CC BY
87Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 004.056
О СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ ЗАЩИЩЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
М. Н. Жукова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Приведено описание методов структурно-параметрического синтеза, применяемых для построения сложных технических систем. Представлено разделение методов синтеза в зависимости от требований оптимизационной задачи, возникающей при проектировании защищенных информационных систем.
Ключевые слова: информационная безопасность, информационная система, синтез, оптимизация параметров.
TO STRUCTURAL AND PARAMETRICAL SYNTHESIS OF THE PROTECTED
INFORMATION SYSTEMS
M. N. Zhukova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The research describes methods of structural and parametrical synthesis applied to creation of difficult technical systems. The synthesis methods are divided according to the dependence on requirements of the optimizing task arising at design of the protected information systems.
Keywords: information security, protected information system, synthesis, optimization of parameters.
Процесс проектирования защищенных информационных систем является сложным в силу необходимости соблюдения множества требований и ограничений. Кроме этого, практически полностью отсутствуют модели, описывающие процессы, происходящие внутри защищенной информационной системы. Ведутся разработки по созданию моделей безопасности информационных систем, включающих в себя этапы соблюдения требований нормативно-правовых документов в области информационной безопасности, этапы построения модели угроз и нарушителя, подбора сертифицированных средств защиты информации и их верификации [1]. В процессе проектирования подобных моделей возникают сложные задачи оптимизации как для подбора оптимального состава самих структурных элементов модели, так и для поиска и настройки их параметров. Данные задачи, как правило, решаются с применением интеллектуальных технологий [2], например, с применением эволюционных алгоритмов оптимизации [3], которые хорошо зарекомендовали себя при наличии нестационарности целевой функции, большом количестве ограничений, аналитически заданных функциях оптимизации и т. д. Однако помимо поиска оптимальных значений параметров компонентов модели безопасности, необходимо также провести синтез компонентов, которые будут входить в состав защищенной информационной системы.
Синтез устройств является одним из важнейших этапов в процессе создания новых защищенных ин-
формационных систем. От того, насколько качественно он проведен, во многом зависит и качество самой системы. В процессе синтеза определяется структура системы и параметры элементов, из которых она состоит. Структура определяется в процессе структурного синтеза, параметры, соответственно, - в процессе параметрического. В общем виде, структурно-параметрический синтез позволяет определить структуру и параметры проектируемой системы. Синтез может осуществляться как с помощью аналитических методов, которые дают четкий алгоритм нахождения структуры и параметров, так и с помощью численных или оптимизационных. Аналитические методы хороши тем, что обычно позволяют получить оптимальный состав, и алгоритм такого синтеза дан в замкнутом виде. Но такие методы работают далеко не во всех случаях. Численные или оптимизационные методы синтеза, напротив, достаточно гибкие, могут быть применены практически к любому классу синтезируемых систем. Но разработаны и применяются на практике в основном алгоритмы параметрического синтеза, когда при заданной структуре определяются номиналы элементов ее составляющих. Алгоритмы структурно-параметрического синтеза разработаны лишь для узкого класса систем [4]. Далее будут рассматриваться только алгоритмы, проводимые с помощью оптимизационных методов.
Задачи синтеза, проводимого с помощью оптимизационных алгоритмов, можно разделить на две группы [5]:
Методы и средства защиты информации
1. При заданной структуре необходимо определить параметры элементов таким образом, чтобы система была оптимальна по какому-либо критерию (критериям).
2. Необходимо подобрать структуру и параметры элементов этой структуры таким образом, чтобы удовлетворить заданным ограничениям на характеристики с минимальными затратами (минимальное число элементов, минимальная стоимость и т. п.).
Первая группа относится к задачам параметрического синтеза, решаемым методами параметрической оптимизации, вторая - к задачам структурно-параметрического синтеза. Если первая группа задач изучена достаточно хорошо, то задачи второй группы решены лишь для некоторых классов систем. Одной из причин, тормозящих развитие и реализацию таких алгоритмов, является отсутствие адекватных математических и компьютерных моделей, так как требования, предъявляемые к моделям для параметрического и структурно-параметрического синтеза, существенно различны.
Так, при параметрическом синтезе:
1) структура модели фиксирована и не изменяется в процессе синтеза;
2) изменяются только параметры (номиналы элементов), и поиск осуществляется в пространстве параметров;
3) размерность вектора параметров фиксирована.
При структурно-параметрическом синтезе:
1) структура модели заранее неизвестна, и модель формируется автоматически;
2) изменяются как структура, так и параметры, и поиск осуществляется в пространстве структур и параметров;
3) размерность вектора параметров заранее неизвестна и может быть определена только после того, как будет определена структура.
Следовательно, для поддержки функционирования алгоритма структурно-параметрического синтеза необходимо создать:
1) механизм автоматического формирования модели по морфологическому дереву;
2) механизм вычисления размерности вектора параметров для выбранной структуры;
3) механизм загрузки вектора параметров из оптимизатора в модель.
Модели, удовлетворяющие этим требованиям, будут не моделями в традиционном понимании математического моделирования, а моделями целого класса систем. Они помимо возможности вычисления характеристик содержат в неявном виде информацию о структурах объектов, принадлежащих исследуемому классу.
Библиографические ссылки
1. Жуков В. Г., Жукова М. Н., Золотарев В. В., Ковалев И. В. Методика построения модели безопасности автоматизированных систем // Программные продукты и системы. 2012. Вып. 2. С. 70-74.
2. Жуков В. Г., Жукова М. Н., Коромыслов Н. А. Применение нечетких искусственных иммунных систем в задаче построения адаптивных самообучающихся средств защиты информации // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 1(41). С. 18-23.
3. Жуков В. Г., Жукова М. Н. Коэволюционный алгоритм решения нестационарных задач оптимизации // Вестник СибГАУ. 2006. № 1(8). С. 27-30.
4. Акимов С. В. Компьютерные модели для автоматизированного структурно-параметрического синтеза // Компьютерное моделирование - 2004 : тр. 5-й Междунар. конф. СПб. : Нестор, 2004. Ч. 1. С. 191197.
5. Антушев Г. С. Методы параметрического синтеза сложных технических систем. М. : Наука, 1989. 88 с.
References
1. Zhukov V. G., Zhukova M. N., Zolotarev V. V. and Kovalev I. V. Methodology of security model construction for automated systems // International Journal "Programmnye produkty i sistemy". Tver: ZAO NII "Centrprogrammsystem", 2012. Vol. 2, рр. 70-74 (In. Russ.).
2. Zhukova M. N., Zhukov V. G., Koromyslov N. A. Primenenie nechetkikh iskusstvennykh immunnykh sis-tem v zadache postroeniya adaptivnykh samoobucha-yushchikhsya sredstv zashchity informatsii // Vestnik SibGAU, 2012. No. 1(41), pp. 18-23 (In. Russ.).
3. Zhukov V. G., Zhukova M. N. [Koevolutionary algorithm for nonstationary optimization problems solving] // Vestnik SibGAU. 2015. No. 1(8), рp. 27-30 (In. Russ.).
4. Akimov S. V. Computer models for the automated structural and parametrical synthesis // Computer modeling 2004: Works of the 5th international conference. Part 1 / SPb. : Nestor, 2004, S. 191-197 (In. Russ.).
5. Antushev G. S. Methods of parametrical synthesis of difficult technical systems. M. : Science, 1989. 88 p. (In. Russ.).
© Жукова М. Н., 2015
