CC BY
22
Ivanov Ruslan Miaylovich, adjunct, ivanovruslan2016@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
УДК 623.61
МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНФОКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТЬЮ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ
ФАКТОРОВ
С.М. Одоевский, С. А. Багрецов, П.В. Лебедев, Д. А. Иванов
Статья посвящена вопросу разработки модели функционирования системы технологического управления инфокоммуникационной сетью специального назначения, позволяющей выполнять расчеты частных показателей и обобщенного показателя структурной и функциональной устойчивости с учетом ожидаемого воздействия дестабилизирующих факторов. Основное внимание в статье уделяется описанию предлагаемой модели в виде функциональных зависимостей рассчитываемых показателей структурной и функциональной устойчивости от исходных данных, представленных в виде графо-матричной модели функционирования инфокоммуникационной сети специального назначения и системы технологического управления данной сетью в составе данной сети, а также модели воздействия дестабилизирующих факторов со стороны противника с учетом динамического изменения разведываемых параметров.
Ключевые слова: модель, устойчивость, система технологического управления, дестабилизирующие факторы, связность сети.
Современные военные конфликты характеризуются такими особенностями как комплексное применение военной силы, массированное применение систем вооружения и военной техники, высокоточного, гиперзвукового оружия, средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ), оружия на новых физических принципах; избирательность и высокая степень поражения объектов, быстрота маневра войсками (силами) и огнем и др. [1]. Более того существуют и угрозы безопасности информации [2] при её обработке в открытом сегменте инфокоммуникационной сети специального назначения (ИКС СН), которые также влияют на интенсивность трафика и пропускную способность сети. Эти угрозы, в первую очередь, обусловлены преднамеренными действиями зарубежных спецслужб или организаций (в том числе террористических), действиями физических лиц, а также криминальных группировок, создающих условия (предпосылки) для нарушения безопасности информации, которые ведут к нанесению ущерба объектам информационной сферы Вооружённых Сил. В настоящее время одной из часто реализуемых активных угроз, оказывающих существенное воздействие на ИКС СН, является распределенная атака типа «отказ в обслуживании» (ООо£). Важно отметить, что в последнее время доля ВБо8 атак в общем объеме осуществляемых деструктивных программных воздействий постоянно увеличивалась, а многие из них имели существенный масштаб [3].
В связи с этим для ИКС СН особенное значение приобретает свойство ее устойчивости в условиях воздействия различного рода дестабилизирующих факторов (ДФ). Устойчивое функционирование ИКС СН призвана обеспечивать её система управления, которая традиционно делится на 3 иерархически взаимосвязанные подсистемы: систему организационного управления (СОУ), систему оперативно-технического управления (СОТУ) и систему технологического управления (СТУ) [4].
324
При этом от устойчивости последней (нижней) подсистемы - СТУ, реализующей функции дистанционного контроля по каналу наблюдения (КН) и изменения технического состояния сетевых элементов, с помощью канала управления (КУ), в первую очередь зависит наблюдаемость и управляемость ИКС СН со стороны верхних подсистем СОТУ и СОУ, а, следовательно, и устойчивость функционирования данной сети в целом.
На рис. 1 представлена обобщенная модель взаимодействия СТУ как части системы принятия решения на управление (СПРУ) и ИКС СН, которая функционирует в условиях воздействия ДФ как части системы принятия решения на подавление (СПРП) [5,6], реализуемое по каналу подавления (КП), на основе данных, полученных по каналу разведки (КР).
Рис. 1. Обобщенная модель функционирования СТУ ИКС СН в условиях воздействия ДФ
Для количественной оценки устойчивости СТУ и её влияния на устойчивость функционирования ИКС СН в условиях воздействия дестабилизирующих факторов с учетом заданных параметров построения СТУ необходима соответствующая математическая модель, которая и рассматривается далее в настоящей статье. Предлагаемая модель представлена в виде основных функциональных зависимостей рассчитываемых показателей структурной и функциональной устойчивости от исходных данных, подготавливаемых с помощью графо-матричной модели функционирования СТУ ИКС СН, а также модели воздействия дестабилизирующих факторов со стороны противника с учетом динамического изменения разведываемых параметров сетевых элементов.
Отличительной особенностью предлагаемой модели является то, что с её помощью может выполняться обобщенная оценка устойчивости функционирования СТУ одновременно с оценкой устойчивости ИКС СН, что, с одной стороны, позволяет учитывать использование общих сетевых ресурсов (элементов) и в СТУ, и в ИКС СН, а с другой стороны, не позволяет считать функционирование СТУ устойчивым, если при этом не будет устойчивым функционирование управляемой ИКС СН.
Графо-матричная модель функционирования СТУ ИКС СН. Предлагаемая модель функционирования СТУ ИКС СН Q(G(t), □ (/), Ц(/)) представляет собой набор аналитических (алгоритмических) зависимостей частных ц и обобщенных Q показателей устойчивости {q)Q}еQ от параметров структуры СТУ и ИКС СН С(/) и её элементов g(t)е С(0, управляющего и информационного (обслуживаемого) трафика (/) и его элементов и дестабилизирующих факторов и(/) и их элементов и(/)е Ц(/), изменяющихся во времени /е [0,Тф], где Тф - длительность функционирования ИКС СН и СТУ.
Важное значение для снижения вычислительной сложности оценки устойчивости СТУ имеет структура используемых исходных данных. Данная структура определяется графо-матричной моделью функционирования СТУ ИКС СН, которая позволяет представить графы, соответствующие структурам параметров {С(/), (/), Ц/)} на заданном временном интервале [/, /+П/]с[0,Тф], в виде следующих матриц и векторов:
- матрица бе={Оеу}лхл смежности, включающая признаки наличия узловых и линейных сетевых элементов, соединяющих вершины графа (узлы) уе [1,Л], где N - общее количество вершин (узлов);
- матрица ОМ={ОЛ,}лхл нумерации сетевых элементов, включающая уникальные (порядковые) номера (идентификаторы) всех сетевых элементов ОЛцеХ={х1,...,хк}, где К - общее количество сетевых элементов (вершин/узлов и ребер/линий), причем N < К < Л2;
325
- матрица 0с={0с1,}}ыхы и вектор сМ=[сЫк}к пропускных способностей сетевых элементов;
- матрица Ор={Осц}ыхм и вектор рМ={сЫк}к коэффициентов готовности сетевых элементов;
- матрица 01={011,]}ыхы информационных потоков между корреспондирующими парами узлов (КПУ) ИКС СН в единицах требуемой пропускной способности для обеспечения требуемого качества обслуживания;
- матрица ОТ={ОТ1г]}ыхы технологических потоков между КПУ СТУ;
- матрица ЯI={RIi,j}NxN приоритетов информационных потоков КПУ ИКС;
- матрица ЯT={RTi,j}NxN приоритетов технологических потоков КПУ ИКС.
При задании параметров технологического трафика в матрицах СТО и ЯТ учитывается заданное (выбранное) распределение функций СТУ между объектами (узловыми сетевыми элементами) ИКС СН. Так, на всех объектах (узлах) предполагается наличие оконечных станций (ОС), выполняющих роль агентов СТУ. На одном из объектов располагается центральная станция (ЦС), выполняющая роль основного менеджера СТУ. Дополнительно на некотором количестве узлов 0 < КТ< N располагаются накопительные станции (НС), выполняющие роль вспомогательных (промежуточных) менеджеров-агентов, которые управляют группой подчиненных ОС, а также могут резервировать друг друга и ЦС.
При заполнении матриц ЯТ и Я1 используется сквозная нумерация приоритетов, причем матрица ЯТ содержит меньшие значения (более высокий приоритет), чем матрица Я1. На основании данных квадратных матриц приоритетов размером NxN формируются вспомогательные прямоугольные матрицы ЯTS и ЯIS очередности обслуживания технологического и информационного трафика размером КТхЗ и КхЗ, где КТ и К1 - количество технологических и информационных потоков, соответственно. Номера строк данных матриц соответствуют номерам в условной сетевой очереди на обслуживание, в первой колонке хранится номер приоритета, а во второй и третьей - номера исходящего и получающего узла для каждого потока в очереди.
Разработанная графо-матричная модель дополнительно включает специальную процедуру формирования вспомогательной матрицы соседства Gs на основании матрицы смежности и функциональные преобразования данной матрицы в матрицу сетевых элементов Ме, входящих в разные маршруты между заданной КПУ XI и X].
Формируемая матрица сетевых элементов Ме={Ме[,к}ьхК имеет следующую структуру: номер строки матрицы ¡=\,...,Ь, соответствует номеру маршрута между заданной КПУ XI и X], а номер столбца к=\,...,К- номеру сетевого элемента, который входит в данный маршрут ¡, если элемент матрицы Мв[,к на пересечении данного столбца к и данной строки I равен 0, или не входит, если Ме/,к=\. Использование указанных логических признаков «невхождения» соответствующих сетевых элементов в конкретный маршрут позволяет упростить реализацию процедуры поглощения, которая необходима для описанных далее вычислений устойчивости информационных и технологических направлений связи между заданными КПУ.
Показатели структурной и функциональной устойчивости СТУ ИКС СН. Для оценки частных показателей структурной устойчивости отдельных информационных направлений можно использовать известные точные и приближенные методы расчета надежности и живучести двухполюсной сети связи, или, как в данном случае, системы управления построенной на ней [7,8]. Практически все эти методы являются переборными, т.е. предполагающими перебор различных сочетаний сетевых элементов, над которыми выполняются определенные математические (арифметические) или логические операции. Из-за того, что количество перебираемых сочетаний растет экспоненциально с ростом количества сетевых элементов, при анализе устойчивости больших сетей используются приближенные методы, позволяющие получить верхние и/или нижние граничные оценки.
Наиболее простым из точных методов является метод полного (прямого) перебора состояний всех сетевых элементов [7,8], но он же считается самым затратным по числу перебираемых сочетаний, уступая немного, как утверждается в [7], лишь методу прямого перебора путей. Более экономными с точки зрения времени вычислений являются методы с использованием теоремы разложения и методы с использованием преобразований булевой алгебры. Но их эффективность в значительной степени зависит от конкретной программной реализации отдельных этапов расчета. В качестве наиболее эффективного метода в [7] предлагается корреляционный метод, дополнительным достоинством которого является возможность вычисления условных вероятностей исправности каждого пути и оценки влияния обходных путей на величину оцениваемого показателя устойчивости.
Не смотря на отмеченные достоинства корреляционного метода, он редко используется на практике из-за сложной для программной реализации логики промежуточных преобразований и сложности дополнительного учета различных особенностей современных пакетных сетей (в [7] затрагиваются лишь некоторые особенности устаревших телефонных сетей). Более популярным является метод прямого перебора путей (простых цепей), который хорошо сочетается с простым учетом дополнительных ограничений, например, числа переприёмов, доступной и требуемой пропускной способности ребер, производительности вершин, частично проложенных маршрутов по разным критериям и др. Именно данный метод рекомендован для оценки соответствия сети электросвязи заданным требованиям обеспечения устойчивости её функционирования в ГОСТ Р 53111-2008 [9].
Метод количественной оценки связности между элементами графа с помощью перебора простых цепей заключается в том, что на построенном графе выделяют два полюса (две вершины - «исток» и «сток»). Далее для выбранных полюсов, в соответствии с алгоритмом установления связи, отмечаются все цепи (или пути), по которым может быть установлено соединение. Под событием связности понимают такое событие, когда между «истоком» и «стоком» в работоспособном состоянии существует хотя бы одна простая цепь. Если между выбранными полюсами в работоспособном состоянии нет ни одной простой цепи, то в двухполюсной сети наступает событие несвязности. Под «простой цепью» понимают последовательность ребер и вершин графа без петель и параллелей, замыкающую полюсы (выбранные вершины) между собой. Далее на графе выделяют все простые цепи между выделенной парой полюсов (узлов) х. и x¡.
При заданных коэффициентах готовности для всех элементов графа (в виде матрицы Ор или вектора р№) связность двухполюсной сети между выделенными узлами х. и Х] рассчитывается методом объединения простых цепей с учетом эффекта поглощения.
Связностью к-го пути Цг(к) из перечня всех цепей Ц. . называется совместная вероятность исправного состояния всех ребер и вершин, образующих эту цепь:
Р] =П Ра , (1)
"аеЦк]
где ра - коэффициент готовности а-го элемента последовательности ребер и вершин, принадлежащих пути Ц<.к] .
Вероятность связности р. . КПУ х. и х. - это вероятность исправного состояния
хотя бы одной цепи из всех возможных цепей или (при ограничении числа транзитных участков Гшах) хотя бы одной цепи с допустимым рангом Гшах:
Р.. = Р. =1 - П (!-Рк)■ (2)
В реальных условиях цепи часто взаимозависимы, т.е. имеют общие ребра и вершины. При этом вероятность связности, вычисленная по формуле (2), имеет завышенное значение. Действительное значение получится, если при вычислениях по формуле (2) после раскрытия скобок все члены, имеющие показатели степени больше
единицы, заменить на единицу, что соответствует исключению события многократного учета коэффициента готовности одного ребра или одной вершины. Такое действие обозначают символом Е и называют поглощением. При этом формула для вычисления связности принимает следующий вид:
p = E
pj=1 - П (1 - pi,)
(3)
Число перемножаемых сомножителей в формулах (2) и (3) равно числу простых цепей, а число перемножаемых сомножителей в формуле (1) равно числу ребер и вершин в одной цепи.
Приведенные формулы (1)-(3) достаточно полно отражают общий математический смысл вычислений и рекомендованы в [9] для автоматизированного расчета устойчивости направлений связи, но остаются неясными конкретные действия по преобразованию исходных данных и промежуточных результатов в соответствии с формулой (3).
Заметим, что согласно методу расчета по формуле (3) не нужно знать последовательность сетевых элементов в каждом маршруте, а достаточно знать их состав. Это упрощает отбор, хранение и использование данных о сетевых элементах, входящих в состав разных маршрутов.
На основании выявленных закономерностей алгебраических преобразований при раскрытии скобок в выражении (3) была разработана итерационная процедура последовательных вычислений на основе следующей формулы
p(T = PS+иг -npN"m, (4)
k=1
ms
где Is (k) = П_Мет k - признак «невхождения» k-го сетевого элемента ни в один из ms
i=i
маршрутов, выбранных на s-м шаге итераций.
Заметим, что в ГОСТ Р 53111-2008 [9], не смотря на название «Устойчивость... сети...», не приводится метод расчета обобщенного показателя устойчивости всей сети (многополюсной), а есть только формулы (1)-(3) расчета устойчивости (связности) отдельных КПУ (двухполюсных подсетей). Для расчета обобщенного показателя структурной устойчивости СТУ ИКС СН можно использовать различные варианты свертки частных показателей q={pij}, например, приведенные в [10]. Наиболее простой и подходящей для рассматриваемой модели можно считать совместную аддитивную свертку частных показателей структурной и функциональной устойчивости в обобщенный показатель, имеющий смысл взвешенной суммы (с помощью весовых коэффициентов, отражающих различную важность отдельных информационных и технологических потоков) долей суммарного трафика, обслуженного с требуемым качеством по достоверности и своевременности во всех направлениях связи между КПУ {xi,Xj} с вероятностями {qi,j} (функциональная устойчивость) при условии существования связности между данными КПУ с вероятностями {pij} (структурная устойчивость):
1 KIT KIT
Q =L II bi,j-4j • q,j • Pi,j, (5)
L i=1 j=1
где
KITKIT KITKIT
L= , IIbi,j =1, KIT=KI + KT. (6)
i=1 j=1 i=1 j=1
Недостатком обобщенного показателя устойчивости, вычисляемого в соответствии с формулой (5) является отсутствие учета корреляции состояния общих сетевых элементов, входящих в маршруты разных направлений связи, а также взаимной зависимо-
сти устойчивости СТУ, входящей в ИКС СН, и управляемой ИКС СН с помощью данной СТУ. Кроме того, для расчета вероятностей qi] выполнения требований по своевременности и достоверности требуется привлечение дополнительных моделей обслуживания и распределения трафика по разным маршрутам с ограниченной пропускной способностью в соответствии с используемыми сетевыми технологиями.
В предлагаемой математической модели функционирования СТУ ИКС СН предлагается другой способ вычисления обобщенного показателя структурной и функциональной устойчивости, основанный на учете потенциально достижимого последовательного распределения пропускной способности сетевых элементов для основных и резервных маршрутов в интересах всех направлений связи, отранжированных в порядке убывания важности.
Предлагаемый способ расчета обобщенного показателя устойчивости Q включает два этапа вычислений: сначала автономного обобщенного показателя устойчивости СТУ Qcтy, для которой сетевые ресурсы выделяются в первую очередь, а затем обобщенного показателя QcТУ-иКС с учетом устойчивости ИКС СН, зависящей от оставшихся сетевых ресурсов после обслуживания СТУ:
Функциональная зависимость в формулах (7) и (8) вероятности связности для очередного направления связи от всех информационных потоков, уже учтенных ранее, отражает влияние на состав маршрутов, доступных для менее приоритетных потоков, остатка пропускной способности сетевых элементов после формирования маршрутов для более приоритетных потоков.
Модель воздействия дестабилизирующих факторов на СТУ ИКС СН. Для подготовки исходных данных о коэффициентах готовности, являющихся элементами матрицы Ор, была разработана модель воздействия дестабилизирующих факторов на СТУ ИКС СН как контура управления со стороны системы принятия решения на подавление (СПРП) на основании полученных данных разведки. Указанный контур представлен на рис. 2 в виде модели многофазной (многозвенной) системы массового обслуживания (СМО) с ограниченной суммарной производительностью, на вход которой поступают разведданные с интенсивностью.
В рассматриваемой модели предполагается, что производительность СПРП расходуется избирательно на обслуживание (подавление) отдельных объектов из общего достаточно большого количества потенциальных объектов подавления, разведданные о которых поступают на вход СПРП с интенсивностью, значительно превышающей интенсивность обслуживания. Данное предположение можно считать оправданным в случае использования противником высокоточного оружия для физического уничтожения объектов подавления, прицельного (по частоте и пространству) радиоподавления или избирательных компьютерных атак на отдельные сетевые элементы.
При СМО, выступающая моделью СПРП, является системой массового обслуживания с отказами, но с возможностью повторного обслуживания потерянных заявок. При этом выборка заявок на обслуживание из условной очереди разведанных объектов в общем случае является рандомизированной с приоритетным обслуживанием (подавлением) наиболее важных с точки зрения СПРП объектов из числа разведанных и еще не потерянных из виду. Последнее подсказывает (в общем-то известный) способ уклонения отдельных разведываемых объектов от подавления путем периодического изменения развед-признаков, по которым может выполняться отбор приоритетных целей и наведение средств подавления.
(8)
(7)
Рис. 2. Модель воздействия дестабилизирующих факторов на СТУ ИКС СН
Не вдаваясь в детальные характеристики средств разведки и подавления, с одной стороны, и средств защиты от них со стороны сетевых элементов ИКС СН, с другой стороны, можно утверждать, что относительно любого отдельного сетевого элемента как объекта разведки и подавления указанные характеристики можно свести к функции распределения времени функционирования данного объекта Тф до момента подавления
¥(ТФТ) = р(Тф <ТФТ), где Тфт - аргумент функции распределения, который можно трактовать как требуемое время функционирования. Указанное время Тф можно трактовать, как время реакции СПРП на изменение разведываемых параметров рассматриваемого сетевого элемента в активных режимах работы (функционирования).
В качестве частного показателя устойчивости отдельного сетевого элемента, который можно принять за его коэффициент готовности, в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, описываемых указанным распределением вероятностей ¥(Тфт), при известном требуемом времени функционирования ТфТ в [6] предложено использовать относительное среднее время функционирования q, которое вычисляется по формуле:
ТФТ
| Тф • dУ(Тф)
Ч = -+ (1 -^(Тфт)). (9)
Т ФТ
Если требуемое время функционирования Тфт достаточно мало, то ¥(Тфт)® 0 и первым слагаемым в формуле (9) можно пренебречь. Тогда ч будет соответствовать известному показателю живучести в виде вероятности выживания в течение заданного времени Тфт:
Ч»1-¥(Тфт) = 1-р(Тф <Тфт) = р(Тф >Тфт). (10)
Если требуемое время функционирования Тфт достаточно велико, то ¥(Тфт) ® 1 и вторым слагаемым в формуле (9) можно пренебречь. Тогда ч будет соответствовать известному показателю живучести в виде относительного среднего времени выживания:
Тф • Ж(Тф) т Ч -= . (11)
Т ФТ Т ФТ
Заметим, что частный показатель устойчивости q, вычисляемый по формуле (14), не зависит от конкретного вида функции распределения времени функционирования до момента подавления ¥(ТФТ), а определяется только его математическим ожиданием ТФ.ср, которое соответствует условной интенсивности ц дф = 1/ Тф.ср воздействия ДФ на данный сетевой элемент.
Как показано в [6], показатель устойчивости (14) можно значительно улучшить (увеличить) за счет периодического переключения разведываемых параметров, если функция распределения ¥(Тфт) является выпукло-вогнутой. Для рассматриваемых многофазных СМО указанные распределения являются именно такими. Исключением является однофазная одноканальная СМО с экспоненциальным (выпуклым) распределением времени обслуживания, при котором переключать развед-признаки, как показано в [6], бесполезно, а с учетом дополнительных потерь из-за перерывов связи при переключениях даже вредно. В других же случаях существует некоторое оптимальное значение периода переключения разведываемых параметров, при которых выигрыш от увеличения устойчивости к ДФ превышает проигрыш от уменьшения устойчивости из-за самих переключений.
В отличие от ситуации, рассмотренной в [6], характерной для условий применимости формулы (11), рассмотрим вариант оценки устойчивости для условий применимости формулы (10) при переключении разведываемых параметров, приводящих к дополнительным потерям функциональной устойчивости, описываемой выражением, подобным (11), эквивалентным относительной величине обслуженного трафика при средней длительности активного функционирования в числителе ТФ.ср ^ ТФА, зависящей не от СПРП, а от СПРУ, периодически отключающей данный сетевой элемент для сокрытия его от разведки и, как следствие, от подавления.
Для указанной ситуации показатель устойчивости рассматриваемого сетевого элемента q, выступающий в роли его коэффициента готовности, зависит от суммарного времени активной работы (функционирования) ТФА следующим образом:
q(Tфа ) = Тфа 7Р(Уфл), (12)
7фт
где (Тфа) = 1 - ¥(Тфа) - вероятность отсутствия подавления рассматриваемого сетевого элемента в течение времени активной работы ТФА.
С ростом суммарного времени активной работы ТФА первый сомножитель в числителе выражения (12) растёт, а второй - уменьшается. Следовательно, существует некоторая оптимальная величина Т*ФА, при которой обеспечивается максимальное значение частного показателя устойчивости q* (7*фа).
Рассмотрим два варианта функций (Тфа) - с выпуклой зависимостью от времени ТФА и с выпукло-вогнутой. В качестве первого варианта (13) выберем экспоненциальное распределение, характерное для однофазных СМО, а в качестве второго (14) - эрлангов-ское распределение, характерное для многофазных СМО с экспоненциальным распределением задержки на каждой фазе (этапе) обслуживания:
Р(тфа)= ехр(-,дф • 7фа), (13)
к-1
Р (ТфА ) = I
г=0
(7 ,, ^ \ (к ^дф • тфа ) ехр(-к -|!дф • Тфа)--
г!
(14)
На рис. 3 показаны рассчитанные по формуле (12) зависимости частного показателя устойчивости отдельного сетевого элемента от относительного времени активной работы сетевого элемента при двух различных функциях распределения времени реакции СПРП (линия 1 - экспоненциальное распределение, линия 2 - распределение Эрланга с параметром к=10) с двумя различными значениями производительности цдф, нормированной по отношению к времени функционирования 7Фт (т.е. при ц дф =1, среднее время обслуживания равно 7фт).
На данном рис. в виде нелинейно убывающих пунктирных линий 1 и 2 показаны графики зависимости вероятностей выживания сетевого элемента как объекта разведки и подавления от времени активной работы, рассчитанные по формулам (13), (14). Линейно возрастающая пунктирная линия 3 характеризует долю времени активной работы Тфа сетевого элемента за время функционирования Тфт. Совместный учет данного времени активной работы (во время которого идет обслуживание трафика) и вероятности выживания в виде частного показателя устойчивости рассчитываемого по формуле (12), представлен на рис. 3 сплошными линиями.
ц дф-1 Ц дф-2
Рис. 3. Зависимости частного показателя устойчивости q отдельного сетевого элемента от относительного времени его активной работы
Как видно из рис. 3, при экспоненциальном распределении времени реакции СПРП снижение времени активной работы при относительно низкой производительности СПРП (ц дФ=1) приводит лишь к снижению частного показателя устойчивости. При повышенной производительности (цдФ=2) снижение времени активной работы до относительной величины ц=0.5 позволяет повысить значение показателя устойчивости, но очень незначительно - от величины 0.135 до величины 0.184.
При распределении Эрланга эффект увеличения показателя устойчивости от уменьшения времени активной работы более заметен. При цдф =1 снижение относительного времени активной работы до величины ц=0.73 позволило увеличить значение показателя устойчивости от величины 0.458 до величины 0.583, а при цдф =2 снижение относительного времени активной работы до величины ц=0.37 позволило увеличить значение показателя устойчивости от величины 0.005 до величины 0.291.
Результаты расчетов, представленные на рис. 3, подтверждают выводы в [6] (но сделанные на основании расчетов для другой ситуации) о том, что при экспоненциальном распределении времени реакции СПРП переключение разведываемых параметров практически бесполезно. В то же время при более реальном и часто встречающемся выпукло-вогнутом распределении, каковым является, например, распределение Эрланга, выигрыш от переключения разведываемых параметров может быть весьма значительным.
Заключение. Разработанная модель функционирования системы технологического управления инфокоммуникационной сетью специального назначения позволяет выполнять расчеты частных показателей и обобщенного показателя структурной и функциональной устойчивости с учетом ожидаемого воздействия дестабилизирующих факторов. Отличительной особенностью предлагаемой модели является то, что с её помощью может выполняться обобщенная оценка устойчивости функционирования СТУ одновременно с оценкой устойчивости ИКС СН, что, с одной стороны, позволяет учитывать использование общих сетевых ресурсов (элементов) и в СТУ, и в ИКС СН, а с другой стороны, не позволяет считать функционирование СТУ устойчивым, если при этом не будет устойчивым функционирование управляемой ИКС СН.
Используя предложенную модель воздействия дестабилизирующих факторов на отдельные сетевые элементы с учетом периодического изменения их режимов работы, контролируемых со стороны противника, можно подготовить необходимые исходные дан-
ные о коэффициентах готовности для графо-матричной модели и выполнить расчеты структурной и функциональной устойчивости СТУ ИКС СН при различных вариантах построения и динамики согласованного изменения разведываемых параметров как самой СТУ, так и управляемой ИКС СН, что позволит выбрать наилучший вариант, обеспечивающий максимальную устойчивость в заданных условиях функционирования.
Список литературы
1. Военная доктрина Российской Федерации. М.: 2010. 57 с.
2. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации. М.: 2000.
20 с.
3. Бухарин В.В., Закалкин П.В, Карайчев С.Ю., Бречко А. А. Метод защиты сервера услуг от DDoS атак за счет использования списков /P-адресов // Вопросы оборонной техники. Серия 16: технические средства противодействия терроризму. СПб, 2019. Вып. 137-138. С. 29-35.
4. Арсланов Х.А., Башкирцев А.С., Лихачев А.М. Автоматизированная система управления связью Вооруженных Сил Российской Федерации и приоритетные направления ее развития // Связь в Вооружённых силах Российской Федерации - 2016: Тематический сборник. М.: ООО «Компания «Информационный мост». 2016. С. 17-20.
5. Одоевский С.М., Бусыгин А.В., Григорчук А.Н., Кочешков А.К. Варианты постановок задач анализа и синтеза инфокоммуникационных сетей специального назначения, функционирующих в условиях неопределенности и конфликта // Труды ЦНИИС. Санкт-Петербургский филиал. Т.1. филиал ФГУП ЦНИИС - ЛО ЦНИИС, 2018. С. 134-146.
6. Одоевский С.М., Калюка В.И. Адаптивно-игровое моделирование военных сетей беспроводного абонентского доступа. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. 240 с.
7. Дудник Б.Я. Надёжность и живучесть систем связи. М.: Радио и связь, 1984.
215 с.
8. Ушаков И. А. Курс теории надёжности. М.: ДРОФА, 2007. 240 с.
9. ГОСТ Р 53111-2008. Устойчивость функционирования сети связи общего пользования.
10. Одоевский С.М., Яровикова О.В. Обоснование критерия эффективности функционирования современных пакетных транспортных сетей связи специального назначения // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании. IV МНТК и МНК: сб.науч.ст. / под ред. С В. Бачевского. СПб.: СПбГУТ, 2015. С. 1389-1394.
Одоевский Сергей Михайлович, преподаватель, odoevskiiamail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Багрецев Сергей Алексеевич, старший научный сотрудник, bagrecov-vvvayandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Лебедев Павел Владимирович, преподаватель, lebiDevv22ayandex.ги,Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Иванов Денис Александрович, преподаватель, prosto denissamail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С. М. Буденного
MODEL OF FUNCTIONING OF THE SYSTEM OF TECHNOLOGICAL MANAGEMENT OF A SPECIAL-PURPOSE INFOCOMMUNICATION NETWORK UNDER THE INFLUENCE OF DESTABILIZING FACTORS
S.M. Odoevsky, S.A. Bagretsov, P. V. Lebedev, D.A. Ivanov
The article is devoted to the issue of developing a model for the functioning of a technological management system for a special purpose infocommunication network that allows calculating frequent indicators and a generalized indicator of structural and functional stability, taking into account the expected impact of destabilizing factors. The main attention in the article is paid to the description of the proposed model in the form of functional dependencies of the calculated indicators of structural and functional stability from the initial data presented in the form of a graph-matrix model of the functioning of a special-purpose infocommunication network and a technological management system presented in this network as part of this network, as well as the model the impact of destabilizing factors on the part of the enemy, taking into account the dynamic changes in the reconnaissance parameters.
Key words: model, stability, technological control system, electronic warfare, network connectivity.
Odoevsky Sergey Mikhailovich, teacher, odoevskii@mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Bagretsev Sergey Alekseevich, senior researcher, bagreco vvvv@ yandex. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny,
Lebedev Pavel Vladimirovich, teacher, lebiDe vv22@ yandex. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Ivanov Denis Alexandrovich, teacher, prosto_deniss@,mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
