Постановка задачи проектирования защищенных сетей радиосвязи органов внутренних дел Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Радиотехника и связь

А.Н. Бабкин,

кандидат технических наук, доцент

Э.А. Бардаев,

доктор технических наук, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

DESIGN PROBLEM DEFINITION THE PROTECTED RADIO COMMUNICATION NETWORKS OF LAW-ENFORCEMENT BODIES

Рассматриваются вопросы проектирования защищенных сетей радиосвязи органов внутренних дел. Вводится определение защищенной сети радиосвязи. Определены параметры, в наибольшей степени влияющие на эффективность функционирования защищенных сетей радиосвязи.

The questions of design of the protected networks of a radio communication of law-enforcement bodies are considered. Definition of the protected radio communication network is entered. The parameters which are most influencing efficiency of functioning of the protected radio communication networks are determined.

Сети радиосвязи органов внутренних дел (СРС ОВД) в соответствии с [1, 2] относятся к сетям связи специального назначения, предназначенным для обеспечения безопасности государства и правопорядка.

В связи c этим необходимо вести речь о защищенных СРС ОВД, обладающих максимальной эффективностью управления силами и средствами полиции.

Можно определить защищенную СРС ОВД как сеть, обладающую высокой степенью готовности к выполнению целевой функции, в которой обеспечиваются безопасность и устойчивость функционирования её элементов и сети в целом [3].

Под безопасностью понимается способность СРС ОВД обеспечить скрытность, конфиденциальность, целостность и доступность информации легальным пользователям [4].

Под устойчивостью функционирования подразумевается непрерывное управление силами и средствами полиции в любых условиях оперативной обстановки.

Устойчивость функционирования определяется надежностью и качеством связи.

16

Вестник Воронежского института МВД России №3 / 2015

Сети радиосвязи ОВД характеризуются большой совокупностью параметров.

——

Параметры СРС ОВД можно разделить на параметры Y, определяющие

—

безопасность, и параметры X, определяющие устойчивость функционирования, при этом: ——

Y = (У\,У2’---’Уп) ,

——

X = (ХХ ,x2 ,...,Хт),

где У1,у2У„ и x1,x2,...,xm — соответственно частные показатели безопасности и устойчивости функционирования.

Методика проектирования защищенной СРС ОВД предполагает формирование оценок эффективности — целевых функций параметров сети.

Наилучшей (оптимальной) считается сеть, которой соответствует наибольшее или наименьшее значение целевой функции:

Y = ф(У1 >У2’---’Уп )> X ф(x1, x2,---’ xm ),

Г— —

F

Y,X

= F(Ф(У1 ’У2 ’---’Уп )^(x1 ’ x2 ’---’xm

))-

V У

В простейшем случае эффективность сети можно оценить по отдельным, наиболее существенным параметрам безопасности и устойчивости функционирования: помехозащищенности, вероятности безотказной работы, отношению сигнал/помеха и т.п. Можно записать:

Ф( У1 ’ У 2 ’---’Уп ) = Y(6) ’

ф(x1 ’ x2 ’---’ xm 2 уф ) ’

где Y(б) и X(уф) — соответственно главные показатели безопасности и устойчивости функционирования СРС ОВД.

Однако оценка эффективности сети по одному показателю достаточно формализована и не учитывает весь спектр проектируемых сетей. Кроме того, современные СРС ОВД не всегда могут быть охарактеризованы одним показателем.

Необходимо иметь несколько показателей, характеризующих различные свойства сетей: безопасности, надежности, качества связи и т.п. [3].

Поэтому в общем случае должен быть системный подход, при котором эффективность СРС ОВД оценивают по совокупности параметров. Учесть все параметры сетей не представляется возможным, это усложнит оценку эффективности, в то же время ограничение числа учитываемых параметров может привести к грубой оценке.

Таким образом, при проектировании защищенной СРС ОВД необходимо определить совокупность параметров сетей, в наибольшей степени влияющих на её эффективность.

Количественная оценка эффективности должна достаточно полно характеризовать сеть и иметь ясный физический смысл, быть простой для вычисления и практического применения.

17

Радиотехника и связь

В общем случае задача проектирования защищенной СРС ОВД сводится к нахождению максимума целевых функций при вариации значений параметров сети с учетом исходных данных и ограничений.

Ограничения могут быть наложены как на параметры безопасности, так и параметры устойчивости функционирования.

При этом отдельные параметры устойчивости функционирования могут участвовать в формировании нескольких параметров безопасности.

Например, надежность и качество обслуживания абонентов в СРС ОВД можно характеризовать вероятностью ошибочного приема данных при соответствующем отношении сигнал/помеха на входе приемника [5]:

Р, ,> р(тР)

Р(ОШ) > Р(ош)

( р л р(с) > ( р л р(с)

у р(пом) J р(пом) J

(тр)

где

р

\(тр)

(с)

р

у (пом) J

— требуемое отношение сигнал/помеха, обеспечивающее надежность и

качество обслуживания абонентов.

В свою очередь скрытность работы СРС ОВД можно определить вероятностью обнаружения Р(обн) противником функционирования сети радиосвязи, которая зависит от отношения сигнал/помеха.

Для обеспечения требуемых надежности и качества обслуживания абонентов, повышения временной скрытности работы СРС ОВД при увеличении пропускной способности радиоканала необходимо максимизировать отношение сигнал/помеха, а для обеспечения энергетической скрытности работы СРС ОВД следует минимизировать отношение сигнал/помеха.

Можно определить требуемое отношение сигнал/помеха следующим образом:

( р \(тр) ( р Л

(с)

,р, \

у (пом) J

р

(с)

\Р< \

у (пом) J

IIUI1

где

( р \

Р(с)

р

у (пом) J

— минимальное (критическое) отношение сигнал/помеха, при котором

обеспечиваются надежность, качество и энергетическая скрытность работы СРС ОВД. Тогда

л( тр )

р ч < р (тр>>

р(обн) < (обн)

где р( \вн) — требуемое значение вероятности обнаружения работы СРС ОВД

Г

Р,

( с )

р

у (пом) J

г

Pi

( с )

у р(пом) J

Г

Р

Л

(с)

р

у ^ (пом) J

ИНН

mm

противником.

При этом очевидно, что требуемое отношение сигнал/помеха должно соответствовать пределу Шеннона.

Можно определить зависимость между параметрами безопасности и устойчивости функционирования следующей системой уравнений:

18

Вестник Воронежского института МВД России №3 / 2015

yj

г —

fi Y

V

(—>

fj X

V J

i = 1,2,...,n j = 1,2,..., m

где пит — соответственно количество параметров, определяющих устойчивость функционирования и безопасность СРС ОВД.

Если задана целевая функция

F

Y, X

и определена конечная совокупность

вариантов сети с параметрами Yk, к = 1, N и Xk, к = 1, M , то выбор наилучшей

защищенной СРС ОВД производится с помощью последовательного вычисления функции и отбора их допустимых (экстремальных) значений при наличии ограничений.

Задача проектирования защищенной СРС ОВД сводится к построению сети с

—

параметрами X , которая обеспечивает максимизацию функции —> —>

F(X) = max F(Y)

при наличии ограничений на параметры сети.

——

Целевую функцию F(Y) можно записать как функцию параметров

——

устойчивости функционирования (надежности и качества) F(X) и провести поиск

—

экстремальных значений параметров X при наложенных ограничениях.

Ограничения, накладываемые на параметры безопасности и устойчивости функционирования, отражающие реальные условия работы и эксплуатации проектируемой СРС ОВД, можно записать в виде уравнений или неравенств:

X

V

< 0, i = 1,

>Р,

yj

Y

V

< 0, j = 1,

, r.

Данным образом сформулированная задача является задачей нелинейного программирования, и её решение трудоемко.

В связи с этим прибегают к поэтапной процедуре оптимизации. Вначале осуществляется процедура оптимизации по одной группе параметров, а затем по другой.

Для СРС ОВД целесообразно проводить выбор (оптимизацию) по параметрам устойчивости функционирования (надежности и качества связи), а затем по параметрам безопасности сети.

Критерием выбора оптимального значения параметра является соответствие показателя экстремальному значению (максимальному или минимальному) в выбранном классе исходных данных, а также превышение значения показателя требуемого значения:

19

Радиотехника и связь

X, е X(допextr,

Y, е {y(доп) }^ extr,

где Xt и Y — требуемые значения параметров, {X(дои)}и {Y(йои)}— множество

допустимых значении параметров.

Необходимо ввести понятие допустимости значения параметра, учитывающего ограничения по максимальному и минимальному значениям.

Допустимыми значениями параметров СРС ОВД Xi и Yi называются значения, удовлетворяющие условию:

Xi >(X )(т > =(X, )

Y > (Y, )("т > = (Y, )

'extr ’

Максимальное значение будет ограничиваться требуемым максимально допустимым значением показателя, минимальное — минимально допустимым (критическим) значением, удовлетворяющим требованию по обеспечению эффективности функционирования СРС ОВД.

Поскольку показатели X, и Y, могут определяться набором параметров,

можно записать:

X, >(X,)(тр > =

Y >(y )(тр > =

(X,)JX, е(X,Г>.X2 e(X2)

(Y,)JY e(Y)(^>,Y2 e(Y)

\(тр >

(тр >

.....X efo}тр>,

Yj eY)"т>.

При проектировании защищенных СРС ОВД необходимо учитывать техникоэкономические показатели, заключающиеся в минимуме затрат для достижения максимума эффекта функционирования сети.

Проектирование защищенных СРС ОВД должно идти по следующим направлениям:

- обеспечение устойчивости функционирования сетей;

- обеспечение надежнои и качественнои связью абонентов в заданнои зоне обслуживания в условиях воздействия преднамеренных и непреднамеренных помех;

- обеспечение информационной безопасности сетей.

Реализация этих направлений возможна только на основе изложенных выше принципов проектирования защищенных сетей радиосвязи ОВД.

ЛИТЕРАТУРА

1. О связи: Федеральный закон от 7 июля 2003 г. № 126-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. — 2003. — № 28. — Ст. 2895.

2. О внесении изменений в Федеральный закон «О государственной охране» и отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон от 8 декабря 2011 г. № 424-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. —

2011. — № 50.— Ст. 7366.

3. Бабкин А.Н. Построение защищенных информационно-телекоммуникационных систем ОВД с использованием беспроводных каналов // Сб. трудов 19 международной научной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов». — М., 2010. — С. 243—248.

20

Вестник Воронежского института МВД России №3 / 2015

4. Основы информационной безопасности: учебник для высших учебных заведений МВД России / под ред. В.А. Минаева и С.В. Скрыля. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. — 464 с.

5. Бабкин А.Н., Андрущук В.О. Вопросы оптимизации существующих систем подвижной радиосвязи ОВД // Вестник ВИ МВД России. — 2012. — №2. — С. 33 — 40.

REFERENCES

1. O svyazi: Federalnyiy zakon ot 7 iyulya 2003 g. # 126-FZ // Sobranie zakono-datelstva Rossiyskoy Federatsii. — 2003. — # 28. — St. 2895.

2. O vnesenii izmeneniy v Federalnyiy zakon «O gosudarstvennoy ohrane» i otdelnyie zakonodatelnyie aktyi Rossiyskoy Federatsii: Federalnyiy zakon ot 8 dekabrya 2011 g. # 424-FZ // Sobranie zakonodatelstva Rossiyskoy Federatsii. — 2011. — # 50.— St. 7366.

3. Babkin A.N. Postroenie zaschischennyih informatsionno-telekommunikatsionnyih sistem OVD s ispolzovaniem besprovodnyih kanalov // Sb. trudov 19 mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii «Informatizatsiya i informatsionnaya bezopasnost pravoohranitelnyih organov». — M., 2010. — S. 243—248.

4. Osnovyi informatsionnoy bezopasnosti: uchebnik dlya vyisshih uchebnyih zave-deniy MVD Rossii / pod red. V.A. Minaeva i S.V. Skryilya. — Voronezh: Voronezhskiy institut MVD Rossii, 2001. — 464 s.

5. Babkin A.N., Andruschuk V.O. Voprosyi optimizatsii suschestvuyuschih sistem podvizhnoy radiosvyazi OVD // Vestnik VI mVD Rossii. — 2012. — #2. — S. 33 — 40.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Бабкин Александр Николаевич. Начальник кафедры информационной безопасности. Кандидат технических наук, доцент.

Воронежский институт МВД России.

E-mail: [email protected], [email protected]

Россия, 394065, г. Воронеж, пр-т Патриотов, 53. Тел. (473) 262-33-76.

Бардаев Эдуард Аркадьевич. Профессор кафедры ИУ-10. Доктор технических наук, старший научный сотрудник.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана.

Россия, 105005, г. Москва, 2-я Басманная ул., д. 5, стр. 1. Тел. (499) 263-63-91.

Babkin Alexander Nicolayevich. The chief of the chair Information Security. Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor.

Voronesh Institute of the Ministry of Interior of Russia.

Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 262-33-76.

Bardayev Eduard Arkadyevich. Professor of IU-10 chair. Doctor of Engineering, Senior Research Associate.

Moscow State Technical University named by N.E. Bauman.

Work address: Russia, 105005, Moscow, 2nd Basmannaya Str., 5, p. 1. Tel. (499) 263-63-91.

Ключевые слова: радиосвязь; радиосеть; защищенность; информационная безопасность; устойчивость функционирования; конфиденциальность; целостность; доступность; скрытность.

Key words: radio communication; radio network; security; information security; function stability; confidentiality; integrity; availability; reserve

УДК 621.396.62

21