СУЩНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОСТУПНОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

СУЩНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОСТУПНОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Воеводин Владислав Александрович,

канд. технических наук, доцент Национального исследовательского университета «МИЭТ»,

г. Москва-Зеленоград

ESSENCE AND PROBLEMS OF RESEARCH TO AVAILIBILITY INFORMATION RESURSES INFORMATION SYSTEMS Voevodin Vladislav, Aspt. Technical Sciences, Docent of the National Research University "MIET", Moscow, Zelenograd

АННОТАЦИЯ

В статье приводится краткий анализ проблемы исследования доступности к информационным ресурсам, цель, принципы моделирования доступности в системе информационной безопасности, формулируется постановка задачи многоуровневого синтеза системы защиты информации, приводится порядок решения задачи многоуровневого синтеза системы защиты информации.

ABSTRACT

This article provides a brief analysis of the problem to study the availability of in-information resources information system, the purpose, principles are modeled available in the system of information security, formulated in posing the problem of multi-level synthesis system for the protection of information, It is the procedure of solving the problem of multi-level synthesis of information security systems.

Ключевые слова: доступность, система защиты информации.

Keywords: availability, security system.

Необходимость исследования доступности информационных ресурсов (ИР) в информационных системах (ИС) различного назначения возникает на всех этапах их жизненного цикла и диктуется необходимостью принятия рационального управленческого решения по обеспечению доступности информационных ресурсов (Далее - Доступность) на этапах жизненного цикла соответствующей информационной системы (далее - ЖЦ) в различных условиях обстановки. Актуальность проблемы усиливается по причине того, что обеспечение Доступности является ключевым для успешного функционирования самой ИС и требует отвлечения значительного ресурса для построения адекватной системы защиты информации (да-

лее - СЗИ). Количественная оценка Доступности необходима при построении системы управления информационной безопасности (далее - СУИБ) при использовании риск ориентированного подхода [1, 2].

Сущность и содержание этапов жизненного цикла ИС приведены в [7,8].

Основные понятия, модели и методы и выработки решений, которые наиболее близки по предметной области приведены в [9].

На основании анализа материалов, приведенных в [3, 4, 5, 6, 7, 8] и опыта могу утверждать, что исследование Доступности на каждом из этапов ЖЦ ИС целесообразно осуществлять в соответствии с общей схемой, приведенной на рисунке.

Проблемное исследование Доступности осуществляется с целью:

1. Формулирования проблемы обеспечения Доступности, установления причин ее возникновения, взаимосвязи с другими проблемами, уяснения ее сущности, актуальности, разрешимости и срочности решения.

2. Выявления и моделирования ситуации, в которой возникла или может возникнуть эта проблема.

3. Формулирования проблемной ситуации, определения полноты, достоверности и достаточности информации о проблемной ситуации для формирования целей деятельности, по разрешению проблемы.

4. Формирования и анализа множества альтернативных целей достижение которых позволит решить проблему обеспечения Доступности и обоснования критерия выбора рабочей альтернативы из мно-жетсва допустимых.

5. Исследования путей реализации рабочей альтернативы и определения существенных ограничений, влияющих на выбор средств и способов достижения цели, декомпозиции сложной цели, расчленение ее на взаимоувязанные подцели.

6. Обеспечения выбора средств достижения цели и ообоснования требуемых ресурсов. Концептуальные исследования Доступности осуществляется с целью:

1. Описания СЗИ анализа ее функционирования в составе ИС, формулирования выводов по результатам анализа.

2. Вычленения СЗИ в составе ИС и обоснование концепции рационального поведения СЗИ.

3. Выдвижения гипотез поведения элементов ИС, в том числе и во взаимодействии с СЗИ.

4. Обоснования содержания внешнего дополнения, формирования требований к Доступности на этапах ЖЦ ИС, установления ограничений, вытекающих из условий функционирования.

5. Обеспечения выбора показателей Доступности на этапах ЖЦ, описание результатов исследования, функции оценивания соответствия Доступности требуемой, выбора шкал показателей.

6. Концептуального моделирования, кибернетического описания процесса функционирования СЗИ, факторизации задачи (выявление множества факторов и их взаимодействий), определения внешнего дополнения для системотехнического исследования Доступности.

Системотехнические исследования Доступности осуществляются с целью:

1. Обеспечения постановки задачи системотехнического исследования Доступности СЗИ.

2. Формирования множества системотехнических стратегий.

3. Анализа системотехнических характеристик СЗИ, подсистем обеспечения, оценки структурной и функциональной избыточности, необходимых для обеспечения требований по Доступности.

4. Обеспечения выбора средств и способов системотехнического моделирования СЗИ в условиях эксплуатации и в условиях активизации угроз информационной безопасности ИС, обоснования совокупности исходных данных, уточнения принятых ограничений и показателей Доступности.

5. Обоснования выбора показателей оценки и критерия выбора рационального решения по обеспечению Доступности.

6. Обеспечения системотехнического моделирование СЗИ в условиях внешних и внутренних угроз ИБ, формирования внешнего дополнения. Детальные исследования системы связи осуществляются с целью:

1. Обеспечения постановки задачи детального исследования Доступности.

2. Конкретизации внешнего дополнения, получен-

ного в результате системотехнического исследования ИС и СЗИ.

3. Обеспечения выбора показателей эффективности и критерия выбора рационального решения по построению элементов СЗИ.

2. Формулирования принципов и процедуры решения проблемы

При формировании общей процедуры выработки решения по обеспечению доступности в СЗИ и ее дальнейшего развития необходимо руководствоваться принципами многоуровневого синтеза сложных систем сформулированными в [8] применительно к особенностям СЗИ:

1. Принцип декомпозиции систем, анализ и синтез СЗИ осуществляется путем расчленения ее на подсистемы. Причем в одном контексте подсистема рассматриваться, как элемент надсистемы, в состав которой она входит, а в другом может рассматриваться как надсистема для систем, ее образующих. Принцип декомпозиции выступает как средство, позволяющее снижать уровень сложности исследований Доступности, и, следовательно, их методического обеспечения. Применение данного принципа позволит обеспечить обозримость процесса построения и дальнейшего развития СЗИ в пределах горизонта прогнозирования.

2. Принцип вертикальной декомпозиции вырабатываемых прогнозов. Многоуровневый прогноз направлений совершенствования системы осуществляется в результате реализации многоуровневой процедуры системных исследований. Уровни исследований отличаются степенью обобщения свойств системы, начиная с наиболее общих внешних свойств системы, рассматриваемых в рамках системы более высокого уровня, кончая свойствами отдельных, входящих в ее состав, элементов. Выделяются концептуальный, операциональный и детальный уровни исследований и соответствующее каждому из уровней свое методическое обеспечение. Принцип вертикальной декомпозиции обеспечивает содержательность и рациональную взаимосвязь частных методик и методов уровней исследования на всех этапах ЖЦ СЗИ.

3. Принцип моделирования системы и процессов ее функционирования. Исследование характеристик СЗИ на всех уровнях декомпозиции производится с помощью веера моделей, отличающихся между собой природой носителя образа и свойств моделируемого процесса или явления. Выбор типа модели зависит от цели синтеза и особенностей создаваемой системы. Моделирование является ведущей концепцией построения методического обеспечения исследований сложных систем и часто является единственно возможным подходом к ее исследованию.

4. Принцип согласования уровней. Прогноз требований к СЗИ, которые формируются в рамках ИС выступают как исходные условия или ограничения при формировании требований к элементам методического обеспечения ЖЦ СЗИ. В случае невозможности удовлетворения требований осуществляется их корректировка системой более высокого уровня иерархии, т.е. ИС.

5. Принцип внешнего дополнения. Поверка истинности результатов исследования, полученных на каждом из уровней, производится с использованием моделей и методов, вышестоящих по иерархии систем. Принцип внешнего дополнения позволяет ограничить предметную область методического обеспечения, с помощью которого осуществляются исследования СЗИ, а также исключить субъективизм, вызванный произволом выбора показателей и критерия эффективности. Внешнее дополнение согласует цели частных методов и методик и, входящих ее состав, методического обеспечения, а также является принципиальным условием для оценки их эффективности.

6. Принцип проверенного методического обеспечения. Для исследований СЗИ необходимо использовать экспериментально проверенные модели и методики, обеспечивающие адекватность модели исследуемому процессу и получения достоверных результатов.

Методическое обеспечение процессов ЖЦ СЗИ представляет собой совокупность взаимоувязанных частных методик, находящихся между собой в логической и информационной взаимосвязи. Выделяются следующие уровни иерархии:

- методическое обеспечение операционального уровня включает совокупность частных методов, методик и технологию их применения, которые в совокупности позволяют определять характеристики, связывающие возможности СЗИ с требованиями ИС;

- методическое обеспечение системно-технического уровня, которое позволяет нормировать требования к структуре и общему алгоритму функционирования СЗИ;

- методический аппарат частных технических уровней позволяет нормировать требования к отдельным элементам СЗИ до требуемой детализации. Для моделирования Доступности СЗИ используются одноуровневые или многоуровневые модели.

Одноуровневые модели (методики) - позволяют определить отношения между выходным значением и внутренними переменными при заданных условиях выбора входных переменных на соответствующих уровнях исследования Доступности

у, =Ь (ш, gi, Ал), (1), где

у, - выходное значение, характеризующее Доступность на 1-ом уровне исследования;

Fi - модель СЗИ на ном уровне исследований в виде некого функционала методик, позволяющих отображать и I, gi, А, в значение у, или (и) вычислять значение у,; и, - Значения входных переменных, характеризующих внешнее дополнение на ^ом уровне исследования; gi - значение внутренних переменных, характеризующих СЗИ на ^ом уровне исследования;

А, - вариант выбора внутренних переменных, что соответствует варианту построения СЗИ на им уровне исследования;

Многоуровневые модели (методики) - позволяют определять отношения между параметрами выбора иго уровня и значениями выходных переменных последующего, (1+1) - го, уровня

у,+1 =Fi+l(ui+l, и,, gi+l, А,, А1+1), (2), где У1+1 - значение выходной переменной, характеризующей Доступность, на (1+1)-м уровне;

Fi+l - модель СЗИ на (1+1)-ом уровне исследований в виде некого функционала, методик позволяющих отображать (ш+1, ш, gi+1, а,, в значение у,+1 или (и) вычислять значение У|+1;

ш+1, и, - значения входных переменных, отображающих внешнее дополнение на 1-м и (1+1)-ом уровнях исследования;

gi+l - значения внутренних переменных характеризующих СЗИ на 0+1)-ом уровне исследования А|, А1+1 - вариант выбора внутренних переменных на им и (1+1)-ом уровнях исследования соответственно.

Критерий выбора внутренних переменных задает множество значений внутренних переменных С*1сС1, которое удовлетворяет требованиям, предъявляемым к выходным переменным на соответствующем уровне glсGl*. Выбор критерия зависит от цели функционирования СЗИ, которая определяется ИС, и выбором концепции поведения, которая задается множеством значений входных переменных.

Для критерия пригодности gl>g0 и скалярного показателя gi область Gl* представляет собой полуинтервал

Для критерия оптимальности gi^max, область вырождается в точку, соответствующую максимальному значению параметров выбора внутренних переменных и заданных условиях выбора А|, А1+1;

С учетом принятых обозначений и вышеизложенных принципов можно предположить следующую обобщенную процедуру многоуровневого синтеза методического обеспечения, которое необходимо использовать для разработки концепции построения СЗИ, а также способов ее применения на этапах ЖЦ:

формулирование и декомпозиция цели совершенствования методического обеспечения, которое необходимо применять для разработки концепции развития СЗИ, определение ее предполагаемого облика и составляющих многоуровневого описания;

выбор перечня входных, внутренних и выходных переменных частных методик и методов различных уровней; определение условий выбора значений внутренних переменных, отражающих опосредованные воздействия на внешнюю среду; возможности комплексирования с другими частными методиками и методами; необходимость повторного использования алгоритмов, а также определение ограничений на значения переменных;

выбор критерия эффективности, определяющего процедуру выбора эффективной концепции построения СЗИ;

моделирование процесса применения СЗИ как элемента ИС и прогнозирование области значений выходных переменных Y*сY|, характеризующих концепцию развития СЗИ и удовлетворяющих требованиям надсистемы и1 и принятым ограничениям А,

gi= Fi (и,, у|,А|) с &*, (3), где

Fi (и,, у|,А|) - функционал, позволяющий рассчитать значение показателя Доступности на им уровне; Y* - требуемое значение показателя Доступности, которое задается ИС;

Yi - значение показателя Доступности при выборе ^ой альтернативы построения СЗИ;

Gl*c Gl - критерий выбора в соответствии с принятым предпочтением. Если Yl*^Yl, то необходимо уточнить концепцию построения СЗИ, откорректировать принятые ограничения Я,1 и повторить определение Yl*. В случае если множество Yl*, удовлетворяющее условию Y*cYl, пусто, Yl* =0, то принимается утверждение о не реализуемости концепции развития СЗИ при заданных требованиях со стороны ИС;

прогнозирование возможности достижения требуемых значений выходных переменных Yl*, с помощью существующих функциональной и физической структуры СЗИ и определение необходимости ее совершенствования. Для этой цели с использованием межуровневых зависимостей Fl2 определяется область G2* требуемых значений g2, удовлетворяющих условию

Ayl=0, Cl (0) =0, Agml(0) =0,

Ay2=0, C2 (Ay2) =0, Agm2(Ay2)>0, Ay3=0, C3 (Ay3) =0, Agm3(Ay3) =A, Ay4=0, C4 (Ay4)> C3 (Ay3), Agm4(Ay4) =A,

yl=Fl2 (g2, ul, u2, Х1Д2) С Yl*,

(4)

и проверяется условие G2*c G2. Если G2*^ G2, то необходимо вернуться на предыдущий уровень, внести изменения в концепцию развития СЗИ, произвести корректировку ограничений и повторить определение области Y1* и проверку реализуемости g2. Итерации повторяются до выполнения условия G2*c G2, после чего фиксируется множество значений G2* и осуществляется переход на следующей нижележащий уровень.

Подобная процедура повторяется для каждого из уровней до тех пор, пока не будут определены требуемые характеристики СЗИ.

При многоуровневом концептуальном исследовании системы ведущим принципом является принцип минимальных затрат. Сущность принципа достаточности заключается в том, что последовательность уровней (этапов) определяется по возрастанию затрат на построение СЗИ в пределах каждого уровня с проверкой достаточности принимаемой концепции в соответствии с принятым критерием эффективности.

Принцип достаточного результата реализуется в случае выбора критерия достаточности и разработки веера моделей элементов СЗИ и отношений (связей) между ними, которые позволяют осуществить выбор конструктивного решения на каждом уровне разработки концепции построения СЗИ.

В соответствии с общей постановкой задачи можно записать условие выбора эффективной концепции построения СЗИ:

С(Ау) ^ min,

gSt,У) = gm(KУо) + Уо,аУ) > gl,

У еY, (4)

где Agm - прогнозируемое приращение показателя Доступности.

В случае, практически реализуемого допущения о монотонности возрастающей функции С(Ау) и Agm(Ay), решение задачи необходимо искать на границах неравенства gm(y)>gm0 путем последовательного увеличения значений соответствующих переменных.

В этом случае рациональная последовательность уровней (этапов) совершенствования СЗИ будет определяться с помощью следующих соотношений:

Ayn=0, Cn (Ayn)> C3 (Ayn-1), Agmn(Ayn)=A. В соответствии с приведенными соотношениями: на первом уровне проверяется соответствие характеристик существующей СЗИ требованиям, предъявляемым со стороны ИС;

на втором улучшаются только те характеристики, которые не требуют привлечения дополнительных ресурсов;

на третьем и последующих уровнях улучшаются характеристики с привлечением внешних ресурсов. Причем распределение изменений внутренних переменных и ресурсов осуществляется таким образом, чтобы обеспечить одинаковое приращение показателей эффективности Agm(Ayk)=A, k=3,4,..., n возрастание приращения затрат при переходе к следующему уровню, т.е. C(Ayk)>C(Ayk-1), k=4, 5,...,n,

Решение заканчивается на i-м уровне при выполнении условия:

gm ( У i Л) = g m ( Уо , + EL Agmi > gí ,

g m ( У j-1 , À) = g m ( У0 , + Ej^gm, < gí ■ (5)

Данный подход к обоснованию концепции построения и развития СЗИ позволит обеспечить минимальные или близкие к минимальным затраты на построение и дальнейшее совершенствование СЗИ. Действительно, если процесс заканчивается на 1-м и 2-м уровнях, то затраты С^у)=0, если решение получено на третьем и последующих уровнях, будут минимальными в сравнении с другой последовательностью уровней, при которой будет такое же приращение показателя эффективности.

Можно выделить следующие обобщенные уровни совершенствования СЗИ: исходный, организационный, дополнительных ресурсов.

Уровни разработки концепции развития системы

связи:

- исходный: gm(y0,X) > gm0, y1=y0, C1=0;

- организационный: gm(y2,) gm0, y2=y0, C1=0;

- дополнительных ресурсов: C(Ay3)^m¡n или С(Ayз)<C0, gm(y3, X)>gm°, y3, C3>0.

Таким образом, для проведения теоретических исследований Доступности в СЗИ необходимо руководствоваться принципами многоуровневого синтеза сложных систем, модифицированных соответствующим образом для особенностей построения СЗИ.

Список литературы

1. ISO/IEC 27001: 2005 Information technology — Security techniques — Information security management systems — Requirements (IDT).

2. ISO/IEC 27001: 2013 Информационные технологии -Методы защиты - Системы менеджмента информационной безопасности - Требования. Вторая редакция.

3. Волкова В.Н., Воронков В.А., Денисов А.А. Теория систем и методы системного анализа в управлении

и связи. - М.: Радио и связь. - 1983.

4. Романов В.Н. Техника анализа сложных систем. — СПб: СЗТУ 2011.

5. Овчинников В.А. Графы в задачах анализа и синтеза структур сложных систем / В. А. Овчинников. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.

6. Ларин А.А. Теоретические основы управления. Часть I Процессы, системы и средства управления. М.: РВСН, 1998.

7. Ларин А.А. Теоретические основы управления.

Часть VI Автоматизация управленческой деятельности. М.: РВСН, 2000.

8. Хохлачев Е. Н. Теоретические основы управления. Часть 2. Анализ и синтез систем управления. -М.: РВСН, 1996.

9. Организация и технологии выработки решений при управлении системой и войсками связи. Учебно-методическое пособие Часть 1. Методические основы выработки военно-управленческих решений. - М.: РВСН, 1999.

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОДДЕРЖАНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ,

ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫВ ТУРБОГЕНЕРАТОРАХ

Груздев Вячеслав Борисович

Канд. техн. наук, доцент кафедры «Тепловые электрические станции», ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», г. Казань

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен новый способ поддержания расчетной температуры системы охлаждения обмотки статора турбогенераторов, позволяющий не зависимо от времени года и температуры наружного воздуха, не допускать снижения электрической нагрузки турбогенератора. ABSTRACT

This article describes a new way to maintain design temperature cooling turbogenerator stator winding, which allows no matter the time of year and temperature of external air, to avoid lowering the electrical load of turbogenerator.

Ключевые слова: турбогенератор; расчётная температура; система охлаждения; обмотка статора; джо-улево тепло.

Keywords: turbo-generator; design temperature; cooling system; stator winding; joule'sheat.

Известно, что по принципу охлаждения все турбогенераторы подразделяются на генераторы с косвенным (поверхностным) охлаждением, непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора, и со смешанным охлаждением.

Потери в ТГ бывают[1, с. 7]:

1. Механические - это трение в подшипниках, токо-съёмных щеток, вентиляционные потери, связанные с перемещением хладагента;

2. Электрические (джоулевы) - это потери в скользящих контактах щёток, потери на возбуждение, потери в обмотках статора и ротора;

3. Магнитные потери - это вихревые потери в электротехнической стали статора и ротора, связанные с основным рабочим магнитным потоком, а также гистерезисные потери;

4. Добавочные потери - это потери в стали и в обмотках ротора и статора, которые связаны с высшими гармониками магнитного поля, а также с вытеснением этого поля в пазы и рассеиванием в области торцевых частей турбогенератора. В основном эти потери сосредоточены в поверхностном слое толщиной не более нескольких мм.Первые три группы потерь считаются основными потерями и для решения практических задач и их знание вполне достаточно при установившемся тепловом режиме в ТГ и в общем виде они являются функцией координат и времени. Например, вентиляционные потери

Рвент. в основном состоят из потерь мощности привода вентиляторов, установленных на роторе ТГ. Потери же на трение составляют значительную долю основных потерь и связаны со скоростью вращения ротора и радиусом его бочки. В свою очередь электрические (джоулевы) потери в обмотках статора и ротора определяются по формуле:

1 'Рт • 1

Р = 12 • r

S , Вт (1)

где: I - сила электрического тока, А; ] - длина проводника, м;

г- электрическое сопротивление материала проводника, Ом;

рт- удельное электрическое сопротивление материала проводника обмотки, Ом*м; Б - площадь сечения проводника, мм2.

Но рт также является и линейной функцией температуры, т.е.:

Рт = Р15'(1 + ' (Тр -15)), Ом (2)

где:

р15 - удельное электрическое сопротивление материала проводника обмотки при температуре 15 оС, Ом*м; Рт - коэффициент теплового расширения материала проводника, С-1;

Тр - реальная температура проводника, оС.

Полная номинальная мощность турбогенератора обычно определяется по формуле: