CC BY
43
M.n. Аль-Балуши, О.Г. Иванова, В.Е. Дидрих,
Тамбовский, государственный кандидат технических на- доктор технических наук,
технический университет ук, профессор, профессор,
Тамбовский государственный Тамбовский государственный технический университет технический университет
НЕЧЕТКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТЕВЫХ СИСТЕМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
FUZZY MODEL FOR THE ESTIMATION OF FUNCTIONING OF NETWORK SYSTEMS OF THE INTELLECTUAL INFORMATION
SYSTEM
Рассматриваются некоторые вопросы интеллектуальной информационной системы оценки функционирования сетевых информационных систем, и построение интерактивной системы для формирования знаний.
The article considers some issues of intellectual information system for evaluation of networked information systems and building interactive systems for knowledge creation.
Интенсивное развитие информационных технологий открывает широкие возможности по автоматизации умственного труда, что привело к созданию большого рода автоматизированных информационных систем. Информационная система (ИС) — это сложная программно-аппаратная система, включающая в свой состав эргатические (человеко-машинные) звенья, технические или аппаратные средства и программное обеспечение [1,2]. В случае, когда ИС входят в состав системы связи компьютеров или компьютерного оборудования для передачи, хранения и обработки данных, их называют сетевыми информационными системами (СИС).При построении СИС практически невозможно обойтись без средств парирования внешних воздействий (СПВВ ), которые обеспечивают устойчивость ее функционирования [3—5].
Одним из способов автоматизации процессов анализа функционирования СИС является использование технологии искусственного интеллекта. Предлагаем построить интеллектуальную ИС (ИИС) для оценки функционирования СИС и генерации вариантов по повышению ее устойчивости функционирования.
При построении такой ИИС необходимо определить ценность обрабатываемой информации в СИС, ценность ресурсов СИС, идентифицировать и оценить опасности ВВ, определить оценки рисков нарушения устойчивости функционирования СИС.
Влияние ВВ на функционирование СИС различается в зависимости от типа системы, на которую они влияют, поэтому предлагается ввести следующую классификацию систем: политические, военные, научно-технические, технологические, коммерческие, экономические и деловые.
Ценность обрабатываемой, передаваемой, хранимой информации в СИС является критерием при принятии любого решения о защите последней. С помощью набора продукционных правил на основе исходных фактов об информации и введенных экспертных оценок принадлежности информации к различным классам важности информации определим ценность выбранного типа информации. Основываясь на неполной
формализации предметной области и невозможности дать четкие оценки характеристикам информации, предлагаем использовать при разработке правил нечеткую логику.
Введем лингвистическую переменную уровня типа информации (ТИ), показывающую степень принадлежности информации к классам ценности. Рассмотрим систему с точки зрения трех основных лингвистических переменных, которые влияют в основном на уровень ценности типа информации: необходимость информации (НИ), опасность реализации угроз с точки зрения ущерба (ОУ), экономические расходы на восстановление информации (ЭР), каждая из которых имеет значения: критическая, важная, средняя, низкая, незначимая.
Итоговая оценка ценности информации вычисляется благодаря правилам логического вывода «modus ponens», для чего необходимо определить экспертные оценки каждой из лингвистических переменных (см. табл.1) и функции принадлежности ценности информации к классам ценности.
Таблица 1
Экспертные оценки
Экспертная оценка Обозначение
Необходимость информации (НИ) Dе [0..100]
Опасность реализации угрозы с точки зрения ущерба (ОУ) O е [0..100]
Экономические расходы на восстановление информации (ЭР) Pе [0..100]
Будем считать, что наиболее адекватно описывающим степень принадлежности к классу ценности видом функции принадлежности для нашего исследования является трапецеидальная функция.
Ь — x
t( x, a, b, c, d) =
b — a ’
1, b < x < c
a < x < b
1—
x—c
c < x < d
^ — c)
0, в остальных случаях Функции принадлежности для каждой лингвистической переменной, описывающей используемое свойство информации, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Функции принадлежности для каждого класса важности
Входные переменные Функция принадлежности Обозначения
необходимость информации критическая (T ,90,95,99,100) тн 1
необходимость информации важная (T ,80,85,90,95) тн 2
необходимость информации средняя (T ,40,50,60,80) тн 3
необходимость низкая (T ,0,10,30,45) тн 4
Опасность ущерба критическая (T ,90,95,97,100) mO1
Опасность ущерба большая (T ,85,90,90,95) mO 2
Опасность ущерба средняя (T ,60,75,80,86) то 3
Опасность ущерба низкая (T ,0,20,50,65) то 4
Экономические расходы критические (T ,85,90,95,100) ^ЭР1
Экономические расходы большие (T ,75,80,85,90) тэр 2
Экономические расходы средние (T ,50,65,75,85) тэр з
Экономические расходы низкие (T ,0,20,40,55) тэр 4
Правила для определения ценности информации:
- Если (( (ЭР)очень критические и (НИ) важная или (ОУ) критическая ) или ((НИ) низкая или (ЭР) критические) или ((НИ) важная и (ЭР) низкие ),то ценность информации критическая.
- Если ((НИ)важная и (ОУ )средняя и (ЭР) низкие) или (НИ) очень важная ) или (НИ) очень важная и (ЭР) средние )то ценность информации важная.
- Если (((НИ) средняя и (ОУ) средняя и (ЭР)средние ) или ((НИ) низкая и (ОУ) средняя и (ЭР)высокие) или ((НИ) важная и (ЭР) низкие ) ), то ценность информации средняя.
- Если ((НИ) средняя и (ОУ) низкая и (ЭР) низкие или ((ЭР)средние и (ОУ)низкая) ), то ценность информации низкая.
f 1(ЦИ) = (цЭР1(ЭР)2 Л (цНИ2(НИ))) V цО1(О)) V (НИ4(НИ)) V ЭР1(ЭР)) V
V (НИ2(НИ) л (ЭР4(ЭР))),
f 2( ЦИ ) = (цНИ 2( НИ ) л цО 3(О )) л (цЭР 4( ЭР )) V (цНИ 2( НИ )2) V
V (цНИ 2(НИ )2 л цЭР 3(ЭР ))),
f 3(ЦИ) = (цНИ 3(НИ ) л цО 3(О)) л (цЭР 3(ЭР)) V (цНИ 4(НИ )2) V
V (цО 3(О) л цЭР 2(ЭР)) V (цНИ 2(НИ ) л цЭР 4(Эр )),
fn (ЦИ ) = ((цНИ 3(НИ ) л цО 4 (О ) л цЭР 4(ЭР )) v (цЭР 3(ЭР ) л цО 4(О))), где л, v — под этими операциями понимается соответственно max и min.
Для решения поставленных задач (определение важности ресурсов СИС, опасности внешних воздействий, надежности мероприятий по обеспечению информационной безопасности), которые характеризуются неопределенностью и многокритериаль-ностью, предлагается разработать интерактивную систему для формирования знаний, используемых как входные данные ИИС.
Для каждого типа исследуемой системы разработана интерактивная система формирования знаний для оценки факторов. Следует учитывать, что факторы отличаются друг от друга по уровню влияния в зависимости от типа исследуемой системы. Суть такой системы заключается в том, что она состоит из множества вопросов, которые содержат в себе факторы. Каждый вопрос имеет свою важность в соответствии с типом системы и несколько вариантов ответа. Каждый ответ имеет оценку в диапазоне [0—100%] .
Для получения важности ответа каждого вопроса умножаем важность каждого вопроса на разницу диапазона ответа и суммируем полученный результат с нижней границей по формуле
Vn = (QnxMn) + A , (1)
где V— оценка важности ответа; Q — важность вопроса; M — разница диапазона этого же ответа(В—A); A — нижняя граница диапазона ответа; n — номер вопроса.
Для получения оценки влияния этого фактора на систему суммируем важность всех ответов и разделим сумму на их число по формуле:
Е г
т = -1----
п , (2) где Т — общая оценка влияния фактора; V — оценка важности ответа; п — число вопросов.
Разработанная ИИС состоит из следующих компонентов (рис. 1).
База знаний включает в себя совокупность данных о типах возможных систем, о ресурсах СИС, возможных внешних воздействиях и СПВВ. Базы данных, предназначенные для временного хранения фактов или гипотез, являющиеся промежуточными решениями или результатом общения системы с внешней средой, в качестве которой обычно выступает человек, ведущий диалог с экспертной системой.
Разбиение предметной области на множество типов систем и использование интерактивной системы формирования знаний даёт возможность исследовать любую информационную систему, учитывая отличие между ними и отличие в уровне влияния одинаковых факторов на разные системы, и улучшить процесс решения возникающих задач, которых характеризируются неопределенностью и многокритериальностью.
Рис. 1. Структура ИИС оценки функционирования СИС
Разработана ИИС для оценки важности информации, обрабатываемой в СИС. Применение интерактивной системы формирования знаний дает возможность решать ряд важных задач: получение оценки важности ресурсов СИС, оценки надежности СПВВ и оценки опасности ВВ, которые используются как входные данные для данной ИИС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Определение групп негативных внешних воздействий на сетевую информационную систему, максимизирующих значение функции ущерба / Ю. Ю. Громов [и др.] // Информация и безопасность. — 2013. — Т. 16. — № 2. — С. 269—272.
2. Определение негативных внешних воздействий каждого типа на сетевую информационную систему, максимизирующих значение функции ущерба / Ю.Ю. Громов [и др.] // Информация и безопасность. — 2013. — Т. 16. — № 2. — С. 273—276.
3. Решение задачи поиска групп негативных внешних воздействий в процедуре оценки рисков сетевых информационных систем / Ю. В. Минин [и др.] // Современные информационные технологии. — 2013. — № 17 (17). — С. 109—116.
4. Елисеев А.И., Минин Ю.В. Графовая модель получения значений показателей частных характеристик сетевых информационных структур // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2013. — Т. 9. — № 1. — С. 22—25.
5. Елисеев А.И., Минин Ю.В., Ягудаев Г.Г. Графовая модель показателей частных характеристик живучести сетевых информационных структур // Вестник Воронежского института МВД России. — 2013. — № 1. — С. 73—78.
REFERENCES
1. Gromov Yu.Yu., Minin Yu.V., Al Balushi M.P.B., Klishina A.V., Shahov M.A. Opredelenie grupp negativnyih vneshnih vozdeystviy na setevuyu informatsionnuyu sistemu, maksimiziruyuschih znachenie funktsii uscherba // Informatsiya i bezopasnost. - 2013. -T. 16. - N 2. - S. 269-272.
2. Gromov Yu.Yu., Minin Yu.V., Al Balushi M.P.B., Klishina A.V., Matveeva A.S. Opredelenie negativnyih vneshnih vozdeystviy kazhdogo tipa na setevuyu informatsionnuyu sistemu, maksimiziruyuschih znachenie funktsii uscherba // Informatsiya i bezopasnost. -2013. - T. 16. - N 2. - S. 273-276.
3. Minin Yu.V., Ivanovskiy M.A., Ivanova O.G., Al-Balushi M. Reshenie zadachi poiska grupp negativnyih vneshnih vozdeystviy v protsedure otsenki riskov setevyih informatsionnyih sistem // Sovremennyie informatsionnyie tehnologii - 2013. - N 17 (17). -S. 109-116.
4. Eliseev A.I., Minin Yu.V. Grafovaya model polucheniya znacheniy pokazateley chastnyih harakteristik setevyih informatsionnyih struktur // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2013. - T. 9. - N 1. - S. 22-25.
5. Eliseev A.I., Minin Yu.V., Yagudaev G.G. Grafovaya model pokazateley chastnyih harakteristik zhivuchesti setevyih informatsionnyih struktur // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. - 2013. - N 1. - S. 73-78.
