Материал: Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности. Толстых Н.Н

Заканчивая этот раздел пособия в заключение целесообразно отметить, что рассмотренный методический подход к оценке информационной устойчивости инфокоммуникационных систем в отличие от известных рассматривает «устойчивость» на основе фрактального образования с взаимосвязанными цепями информационного воздействия и сигнала управления. Это обеспечивает возможность наглядной оценки качества функционирования инфокоммуникационной системы на основе рассмотрения трех состояний – приемопередающей системы, системы синтеза и организации информационного воздействия и системы управления с учетом трех уровней реализации целевых функций – сигнального, семантического и прагматического.

1.3.Конфликт элементов инфокоммуникационных систем

Как отмечено выше, под информационным конфликтом в этом пособии понимается специфическое функционирование инфокоммуникационных систем в общем информационном пространстве, при котором целевая функция хотя бы одной информационной системы содержит компонент (элемент), реализация которого приводит к уменьшению вероятности реализации целевых функций взаимодействующих с ней системы (или систем).

В соответствии с приведенными выше соображениями, инфокоммуникационные системы не могут быть сведены к хорошо изученным системам связи или автоматизированного управления, а скорее представляют собой новый класс автоматизированных телекоммуникационных систем управления или распределенных автоматизированных систем управления (АСУ), интегрированных с системой связи (СС) и применяемых для связи и управления объектами или системой объектов. Соответственно, модельное представление этих систем должно строиться на основе поведенческих моделей, не исключая процедур выбора решения в ситуациях с высоким уровнем априорной неопределенности на основе предпочтения, сформированного предшествующими решениями.

Типовая структурно-функциональная схема подобной инфокоммуникационной системы, с учетом положений и моделей кибервойн, при учете внутренних и внешних связей и возможных взаимодействий (рис.1.9) позволяет достаточно полно рассмотреть процесс формирования конфликтного взаимодействия типа «элемент инфокоммуникационной системы – конкурент».

Рис. 1.9. Инфокоммуникационная система (система управления)

Базовыми составляющими инфокоммуникационной системы являются: стационарный компонент управления соответствующего уровня иерархии управления, контроллер (непосредственно соединенный с объектом управления или конструктивно интегрированный в объект) и удаленный терминал. Все перечисленные компоненты содержат приемопередатчики, формирующие общее поле радиообмена, и устройства сопряжения, преобразующие принятые радиосигналы сигналы в установленный цифровой формат (устройство сопряжения также может входить в состав приемопередатчика, например, так устроены радиомодемы). В общем смысле под устройством сопряжения в работе понимается некоторое устройство, обеспечивающее интерфейс между компьютером и приемопередатчиком путем преобразования потоков сигналов, команд и данных к требуемому формату, протоколу. Следует отметить, что описываемое устройство обрабатывает их преимущественно на сигнальном уровне.

Стационарный компонент управления является частью распределенной АСУ и представляет собой «интеллектуальный» компонент системы, выполняющий основные задачи по хранению, синтезу и обработке, представлению информации и принятию решений по управлению. Основной составляющей этого компонента является локальная вычислительная сеть (ЛВС), объединяющая сервер и рабочие станции. Сервер содержит фрагмент общей распределенной базы данных (БД) АСУ, а также серверную часть программного обеспечения (ПО) для доступа к хранящимся данным, в большинстве случаев представляющего собой СУБД. В состав ПО сервера также входит операционная система (ОС), обеспечивающая интерфейс программной и аппаратной составляющих компьютера, и прикладное, а также специальное ПО (ППО, СПО), реализующее различные вспомогательные функции.

Сервер локальной сети является, в свою очередь, одним из компьютеров глобальной информационной сети, связывающей локальные компоненты управления в составе инфокоммуникационной системы. Таким образом, инфокоммуникационная система представляется как сложная компьютерная сеть, включающая в свой состав совокупность ЛВС с выделенными серверами, объединенных в составе одноранговой ГВС с радиоканалом.

Рабочие станции обеспечивают интерфейс отдельных пользователей (лиц, принимающих решение – ЛПР, или должностных лиц – ДЛ) и БД, позволяя выполнять различные запросы над БД (чтение, поиск, агрегация, модификация данных) с последующим представлением результатов в удобной для ЛПР или ДЛ форме. В состав ПО рабочей станции входит клиентская часть СУБД, ОС, ППО, СПО. В состав используемого программного обеспечения обычно входит также геоинформационная система, позволяющая соответствующим образом визуализировать требуемые данные на карте.

Контроллер непосредственно соединяется с объектом управления. Технически эта связь реализуется посредством соответствующих подключений или интеграции контроллера управления в схему самого объекта управления. Следует особо отметить, что контроллер управления «не интеллектуален», его процессорные устройства функционируют по жестко заданной неизменной программе («прошивке» ПЗУ), собирая информацию с датчиков и транслируя принятые команды на исполнительные устройства.

Удаленный терминал (терминал удаленного доступа) представляет собой мобильный портативный компонент, обеспечивающий интерфейс отдельных пользователей и БД с минимальными требованиями к техническим средствам удаленного пользователя. Удаленный терминал по сути представляет собой носимый компьютер класса Notebook, Laptop, Palm, соединенный (например, по интерфейсу RS-232C или USB, то есть через через соответствующий преобразователь – устройство сопряжения) с приемопередатчиком.

Используемые ПО, СУБД, ОС представляют собой сложные программные продукты, обладающие значительной информационной избыточностью и использующие многовариантные (в том числе адаптивные) алгоритмы для обработки входных данных, имеющих значительную вариабельность. Эта особенность позволяет автоматизировать решение значительного числа требуемых задач, исключая необходимость участия человека в принятии вспомогательных решений, однако она же снижает устойчивость функционирования современного ПО в информационном конфликте, а зачастую и является предпосылкой последнего.

Иначе обстоит дело с контроллером, приемопередатчиками и устройствами сопряжения. По классификации, эти устройства представляют собой закрытые системы, обрабатывающие информацию по жестко заданным алгоритмам с минимальной вариабельностью входного и выходного потоков данных, и характеризуются высокой устойчивостью функционирования в условиях информационного конфликта. Это (высокий уровень устойчивости) связано с тем, что эти устройства обрабатывают информацию преимущественно на сигнальном уровне, в то время как информационное воздействие основывается преимущественно на семантическом и прагматическом аспектах представления и обработки информации.

Существенной особенностью инфокоммуникационной системы, обусловленной ее центральной задачей, является территориальная распределенность ее компонентов, позволяющая управлять удаленными объектами и обеспечивать связь с ними посредством объединения локализованных вычислительных средств, в частности ЭВМ, с локальными информационными массивами баз данных (БД). Подобная архитектура системы позволяет «прозрачно» (то есть автоматически, без участия пользователя) обеспечивать надежную связь и/или управление даже в случае выхода из строя отдельных компонентов системы.

Функции управления реализуются в подобных системах сразу в двух аспектах: управление внутрисистемными ресурсами (реализуется в отношении собственных подсистем, например, внутри подсистемы связи с целью оптимального использования радиоканала, распределения информационных ресурсов в процессе решения центральной задачи), а также управление внешними по отношению к ней системами и объектами в рамках своей центральной задачи. Под центральной задачей системы (компонента) здесь и далее по тексту понимается ее проблемная ориентация, то есть некоторая общая или частная задача, решение которой и есть цель создания и функционирования данной системы (компонента). Конкретный способ (алгоритм, программа, блок кодов) решения центральной задачи можно тогда сопоставить целевой функции системы.

Функции обеспечения связи в подобных системах также реализуются как с целью передачи служебных данных, необходимых для функционирования самой системы, так и (преимущественно) для обеспечения связи внешних по отношению к системе объектов. При этом существенной особенностью рассматриваемых систем является автоматизированная (компьютерная, процессорная) интерпретация передаваемой информации не только на сигнальном (энергетическом), но также на семантическом (смысловом) и прагматическом (целевом) уровнях представления информации.

Сигнальный (аппаратный, интерфейсный) уровень определяется процедурами передачи, приема и обработки сигнала по энергетическим признакам. Для этого уровня наиболее характерны процедуры первичной обработки сигналов, формально представляемые преобразованием аналогового потока , сформированного i-м объектом (компонентом или элементом инфокоммуникационной системы), в цифровой сигнал для j-го объекта оператором преобразования в цифровую форму:

, (1.18)

где – мультипликативная составляющая искажающего воздействия на передаваемый сигнал, – аддитивная составляющая искажающего воздействия.

Реализуемые на этом уровне информационные технологии, как правило, консервативны, а входы/выходы элементов сопряжены или непосредственно с исполнительными устройствами (мульдемы, кодеки и другие аналогичные), или компонентами инфокоммуникационной системы более высокого уровня (например, автоматизированные системы картографирования и аналогичные).

Семантический (программно–информационный) уровень определяется процедурами сопоставления сигнала его смысловой нагрузке (командам, данным). На этом уровне обрабатывается, по сути, не сам сигнал, а некоторый унитарный код, то есть выделяемый в данной системе минимальный фрагмент исполняемых кодов (инструкций) или данных. При этом способ обработки одних унитарных кодов – данных задается другими унитарными кодами – инструкциями (исполняемыми кодами), причем интерпретация унитарного кода в терминах инструкций или данных определяется текущим состоянием системы.

Выполняемые на этом уровне операции формально сводятся к выбору из упорядоченного множества унитарных кодов (например, команд процессора) последовательности в соответствии с цифровым кодом обрабатываемого сигнала:

,(1.19)

где m и n – сдвиг по шагам (дискретному времени) обработки сигнала в двух взаимодействующих системах или элементах системы (фазовое рассогласование).

Приведенный функционал определяет связь между принимаемым сигналом, его формализованными свойствами (параметрами) на последовательных этапах обработки (m и n) и сопоставленной ему последовательностью команд (блоков команд, программ). На этом уровне рассмотрения можно ввести понятие дискриминационной поверхности, которая представляет собой гиперпространство (поверхность) в многомерном пространстве унитарных кодов. Последовательность унитарных кодов образует на этой поверхности траекторию, реализующую целевую функцию инфокоммуникационной системы или ее элемента. При этом целевая функция k–го элемента (или соответствующей системы), реализуемая i–ой траекторией рабочей точки в пространстве унитарных кодов на j–ом шаге реализации может путем некоторого преобразования координат, отображающего эту траекторию в точку в новом пространстве, деформировать плоскость дискриминационной характеристики, образуя дискретное (в общем случае – многомерное) множество с центральной точкой, соответствующей центральной задаче системы.

Целевой (прагматический, управляющий) уровень определяется процедурами формирования решения и синтеза последовательности команд для реализации целевой функции. Фактически, на этом уровне решается задача синтеза управляющего воздействия на компонент системы с учетом пролонгации изменения свойств объекта воздействия, определение эффективности функционирования , а также выбор оптимальных характеристик воздействия на основе изменения свойств объекта при известном воздействии на него. Тогда процесс реализации целевой функции для решения центральной задачи на данном уровне можно формализовано представить в виде

, (1.20)

где U – область унитарных кодов, общих для взаимодействующих компонентов (систем).

На данном уровне используются алгоритмы оптимизации принимаемых решений и адаптация процедуры синтеза решений. С точки зрения оптимальной реализации компонента целевой функции инфокоммуникационной системы это выражается реализацией условия сохранения максимума реализации целевой функции при произвольном (в общем случае случайном) варьировании траектории движения рабочей точки по дискриминационной поверхности или ее случайной деформации

,

(1.21)

где – адаптирующая добавка, – функция управления k–м объектом или элементом.

На всех трех уровнях выполняются рекурсивные соотношения, связывающие состояние инфокоммуникационной системы на предыдущих и последующем шаге:

(1.22)

Резюмируя изложенное выше, следует отметить, что структура и функции инфокоммуникационной системы обуславливают новое системное свойство, отсутствующее в отдельно взятых ее подсистемах (в традиционных системах связи и управления). Это свойство в соответствии с определением информации как измеренного изменения свойств взаимодействующих объектов, количественно и/или качественно выраженного на сигнальном (энергетическом), семантическом (смысловом) и прагматическом (управления) уровнях, выражается в возможности обработки данных, которая является следствием информационного процесса сразу на всех трех указанных уровнях. Именно это свойство (параллельно/последовательной обработки данных на всех уровнях представления) отличает инфокоммуникационную систему от классических систем связи, обрабатывающих информацию лишь на сигнальном уровне, и автоматизированных систем управления (информационных систем), предельно абстрагированных от конкретного сигнального представления смыслового и целевого аспектов информации.

Эта особенность представляет собой неотъемлемое системное свойство инфокоммуникационной системы, обуславливающее, с одной стороны, расширенные (по сравнению с обычными системами связи или управления) возможности по синтезу, хранению, обработке, передаче, представлению информации, а также автоматическому управлению удаленными объектами, а с другой стороны, появление новых уязвимых элементов в системе в целом.

Уязвимость инфокоммуникационной системы выражается, прежде всего, в возможности влияния с удаленного терминала (используя имеющиеся в ней штатные телекоммуникационные средства) не только на передаваемые данные, но и на сам алгоритм функционирования системы, определяющий процессы обработки (в наиболее широком смысле этого понятия) данных и управления подчиненными объектами. Объединение технологий связи и обработки информации в единой инфокоммуникационной системы приводит также к появлению новых уязвимых элементов, обусловленных «чувствительностью» системы к воздействиям на любом из трех уровней представления информации.