CC BY
23Методология обеспечения устойчивого функционирования системы связи — критически важного объекта системы управления
Майор О.А. ОСТРОУМОВ, кандидат технических наук
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
Рассматривается методологический подход к обеспечению устойчивого функционирования системы военной связи, являющейся критически важным объектом систем управления. Представленный в работе подход, в отличие от существующих, учитывает критичность самой системы связи и ее элементов.
The paper looks at the methodological approach to ensuring stable operation of the military communications system, which is a critical element of control systems. The approach given in the paper, in contrast to the existing ones, takes into account the critical nature of the communications system itself and its elements.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Система связи, система управления, процессный подход, синтез, функции, задачи, критически важный объект.
Communications system, control system, process approach, synthesis, functions, tasks, critically important item.
В СОВРЕМЕННОМ мире все большую ценность приобретает информация, обмен которой осуществляется в информационных системах, системах связи и управления. Система связи (СС) является неотъемлемой частью системы управления (СУ), при этом они функционируют как единое целое. СС и СУ представляют собой сложные функционально-динамические системы, нарушение функционирования которых может привести к сбоям в службах, сервисах, не предоставлению услуг, а в некоторых случаях к гибели людей. Уровень значимости и критичности СС как объекта информационной инфраструктуры значительно возрастает с увеличением функциональных возможностей самой системы и ее элементов по обеспечению процесса управления.
Вопросам обеспечения безопасности информационной инфраструктуры страны и ее устойчивого функционирования всегда уделялось много внимания. Некоторые объекты информационной инфраструктуры
имеют критически важное значение для государства, ведомства, отрасли, сферы жизни общества1'2.
В России к 2017 году принят Федеральный закон от 26.07.2017 № 187-ФЗ «О безопасности критической ин-
формационной инфраструктуры Российской Федерации», в котором определено понятие критической информационной инфраструктурой (КИИ), к которой относятся информационные системы, автоматизированные системы управления, информационно-телекоммуникационные сети и сети электросвязи, используемые для организации взаимосвязи объектов КИИ. Основной опасностью для КИИ определены компьютерные атаки (КА).
В рамках Федерального закона от 21.12.1994 № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» в 2015 году вводятся понятия критически важного объекта (КВО) и потенциально опасного объекта (ПОО). Под КВО понимается объект, нарушение или прекращение функционирования которого приведет к потере управления экономикой Российской Федерации, субъекта Российской Федерации или административно-территориальной единицы субъекта Российской Федерации.
Понятие КВО включает объекты КИИ. В процессе функционирования КВО, а также при воздействии на них КА и других факторов, нарушающих их устойчивое функционирование, должна обеспечиваться функциональная устойчивость таких объектов.
К системам связи и управления предъявляются различные требования. С ростом количества воздействий, появления новых технических средств у противника и их модернизации необходимо постоянное совершенствование методов и способов обеспечения выполнения этих требований. Одним из таких требований, предъявляемых к СС и СУ, является устойчивость. При этом снижение устойчивости влияет на возможность выполнения остальных требований,
что определяет значимость его обеспечения.
Под устойчивостью СС понимается способность системы связи обеспечивать связь с требуемым качеством в условиях дестабилизирующих воздействий естественного и искусственного характера.
В соответствии с ГОСТ 531112008 «Устойчивость функционирования сети связи общего пользования» устойчивость функционирования сети связи определяется способностью выполнять свои функции в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов, выполнение которых обусловлено требуемым уровнем ее надежности и живучести. Предполагается, что обеспечение надежности и живучести способствует устойчивому функционированию системы.
Проблема обеспечения устойчивости различных сложных систем не нова и возникла, когда появились средства противодействия системам связи. Существуют различные подходы к оценке и обеспечению устойчивости СС3-8. Обычно устойчивость рассматривается как живучесть, надежность, помехоустойчивость и киберустойчивость. В некоторых работах оценка устойчивости осуществляется использованием комплексного показателя, включающего ее отдельные величины, в других — устойчивости функционирования объектов системы через структуру системы (сети) связи.
Оценка устойчивости, как правило, носит вероятностный характер и не учитывает динамику изменения состояний СС и окружающей обстановки. В отличие от вероятностного подхода в оценке устойчивости, в работе предлагается перейти к количественной оценке процесса функционирования СС в режиме реального времени через функции и задачи СС.
Вероятностная оценка устойчивости функционирования системы связи не дает точной информации о состоянии системы в любой момент времени, а лишь говорит о возможности нарушения ее устойчивого функционирования, при этом информацию о том, какие функции системы нарушены, какие задачи она не выполняет и как это влияет на ее процессы, СУ не получает. Отсутствие подхода к количественной оценке устойчивости функционирования СС в интересах СУ требует разработки нового методологического подхода, направленного в первую очередь на обеспечение устойчивого функционирования СС с учетом критичности самой системы и ее элементов.
Для обеспечения устойчивого функционирования СС в режиме реального времени должен быть реализован цикл управления с обратной связью, в котором решение о воздействии на СС принимается в том числе по результатам анализа информации о ее состоянии, получаемой из системы контроля. Здесь существенным остается вопрос реагирования самой системы связи, системы управления и лиц, принимающих решение в случае нарушения функционирования системы. Возникает проблема, заключающаяся в необходимости согласования решения всех задач в системе.
Исходя из решаемых задач и их важности, система должна выявлять нарушения функционирования не только в режиме реального времени, но и предугадывать такие нарушения. Время реакции на такие инциденты должно быть минимальным.
Таким образом, предлагаемый подход обеспечения устойчивого функционирования СС строится не только на результатах постоянного контроля процесса выполнения функций системы, но и на предикативности такого контроля, т. е. прогнозировании изменения состояния
системы и нарушения ее функционирования.
Для учета и обеспечения выполнения системой связи своих функций, а также определения их качества предлагается использовать процессный подход, позволяющий представить процесс функционирования системы связи в виде совокупности процессов, реализующих задачи и функции системы. Актуальность использования процессного подхода обусловлена и подтверждается требованиями ГОСТ серии ИСО, разработанными в рамках международных стандартов ISO-9000, в основе которых лежит методология процессного подхода на основе теории вариабельности У Шу-харта9'10. Процессы производства продукции (услуг) в организациях претерпевают отклонения от заданных эталонных значений под воздействием различных факторов. Для снижения таких отклонений он предложил использовать концепцию PDCA (Plan (планируй), Do (делай) Check (проверяй) и Act (воздействуй))11.
Цикл PDCA позволяет распределять ресурсы системы связи для обеспечения выполнения ее процессов, а также осуществлять эффективное управление ею и улучшать качество предоставляемых услуг связи в условиях различных рисков, что невозможно без обеспечения устойчивого функционирования СС.
При функционировании системы связи осуществляется контроль выполнения процесса функционирования СС12. При этом помимо обычного контроля состояния элементов системы осуществляется предикативный контроль.
Для ведения контроля функционирования любого объекта необходимо выделение объекта, критериев и показателей контроля. В качестве объекта контроля рассматривается СС. Предлагается в качестве критерия оценки функционирования
СС использовать профиль функционирования СС. Под профилем функционирования СС понимается формализованный набор правил, характеризующий функционирование СС, который включает взаимосвязанные цели (целевая функция) А = {А1, А2, ..., Аа}, мно-
жество требований к системе связи Т = {Т1, Т2, ..., Тп}, множество функций системы £ = {Р1, £2, ..., £}, множество задач, реализующих функции системы связи X = {2Х, Z2, ..., Х^}, и множества ресурсов связи, обеспечивающих функционирование СС Е = {£1, £2, £и} (рис. 1).
^^ цель (цели) требования ^^^^ ресурсы
функции _^ задачи
Рис. 1. Концептуальная модель обеспечения функционирования системы связи
Количественное и качественное соответствие профиля функционирования СС самой системе связи как объекту контроля определяет устойчивость ее функционирования и позволяет количественно оценивать выполняемые системой функции (рис. 2). При формировании СС системой управления формируются цели, требования, функции и задачи СС, определяющие ее целевое пред-
назначение, которые преобразуются в профиль контроля СС (О) и записываются в базу данных на ЭВМ. В процессе функционирования СС формируется профиль процесса функционирования СС, который сравнивается с профилем контроля. Несоответствие профилей определяется конфликтом функционирования СС, который необходимо устранить за счет управления ресур-
К системам связи и управления предъявляются различные требования. С ростом количества воздействий, появления новых технических средств у противника и их модернизации необходимо постоянное совершенствование методов и способов обеспечения выполнения этих требований. Одним из таких требований, предъявляемых к СС и СУ, является устойчивость. При этом снижение устойчивости влияет на возможность выполнения остальных требований, что определяет значимость его обеспечения. Под устойчивостью СС понимается способность системы связи обеспечивать связь с требуемым качеством в условиях дестабилизирующих воздействий естественного и искусственного характера.
сами и задачами системы. В рамках профиля процесса функционирования СС ^^ (рис. 2) формируются регламенты (показатели с индексом р), характеризующие порядок и сро-
ки выполнения каждой задачи. При контроле процесса функционирования СС невыполнение регламентов определяет несоответствие профилей по времени.
Рис. 2. Модель контроля функционирования СС
Профиль функционирования СС позволяет выявлять в процессе функционирования СС критически важные задачи, функции, ресурсы, а также элементы СС, участвующие в их выполнении.
Критически важным ресурсом системы связи является материальный объект, личный состав (персонал), время, необходимые для обеспечения выполнения критически важной задачи (задач) системы, невыполнение и/или нарушение сроков и качества выполнения которой приведет (может привести) к невыполнению и/или нарушению сроков и качества выполнения функции (функций) системы связи.
Критически важной функцией системы связи является такая функция системы, невыполнение и/или нарушение сроков и качества выполнения которой приведет (может привести) к невыполнению и/или
нарушению требований, предъявляемых к системе, и/или цели (целей) системы.
Без учета времени функционирования системы и процессов, реализуемых в ней, критичность ее элементов носит статический характер.
Статическая критичность — свойство объекта, элемента, функции, задачи СС, характеризующее способность быть критически важным для СС постоянно.
Существенным остается вопрос реагирования самой системы связи, системы управления и лиц, принимающих решение в случае нарушения функционирования системы. Возникает проблема, заключающаяся в необходимости согласования решения всех задач в системе.
При учете времени выполнения процессов в системе появляется понятие динамической критичности.
Динамическая критичность — свойство объекта, элемента, функции, задачи СС, характеризует способность менять критичность при изменяющейся обстановке в процессе функционирования СС.
При рассмотрении процесса функционирования СС определяется ее цель, выполняемые функции и задачи. Органы управления при реализации управляющих воздействии на основании результатов контроля состояния СС принимают решение об использовании ресурсов системы или изменении ее структуры, при этом предназначение системы меняться не должно. В основе синтеза СС, в отличие от существующих подходов, предлагается использовать принцип сохранения потенциальной эффективности и условие замкнутости13'14.
Условие замкнутости можно записать как:
О + Д = П,
где: О — объект воздействия, в данном случае СС;
Д — действие, осуществляемое над СС для обеспечения ее устойчивого функционирования;
П — предназначение СС, характеризующее неизменные требования и цели системы.
Таким образом, предлагаемый методологический подход обеспечения устойчивости функционирования СС в интересах СУ включает:
• формализацию процесса функционирования СС в виде профиля функционирования СС, включающего взаимосвязанные цели, требования, функции, задачи и ресурсы СС, позволяющий оценивать критичность элементов СС;
• проведение предикативного контроля процесса функциониро-
Критически важным ресурсом
системы связи является материальный объект, личный состав (персонал), время, необходимые для обеспечения выполнения критически важной
задачи (задач) системы, невыполнение и/или нарушение сроков и качества выполнения которой приведет (может привести) к невыполнению и/или нарушению сроков и качества выполнения функции
(функций) системы связи. Критически важной функцией системы связи является такая функция системы, невыполнение
и/или нарушение сроков и качества выполнения которой приведет (может привести) к невыполнению и/или нарушению требований, предъявляемых к системе, и/или цели (целей) системы.
вания СС на основании профиля функционирования СС, позволяющего выявлять конфликты в СС (конфликт в СС — состояние системы связи и ее элементов, когда профиль функционирования СС не соответствует процессу функционирования СС) (см. рис. 2);
• использование результатов контроля для устранения конфликтов в СС на основе условия замкнутости, позволяющего осуществлять синтез СС при сохранении ее целевого предназначения.
Предложенный методологический подход к обеспечению устойчивости функционирования СС, в отличие от известных, позволяет количественно оценивать выполнение системой связи функций и задач, устранять возникающие из-за воздействия различных дестабилизирующих факторов конфликты в системе, а также определять статическую и динамическую критичность отдельных элементов СС для обеспечения их резервирования. Все это способствует обеспече-
нию требуемой устойчивости функционирования СС.
Современные подходы оценки и обеспечения устойчивости направлены на обеспечение надежности, живучести, помехоустойчивости и киберустойчивости самой системы или ее элементов, когда более важным является обеспечение и оценка выполнения функций и целевого предназначения системы. При контроле процесса функционирования системы должно осуществляться не только выявление различных неисправностей и конфликтов в системе
при воздействии различных дестабилизирующих факторов, но и предикативное обнаружение предпосылок возникновения конфликтов для своевременной реакции системы и органов управления до начала реализации функций и задач, в выполнении которых есть сомнения, что будет способствовать обеспечению устойчивого функционирования СС и СУ в режиме времени, близком к реальному в любых условиях обстановки, а также позволит СУ и СС постоянно иметь информацию о состоянии ее элементов.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Лепешкин О.М., Остроумов О.А., Синюк А.Д. Систематизация основ методологии синтеза критической информационной инфраструктуры Российской Федерации // Военная Мысль. 2021. № 8. С. 109—114.
2 Остроумов О.А. Методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника телевидения. 2022. Вып. 1. С. 3—12.
3 Петренко С.А. Концепция поддержания работоспособности киберсистем в условиях информационно-технических воздействий / Труды ИСА РАН. Т. 41. 2009. С. 175—193.
4 Дурняк Б.В., Машков О.А., Усачен-ко Л.М., Сабат В.И. Методология обеспечения функциональной устойчивости иерархических организационных систем управления // Сборник научных статей: Институт проблем моделирования в энергетике, НАН Украины. 2008. Вып. 48. С. 3—21.
5 Иванов В.Г. Модель технической основы системы управления специального назначения в едином информационном пространстве на основе конвергентной инфраструктуры системы связи: монография. СПб.: СПбПУ, 2018. 214 с.
6 Привалов А.А. Метод топологического преобразования стохастических сетей и его использование для анализа систем связи ВМФ. СПб.: ВМА, 2000. 240 с.
7 Стародубцев Ю.И., Иванов С.А., Закалкин П.В. Концептуальные направления решения проблем обеспечения устойчивости Единой сети электросвязи Российской Федерации в интересах органов государственной власти и военного управления // Военная Мысль. 2021. № 4. С. 39—49.
8 Kotenko I., Saenko I., Lauta O. Modeling the impact of cyber Attacks // Cyber Resilience of Systems and Networks. 209. P. 135—169.
9 Бурлов В.Г. Основы моделирования социально-экономических и политических процессов. СПб.: Факультет комплексной безопасности, СПБГПУ 2007. 265 с.
10 Лепешкин О.М. Синтез модели процесса управления социальными и экономическими системами на основе теории радикалов: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб., 2014. 35 с.
11 Там же.
12 Остроумов О.А. Методика обеспечения.
13 Бурлов В.Г. Основы моделирования.
14 Лепешкин О.М. Синтез модели процесса управления.
