ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЖИВУЧЕСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВНИКА Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.7

ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЖИВУЧЕСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОТИВНИКА

С. А. Багрецов, Р.В. Пузынин, О.С. Лаута, А.Ю. Талденко

Рассмотрена методика построения структурно резервированной информационно-телекоммуникационной сети, позволяющая за счет обоснования опорного варианта структуры сети обеспечить ее живучесть при построении. Для проверки адекватности и эффективности предложенной методики проведен вычислительный эксперимент с целью сравнения реальной функционирующей сети и сети, синтезированной по предложенной методике с учетом применения противником средств и методов противодействия.

Ключевые слова: информационно-телекоммуникационная сеть, информационный поток, опорная структура сети, живучесть.

Информационно-телекоммуникационные сети (ИТКС) относятся к классу больших систем. Она не могут быть созданы за короткое время и предполагают фрагментарное (эволюционное) развитие. Поэтому одни ее элементы могут эксплуатироваться, другие - проектироваться, а третьи -исследоваться. По этой причине методология должна включать не только методы синтеза, методы алгоритмической и параметрической оптимизации (системное проектирование), но и методы инженерного проектирования (реализации результатов синтеза).

С этой целью предлагается методика реализации структурно-топологических принципов обеспечения живучести при построении ИТКС, включающая методику построения структурно резервированной ИТКС, реализующая интеграционный - триадный принцип ее построения, алгоритм построения опорного варианта структуры сети и алгоритм ее корреляции с учетом применения противником средств и методов противодействия.

В результате вычисления порядковой функции графа, отражающего иерархическую структуру узлов связи (УС) ИТКС, получено их иерархическое распределение, определяющее опорную структуру системы. В рамках этой структуры ищется ее рациональный вариант.

Основная часть. Для синтеза опорного варианта структуры ИТКС и разработки алгоритма ее корреляции с учетом применения противником средств и методов противодействия в методике используются следующие критерии минимизации: количества УС; среднего времени решения оперативных задач УС в ИТКС; показателей равномерности загрузки между УС; общей стоимости содержания структуры ИТКС.

Расчетные выражения и блок-схемы определения рациональных (опорных) вариантов структуры ИТКС по минимуму времени обработки информации на УС и минимуму стоимости представлены на рис. 1 и 2. Опорный вариант ИТКС является основой для принятия решения экспертом о целесообразности или нецелесообразности дальнейшего изменения структуры ИТКС [1, 2].

ИТКС по минимуму времени обработки информации на УС

Для того чтобы обеспечить объективность в сравнении результатов синтеза, приняты единые исходные данные по возможностям УС: потоковой нагрузке, количеству информационных направлений, стоимости единицы техники связи. С учетом специфики ведения технической разведки и воздействия, а также специфики функционирования ИТКС по этим этапам решались задачи:

управления маршрутами передачи сообщений в ИТКС; поиска опорного варианта ИТКС;

поиска зоны регулируемого равновесия взаимного обмена информацией в каналах связи [3, 5].

Для проверки адекватности и эффективности предложенной методики проведен вычислительный эксперимент. Был определен опорный вариант ИТКС. В качестве исходных данных для синтеза были выбраны характеристики реальной функционирующей сети. По этим данным проведен синтез сети в предположении, что проектируется новая, ранее неизвестная система управления.

ИТКС по минимуму стоимости

Цель эксперимента заключается в том, чтобы по результатам сравнения реальной функционирующей сети и сети, синтезированной по предложенной методике, оценить адекватность и эффективность использования данной методики для обоснования опорного варианта структурно-резервированной ИТКС с учетом применения противником средств и методов противодействия.

Для достижения цели эксперимента решались следующие задачи: оценка исходных данных, необходимых для решения задачи построения ИТКС;

построение опорного варианта ИТКС по предложенной методике; сравнение синтезированной и существующей сетей. По результатам вычислительного эксперимента делается вывод о возможности использования предложенного комплекса методик для построения ИТКС, перспективных систем управления уже на ранних этапах проектирования.

Построение сети. В соответствии с условиями решения задачи построения сети считаются известными следующие исходные данные: объем информационного обмена; ожидаемый информационный обмен в единицу времени по каждому типу трафика; среднее допустимое время существования информации и математическое ожидание времени ее передачи; ориентировочная стоимость УС и линий связи (каналов связи).

На основе опыта эксплуатации ИТКС были определены исходные данные, необходимые для решения задачи синтеза и соответствующие существующей ИТКС.

В множество X = {х1...хп} элементов сети, необходимых для решений общей задачи ИТКС, вошли следующие задачи управления: х1 - главный центр связи 1 уровня (ГЦС 1); х2 - центр связи 2 уровня (ЦС 2 ); {х3.. ,х12} - узлы связи 3 уровня (УС 3); {х13..,х17} - узлы связи 4 уровня (УС 4); {х18...х31} - узлы связи 5 уровня (УС 5).

Исходные данные по ожидаемой интенсивности информационного обмена, математическому ожиданию времени информационного обмена и среднему допустимому времени передачи информации для каждого типа трафика представлены в табл. 1.

Таблица 1

Исходные данные по ожидаемой интенсивности информационного обмена, математическому ожиданию времени информационного

Тип (у) трафика Интенсивность, 1/ч Время передачи, ч Одопл), ч

х1 4 0,25 0,3

х 2 4 0,25 0,2

х 3 1 1 0,4

х 4 0,6 1,7 0,4

х 5 0,6 1,7 0,19

х 6 0,6 1,7 0,88

х 7 0,6 1,7 0,5

х 8 0,6 1,7 0,33

х 9 0,6 1,7 0,25

х 10 0,7 1,4 0,4

х 11 1 1 0,08

х 12 0,5 2 0,5

х 13 0,4 2,5 0,25

х 14 0,5 2 0,3

х 15 0,5 2 0,38

х 16 0,3 3,3 0,33

Тип (у) трафика Интенсивность, 1/ч Время передачи, ч 0-допл), ч

х 17 0,3 3,3 0,25

х 18 0,2 5 0,25

х 19 0,2 5 0,08

х 20 0,2 5 0,5

х 21 0,2 5 0,4

х 22 0,2 5 0,2

х 23 0,2 5 0,2

х 24 0,2 5 0,33

х 25 0,2 5 0,33

х 26 0,2 5 0,3

х 27 0,2 5 0,7

х 28 0,2 5 0,5

х 29 0,2 5 0,5

х 30 0,2 5 0,08

х 31 0,2 5 1,0

Допустимая стоимость синтезируемой структуры ИТКС была выбрана в соответствии с уровнем суммарных затрат на создание существующей структуры ИТКС. Ограничения по вероятности правильного и своевременного информационного обмена по загруженности и равномерности загрузки УС были приняты соответственно: Рдоп > 0,85; Кз = [0,3; 0,75],

Кр =[0,1; 0,15].

В соответствии с предложенной методикой синтеза ИТКС были выполнены следующие этапы синтеза:

оценка взаимного обмена информацией;

выделение сильно связанного взаимного обмена информацией; вертикальная структуризация взаимного обмена информацией; определение опорного варианта структуры ИТКС; определение рационального варианта структуры ИТКС. Оценка взаимных связей между УС в ИТКС Связи между УС определялись по следующим признакам: время начала и окончания обмена информацией; место обмена информацией; причинно-следственные связи; использование входных и выходных данных; семантические связи.

Оценка выбранных признаков была проведена на основе анализа трафика в существующей сети связи. Расчет меры близости взаимного обмена информацией производился на основе взвешенного коэффициента Танимото-Роджерса. По результатам расчета составлена матрица мер близости (рис. 3) в соответствии с графом взаимной связи ИТКС (рис. 4), в котором цифрами показана важность линий связи в информационном обмене сети.

XI |Х2 |ХЗ |Х4 |Х5 |Х6 |Х7 |Х8 |Х9 |Х10 |Х11 |Х12 |Х13 |Х14 |Х15 |Х16 |Х17 |Х18 |Х19 |Х20 |Х21 |Х22 |Х23 |Х24 |Х25 |Х26 |Х27 |Х28 |Х29 |Х30 |Х31 |

Х1 ■ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 00000 00 000000 0 0 0 0

Х2 0 1 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 0 0 0 00 00000 0 0 0 0 0

ХЗ 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х4 ООО 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Хб 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х8 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х9 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х11 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х12 ООО 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х13 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х15 ООО 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0 0 0 0

XI6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0,5 0 0 0 0

Х17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5

XI8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 00000 0 0 0 0 0

Х19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 00000 0 0 0 0 0

Х20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

Х23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Х24 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

Х25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

Х26 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

Х27 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

Х28 ООО 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

Х29 ООО 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

ХЗО ООО 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00000 0 0 0 1 0

Х31 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00000 0 0 0 0 1

Рис. 3. Матрица мер близости взаимного обмена информацией

Дискретность взаимного обмена информацией была выбрана АЯ = 0,2. К полученному графу последовательно для 1 = {1,3} применены

методики выделения сильно связанного взаимного обмена информацией, вертикальной структуризации. При 1 = 1 структура связей максимальна, т. е. учитываются все связи графа, удовлетворяющие условию Я(х1,х]-) > 0,2 (рис. 4); при 1 = 3 структура связей минимальна, т. е. учитываются только те связи, для которых Я(х{,х^) > 0,6. При 1 = 3 структура связей в графе не изменяется [4].

ГЦС 1

ЦСЗ

Рис. 4. Граф существующей ИТКС

Выделение сильносвязного взаимного обмена информацией между УС ИТКС. В соответствии с методикой выделения сильносвязного взаимного обмена информацией для графа 0(Х,У) записывается структурное число второй категории А (при 2 = 1), показанное на рис. 5.

Р

т

Для каждой вершины графа определяются элементы матриц . Данные матрицы представлены на рис. 6 и 7 соответственно.

и

© А =

1 [-]

2 [1]

{3...12} [2]

{13...17} Ш

{18...21} [13]

{22...24} ИЯ

25 [16]

[26...31] [17]

Рис. 5. Структурное число второй категории графа оу = {х,Уу)

Рис. 6. Матрица р

Х1 |Х2 |ХЗ Х4 1x5 |Х6 |Х7 |Х8 |Х9 |Х10 [Х11 |Х!2 |Х13 |Х14 |Х15 |Х1б|Х17 |Х18|Х19 1x20 1x21 |Х22 |Х23 |Х24 |Х25 |Х26 |Х27 1x28 1x29 1x30 |Х31 |

1 1 0 0 0 0 0 0 0000000000000 00000 00 0 0 0

0 1 1 1 1 1 1 1 11110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 а 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 О 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ¡0 0 0 10 |о 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

- перечень вершин, в которые можно попасть из ]-й вершины

165

Рис. 7. Матрица Р.

- перечень вершин, из которых можно попасть в]-ю вершину

Далее рассчитывается матрица связности, показанная на рис. 8.

Х1 |Х2 |ХЗ |Х4 |Х5 |Х6 |Х7 |Х8 |Х9 |Х10 |Х11 |Х12 |Х13 |Х14 |Х15 |Х16 |Х17 |Х18 |Х19 |Х20 |Х21 |Х22 |Х23 |Х24 |Х25 |Х26 |Х27 |Х28 |Х29 |Х30 |Х31 |

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00000 000 0 0

0 111 1111 1 1 1 1 0 0 ооооо 0 0 ооооо ооо 0 0

0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1110 0 0 оооо ооооо 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ооооо 0 0 0 0 0 ооооо 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 ооооо ооооо 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 ооооо 00 ооооо 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 11 00000000 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 00 01000 000 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 00 00100 000 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 00 0001 0 000 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 00 00000 01 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 00 00000001 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ооооо ° 0 0 0 0 0 °

Рис. 8. Матрица связности С

Из матрицы С выделяются бисвязные подграфы (бисвязный подграф, содержащий вершину ¡, определен единицами в 1-й строке матрицы С) и определяют сильносвязный взаимный обмен информацией. Сильносвязный взаимный обмен информацией при Z = 1 осуществляется между УС ИТКС, указанным на рис. 9.

Рис. 9. Сильносвязный взаимный обмен информацией при 2 = 1

После вычеркивания столбцов и строк, соответствующих УС, вошедшим в сильносвязный взаимный обмен информацией, упорядочиваются элементы матрицы смежности А графа 0(Х, 7), упорядочиваются вершины графа по сильносвязанным подграфам.

Вертикальная структуризация взаимного обмена информацией.

По упорядоченному графу строится матрица смежности взаимного обмена информацией, последовательно рассчитываются строки матрицы весов и группируется обмен информацией по уровням иерархии, т. е. определяются множества Х1...Х$\

— {Х31'Х30'Х29'Х28'Х27'Х26'Х25'Х24'Х23'Х22'Х21'Х20'Х19'Х18}' ={Х17'Х16'Х15'Х14'Х1з}'

Х5={х1}.

Определение опорного варианта сети. В соответствии с методикой построения структурно-резервированной ИТКС задаются интенсивность входного информационного потока, интенсивность обработки информационного потока на каждом уровне иерархии, ограничения по загрузке уровня и ограничения по стоимости. Результаты расчета структуры ИТКС, а также количества УС и линий связи представлены в табл. 2.

Расчеты представлены на рис. 10.

№ Б | Стоимости Время |[.8ит |Ы0Р!М Опер.1 Опер.2 Опер.3 Опер.4 Опер 5 Загр.1 |3агр.2 Загр.З Загр.4 Загр.5 |

1 2 300 0,06987 |22 0,6715 18 1 0,136 0,1164

2 3 300 0,1029 22 0,511 15 10 1 0,1677 0,1442 0,1088

3 4 300 0,1338 22 0,4326 13 9 1 1 0,1895 0,1636 0,1242 0,09381

4 5 300 0,1577 22 0,393 12 8 6 7 1 0,2022 0,175 0,1332 0,1009 0,07352

5 2 р02,9 §0,16 22 0,7183 6 1 0,3899 0,3484

6 3 160,1 0,16 22 0,5397 8 5 1 0,3083 0,2716 0,2127

7 4 225,7 0,16 22 0,4463 10 6 5 1 0,249 0,2172 0,1674 0,128

8 5 292,4 0,16 22 0,3943 12 8 1 0,2073 0,1795 0,1368 0,1037 0,07566

мим С мим Т Отгимале

102,9 0,06987 0,7183 -

Рис. 10. Расчет опорного варианта структуры ИТКС

В соответствии с указанными принципами векторной оптимизации проводится аддитивная свертка нормированных показателей суммарного времени взаимного обмена информацией и суммарной стоимости и по максимуму векторного показателя выбирается опорный вариант структуры ИТКС.

Таблица 2

Результаты^ расчета структуры ИТКС, количества У С и линий связи

Шаг структуризации Номера сетей Взаимный обмен информацией между УС Варианты структуры ИТКС и количество УС

Z = 1 1 1,2,3,4,6,8,9,10,12,14,15,17,18,19,21,23,25,27,30 5-3-2-1, 5-2-2-1, 5-2-1-1, 4-2-2-1

2 2,3,4,6,8,9,10,12,14,15,17,18,19,21,23,25,27,30 15-5-1, 17-4-1, 19-3-1

3 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22,24,25,26,27,28,29,30,31 2-1, 1-1

4 5,6,8,9,10,12,14,16,17,19,21,25,27,29 1-1, 2-1

5 9,10,12,17,21,29,30,31 1-1, 2-1

Z = 3 1 1,2,3 6-2-1, 7-2-1, 8-2-1, 7-3-1, 9-1,10-1

2 4,5,6,7,8,9,10 5-3-1, 5-2-1, 4-2-1, 5-1

3 11,12,13,14,15,16,17 3-2-1, 2-2-1, 5-1, 4-1

4 18,19,20 2-1, 1-1

5 21,22,23,24 2-1, 1-1

6 25,26 2-1, 1-1

7 27 7-1, 8-1, 6-2-1, 6-1-1

8 28,29,30,31 16-1, 10-3-1, 9-3-1, 8-3-1, 8-2-1

Определение рационального варианта сети. Для имитационного моделирования деятельности сети были использованы исходные данные (см. из табл. 2). При задании координационных связей (связей взаимодействия) между точками использовалось правило: если точка занята (наличие очереди), то наиболее срочную информацию из очереди принимает свободная точка.

По результатам имитационного моделирования произведена коррекция опорного варианта ИТКС по численности точек и их стоимости. Рациональный вариант ИТКС, соответствующий введенным ограничениям по загруженности, равномерности загрузки, а также вероятностным и стоимостным ограничениям, показан на рис. 11.

При построении сети (рис. 11) предполагалось, что проектируется новая, ранее неизвестная ИТКС. Для ответа на вопрос об адекватности предложенной методики необходимо оценить степень согласования результатов построения поставленной цели. Для оценки эффективности предложении методики необходимо выяснить, насколько полученная сеть лучше (или хуже) существующей.

Рис. 11. Рациональный вариант ИТКС

168

Заключение. Таким образом, для оценки адекватности и эффективности предложенной сети необходимо сравнить альтернативные варианты построения сети. Цель - наиболее эффективно решать поставленные задачи в соответствии с условиями воздействия противника, т. е. необходимо выявить сходства и отличия полученной и существующей сетей, проанализировать причины и последствия выявленных различий.

Сравнение сетей проводилось по показателям, характеризующим:

глубину иерархии, число УС и линий связи;

количество и характер связей сети;

правильное и своевременное обеспечение взаимного обмена информацией.

Обе сети являются многоуровневыми иерархическими. Различия в количестве и составе УС обусловлены характером взаимного обмена информацией между УС ИТКС. Различия в количестве УС вызваны тем, что задача оперативного обмена информацией, решавшаяся в существующей сети ГЦС (1-й уровень иерархии), в полученной сети решается во втором (ЦС 1). Данное перераспределение задач объясняется тесной взаимосвязью существующих задач и необходимостью их совместного (параллельного) решения. Поэтому полученная в результате синтеза структура ИТКС фактически отражает сложившуюся и свидетельствует о необходимости ее учета при проектировании УС.

Третий и четвертый уровень иерархии УС полученной сети практически повторяют построение соответствующих УС в существующей ИТКС, за исключением дополнительных точек доступа.

Выявленные отличия сетей в ряде случаев обусловлены влиянием субъективных факторов, не учитываемых в предлагаемой методике. К таким факторам относятся исторически сложившаяся структура аналогичных ИТКС, стремление к однообразию и др.

ИТКС, полученная в результате применения предложенной методики построения, по своим характеристикам соответствует поставленным целям, т. е. соответствует сети, являющейся результатом многолетнего опыта и неоднократных доработок, имеющих целью наиболее эффективно осуществлять взаимный обмен информацией в соответствии с условиями воздействия противника.

Полученная сеть лучше, так как более устойчива при воздействии противника, а существующая сеть удовлетворяет условиям, которые существуют в данный конкретный промежуток времени, и при воздействии противника ухудшает свои показатели.

Результаты эксперимента свидетельствуют об адекватности и эффективности применения предложенной методики для решения задачи построения сети при ее проектировании.

Предложенная методика может быть использована также для анализа сетей в условиях воздействия противника, когда необходима модернизация ИТКС с преобразованием сети.

169

Список литературы

1. Баранов В.В., Максимова Е.А., Лаута О.С. Анализ модели информационного обеспечения процессов и систем при реализации много-агентного интеллектуального взаимодействия // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2019. № 4. С. 32-41.

2. Коцыняк М.А., Лаута О.С., Нечепуренко А.П. Методика оценки устойчивости информационно-телекоммуникационной сети в условиях информационного противоборства // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 1 - 2 (127128). С. 58-62.

3. Коцыняк М.А., Лаута О.С., Нечепуренко А.П. Модель системы воздействия на информационно-телекоммуникационную систему специального назначения в условиях информационного противоборства // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 3 - 4 (129-130). С. 40-44.

4. Коцыняк М.А., Лаута О.С., Иванов Д. А., Лукина О.М. Модель воздействия таргетированной кибернетической атаки на информационно-телекоммуникационную сеть // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 3 - 4 (129-130). С. 58-65.

5. Лаута О.С., Ачкасов Н.Б., Багрецов С. А., Коцыняк М.А. Подход к оценке зон регулируемого равновесия в инфотелекоммуникационной сети // Электросвязь. 2019. № 10. С. 21-25.

Багрецов Сергей Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, старший научный сотрудник, sergeibagrecov@,bk. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,

Пузынин Роман Валерьевич, соискатель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,

Лаута Олег Сергеевич, канд. техн. наук, старший преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного,

Талденко Андрей Юрьевич, начальник отделения лаборатории, chenml@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного

THE APPROACH TO VIABILITY INFORMATION AND TELECOMMUNICATIONS NETWORK UNDER THE INFLUENCE OF THE ENEMY

S. A. Bagrecov, R V. Puzynin, O. S. Lauta, A. U. Taldenko

Abstract: the article considers the method of constructing a structurally reserved information and telecommunications network, which allows to ensure its survivability during construction by justifying the reference version of the network structure. To verify the ade-

170

quacy and effectiveness of the proposed method, a computational experiment was conducted to compare the actual functioning network and the network synthesized according to the proposed method, taking into account the use of means and methods of counteraction by the enemy.

Key words: information and telecommunication network, information flow, network support structure, survivability.

Bagretsov Sergey Alekseevich, doctor of technical sciences, professor, senior researcher, sergeibagrecovabk.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaysky,

Puzynin Roman Valerievich, applicant, koc-1943@mail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny,

Lauta Oleg Sergeevich, candidate of technical sciences, senior lecturer, [email protected], Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,

Taldenko Andrey Urievich, head of the laboratory department, chenmlamail. ru, Russia, Saint Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny

УДК 685.34

РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ

ОБУВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Г.И. Шемерей, О.А. Голубева

Разработана база данных для информационных систем с целью улучшения качества и автоматизации работы обувных предприятий, для сокращения издержек производства и увеличения производственных мощностей. Проведен анализ существующих типов баз данных, произведен сбор исходной информации, необходимой для производства обувной продукции для разрабатываемой информационной системы на основе структурных характеристик и направленностей предназначений хранилищ структурированной информации. Созданы новые сводные перечни структурированной информации для производства обуви различных марок и конструкций.

Ключевые слова: базы данных, инфосистемы, обувь, верх обуви, низ обуви, оборудование, технологический процесс, сводные перечни.

Введение. В настоящее время обувные предприятия остро нуждаются в модернизации своих производственных линий в связи с устаревшими технологиями производства [1], которые выражаются в применении устаревших методов учета продукции и контроля её качества, в использовании неактуальных баз данных, необходимы материалов