Дипломная (вкр): Защита функционально-логической структуры интегрированных инфокоммуникационных систем от вскрытия технической компьютерной разведкой

Далее последовательно применяют j-ые правила к j-ым вершинам, где j=1,...,i, запоминая при этом каждое примененное правило и вершину его приложения в k_i-ый массив результатов, где k_i - номер массива содержащего результаты преобразования i правил.

Результат преобразования, полученный путем применения i правил преобразования, также запоминают в k_i-ый массив.

Описанная процедура выполняется l раз, и таким образом, результатом работы алгоритма является l массивов, каждый из которых содержит последовательность из i случайных правил преобразования, примененных к i случайным вершинам графа ЛССС, и результат применения этих правил.

.2.2 Алгоритм преобразований логической структуры системы связи

Защищенная ЛССС, сформированная разработанным выше алгоритмом, и внедренная в функционирующую СС является исходными данными для алгоритма, с помощью которого будет описано функционирование СС с защищенной ЛССС. Необходимость этого алгоритма заключается в том, что ПЗЛС должна оживить структуру СС с целью придания ей правдоподобности, поскольку СС должна изменяться во времени. А значит, во времени должна изменяться и ее ложная составляющая.

Рисунок 2.15 - Блок-схема алгоритма формирования вариантов преобразования ЛССС

Блок-схема алгоритма представлена на рис. 2.16. Кроме исходной ЛССС S задают:

P - правила преобразований;

N - максимальное количество одновременно применяемых правил преобразования;

T_max - максимальная длительность действия правила преобразования;

ΔT - временной интервал, в рамках которого в алгоритме будет выбираться длительность одного цикла;

Δt - интервал, с которым осуществляется применение правил преобразования (должно быть мало относительно T_max);- коэффициент памяти алгоритма, позволяющий запоминать некоторую часть применяемых правил преобразования, который необходим для того, чтобы СС в результате преобразований менялась постепенно (можно задать, например, k=1/2);- коэффициент забывания алгоритма, позволяющий сокращать количество запомненных вариантов преобразования, который необходим для того, чтобы в СС происходил плавный дрейф, т. е. чтобы уже примененные правила преобразования теряли свою актуальность (f следует задавать так, чтобы выполнялось условие f<k, например f=1/3);- максимальное количество циклов памяти, в течение которых в алгоритме происходит накопление запоминаемых правил преобразования, которое необходимо в виду того, что f<k, а это ведет к постоянному увеличению количества запомненных правил;

j=0 - счетчик циклов памяти алгоритма.

Кроме того, на начальном этапе приравнивают n - количество новых правил преобразования максимальному количеству применяемых правил (n=N).

После этого выбирают T - длительность одного цикла алгоритма (T_max ≤ T), в течение которого должны будут действовать выбранные правила преобразования. Далее выбирают случайным образом n правил из заданных правил преобразования P и n вершин графа ЛССС, к которым эти правила будут применены (нельзя применить два правила к одной вершине). Выбирают случайным образом t₁, …, t_n - время действия выбранных правил преобразования, причем должны выполняться условия t_i ≤ T_max, t_i ≠ t_j, t_i не обязательно меньше t_j при i<j.

После этого выбранные правила применяются в ЛССС с интервалом времени Δt, т. е. выполняется постепенное преобразование ЛССС на информационном поле КР. Примененные правила преобразования действуют в СС до тех пор, пока не истечет выбранное для них время действия. По истечении времени t_i действия i-ого правила, это правило и вершину графа СС, к которому оно было применено, запоминают в массив правил и отменяют его действие в СС.

В случае перехода в режим дезорганизации КР противника необходимо перейти к выполнению алгоритма, описанного в п. 2.2.3.

Таким образом, в течение цикла, равного T, выбранные правила преобразования будут применяться и отменяться в СС. Необходимо отметить, что, например, в случае, когда длительность действия n-ого последнего введенного в действие правила преобразования равна или близка к Tmax, может быть выполнено условие (Tmax + nΔt) > T, что в рамках описываемого алгоритма позволяет продлить цикл по сравнению с его заданной длительностью T.

Следовательно, длительность цикла задается не жестко, и это добавляет дополнительную мягкость алгоритму, которая на информационном поле КР позволит увеличить правдоподобность ложной составляющей ЛССС.

По окончании цикла алгоритма или превышении его длительности после отмены очередного правила преобразования отменяют все действующие правила, если такие есть.

Далее выбирают m = N´k - количество запомненных правил преобразования, которые будут повторно применены на следующем цикле алгоритма, после чего удаляют из запомненных N´f правил. Для выбранных m правил выбирают случайным образом время действия t₁, …, t_n. Вычисляют количество новых правил для применения по формуле n = N - N´k и увеличивают на единицу счетчик циклов алгоритма.

Рисунок 2.16 - Блок-схема алгоритма преобразований ЛССС в течение функционирования СС

В случае если счетчик циклов алгоритма j не достиг максимального количества циклов J, вновь выбирают длительность цикла T, n новых правил преобразования, вершины графа для их применения и время их действия, после чего через интервал времени Δt применяют m запомненных и n новых правил преобразования. Таким образом, в течение нескольких циклов происходит плавное преобразование ЛССС с накоплением запоминаемых правил преобразования.

На момент, когда счетчик циклов j достигает максимального количества циклов J, счетчик циклов обнуляют, из запомненных правил преобразования оставляют N правил и вновь переходят к началу цикла, где осуществляется выбор его длительности.

2.2.3 Алгоритм дополнительных преобразований системы связи в течение функционирования

В качестве исходных данных для алгоритма (рис. 2.16) применяется исходная ЛССС. Текущая (защищенная) ЛССС не применяется на входе алгоритма в виду того, что она несет в себе некоторую избыточность, однако при возврате в исходное состояние применяется именно она.

Решение о необходимости дезорганизации КР противника должно приниматься соответствующим ЛПР, возглавляющим деятельность ПЗЛС. Принятие такого решения ЛПР осуществляется в результате получения от соответствующей составляющей ПЗЛС информации о том, что хотя бы один из УС ПУ атакован, или информации от вышестоящих органов управления о предстоящей деструктивной деятельности противника.

При принятии решения о дополнительных преобразованиях в первую очередь ЛПР необходимо оценить степень опасности и сегмент СС, на который направлена угроза. В зависимости от степени опасности и других составляющих ситуации ЛПР выбирает сегмент СС, в котором необходимо осуществить преобразование (это может быть и вся СС), и правила преобразования, которые необходимо применить.

После принятия решения о правилах преобразования осуществляется преобразование ЛССС. В случаях, когда возникает опасность для других сегментов СС, процедура повторяется.

После того, как угроза миновала, ЛССС возвращается в исходное состояние, в котором она находилась до начала мероприятий по дезорганизации противника.

.2.4 Пример расчета эффективности формирования защищенной логической структуры системы связи

Исходными данными для примера расчета являлись:

вариант исходной ЛССС (представлен на рис. 2.18);

ограничения на формирование вариантов преобразования не задавались в виду того, что варианты формировались вручную;

- Δn = 10 - номинал затрат на один адрес;

-Δm = 10 - номинал затрат на единицу трафика;

Х = 1(2) - количество выводимых КР из строя УС;

для определения правил вычисления коэффициента важности было решено разделить УС в СС на три уровня иерархии, деление УС на уровни было решено определять по их связности, вследствие чего изначально было задано три коэффициента важности: w = 1, 5, 10.

В соответствии с разработанными правилами преобразования было сформировано 8 вариантов преобразования ЛССС. В каждом из вариантов было применено различное количество правил с различными точками (вершинами графа) их приложения.

Варианты преобразования исходной ЛССС представлены на рис. 2.19-2.26. Перед выполнением иерархической классификации к вариантам преобразования под номером 1 был добавлен исходный вариант ЛССС. Таким образом, для расчетов было подготовлено 9 вариантов ЛССС.

Рисунок 2.17 - Блок-схема алгоритма дополнительных преобразований ЛССС

Для выполнения иерархической классификации вариантов преобразования ЛССС был применен программный пакет многомерного статистического анализа SPSS. На вход программного пакета подавались преобразованные в векторный вид матрицы связности и интенсивностей ИП вариантов преобразования ЛССС.

Рисунок 2.18 - Вариант исходной ЛССС

Рисунок 2.19 - Вариант преобразования ЛССС №1

Рисунок 2.20 - Вариант преобразования ЛССС №2

Рисунок 2.21 - Вариант преобразования ЛССС №3

Рисунок 2.22 - Вариант преобразования ЛССС №4

Рисунок 2.23 - Вариант преобразования ЛССС №5

Рисунок 2.24 - Вариант преобразования ЛССС №6

Рисунок 2.25 - Вариант преобразования ЛССС №7

Рисунок 2.26 - Вариант преобразования ЛССС №8

В результате иерархической классификации вариантов преобразования ЛССС были получены дендрограммы и матрицы близости представленные на рис. 2.17 и 2.18.

Результаты иерархической классификации показали, что наиболее эффективными по сходству с исходной ЛССС среди вариантов преобразования ЛССС без учета направлений и интенсивностей ИП были варианты 6,7,8 (рис. 2.14-2.16), которые в дендрограмме и матрице близости представлены как объекты 7,8,9 (рис. 2.17).

Под эффективными по сходству вариантами преобразования понимаются варианты, имеющие наименьшее сходство с исходной ЛССС.

Рисунок 2.17 - Дендрограмма и матрица близости, отображающие результаты иерархической классификации вариантов преобразования ЛССС без учета направлений и интенсивностей ИП

Наиболее эффективными по сходству с исходной ЛССС среди вариантов преобразования ЛССС с учетом направлений и интенсивностей ИП были варианты 2,6,7,8 (рис. 2.20, 2.24-2.26), которые в дендрограмме и матрице близости представлены как объекты 3,7,8,9 (рис. 2.18).

Таким образом, в результате нахождения пересечения множества эффективных вариантов преобразования по обоим видам ЛССС как наиболее эффективные были отобраны варианты 6,7,8 (в дендрограмме 7,8,9).

Рисунок 2.18 - Дендрограмма и матрица близости, отображающие результаты иерархической классификации вариантов преобразования ЛССС с учетом направлений и интенсивностей ИП

Далее были рассчитаны значения показателя доступности ПУ для отобранных вариантов преобразования ЛССС. Для исходной ЛССС и каждого варианта было выполнено разделение УС по трем уровням иерархии, а также выделено 1 (2) УС с наибольшей связностью, после чего были рассчитаны значения показателя доступности ПУ r_пу. После этого были рассчитаны значения показателя затрат защитного ресурса. Результаты расчета значений показателей эффективности и затрат представлены в таблице 2.4 и в графическом виде на векторной диаграмме сравнения (рис. 2.19).

Таблица 2.4

Результаты расчета значений показателей эффективности

Рисунок 2.19 - Векторная диаграмма сравнения вариантов преобразования

Рисунок 2.20 - Видимая КР структура СУ без применения преобразований ЛССС

Таким образом, в результате расчета эффективности формирования ЛССС в качестве наиболее эффективного варианта преобразования был выбран вариант №8 (в таблице 2.4 и векторной диаграмме - №9).

На рисунках 2.20 и 2.21 представлена интерпретация результатов формирования защищенной ЛССС. Признаком, позволяющим КР идентифицировать оперативно-тактическую принадлежность УС, была принята его связность (степень вершины графа). Из рисунков видно, что в результате преобразований КР получает неверную информацию о расположении КП армии по полученной им ЛССС. Кроме того, возможны разночтения и этой информации, т. к. в полученной КР ЛССС имеется два равнозначных УС.

Таким образом, методика формирования защищенной ЛССС позволяет искажать на информационном поле КР структуру СС и СУ.

Формирование защищенной ЛССС происходит хотя и по определенным правилам, но все же рангомизированно. Случайным образом выбираются точки приложения правил преобразования, количество добавляемых логических элементов и связей, параметры связей.

Рисунок 2.21 - Видимая КР структура СУ в случае формирования защищенной ЛССС

Благодаря такой рандомизации преобразований логической структуры можно сделать вывод, что даже в случае, когда КР противника известны правила преобразования и защищенная ЛССС, восстановить по ним исходную ЛССС будет невозможно без дополнительной информации.

Выводы по главе 2

1. В рамках концептуального моделирования подсистемы защиты логической структуры ИЦСС от КР:

сформулированы задачи ПЗЛС;

разработана модель процесса вскрытия СС компьютерной разведкой, позволившая выявить, что результатом вскрытия СС для КР является ее модель;

выявлены основные демаскирующие признаки, позволяющие компьютерной разведке получить модель системы связи, позволяющую вскрыть структуру системы управления, введено понятие ЛССС, отражающей эту модель;

на основе выявленных демаскирующих признаков СС и процессов ее функционирования была разработана модель ЛССС;

разработана функциональная модель подсистемы защиты ЛССС от КР, описывающая преобразования логической структуры системы связи на основе математического аппарата графовых грамматик, в целях введения противника в заблуждение относительно структуры СС и структуры СУ;

разработаны методы оценки эффективности мероприятий по формированию защищенной ЛССС в рамках которых были сформулированы показатели и критерии оценки эффективности.

. В рамках разработки методики формирования защищенной логической структуры интегрированной цифровой системы связи:

разработан алгоритм, позволяющий формировать множество вариантов преобразования ЛССС и выполнять оценку их эффективности в соответствии с разработанными в концептуальной модели правилами преобразования, показателями и критериями эффективности; разработаны алгоритмы преобразований ЛССС в течении функционирования в целях придания ей праводоподобности и дополнительных преобразований в целях дезорганизации противника в случае выявления попыток осуществления им преднамеренных деструктивных воздействий на СС.