Методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи за счет выявления конфликтов
Ключевые слова:
функциональная устойчивость, критичность, система связи, система управления, сложная техническая система, профиль функционирования системы, функции, задачи, регламентАннотация
Введение: Современные сложные технические системы часто бывают критически важными. Критичность обусловлена последствиями нарушения функционирования таких систем, не выполнением ими требуемого перечня функций и задач. Процесс контроля и управления такими системами осуществляется с использованием систем и сетей связи, которые становятся для них критичными. Возникает потребность в обеспечении устойчивого функционирования, как самих сложных технических систем, так и их систем управления, контроля, систем и сетей связи. В работе предложена методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи, основой которой является процесс выявления и устранения в ней конфликтов, обусловленных отличием профиля функционирования и профиля процесса функционирования системы. Предложенная модель процесса функционирования системы связи позволяет на основе анализа интенсивностей воздействия дестабилизирующих факторов на систему, выявления конфликтов и их устранения, определить вероятность обеспечения функциональной устойчивости системы. Цель исследования: разработка методики обеспечения функциональной устойчивости системы связи в условиях воздействия дестабилизирующих факторов и возникновения конфликтов, а также модели процесса функционирования системы связи, позволяющей определять вероятность нахождения системы в функционально устойчивом состоянии. Методы теории графов и теории матриц, теории Марковских процессов. Результаты: предложена модель процесса функционирования системы связи в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, позволяющая определять вероятность нарушения функционирования системы, разработана методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы при проектировании и построении сложных технических систем, а также в системах поддержки принятия решений, контроля, связи и управления.
Литература
1. Кондрашов Ю.В., Сатдинов А.И., Синюк А.Д., Остроумов О.А. Концептуальная модель контроля функций системы связи для выявления конфликтных ситуаций // T-Comm – Телекоммуникации и транспорт. 2022. Т. 16. № 5. С. 21–27. DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-5-21-27.
2. Макаренко С.И. Модели системы связи в условиях преднамеренных дестабилизирующих воздействий и ведения разведки. Монография. // СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. 337 с.
3. Остроумов О.А. Проблема обеспечения функциональной устойчивости систем критически важных объектов // Электросвязь. 2022. № 1. С. 38–42. DOI: 10.34832/ELSV.2022.26.1.005.
4. Тарасов А.А. Функциональная реконфигурация отказоустойчивых систем: монография // М.: Логос. 2012. 152 с.
5. Стародубцев Ю.И., Закалкин П.В., Иванов С.А. Техносферная война как основной способ разрешения конфликтов в условиях глобализации // Военная мысль. 2020. № 10. С. 16–21.
6. Остроумов О.А. Модель контроля функционирования системы связи // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 3. С. 300–309.
7. Лаута О.С, Баленко Е.Г., Федоров В.Х., Лепешкин О.М., Остроумов О.А. Метод построения профиля функционирования сложной технической системы // Инженерный вестник Дона. 2023. № 2(98). С. 48–77. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2023/8183. (дата обращения: 26.10.2023).
8. El-Mowafy A. On detection of observation faults in the observation and position domains for positioning of intelligent transport systems // Journal of Geodesy. 2019. vol. 93. no. 10. pp. 2109–2122. DOI: 10.1007/s00190-019-01306-1.
9. Zhang Y., Wang L., Xiang Y., Ten C.-W. Power System Reliability Evaluation with SCADA Cybersecurity Considerations // IEEE Transactions on Smart Grid. 2015. vol. 6. no. 4. pp. 1707–1721. DOI: 10.1109/TSG.2015.2396994.
10. Falahati B., Fu Y. Reliability Assessment of Smart Grids Considering Indirect Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2014. vol. 5. no. 4. pp. 1677–1685. DOI: 10.1109/TSG.2014.2310742.
11. Falahati B., Fu Y., Wu L. Reliability Assessment of Smart Grid Considering Direct Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2012. vol. 3. no. 3. pp. 1515–1524. DOI: 10.1109/TSG.2012.2194520.
12. Haring I., Ebenhoch S., Stolz A. Quantifying Resilience for Resilience Engineering of Socij Technical Systems // European Journal for Security Research. 2016. vol. 1. pp. 21–58. DOI: 10.1007/s41125-015-0001-x.
13. Brauner F., Claben M., Fiedrich F. Competence as Enabler of Urban Critical Infrastructure Resilience Assessment // Urban Disaster Resilience and Security: Addressing Risks in Societies. 2018. pр. 171–184. DOI: 10.1007/978-3-319-68606-6_11.
14. Грудинин И.В., Суровикин С.В. Управление ресурсами информационно-управляющей подсистемы АСУ огнем в интересах обеспечения ее живучести // Известия Института инженерной физики. 2016. № 3(41). С. 57–62.
15. Pashintsev V.P., Chipigs A.F., Koval S.A., Skorik A.D. Analytical method for determining the interval of spatial correlation of fading in single-beam decameter radio line // Telecommunications and Radio Engineering. 2021. vol. 80. no. 2. pp. 89–104. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.2021038432.
16. Савищенко Н.В. Остроумов О.А. Расчет оптимального и рационального числа ветвей разнесения в каналах связи с аддитивным белым гауссовым шумом и общими замираниями Райса-Накагами // Информационно-управляющие системы. 2015. № 6(79). С. 71–80. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2015.6.71.
17. Петренко С.А. Концепция поддержания работоспособности киберсистем в условиях информационно-технических воздействий // Труды ИСА РАН. 2009. Т. 41. С. 175–193.
18. Kotenko I., Saenko I., Lauta O., Karpov M. Methodology for management of the protection system of smart power supply networks in the context of cyberattacks // Energies. 2021. vol. 14(18). no. 5963. DOI: 10.3390/en14185963.
19. Haque M.A., Shetty S., Krishnappa B. ICS-CRAT: A Cyber Resilience Assessment Tool for Industrial Control Systems. IEEE 5th Intl Conference on Big Data Security on Cloud (BigDataSecurity), IEEE Intl Conference on High Performance and Smart Computing, (HPSC) and IEEE Intl Conference on Intelligent Data and Security (IDS). 2019. pp. 273–281. DOI: 10.1109/BigDataSecurity-HPSC-IDS.2019.00058.
20. Haque M.A., De Teyou G.K., Shetty S. Krishnappa B. Cyber Resilience Framework for Industrial Control Systems: Concepts, Metrics, and Insights, IEEE International Conference on Intelligence and Security Informatics (ISI). 2018. pp. 25–30. DOI: 10.1109/ISI.2018.8587398.
21. Zhu Q. Multilayer Cyber-Physical Security and Resilience for Smart Grid // Smart Grid Control, Power Electronics and Power Systems. 2019. pp. 225–239. DOI: 10.1007/978-3-319-98310-3_14.
22. Kete N., Punzo G., Linkov I. Enhancing resilience within and between critical infrastructure systems // Environment Systems and Decisions. 2018. vol. 38. pp. 275–277. DOI: 10.1007/s10669-018-9706-5.
23. Alsubaie A., Alutaibi K., Marti J. Resilience Assessment of Interdependent Critical Infrastructure // Critical Information Infrastructures Security: 10th International Conference, CRITIS. 2016. pp. 43–55. DOI: 10.1007/978-3-319-33331-1_4.
24. Bologna S., Fasani A., Martellini M. Cyber Security and Resilience of Industrial Control Systems and Critical Infrastructures // Cyber Security: Deterrence and IT protection for critical infrastructures. Cham: Springer International Publishing, 2013. pp. 57–72.
25. Hammad A.W.A., Haddad A. Infrastructure Resilience: Assessment, Challenges and Insights // Industry, Innovation and Infrastructure. Encyclopedia of the UN Sustainable Development Goals. Springer. Cham, 2021. pp. 1–13. DOI: 10.1007/978-3-319-71059-4_25-1.
26. Saaty T.L. Relative measurement and its generalization in decision making why pairwise comparisons are central in mathematics for the measurement of intangible factors the analytic hierarchy/network process // RACSAM-Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales. SerieA. Matematicas. 2008. vol. 102. pp. 251–318.
27. Бородакий Ю.В., Тарасов А.А. О Функциональной устойчивости информационно-вычислительных систем // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006. Т. 62. № 7. С. 5–12.
28. Богатырев В.А. К повышению надежности вычислительных систем на основе динамического распределения функций // Изв. Вузов СССР. Приборостроение. 1981. Т. 24. № 8. С. 62–65.
29. Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. The Probability of Timely Redundant Service in a Two-Level Cluster of a Flow of Requests that is Heterogeneous in Functionality and Allowable Delays // International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. Cham: Springer Nature Switzerland, 2022. pp. 122–134.
30. Турута Е.Н. Организация распределения задач в вычислительных системах, обеспечивающая их отказоустойчивость // Автоматика и вычислительная техника. 1985. № 1. С. 5–14.
31. Турута Е.Н. Обеспечение отказоустойчивости многопроцессорных систем путем перераспределения задач отказавших модулей // Системы управления информационных сетей. М.: Наука, 1983. С. 187–198.
32. Машков О.А., Гостев В.И., Машков В.А. Межмодульный обмен диагностической информацией при самодиагностировании сложных систем // Кибернетика и вычислительная техника. 1996. № 105. С. 108–118.
33. Королев А.Н. Функциональная устойчивость навигационно-информационных систем // Известия вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 7. С. 559–565. DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-7-559-565.
34. Портенко Н.И., Скороход А.В., Шуренко В.М. Марковские процессы // Итог науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления. 1989. Т. 46. С. 5–245.
35. Кузьмич А.А., Лепешкин О.М., Пермяков А.С. Модель функционирования системы телекоммуникационной связи в условиях информационного противоборства // Радиолокация, навигация, связь: Сборник трудов XXVIII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти Б.Я. Осипова (г. Воронеж, 27-29 сентября 2022): в 6 т. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2022. С. 203–211.
36. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения): Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2001. 382 с.
37. Иванов И.И. Модель функционирования распределенных информационных систем при использовании маскированных каналов связи // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 1. С. 198–234. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10107.
38. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. Радио, 1977. 488 с.
2. Макаренко С.И. Модели системы связи в условиях преднамеренных дестабилизирующих воздействий и ведения разведки. Монография. // СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. 337 с.
3. Остроумов О.А. Проблема обеспечения функциональной устойчивости систем критически важных объектов // Электросвязь. 2022. № 1. С. 38–42. DOI: 10.34832/ELSV.2022.26.1.005.
4. Тарасов А.А. Функциональная реконфигурация отказоустойчивых систем: монография // М.: Логос. 2012. 152 с.
5. Стародубцев Ю.И., Закалкин П.В., Иванов С.А. Техносферная война как основной способ разрешения конфликтов в условиях глобализации // Военная мысль. 2020. № 10. С. 16–21.
6. Остроумов О.А. Модель контроля функционирования системы связи // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 3. С. 300–309.
7. Лаута О.С, Баленко Е.Г., Федоров В.Х., Лепешкин О.М., Остроумов О.А. Метод построения профиля функционирования сложной технической системы // Инженерный вестник Дона. 2023. № 2(98). С. 48–77. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2023/8183. (дата обращения: 26.10.2023).
8. El-Mowafy A. On detection of observation faults in the observation and position domains for positioning of intelligent transport systems // Journal of Geodesy. 2019. vol. 93. no. 10. pp. 2109–2122. DOI: 10.1007/s00190-019-01306-1.
9. Zhang Y., Wang L., Xiang Y., Ten C.-W. Power System Reliability Evaluation with SCADA Cybersecurity Considerations // IEEE Transactions on Smart Grid. 2015. vol. 6. no. 4. pp. 1707–1721. DOI: 10.1109/TSG.2015.2396994.
10. Falahati B., Fu Y. Reliability Assessment of Smart Grids Considering Indirect Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2014. vol. 5. no. 4. pp. 1677–1685. DOI: 10.1109/TSG.2014.2310742.
11. Falahati B., Fu Y., Wu L. Reliability Assessment of Smart Grid Considering Direct Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2012. vol. 3. no. 3. pp. 1515–1524. DOI: 10.1109/TSG.2012.2194520.
12. Haring I., Ebenhoch S., Stolz A. Quantifying Resilience for Resilience Engineering of Socij Technical Systems // European Journal for Security Research. 2016. vol. 1. pp. 21–58. DOI: 10.1007/s41125-015-0001-x.
13. Brauner F., Claben M., Fiedrich F. Competence as Enabler of Urban Critical Infrastructure Resilience Assessment // Urban Disaster Resilience and Security: Addressing Risks in Societies. 2018. pр. 171–184. DOI: 10.1007/978-3-319-68606-6_11.
14. Грудинин И.В., Суровикин С.В. Управление ресурсами информационно-управляющей подсистемы АСУ огнем в интересах обеспечения ее живучести // Известия Института инженерной физики. 2016. № 3(41). С. 57–62.
15. Pashintsev V.P., Chipigs A.F., Koval S.A., Skorik A.D. Analytical method for determining the interval of spatial correlation of fading in single-beam decameter radio line // Telecommunications and Radio Engineering. 2021. vol. 80. no. 2. pp. 89–104. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.2021038432.
16. Савищенко Н.В. Остроумов О.А. Расчет оптимального и рационального числа ветвей разнесения в каналах связи с аддитивным белым гауссовым шумом и общими замираниями Райса-Накагами // Информационно-управляющие системы. 2015. № 6(79). С. 71–80. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2015.6.71.
17. Петренко С.А. Концепция поддержания работоспособности киберсистем в условиях информационно-технических воздействий // Труды ИСА РАН. 2009. Т. 41. С. 175–193.
18. Kotenko I., Saenko I., Lauta O., Karpov M. Methodology for management of the protection system of smart power supply networks in the context of cyberattacks // Energies. 2021. vol. 14(18). no. 5963. DOI: 10.3390/en14185963.
19. Haque M.A., Shetty S., Krishnappa B. ICS-CRAT: A Cyber Resilience Assessment Tool for Industrial Control Systems. IEEE 5th Intl Conference on Big Data Security on Cloud (BigDataSecurity), IEEE Intl Conference on High Performance and Smart Computing, (HPSC) and IEEE Intl Conference on Intelligent Data and Security (IDS). 2019. pp. 273–281. DOI: 10.1109/BigDataSecurity-HPSC-IDS.2019.00058.
20. Haque M.A., De Teyou G.K., Shetty S. Krishnappa B. Cyber Resilience Framework for Industrial Control Systems: Concepts, Metrics, and Insights, IEEE International Conference on Intelligence and Security Informatics (ISI). 2018. pp. 25–30. DOI: 10.1109/ISI.2018.8587398.
21. Zhu Q. Multilayer Cyber-Physical Security and Resilience for Smart Grid // Smart Grid Control, Power Electronics and Power Systems. 2019. pp. 225–239. DOI: 10.1007/978-3-319-98310-3_14.
22. Kete N., Punzo G., Linkov I. Enhancing resilience within and between critical infrastructure systems // Environment Systems and Decisions. 2018. vol. 38. pp. 275–277. DOI: 10.1007/s10669-018-9706-5.
23. Alsubaie A., Alutaibi K., Marti J. Resilience Assessment of Interdependent Critical Infrastructure // Critical Information Infrastructures Security: 10th International Conference, CRITIS. 2016. pp. 43–55. DOI: 10.1007/978-3-319-33331-1_4.
24. Bologna S., Fasani A., Martellini M. Cyber Security and Resilience of Industrial Control Systems and Critical Infrastructures // Cyber Security: Deterrence and IT protection for critical infrastructures. Cham: Springer International Publishing, 2013. pp. 57–72.
25. Hammad A.W.A., Haddad A. Infrastructure Resilience: Assessment, Challenges and Insights // Industry, Innovation and Infrastructure. Encyclopedia of the UN Sustainable Development Goals. Springer. Cham, 2021. pp. 1–13. DOI: 10.1007/978-3-319-71059-4_25-1.
26. Saaty T.L. Relative measurement and its generalization in decision making why pairwise comparisons are central in mathematics for the measurement of intangible factors the analytic hierarchy/network process // RACSAM-Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales. SerieA. Matematicas. 2008. vol. 102. pp. 251–318.
27. Бородакий Ю.В., Тарасов А.А. О Функциональной устойчивости информационно-вычислительных систем // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006. Т. 62. № 7. С. 5–12.
28. Богатырев В.А. К повышению надежности вычислительных систем на основе динамического распределения функций // Изв. Вузов СССР. Приборостроение. 1981. Т. 24. № 8. С. 62–65.
29. Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. The Probability of Timely Redundant Service in a Two-Level Cluster of a Flow of Requests that is Heterogeneous in Functionality and Allowable Delays // International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. Cham: Springer Nature Switzerland, 2022. pp. 122–134.
30. Турута Е.Н. Организация распределения задач в вычислительных системах, обеспечивающая их отказоустойчивость // Автоматика и вычислительная техника. 1985. № 1. С. 5–14.
31. Турута Е.Н. Обеспечение отказоустойчивости многопроцессорных систем путем перераспределения задач отказавших модулей // Системы управления информационных сетей. М.: Наука, 1983. С. 187–198.
32. Машков О.А., Гостев В.И., Машков В.А. Межмодульный обмен диагностической информацией при самодиагностировании сложных систем // Кибернетика и вычислительная техника. 1996. № 105. С. 108–118.
33. Королев А.Н. Функциональная устойчивость навигационно-информационных систем // Известия вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 7. С. 559–565. DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-7-559-565.
34. Портенко Н.И., Скороход А.В., Шуренко В.М. Марковские процессы // Итог науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления. 1989. Т. 46. С. 5–245.
35. Кузьмич А.А., Лепешкин О.М., Пермяков А.С. Модель функционирования системы телекоммуникационной связи в условиях информационного противоборства // Радиолокация, навигация, связь: Сборник трудов XXVIII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти Б.Я. Осипова (г. Воронеж, 27-29 сентября 2022): в 6 т. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2022. С. 203–211.
36. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения): Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2001. 382 с.
37. Иванов И.И. Модель функционирования распределенных информационных систем при использовании маскированных каналов связи // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 1. С. 198–234. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10107.
38. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. Радио, 1977. 488 с.
Опубликован
2024-01-11
Как цитировать
Лепешкин, О. М., Остроумов, О. А., Михайличенко, Н. В., & Пермяков, А. С. (2024). Методика обеспечения функциональной устойчивости системы связи за счет выявления конфликтов. Информатика и автоматизация, 23(1), 226-258. https://doi.org/10.15622/ia.23.1.8
Раздел
Цифровые информационно-телекоммуникационные технологии
Copyright (c) Олег Михайлович Лепешкин, Олег Александрович Остроумов, Александр Сергеевич Пермяков, Николай Валерьевич Михайличенко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).