эффективности ОФС и е отдельных элементов в конфликтах различных уровней;
об щую и частные модели и методы синтеза совокупности ОТТТ к КСБ, ТОС и ООТС и оптималь ному варианту облика ОФС с учетом разновидовых ограничений по размещению и применению средств КСБ.
Установлено, что технология моделирования синтеза ОФС (рис. 1) должна базироваться на принципах и категориях синтеза: начальной, промежуточных и заключительной стадиях;
органи зационно-функциональном, системотехническом и техническом аспектах;
внешнесистемного и внутрисистемных уровнях;
установлении динамической взаимосвязи между составными частями синтеза;
структуризации и формализации составных частей синтеза и обеспечении сходимости облика ОФС к оптимальному.
Принципы синтеза Общие Частные Специальные Стадии синтеза Заключи Промежуточная стадия Началь- Циклы синтеза тельная ная стадия … Этапы стадия Аспекты синтеза Технический синтез Системотехнический синтез Организационно-функциональный синтез Внешнесистемный синтез Внутрисистемный синтез Уровни синтеза … … Рис. 1. Структура технологии моделирования синтеза ОФС Показатели эффективности ОФС отображают зависимости характеристик вариантов е об лика на уровнях интегральных, информационно-системных и информационных свойств. Учи тывая функциональную связь затрат и эффективности, в задаче моделирования синтеза ОФС в качестве основных используются показатели эффективности и затрат, составляющие основу критерия “эффективность-стоимость”. Критерий эффективности ОФС определяется из принци па удовлетворения целей ФС и представляется в форме минимизации затрат на создание и при менение при обеспечении максиминного количества выполненных задач ФС, где максимум оп ределяется стратегиями действий ОФС, а минимум – способами противодействия ФС.
Постановка задачи моделирования синтеза ОФС формулируется следующим образом. Пусть определена цель создания ОФС. В е состав могут быть включены новые, полностью или час тично существующие организационные структуры ООТС, ТОС и КСБ, облик которых при не обходимости может изменяться. Требуется определить облик такой ОФС, которая наилучшим образом соответствует поставленной цели в заданных ограничениях. Формально постановка задачи синтеза ОФС имеет вид (1) V * Arg min С (V ), V {Vд } {Vд } {V : W (V, U ) Wтр, R(V,U ) R)}, где C (V ) – функция затрат на создание и применение ОФС, минимальное значение которой со ответствует представлениям ФС о наилучшем V * варианте ОФС;
{V } – множество допустимых V д вариантов ОФС;
W (V,U ) – показатель эффективности решения задач V вариантом ОФС в ус ловиях U ;
W тр – требуемая эффективность решения задач ОФС;
R(V,U ) – ресурс, потребный для создания и применения V варианта ОФС в условиях U ;
R – заданные ограничения (энерге тические, пространственные, временные и др.) ресурса R(V,U ), необходимые для создания V варианта ОФС.
Непосредственно решить задачу синтеза в виде (1) невозможно. Основным методом е реше ния является метод иерархической декомпозиции по составным частям синтеза ОФС, позволяю щий разукрупнить задачу на основе отношения “целое-часть” и реализовать “право вмешатель ства верхнего уровня” и “зависимость верхнего уровня от нижних уровней”. В соответствии с ним облик ОФС представляется в виде совокупности V (V D,V S,V Х ) описаний функций V D, структуры V S и множества характеристик V X, т.е. совокупности организационно функционального, системотехнического и технических обликов ОФС. В зависимости от состояния проработки облика ОФС и целей в ходе исследований, между аспектами синтеза в соответствии с методом погрупповой оптимизации могут устанавливаться отношения иерархии, имеющие вид:
а) задача организационно-функционального синтеза:
~~ * * * Arg min C (V D, V S, V X ), (2) VD D {VдD } V ~* ~ * R;
D D D (V D,V S,V X ), W (V,U ) Wтр, R(V,U ) V V :V V д б) задача системотехнического синтеза:
~* ~* S* (3) Arg minS C (V D, V S, V X ), V S V {Vд } ~* ~* VдS V S :V S (V D,V S,V X ), W (V,U ) Wтр, R(V,U ) V R;
в) задача технического синтеза:
~* ~* X* (4) min X C (V D, V S, V X ), V Arg X V {Vд } ~* ~* VдX V X :V X (V D,V S,V X ), W (V,U ) Wтр, R(V,U ) V R, где символ “~“ указывает на решения, полученные с предыдущего шага итерации.
Задачи (2), (3) и (4) решаются совместно. При невозможности получения приемлемого решения одной из этих задач уточняются решения других задач, а также ограничения и усло вия. Возникающая в результате такого итерационного процесса последовательность решений будет сходиться к V (V D*,V S *,V X * ), являющемуся решением общей задачи синтеза ОФС (1).
Основу моделирования облика ОФС составляет метод синтеза, рассматриваемый как много уровневая процедура его поэтапного обоснования. Его основу составляет модифицированный метод поиска оптимального решения в дискретных нелинейных задачах с экстремальными группами переменных в сочетании с агрегативным принципом поэтапного формирования обли ка ОФС, включающим “свертку” получаемых решений поэтапно от нижнего иерархического уровня к верхнему, итеративный процесс погрупповой оптимизации переменных параметров на каждом уровне и согласование условий (ресурсов) верхних уровней с элементами (целями, за дачами, ресурсами и условиями) нижнего уровня. Модификация метода состоит в учете дина мики и многоцелевого характера конфликта, реализованного с помощью методов теорий иерар хических многоуровневых систем, оптимального распределения ресурсов, максимина, много шаговых игр на выживание и динамического программирования, которые адекватно примени мы к одноэтапному синтезу на каждом уровне структуры ОФС.
В качестве условия применимости метода синтеза ОФС (“сходимости” при определении оптимальных решений за конечное число итераций) принимается характеристика моделируе мости метода, обеспечиваемая: проверкой и обеспечением сходимости метода на аспектах синтеза;
использованием в моделях анализа и синтеза ОФС единого модифицированного го мотопического метода принятия решений;
разработкой взаимосвязанных по входу и выходу показателей моделей и методов исследования эффективности применения ОФС на различных уровнях конфликта, обеспечивающих монотонную зависимость показателей верхнего уровня от показателей нижних уровней;
учетом “накопления” системного эффекта от комплексного применения разноцелевых КСБ в структуре действий ФС;
модификацией конструктивных ме тодов, связанных с допущениями и предположениями о поведении целевых функций (их зави симостей) в области значений исследуемых параметров – вариантов облика (монотонность функций соседних иерархических уровней, непрерывность (или дискретность) функциональ ных зависимостей, замена дискретных зависимостей на непрерывные и др.), что позволяет по низить погрешности принимаемых решений.
Третья глава “Моделирование иерархических многоуровневых ОФС” направлена на мо делирование конфликтной устойчивости ФС на основе модели синтеза, в которой общая зада ча исследования облика ОФС представляется задачей оптимального распределения разнород ных ресурсов в нелинейных задачах с экстремальными переменными;
поэтапное формирова ние совокупности ОТТТ от нижнего уровня элементов к последующему верхнему осуществ ляется на основе принципа координации по целям, ресурсам и условиям;
парирование неопре деленных факторов обеспечивается методами типизации и прогноза, инвариантно исполь зуемыми на уровнях конфликта.
Моделирование частных задач распределения общего ресурса ИБ состоит в выборе вари антов: а) ОФС на основе ресурсов средств КСБ между ОЭ и ИЭ в МД ФС;
б) ООТС – ресурсов средств КОБ, КГБ и КИБ на уровне ОТС;
ТОС – ресурсов КГБ и КИБ на уровне ТС и КИБ – ресурсов средств на уровне комплексов и в) КСБ на основе оптимизации ресурсов средств ИБ по диапазонам условий применения (ДУП).
Задача моделирования синтеза состава ОФС сформулирована в максиминной постановке по распределению ресурсов элементов управления, поиска информации и ИБ с учетом ограниче ний по их размещению и применению на иерархических ядрах конфликта уровня двусторон них действий, сценариев, эпизодов и ситуаций.
Модель исследования эффективности ОФС реализована по интегральному показателю эффективности – вероятности P( x, y) снижения конкурентоспособности ФС {B} за s 1,...,S этапов операции до минимального уровня С В (ФС {В} – конкурентоспособности ФС {А} до уровня С А ) при условии использования оптимальных стратегий распределения ресурса x ( y ) на основе решения функционального уравнения P( x, y ) = max min pi q j f ( x aij, y bij ) = min max pi q j f ( x aij, y bij ) (5) qj {q j } pi { pi } i, j i, j 1, если x CA, y CB ;
с граничными условиями P( x, y) = где a ij, bij – выигрыши ФС в случае, 0, если x CA, y CB, если она выбирает i -ую стратегию с вероятностью p i, а ФС {В} – j -ую стратегию с вероят ностью q j.
С позиции технико-экономического критерия оптимальным считается распределение стоимостного ресурса s -го варианта ОФС, обеспечивающее гарантированную эффективность применения ФС для рассматриваемого этапа операции 1* 2* АСУ * )= max А СУ min [(1– )U s (,{ s }) ], 1 2 АСУ 1 2 АСУ,, (,, ps ps ps ps ps ps ps ps ps 1 }{ s} { ps, ps, ps, { s }) ;
(6) 1 2 ACУ 1 2 АСУ Us n gs (,, ;
0 1;
ps ps ps ps ps ps ps ps no где 1, ps, ps – относительная (относительно стоимости C1ИЭ N ИЭо ИЭ ФС) доля стоимости s 2 АСУ ps го варианта ОФС;
s – матрица стратегий поведения ФС {В} по распределению ресурса ИЭ, ОБЭ и КСБ для s -го варианта ОФС;
n gs (...) – математическое ожидание числа ИЭ (заданного состава N ИЭ ), выполнивших поставленные задачи при применении s -го варианта ОФС;
n o – тоже, но без применения ОФС ( p 0 ).
Целевая функция ( 1 ИЭs ) U s (...) представляет собой коэффициент ( K ТЭЦ ) технико экономической целесообразности (ТЭЦ) применения ОФС, выполнение условия (1 ИЭs ) U s (...) 1 которого свидетельствует о е целесообразности применения. При заданном * варианте АСУ ( ИЭs ) значение K ТЭЦ представляется выражением АСУ 1 1 K ТЭЦ = К ТЭЦs К ТЭЦs (7) 1 2 1 1 2 (1 ps ) n пр ( ps, { s }) (1 ps ) n g ( ps, { s }), 1 no no где nпр ( 1,{ s 1}), ng ( ps,{ s 2 }) – математические ожидания числа ИЭ, выполнивших поставлен ps ные задачи при применении ОФС ( 1 и ps ) для защиты ОЭ и ИЭ ФС от ИС ИЭ, ОБЭ и КСБ ФС ps {В} ( { s 1}, { s 2 } ).
Конфликтная устойчивость ФС исследуется с помощью модели, определяющей максимин ную стратегию обеспечения заданной эффективности е применения (“огибающую”) на множе стве стратегий поведения ФС {B}. Она представляется дискретной оптимизационной задачей распределения ресурса средств КСБ по ИС – объектам воздействия, решаемой комбинаторным методом дискретного программирования.
Решение задачи распределения ресурса средств ИБ для обеспечения конфликтной устойчи вости ОТС осуществляется поиском оптимального плана назначения средств ТОС1,2 для защиты ОЭ (вектора К ОЭ ) и ИЭ ( К ИЭ ), обеспечивающего opt opt Рнп i ( АОЭ, К ОЭ, ) Ров i ( АИЭ, К ИЭ, )], (8) ИБ ИЭ ИБ ИЭ mаа min [ ОЭ ИЭ {К ОЭ, К ИЭ } { ОЭ, ИЭ } i 1, при К ОЭ1 + К ОЭ2 =1 (или 2);
К ИЭ1 + К ИЭ2 =1 (или 2 – по числу ТС);
ИЭ, ИЭ i 0, где К ОЭ = К ОЭ, К ОЭ и 1 пi вз К ИЭ = К ИЭ, К ИЭ, где К ОЭ, К ИЭ – переменные, равные “1”, если ТОС1,2 назначена для обеспечения 1 2 i i действий 1-ой или 2-ой ТС и “0”, – если не назначена;
РпИЭ ( АОЭ, К ОЭ ), Рвз i ( АИЭ, К ИЭ ) – вероятности ИБ ИЭ ИБ i применения и выполнения ИЭ поставленной задачи в ГД 1-ой и 2-ой ТС в условиях использова ния КИБ отдельно или совместно с КГБ ОЭ и ИЭ ( АОЭ, АИЭ ) и плана назначения средств ТОС ОЭ ИБ ИБ и ИЭ ( К ОЭ, К ИЭ ) на n -ом этапе действий, n =1,2…;
ИЭ ( К ОЭ, ОЭ ), ИЭ i ( К ИЭ, ИЭ ) – приращение i i пi вз вероятности выполнения ИЭ поставленных задач в ГД 1-ой и 2-ой ТС от плана назначения ( К ОЭ, К ИЭ ) и стратегий применения ИЭ и ОБЭ ОТС {В} при воздействии на ОЭ и ИЭ ТС ( ОЭ, ИЭ ): ИЭ ( К ОЭ, ОЭ )= РпИЭ ( АОЭ, К ОЭ )– РпИЭ ( АОЭ );
ИЭi ( К ИЭ, ИЭ )= Рвз i ( АИЭ, К ИЭ )– Рвз i ( АИЭ ), где ИБ ИБ ИЭ ИБ ИЭ ИБ пi i i вз Рп i ( АОЭ )= Р п i, Рвз i ( АИЭ )= Р вз i – вероятности применения и выполнения ИЭ поставленных за ИЭ ИБ ИБ ИЭ ИБ ИБ дач в ГД 1-ой и 2-ой ТС в условиях применения только КИБ ОЭ и ИЭ ( АОЭ, АИЭ ), соответст- ИБ ИБ венно ( К ОЭ, К ИЭ =0,0).
Решение данной оптимизационной задачи целочисленного программирования осуществля ется на основе системы уравнений, определяющей оптимальные комбинации плана назначения средств ТОС1,2 по задачам (ГД), решаемым ОТС за n последовательных этапов операции opt opt ИЭ ИБ ИБ ИЭ ( К ОЭ1 1, К ОЭ2 0), если ( Рвз1 / Рвз2 ) ;
п2 п = (9) opt К ОЭ opt opt ИЭ ИБ ИБ ИЭ ( К ОЭ2 0, К ОЭ2 1), если ( Рвз1 / Рвз2 ) ;
п2 п opt opt ИЭ ИБ ИБ ИЭ ( К ИЭ1 1, К ИЭ2 0), если ( Рп1 / Рп2 ) ;
вз2 вз К ИЭ = (10) opt opt opt ИЭ ИБ ИБ ИЭ ( К ИЭ2 0, К ИЭ2 1), если ( Рп1 / Рп2 ).
вз2 вз Области устойчивого распределения ресурса ТОС1,2 для защиты ОЭ и ИЭ в ГД 1-ой и 2-ой ТС приведены на рис. 2 и 3.
ИБ ИБ ИЭ ИЭ ИБ ИБ q вз Pвз1 / Pвз2 1 qп Pп1 / Pп2 вз п 1,0 1, * K ОЭ1 0 * K ИЭ1 0,8 0, K ОЭ 2 1 K ИЭ 2 q ов 1 q нп 0,6 0, S S 0,4 0, * K ОЭ1 1 * K ИЭ1 * K 0 * K 0,2 0, ОЭ 2 ИЭ ИЭ ИЭ S1 S q ов 1 п1 вз q нп 0 0,2 0,4 Б1 0,6 0,8 1,0 0,2 0,4 Б1 0,6 0,8 1, Рис. 2. Области устойчивого распреде Рис. 3. Области устойчивого распределе ления ТОС для защиты ОЭ двух ТС ния ТОС для защиты ИЭ в двух ГД Из (9) и (10) следует, что принятие решений о назначении ТОС определяется значениями q п и q вз, равным отношению средних вероятностей применения ИЭ с помощью ОЭ ( Р п i ) и выполнив ИБ ших поставленные задачи ( Рвз i ) в ГД 1-ой и 2-ой ОТС в условиях использования КСБ. При этом ИБ значения порогов областей назначения ТОС ОЭ 1-ой и 2-ой ТС (этим областям соответствуют площади S 1 и S 2 ) определяются отношением вероятностей Рвз ИЭ ОТС ( q вз = Рвз1 / Рвз2 ) и, наобо ИБ ИБ ИБ рот, значения порогов областей назначения ТОС ИЭ определяются отношением вероятностей при менения ИЭ РпИБ с работоспособных ОЭ по результатам отражения ИЭ ОТС {В} на предыдущих этапах действий ( q п = Рп1 / Рп2 ). Это обстоятельство имеет ясный физический смысл, так как в этих ИБ ИБ условиях обеспечивается равноэффективное устойчивое применение обеих ОТС при отражении МД ОТС {В} по ОЭ и проведении МД ОТС по объектам ОТС {В}.
Для обоснования структуры информационной подсистемы ОФС разработана модель, по зволяющая исследовать е изменение за счет интеграции с разнотипными ИУС взаимодейст вующих ФС. Существо задачи состоит в поиске по критерию «эффективность-стоимость» оп тимальной структуры ОФС на основе оптимизации взаимного расположения взаимосвязей средств автономных ИУС, определяемых распределением по времени выполняемых функций ОФС. При этом эффективность ОФС определяется средним количеством вскрытых элементов ФС {В} (11) U ( X ) max min Pijkln ( x, y) ijkln ( x, y), { y} { x} ijk ln где Pijk ln – вероятность поиска информации о j -ом элементе ФС {В} i -ым элементом ОФС для решения l -ой задачи от k -го источника информации в n -ый момент времени;
ijln – важ ность информации для i -го элемента ОФС;
X – множество связей между элементами ИУС, M равное X X * X m ;
X * – множество межсистемных связей;
Y – множество стратегий пове m дения ФС {В}.
В предположении неизменности связей между элементами ОФС X m функционал (11) оп N тимизируется по множеству X *, где X n – множество межсистемных связей * * X * \ X n |X* n n интеграции в n -ый момент времени ОФС;
N – количество дискретных моментов времени на интервале применения ОФС. Поиск решения реализован с помощью алгоритма, разработанно го на основе приближенного метода последовательного назначения единиц для определения значений x1, x 2,..., x,..., x, 1, для которых справедливо выполнение условия Pijkln ( X, Y ) ( X,Y ) Pijkln ( X,Y ) (X,Y ) ijk ln 1 1 ijk ln 1 ijk ln ijk ln (12) C( X,Y ) C( X 1,Y 1 ) и в приближенное решение X n включаются те x, для которых выполняется ограничение те * кущей стоимости C ( X, Y ) заданной.
Предложена модель синтеза АСУ ОФС, базирующаяся на положениях: а) задача синтеза АСУ является составной частью общей задачи синтеза ФС, заключающейся в обосновании ОТТТ к структуризованной системе пунктов (центра) управления, добывания информации и ИБ;
б) синтез ОФС основывается на обосновании дополнительных требований к АСУ в части обеспечения эффективного применения КСБ и в) обоснование дополнительных ОТТТ к АСУ ограничивается рассмотрением способов комплексного и координированного применения КСБ в моделях оценки эффективности ОФС с учетом пространственно-временных ограниче ний, обусловленных основными ТТХ АСУ. Учет данных обстоятельств обусловливает опти мальную совокупность информационных, оперативных и организационных (взаимодействие) решений в соответствующих контурах принятия решений АСУ в виде системы действий опе ративного планирования, целераспределения, целеуказания и непосредственного управления ресурсами КСБ, ТОС и ООТС.
В четвертой главе “Методологические основы технологии организационно функционального синтеза облика ОФС” приведена технология моделирования организационно функционального синтеза, базирующаяся на системе принципов, категорий, научных подходов и методов, раскрывающих содержание и структуру синтеза, постановку задачи и метод е ре шения (см. рис. 4).
Научные подходы и постановки, принципы синтеза Метод прогноза облика Метод организационно- Кон противодействующих ФС функционального синтеза ОФС фликт Иерархиче Цель синтеза Цель синтеза ские ядра конфликта Принципы синтеза Принципы синтеза Категории синтеза Категории синтеза Задачи синтеза Задачи синтеза Метод представле Функции синтезируемой ОФС Функции прогнозируемой ФС ния многоце левого кон Способы применения Способы применения фликта ФС Совокупность средств ОФС Совокупность средств ФС Метод прогноза облика противодействующих ФС Метод декомпозиции облика ОФС Метод типизации условий применения ОФС на иерархических ядрах конфликта Метод формирования структуры облика ОФС Рис. 4. Методология организационно-функционального синтеза ОФС Основу моделирования обоснования облика ОФС составляет метод организационно функционального синтеза, направленный на раскрытие е организационного и функционального строения, поскольку функции системы определяются е структурой. Он направлен на обоснова ние задач, состава, структуры и оперативно-тактических требований, предъявляемых к ОФС, как системе информационного обеспечения по интегральным показателям применения ФС. Ме тод в соответствии с (1) и (2) представляется задачей минимизации затрат на создание и при менение ОФС для обеспечения конфликтной устойчивости действий ФС. Решение задачи ос новывается на представлении облика ОФС в виде взаимообусловленной совокупности стадий (начальной, промежуточных, заключительной), аспектов (процессуального, операционного, структурного, параметрического) и уровней (внешнесистемного, внутрисистемных) разукруп нения исследований. Облик ОФС представляется в пространстве параметров, описывающих его свойства управления, информационного обеспечения и ИБ на рассматриваемых аспектах синтеза, характеризующих условия и способы реализации воздействий, структуру и парамет ры выполняемых функций. Формализация задачи обеспечивается введением функций агрега тирования и дезагрегатирования и наполнением их конкретным содержанием на аспектах син теза с детализацией по уровням агрегатирования для получения полного представления о вы полняемых функциях ОФС, их взаимосвязях, параметрах и применении.
Моделирование облика ОФС базируется на результатах прогноза облика конкурирующих ФС в виде структуры выполняемых ими задач, функций и средств управления, поиска инфор мации и исполнения, определяемых с помощью предложенного метода прогноза. Прогноз проводится на стадиях (циклах, этапах) и аспектах (функциональном, структурном и парамет рическом) с детальным исследованием на внешнесистемном и внутрисистемных уровнях в ог раниченной области допустимых характеристик облика ФС. Метод представляется задачей минимизации затрат для реализации ФС {B} максимальной эффективности выполняемых за дач, алгоритмически реализованной в виде связанных по входным и выходным показателям эффективности итерационных процедур, учитывающих и определяющих тенденции и законо мерности развития объекта прогноза на множестве способов противодействия.
Показано, что моделирование синтеза ОФС должно проводиться к некоторой специфиче ской надсистеме, образованной всей совокупностью элементов, участвующих в конфликте. Ме тод структуризации данной надсистемы состоит в установлении функциональных, информа ционных и временных связей между элементами ФС и выявления, какие из них нужно рассмат ривать связанными отношениями конфликта относительно ресурса. На основе формального “покрытия” элементами ФС тот или другой ресурс, определяются целостные отношения (ядра) конфликта, обеспечивающие формирование пространства е состояний. Тогда облик ОФС на ядрах конфликта представляется номенклатурой ОТТТ в виде вектора задач ИБ.
Формирование вариантов структуры ОФС осуществляется с помощью метода последова тельного наращивания представлений о характеристиках е элементов вплоть до нижнего уровня – уровня средств ИБ по ветвям древовидного графа с учетом переменной структуры ограничений, имеющих на каждом иерархической уровне различное значение и содержание. Иерархический граф структуры ОФС характеризует входимость в узлах любого уровня графа множества воз можных вариантов.
Методически решение задачи состоит в е декомпозиции по аспектам синтеза ОФС. На всех аспектах используется одна и та же целевая функция C ( X n ), но разные ограничения ( GnФС, GnСС, GnТС ), разные подмножества варьируемых параметров и соответственно, разные допус тимые множества вариантов n го количества элементов структуры ОФС { X д }ФС, { X д }СС и { X д }ТС.
Очевидно, что решение этих задач не совпадают, то есть { X n }ФС { X n }СС { X n }ТС. Пересечение * * * этих множеств в по аспектам X n {X n }ФС {X n }СС {X n }ТС ;
{X д } {X д }ФС {X д }СС {X д }ТС * * * * обеспечивает поиск варианта структуры облика ОФС.
Исходя из общей схемы представления структуры осуществлена структуризация описания облика ОФС. Сущность задачи в этом случае состоит в выборе такой совокупности элементов из генерируемого множества, которая обеспечивает максимальную эффективность примене ния ОФС только на базе допустимых вариантов элементов. Так как последовательность реше ния задач строго иерархична, то возможно построить схему формирования структуры ОФС на аспектах синтеза, обеспечивающую проецирование траектории формирования е структуры на синтез структуры ФС. Модель такой структуры ОФС в этом случае базируется на векторах функциональных, структурных и технических параметров всех е ИОС. На уровнях КСБ, вследствие нелинейности и сложности взаимосвязей между средствами ИБ, моделирование ва риантов их структуры осуществляется на основе логико-вероятностных методов исследования структурно-сложных систем с помощью формул алгебры логики путем формального “покры тия” ИС – объектов воздействия возможной номенклатурой средств ИБ с учетом характеристик условий ядра конфликта уровня ситуации.
В общем виде задача представляется функцией минимизации затрат на создание ОФС для обеспечения устойчивости применения ФС на множестве стратегий поведения ФС {B} с учетом иерархической системы ограничений. Сходимость метода обеспечивается последовательным вложением друг в друга непустых замкнутых множеств вариантов. При этом сжимающее ото бражение на каждом из аспектов обеспечивает стремление диаметров множества вариантов структуры к нулю. На основе теоремы о вложенных шарах пересечение этих множеств сводится к неподвижной точке отображения в метрическом пространстве вариантов – предпочтительному варианту структуры ОФС.
Пятая глава “Теоретические основы технологии системотехнического и технического син теза ОФС” посвящена разработке технологии моделирования системотехнического синтеза ОФС в виде совокупности научных подходов, принципов, моделей и методов обоснования ка чественно-количественного состава, структуры, способов применения и основных е характе ристик (рис. 5).
Существо технологии моделирования основывается на решении оптимизационной нели нейной задачи с экстремальными переменными поуровневой оптимизацией вариантов ОФС на основе метода погрупповой оптимизации при декомпозиции общей задачи на иерархическую совокупность частных задач, последовательное решение которых обеспечивает сходимость решения задачи. При этом на верхнем уровне иерархии ФС моделируется процедура поиска варианта ОФС, обеспечивающего нахождение седловой точки игры в стратегиях действий сторон с учетом эффективности элементов ИОС нижестоящих уровней. При нахождении оп тимального решения формулируются последовательно задачи синтеза на нижестоящих уров нях, на которых методами динамического программирования, максимального элемента и ап проксимации осуществляется поиск элементов варианта ООТС (ТОС, КСБ). Процесс поиска заканчивается на уровне синтеза ОФС.
Метод системотехнического синтеза ОФС Принцип мате- Метод учета Процедура обос- Метод выбора общего опти матической де- неопределен- нования состава и мального решения композиции за- ности условий структуры ОФС по ОФС дачи синтеза ОФС синтеза ОФС 4 уровень Метод выбора оптимального варианта облика ОФС синтеза Постановка задачи Модель исследо- Метод выбора Формулирование технико Научные подходы и постановки, принципы синтеза математической вания эффектив- оптимального экономического многошаговой игры ности вариантов варианта обоснования вари на выживание ОФС ОФС антов облика ОФС Алгоритм поиска оптимального решения 3 уровень Метод обоснования способов применения ООТС синтеза Метод выбора и распреде- Метод распределения Метод распределения раз ления ресурсов КГБ для ресурсов КОБ объек нотипных КГБ по задан обеспечения устойчивых тов ОТС по объектам ному количеству защи действий ОТС воздействия щаемых объектов ОТС Задача назначения КГБ Задача назначения КГБ ИЭ в ГД ТС ОЭ и объектов ОТС 2 уровень Метод технико-экономического обоснования оптимального состава ООТС синтеза 1 уровень Метод выбора опти- Метод выбора опти- Метод выбора опти синтеза мальных вариантов мальных вариантов со- мального состава состава КИБ става КГБ КОБ Метод вы- Метод выбо Метод вы- Метод выбора Метод выбо Метод выбо бора вари- ра оптималь бора вари- оптимальных ра оптималь ра опти антов ос- ных вариан антов ос- вариантов со- ного состава мального со тов состава нащения нащения става КГБ ИЭ в КОБ ИЭ в става КОБ КГБ ОЭ ТС ОЭ КИБ ИЭ КИБ ГД ТС МД ОТС ОЭ ОТС Рис. 5. Структура технологии моделирования системотехнического синтеза ОФС Предложена модель исследования эффективности ОФС в виде иерархической системы моделей, отражающих взаимосвязь по входным и выходным показателям эффективности средств КСБ, ИОС и ОФС. Модель основывается на теории многошаговых биматричных игр, методе конечно-разностных уравнений (модель ОФС), теории максимина, гомотопическом ме тоде исследования нелинейных оптимизационных задач с экстремальными ограничениями и методе динамического программирования (модели ИОС на уровнях ОТС, ТС и комплексов).
Она представляется иерархически вложенными друг в друга матрицами эффективности вариан тов КСБ и ИОС с учетом множества адаптивных стратегий поведения средств, комплексов и подсистем ИУС ФС {В}. Переход с уровня на уровень, вследствие удовлетворения целевых функций эффективности КСБ и ИОС принципу гомотопической инвариантности, осуществля ется на основе стохастических экстремальных значений интегральных показателей эффектив ности, на уровнях же информационных и информационно-системных показателей – с помощью переходных вероятностей, обусловленных функционированием отдельных ИС ФС {В} на раз личных этапах выполнения ФС задач. Динамический процесс перехода элементов ФС из со стояния в состояние определяется результатами оценки эффективности КСБ, приводящих к на рушению временного баланса функционирования комплексов и подсистем ФС {B}.
В модели на уровне ОТС определяется выигрыш в зависимости от распределения ресурса КСБ для различных вариантов е стратегий действий. Использование биматричных игр позво ляет выделить оценки эффективности КИБ, КГБ и КОБ для обеспечения конфликтно устойчивых действий ОТС, на основе которых методом погрупповой оптимизации определяет ся оптимальный вариант ООТС.
Установлено, что выбор оптимального варианта состава ОФС должен осуществляться на ос нове анализа и оптимизации многоэтапных действий до достижения требуемого соотношения со става элементов конфликтующих ФС. Оптимальным считается вариант ОФС, обеспечивающий максиминное значение критерия эффективности на множестве стратегий поведения ФС {В} – распределения ресурса способов применения средств, комплексов и ИУС. Оптимальность со става ОФС достигается моделированием поиска седловой точки игры ФС по интегральному по казателю эффективности и реализацией методом направляющих конусов поиска глобального из множества локальных экстремумов основных и обеспечивающих ресурсов ФС. Моделирование платежных матриц игры основывается на теории максимина и методе конечно-разностных уравнений с учетом расхода ресурса сторон при обмене действиями, теряемого на их осуществ ление и в результате воздействия ФС {В} за n - этапов действий.
Моделирование выбора облика ОФС осуществляется по технико-экономическим показате лям на основе оптимизации состава КИБ, КГБ и уточнения ОТТТ к КИБ ТОС, а также уточне ния ОТТТ к КОБ ООТС 2 -го и 3 -го уровней оптимизации. В основе подхода лежит поиск мак симинного решения задачи долевого распределения ресурса ОФС по коэффициенту ТЭЦ защи ты элементов ФС по критерию математического ожидания ИЭ, выполнивших заданным соста вом задачи за этап операции.
Разработан метод технико-экономического моделирования процесса обоснования соста ва ООТС на основе оптимального распределения стоимостных ресурсов с использованием мо дифицированного метода решения системы линейных уравнений Гаусса-Зейделя, реализую щего итерационный алгоритм выбора решений для трех уровней взаимосвязанных задач обос нования: комплекта и КИБ элементов комплексов;
комплекта и КГБ ТС и уточнение облика КОБ ОТС применительно к условиям иерархических ядер конфликта уровня ситуаций, эпизодов и сценариев, соответственно.
Выбор вариантов оснащения ОЭ КИБ на 1 -ом уровне моделируется на основе решения двух этапной задачи поиска коэффициента ТЭЦ получения оптимального соотношения между соста вами (стоимостными ресурсами) средств ИБ при ограничениях по размещению и применению.
На 1 -ом этапе задача сведена к поиску экстремума целевой функции на основе метода макси мального элемента, поскольку в качестве элемента назначения выбирается вариант КИБ, выра женный в дискретном количестве (или стоимости) разнотипных средств ИБ в определенном уча стке ДУП ИС – объектов воздействия. На 2 -ом этапе проводится выбор варианта КИБ для каж дого типа ОЭ по критерию ТЭЦ.
Обоснование оптимальных вариантов оснащения i1 и составов ik ( xik ) КИБ ОЭ комплек 1 сов для обеспечения максиминного значения целевой функции применения ТС в условиях || 1i || -ых способов противодействия ИЭ ТС {В} моделируется в виде ( i1, ik ( xik ) )= max min [ K ТЭЦ ( i1, ik ( xik ), 1i )], (13) 1 1 1 ||1 || 1 || i ||,|| ik ( xik )|| i Ki K I при Aзад ;
xik 1 1 1 1 y * ;
0,1,2,...
( Cik xik C (a )) ;
i i i yi ik Ni Ci1 k 1 i k В (12) коэффициент ТЭЦ рассчитывается путем определения отношения математического ожидания количества предотвращенных потерь i -ых типов ОЭ ТС за “n” последовательно проведенных ГД ТС {В} 1 1 1 1 (1 )(Ci1 N i Cik 1 N ik ) P1i ( ;
|| xik ||;
;
;
) I K ТЭЦ =(1– 1 1 ) 1 i i i гб об гб об (Ci1 N i Cik 1 N ik ) P1o (0,0, i1,0,0) i1 i I =(1– 1 1 ) xik ;
1 ;
1 ;
1 );
1 / P1o (...), (14) 1 1 oi (1 i )P i ( i;
1 oi i гб об i гб об i где N i, N ik, Ci1, Cik 1 – количество i -го типа ОЭ, обслуживаемых k -ое количество ИЭ в составе ТС и соответствующие им стоимости элемента;
1, 1 – относительная доля общей стоимости ОЭ с гб об I комплектом обслуживаемых ИЭ ( Ci1 N i ), которая может быть выделена для его оснащения КГБ i и КОБ при реализации оборонительной (1 -ой) функции;
i1 – относительная доля стоимости i го типа ОЭ ( Ci1 Ni Cik 1 Nik ), выделяемая для оснащения КИБ (определяется как суммарная стои мость средств ИБ, поиска информации и управления i -го типа КИБ);
P1i (...), P1o (...) – вероятности i сохранения i -го ОЭ как функция способов распределения ( i ) по нему различных типов ИЭ ТС {В} и вариантов распределения ik ( xik ) стоимостного ресурса КИБ, а также вариантов приме 1 нения ( 1, 1 ) КГБ и КОБ в условиях и без применения их в составе ТОС и ООТС;
Aзад – вектор гб об ограничений по размещению КИБ.
По условиям выбора оптимального варианта оснащения КИБ ОЭ считается, что тип, ТТХ средств ИБ, их стоимостные характеристики ( С ik ), варианты ТТХ и состав КГБ и КОБ за даны ( 1 1* ;
1 1* ). Это позволяет трансформировать задачу (12) с ограничениями (13) в гб гб об об задачу вида ( i1, ik ( x ik ))= max min [ 1 (1 i )P i ( i, ik ( x ik ), i, гб, об ) ];
(15) 1 1 1 1 1 1 1 1* 1* i 1 ( x 1 ) || ||i || 1 || i ||,|| ik ik K при:. (16) 1 (1 1 1 ) 1 1 1 1 1 1 ( xik ) i ( a yi );
0 1;
xik 0,1,2,...;
k 1, K i ik i i oi гб об k Задача (15) относится к классу двухуровневых оптимизационных задач распределения разнородного ресурса с дискретными ограничениями. Два уровня определяются условиями, при которых необходимо определить не только оптимальное распределение ( ik ( xik ) ) за- * * данного значения ресурса i1* для i 1,...,I, но и значение количества ( i1 оpt ) КИБ.
В условиях задачи могут быть рассмотрены КИБ минимум двух типов, включающие в свой состав средства ИБ, обладающие разноцелевым назначением для снижения эффективности при менения ИС управления ИЭ. Тогда задача обоснования состава КИБ представляется отысканием оптимальных соотношений между различными составами (стоимостными ресурсами) средств ИБ в рамках ограничений по размещению на ОЭ. В соответствии с целями КИБ №1 и №2 их объек тами воздействия являются ИС управления ИЭ. В связи с этим вероятность подавления ОЭ средствами ИЭ ТС {В} определяется совокупностью случайных событий, характеризуемых условными вероятностями вскрытия ОЭ ИС поиска информации и управления силами ИЭ ( i1 ), предварительного наведения выбранных типов ИЭ (основной ТС {B} на основе ИЭ B10, а также взаимодействующих ТС {В И } или {В 3 } на основе ИЭ B2А и B3В ) в район расположения И ОЭ ( Pпн i1 ), выдачи целеуказания ( Pцу i1 ) и точного наведения выбранного типа средства ИЭ на назначенный ОЭ ( Pтн i1 ) и, наконец, вероятностями его подавления различными типами средств ИЭ ( Pn i1 ), рассчитываемых в соответствии с выражениями: для КИБ №1 – Pi1 11 Pцу 1 Pтн1 Pni1, а 1 1 1 * i КИБ №2 – Pi12 i21 Pпн i1 Pтн i1 Pn*i1.
2 Тогда при заданном значении состава КИБ №1 и №2 функция i1* и задача (15) с 11 i i ограничением (16) будет трансформироваться в задачу вида ( i11, i1 2 )= max [ Ai1* (1 (1 Pi1 ( i1 2 ))(1 Pi11 ( i11 )) ];
(17) || ik || i * (комплекс B10 или B2 или B3В );
Ai1* 1 1* А (1 ) i i i K i1 K i 11 1* 11 при: ;
0 = (aiy ) ;
= (aiy ), (18) 11 1 y 1 12 2 y ( xiK 2 ) ( xiK 1 ) 1;
i i i i i i ik i ik i K2 1 K1 где (x ), ( x ) – относительные стоимости КИБ в зависимости от количества средств 11 1 12 ik iK1 ik iK ИБ в его составе №1 ( xiK ) или №2 ( xiK ) в k -ом участке ДУП ИС при реализации способов 1 1 индивидуальной ИБ ОЭ;
iy (aiy ), iy (aiy ) – относительные стоимости средств управления КИБ 1 №1 и №2 при реализации способов ИБ i -го типа ОЭ.
Задача (17) решается методом максимального элемента, поскольку в качестве элемента назначения выбирается вариант состава КИБ, выраженный в дискретном количестве (или стоимости) средств ИБ варианта №1 (или №2) в определенном ДУП.
Задача обоснования состава КГБ ОЭ ТС состоит в обосновании оптимальных составов КГБ и комплекта ТОС, обеспечивающих максиминное значение целевой функции применения ТС при || 1l || -ых способах противодействия ТС {В} в виде ( 1l, 1 ( y lk ) )={ max min [ KТЭЦ ( 1l, 1 ( y lk ), 1l )]}, (21) 1 lk lk ||1 || ||1 ||,||1 ( y1 )|| l l lk lk Il L P1li ( 1, || 1 ( y lk ) ||, 1 ) Ll (1 1 ) KТЭЦ =(1– 1 ) (22) 1l oi l lk l об l i l Kl L при ограничениях: 1l = 1 L1 1 ;
Cly (a* )) ;
;
(23) 1l ( Clk ylk oi ll yl ll l N i C1i k 1 Poi (...) l i 1, Il 1,...,L, 1 1 ;
0 y lk 0,1,2,...;
k 1,..., K l ;
l зад где l =1,…,L – номера типов объектов в составе ТС, подлежащих защите КГБ ( l – соответствует типу КГБ);
L l – количество l -го типа объектов в составе ТС;
1l – доля общей стоимости l -го типа объектов ( N il C1li ), выделяемая для их оснащения l -го типа КГБ;
1l – вектор распреде i 1, I l ления общей стоимости КГБ в составе ТОС ( 1 ) для формирования l -ых типов состава КГБ;
1 ( y lk ) – вектор распределения стоимости l -го типа КГБ ( 1l ) по k -ым типам средств ИБ lk ( y lk ) с учетом стоимости средств добывания информации и управления – Cly (a* ) ;
1 – доля об yl Il L N il C1i ), выделяемая для оснащения КГБ;
C1li – стоимость еди l щей стоимости объектов ТС ( l1i ницы i -го типа объекта с учетом стоимости КИБ в составе l -го типа объекта;
C lk, C ly – стоимо сти k -го типа средства ИБ и средств управления l -го типа КГБ;
1l – вектор, характеризующий назначение заданного количества различных типов ИЭ ТС {B} по l -го типа объектов ТС и спо собы их применения;
1l L – матрица назначения средств ИЭ ТС {В} по L l объектам l -ых ти пов ТС, защищаемых КГБ и КИБ;
N il – количество i -го типа ОЭ в составе объекта l -го типа ТС;
P1li (1, 1 ( y lk ), 1 ) – зависимость средней вероятности сохранения ОЭ i -го типа объекта при l lk l применении l -го типа КГБ (совместно с КИБ) от их состава ( 1 ( y lk ) ), общего количества в lk составе ТОС ( 1l ), состава и вариантов назначения заданного количества разнотипных средств ИЭ ТС {В} по l -го типа объектам ( 1l );
Poi (0,0, 1 ) – то же, но в условиях отсутствия применения КГБ.
l l Задача же выбора оптимальных составов и комплекта КГБ ИЭ в r -ых ГД ТС состоит в обосновании оптимальных типов КГБ, обеспечивающих в условиях противодействия ОБЭ и КСБ ТС {В} максиминное значение целевой функции, и решается в соответствии с приведен ным методическим подходом синтеза КГБ ОЭ ТС.
На третьем уровне обоснование состава КОБ для защиты объектов и ИЭ в МД ОТС моде лируется применительно к условиям типовых ядер конфликта уровня сценариев для заданных вариантов состава и способов применения КОБ и реализуется решением максиминной задачи определения среднего количества ИЭ, преодолевших противодействие СОД и выполнивших поставленные задачи. Задача является двухуровневой оптимизационной задачей, решаемой на 1-ом уровне методами динамического программирования и максимального элемента, а 2 -ом – методом аппроксимации на основе составления аналитического выражения целевого функ ционала и отыскания его экстремального значения.
Решение задачи состоит в обосновании оптимального состава КОБ, обеспечивающего мак симинное значение целевой функции защиты объектов ОТС в условиях || 1 || -ых способов про j тиводействия ИЭ ОТС {В}, и представляется в виде ||,|| (Z ) ||,|| ||)],, (Z ) J )= min [ K (|| (24) 1opt 1 1 1 1opt 1opt ( max об об j j ТЭЦ j j j ||1 ||,||1j ( Z 1 )|| ||1j || j Il R L (Z 1 ) ||,|| 1j ||)] где KТЭЦ = (1 ||, 1*, || (25) oi P1irl (|| rl 1 vlr* Ll (1 1r* ) ) об rl об l j j i r1l * 1 J при ограничениях: 0,1,2,..., (26) C1Z 1 C 1* (a1* ));
0 1 * 1 ;
Z j ( об об j j y y l l Ll CN j 1i i l 1, L i 1, I l где об – относительная доля общей стоимости объектов ОТС, расходуемая на применение КОБ с учетом затрат КСБ взаимодействующих ОТС ( 1 );
|| 1j (Z 1j ) || – матрица распределения * * J стоимости КОБ по j -ым типам средств ИБ ;
v lr* – (Z 1 ) 1* 1 1* 1* 1*, C (a ) / j j y об y y y l l Ll CN j1 1i i l 1, L i 1, I l доля количества l -го типа объектов, защищаемых КОБ в r -ом ГД ОТС, 0 v 1;
1* vl1* 1;
l l 1, L || 1rl* || – матрица распределения стоимости, затрачиваемой на применение КГБ l -го типа объек тов;
С1j, C1 об (...) – стоимость единицы j -го типа средств ИБ и y -го типа средств поиска ин y формации и управления;
P1li (...) – средние значения вероятностей сохранения i -ых типов объ ектов l -го типа ОТС от вариантов составов КСБ, а также от состава и способов применения (планов назначения) ИС управления ИЭ ОТС {В} (|| 1j ||);
1 – доля стоимости КОБ, выделяе * мая для применения относительно элементов ОТС ( 0 1 1 ). * Разработан метод обоснования способов применения ООТС на основе моделирования трех оптимизационных задач применения разнотипных КГБ и КОБ и управления ими: а) распреде ления заданного ресурса КГБ по разнотипным объектам защиты ТС;
б) распределения внутрен него ресурса КГБ и КОБ по ИС – объектам воздействия в заданных участках ДУП и по рубежам применения средств ИУС ОТС {B}.
Первая задача – моделирование распределения заданного ресурса КГБ объектов ТС све дена к задаче поиска оптимального плана назначения ресурса их средств ИБ, обеспечивающих максиминное значение вероятности сохранения ОЭ, входящих в состав объектов для множе ства стратегий поведения ТС {В} применительно к условиям типовых ядер конфликта уровня эпизодов с учетом расхода, потерь и переназначения средств ИБ по этапам действий ТС для защиты наиболее важных объектов.
Формально обоснование способов применения j -го типа КГБ ( r jkl J K ) объектов ТС * l l представляется задачей определения оптимального плана назначения средств ИБ в условиях lk ых способов противодействия ИЭ ТС {B}, обеспечивающей Kl Il lik Pikl ГБ ( r jk, lk )], l =1,…,L, max min [ (27) l l k l l {||r jk ||} {|| k ||} k1 i Kl при ограничениях l R lj ;
l r jk j 1,..., J l ;
rjk 0,1,2,..., l 1,...,L;
k Kl где – относительная важность i -го ОЭ в составе l -го типа объекта k -го номера, l l 1;
ik ik k Pikl ГБ (...) – средняя вероятность сохранения i -го ОЭ l -го типа объекта k -го номера, зависящая от плана распределения средств ИБ j -го типа КГБ ( r jk ) и стратегий поведения ТС {В} (рас l пределения средств ИЭ по l -го типа объектов ТС с номером k 1,..., K l );
lk – относительная важность l -го типа объекта k -го номера.
Метод представляется задачей целочисленного нелинейного программирования, решаемой методом ветвей и границ с изменяющимися по этапам эпизода переменными. Поиск решения осуществляется построением дерева решений и разбиения всего множества возможных планов распределения средств ИБ с учетом эффективности защиты каждого ОЭ, входящего в состав l -го типа объекта, и отыскании оценок на каждом шаге ветвления, обеспечивающих максимин ное значение количества сохраненных ОЭ с учетом их вклада в эффективность применения ТС.
Решение второй задачи – моделирование распределения средств КГБ ИЭ ТС, как задачи определения плана распределения ресурсов ИБ для обеспечения максиминного значения вы полненных ИЭ поставленных задач с учетом специфики задачи и свойств неубывания целевой функции осуществляется аналогично предыдущей задаче.
Решение третьей задачи состоит в обосновании оптимального состава КОБ ИЭ в МД ОТС ( Z j и обopt ), обеспечивающего в условиях lk -ых способов противодействия ОБЭ и КСБ 2 opt ОТС {В} максиминное значение целевой функции применительно к условиям типового ядра конфликта уровня сценария в виде ( обopt, || 2 opt (Z 2 ) || J )= max min [ KТЭЦ (|| об ||,|| 2 (Z 2 ) ||,|| 2j ||];
(28) 2 j j j || об ||,|| 2 ( Z 2 )|| ||2 || j j j Ir R (1 r* ) PirОТС ( об, r*, || 2 (Z 2 ) ||,|| 2j ||] KТЭЦ =[ (1 об ) (29) v 2* r r 2 i oi 2i 2i j r1i * J при ограничениях: * ;
Z ( CjZ 2 * * 0,1,2,..., C 2 y (a 2 y ));
0 об об j j r иб r M C ni j i r 1, Ri 1, I r где об – относительная доля стоимости “ R ” МД, выделяемая для применения КОБ для защи M ir C1иб nir );
r * – относительная доля общей стоимости КГБ, используемая ты ИЭ ОТС ( 2i r 1, Ri 1, I r для обеспечения решения i -го типа задач в r -ом МД ОТС (задана);
oi – относительная r стоимость (важность) i -го типа задач в r -ом МД ОТС oi M ir C1иб nir / M ir C1иб nir ;
r r 1, Ri 1, I r – доля i -го типа задач по снижению эффективности ИС – объектов воздейст r r* 1;
v 2i oi r 1, Ri 1, I r вия в r -ом МД, обеспечиваемых КОБ;
PirОТС (...) – средняя вероятность активного воздействия ИЭ на объекты ОТС {В} при решении i -ой задачи в зависимости от первоначального вариан та состава КОБ (|| Z 2 ||), его общей стоимости ( об ) при применении с КИБ и КГБ в ir -ых зада j чах;
С1иб – стоимость ИЭ совместно с КИБ;
С j, C2 y (a2 y ) – стоимости j -го типа средств ИБ и y * * го типа средств управления КОБ, соответственно;
nir, M ir – состав ИЭ для выполнения i -го типа задач и их количество при проведении r -го МД ОТС.
Оптимизация распределения ресурса КОБ ОЭ и ИЭ ОТС осуществляется методом ветвей и границ для поиска максиминного решения двухуровневой оптимизационной задачи после довательного распределения: а) ресурса средств КОБ по ИС – объектам воздействия заданного участка ДУП, как функций их целевого канала и направления (типа ИС – пространственного канала);
б) сопоставления нормативного с реальным значением ресурса с учетом множества стратегий поведения ОТС {В}.
Глава шесть “Методологические основы моделирования эффективности ОФС” направле на на разработку технологии исследования эффективности методов и средств ИБ элементов ОТС от СНД, СОД и КСБ ФС {В} на основе научных подходов, принципов, системы моделей и методов оценки эффективности КСБ, ТОС и ООТС.
На первом уровне разработана аналитико-стохатическая модель исследования эффективно сти ООТС при обеспечении защиты ОЭ от средств СДИ и управления СНД ОТС {В} приме нительно к условиям конфликта уровня сценария. Исследования проводятся по интегральному показателю эффективности – среднему количеству задач U k (i, As, Y ), выполненных ОТС за K этапов операции при As начальном е состоянии и оптимальном использовании Y ИЭ ОТС {В} в условиях i -го варианта ООТС l K S S PB ( Ask, Ark, P (i )) [ P ( Ask, Ark, Am, P2 (i ), Yk ) [b(k ) f ( Am k k U k (i, As, Y ) min { { [ (1 b(k ))]]]}, { y kj } l1 k1 r1 m J K при ограничениях: 0 и y kj 0, (30) y kj Yk ;
Yk Y;
y kj 0 a rj 0 a rj j1 k где PВ (.) – вероятность вскрытия СДИ состояния Ar (k ) ОТС, находящейся в состоянии Ask ;
Ask = a sj (k ) J – вектор начального состояния ОТС, As (1) As, a sj (k ) a sj (k 1), s 1, S ;
Ark – вектор состояния ОТС, вскрытой СДИ, Ark = a rj (k ) J ;
a rj (k ) – количество вскрытых j -го типа элементов ОТС, по которым применяется Y средств СНД на этом этапе, 0 a rj (k ) a sj (k ) ;
P1 (i) – эффективность Z средств СДИ в условиях i -го варианта ООТС, P1 (i) = p1 j (i ) J i 0, I ;
PП (.) – вероятность перехода ОТС из состояния As в состояние работоспособных элементов Am k k к концу k -го этапа;
Am – состояние ОТС на k -ом этапе после применения по вскрытым эле k ментам Yk средств СНД, Am = amj (k ) J ;
Ask Am 1;
amj (k ) – количество j -го типа элементов, k k сохраненных на k -ом этапе после воздействия средств СНД, amj (k ) = a sj (k ) a mj (k );
amj (k ) – ко личество j -го типа элементов, потерявших работоспособность в результате воздействия СНД, 0 a mj (k ) a rj (k );
P2 (i ) – эффективность функционирования средств СНД в условиях примене ния i -го варианта ООТС, P2 (i ) = p 2 j (i) J i 0, I ;
f ( Am ) – количество задач, выполненных k ОТС, оказавшейся в состоянии Am (k ), f ( Am ) 0 k 1, K, m 1, S;
b(k ) – бинарная переменная, k равная «1», если k l и «0» при k l.