Материал: Математические модели организационно-правовых аспектов противодействия информационным операциям и атакам на региональном уровне. Дуров В.П., Батищев Р.В

В логико-лингвистических моделях в отличие от традиционных содержатся:

1. интерпретатор, который отражает изменение блока знаний о среде, содержимое которого меняется в процессе функционирования объекта: обновляется, уточняется, пополняется.

2. модель знаний, которая отделена от механизма порождения решений. Следствием этого факта является существенное упрощение описания системы управления и ее функционирования.

Разновидностью логико-лингвистических моделей является фреймовая модель. Фрейм – это некоторая структура для представления знаний, которая при ее заполнении соответствующими значениями превращается в описание конкретного факта, события или ситуации. Каждый фрейм можно рассматривать как семантическую сеть, состоящую из выделенных вершин и связей. Совокупность взаимосвязанных понятий образует семантическую сеть понятий. Эта сеть состоит из понятий различных категорий: объектов, свойств, операций, событий и т.д. Если предметную область (ПО) рассматривать как совокупность понятий и связей (отношений) между ними, то семантические сети дают возможность представлять знания о ПО в наглядной и структурированной форме. Семантические сети обеспечивают представление ПО в виде ориентированного графа, вершинами которого выступают понятия, а ребрами – связи между ними. Связь между понятиями сетевой модели выражает минимальный объем знаний, простейший факт, относящийся к двум понятиям. ПО в любой момент времени может быть представлена в виде совокупностей сущностей, понятий и ситуаций, называемой ее состоянием. Каждой ситуации можно поставить в соответствие некоторое утверждение или суждение об ее истинности или ложности. Основа семантической сети – события, атрибуты, комплексы признаков и процедуры.

Фреймовая модель основана на принципе фрагментации знаний.

Основа фреймовой модели – слот, который состоит из имени некоторого признака, значений этого признака и связи с другими слотами.

Фреймовую модель можно представить в виде таблицы, обладающей рядом особенностей:

-  возможность смешанного заполнения слотов константами и переменными;

- возможность наличия пустых слотов;

- размещение в слотах указателей на другие фреймы для создания сети;

- размещение в слотах имен выполняемых процедур.

Данные модели можно использовать при описании довольно сложных систем. Задача же данной работы предполагает представление системы в виде сложной иерархической структуры, поэтому удобнее будет использовать другой вид логико-лингвистических моделей – топологическую модель, которая будет содержать:

- перечень и структуру всех значимых элементов системы;

- взаимные связи между элементами систем;

- характер этих взаимосвязей.

Как известно, в теории графов имеются средства для представления всех трех перечисленных компонентов описания систем. Структурную схему системы необычайно удобно рассматривать в формализме теории графов. Возможность приложения графов к системам различного содержания заложена, в сущности, уже в самом понятии графа, сочетающего в себе теоретико-множественные, комбинаторные и топологические аспекты. Переведя структурные характеристики системы на язык теории графов, то есть, представив систему в виде конкретного графа, можно пользоваться всеми возможностями, которые предоставляет эта теория. В частности, можно сравнивать различные системы друг с другом, пользуясь понятием изоморфизма, находить одинаковые части систем, в терминах теории графов (связность графа, степени вершин) можно описывать структурные достоинства или недостатки системы. Знаковые графы можно использовать при разработке простых математических моделей сложных систем и при анализе результатов, получаемых на основе минимальной информации, что и будет использовано в данной работе.

Надо сказать, что исследования организационно-правовых аспектов ИОА проводились многими авторами. Среди них Козлов В. Е., Галатенко В. А., Расторгуев С. П., Семкин С. Н., Гаврилов О. А. и др. Стоит отметить, что большинство моделей организационно-правовых аспектов ИОА, описанные этими авторами, носят концептуальный характер. Расторгуев и Семкин в своих работах делали упор на организационные аспекты ИОА. Гаврилов, как исследователь информационного права, разработал логическую модель структуры правовой нормы данной отрасли права. Остальные авторы, изучавшие данную сферу, в основном пытались показать правовые аспекты ИОА, предмет и средства регулирования в информационном праве.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что математические модели для описания организационно-правовых аспектов ИОА в СТС не использовались в полной мере. На данный момент не существует моделей, формализующих состояние СТС при проведении ИОА с учетом влияния организационно-правовых аспектов.

В последнее время большую популярность приобрели логико-лингвистические модели за счет того, что они не обладают излишней эвристичностью и достаточно хорошо формализованы. Их удобно использовать для описания разного рода достаточно сложных систем и процессов, проистекающих в этих системах. Такие системы содержат большое число переменных, взаимодействующих друг с другом, реагирующих на изменение каждой другой переменной. При математическом моделировании сложных систем исследователь сталкивается с необходимостью нахождения компромисса между точностью результатов моделирования и возможностью получения подробной информации, необходимой для построения модели. Таким требованиям удовлетворяют топологические модели. Они неоднократно применялись для формализации ИОА в СТС, но не использовались для моделирования организационно-правовых аспектов ИОА в СТС. В результате использования знаковых орграфов можно наглядно увидеть содержание параметров, влияющих на балансировку, что дает возможность формирования различных рекомендаций по повышению надежности за счет правильного и обоснованного выбора структуры системы, правил ее использования, методов технического обслуживания и совершенствования организационно-правовых аспектов ИОА. Таким образом, результаты анализа топологической модели организационно-правовых аспектов ИОА в СТС будут достаточно легко интерпретируемы, сама модель может быть легко модифицируемой при появлении новых исходных данных или новых сведений о внутренней природе системы. Все вышесказанное указывает на целесообразность использования именно такой модели для решения поставленных задач.

2. Технологическое исследование и анализ формализованной задачи организационно-правового обеспечения в области информационных операций и атак

2.1. Определение уровня моделирования и возможный подход к нему

Существует два аспекта изучения перспектив развития организационно-правового обеспечения СТС в области ИОА. Первый связан с изучением динамики изменения внутренних показателей системы. Второй аспект отражает взаимодействие с другими компонентами социально-экономической системы. В связи с этим можно предложить модели двух уровней: макро- и микро-уровней:

- минимодель, включающая основные показатели развития организационно-правового обеспечения в области ИОА и некоторые внешние факторы, оказывающие влияние на перспективу развития. Целью проведения моделирования на микроуровне является анализ перспектив развития основных показателей системы, структуры взаимовлияний внешних факторов, состава и характера управляющих воздействий для получения благоприятных сценариев развития;

- макромодель, описывающая организационно-правовые аспекты ИОА в СТС как составную часть организационно-правовой системы государства. Целью проведения моделирования является анализ взаимовлияний с другими факторами социально-экономической системы.

Особенностью моделей СТС является то, что эти модели имеют дело с вероятностными процессами и используют в качестве исходных данных достаточно недостоверную статистику, иногда эта статистика вообще отсутствует. Тем не менее, создание моделей, в конечном счете, направлено на количественное оценивание эффективности функционирования систем. Модель позволяет формировать различные рекомендации по повышению надежности за счет правильного и обоснованного выбора структуры системы, правил ее использования, методов технического обслуживания.

Общие требования для моделей:

- модель должна отражать основные свойства исследуемого объекта с точки зрения интересующего параметра или группы параметров;

- модель должна быть достаточно простой в содержательном смысле, т.е. результаты ее анализа должны быть легко интерпретируемы. Это означает, например, что слишком подробная модель, обеспечивающая одновременное получение большого числа взаимосвязанных параметров, может и не быть наилучшим вариантом;

- модель должна быть «адаптированной» под имеющиеся исходные данные. Как правило, наличие неполных или слишком недостоверных данных (а именно это и является отличительной особенностью данных о защищенности) делает оправданным упрощение математических моделей;

- модель должна быть легко модифицируемой при появлении новых исходных данных или новых сведений о внутренней природе системы;

- модель системы – объекта весьма сложного и содержащего огромное число входящих в ее состав подсистем и устройств – должна быть сформулирована так, чтобы размерность этой модели позволяла бы проводить достаточно конструктивным образом расчеты на доступной вычислительной технике в разумные сроки.

Подход к синтезу информационных систем во многом определяется информационными моделями объектов. Модели, характеризующие развитие отношений между объектами защиты в системе с учетом влияния на них информационных угроз, могут быть описаны однотипными информационными потоками, и как следствие, иметь единое информационное описание, что позволит применить к распознаванию степени нанесенного ущерба единый подход. С точки зрения информационного описания это управляемое представление процессов, происходящих на конкретном объекте, его участке или компоненте. Учитывая, что для рассматриваемых объектов характерно существенно нелинейное поведение, построение математических моделей, описывающих поведение этих объектов адекватного отражения реального объекта его моделью, требует существенных затрат, иначе не обеспечивается требуемая точность. В таких ситуациях, как правило, используются альтернативные методы, когда знания о процессах представляются в виде изображений или словесных описаний.

Как известно, в теории графов имеются средства для представления всех трех перечисленных компонентов описания систем [11, 12, 96]. Структурную схему системы необычайно удобно рассматривать в формализме теории графов. Возможность приложения графов к системам различного содержания заложена, в сущности, уже в самом понятии графа, сочетающего в себе теоретико-множественные, комбинаторные и топологические аспекты. Переведя структурные характеристики системы на язык теории графов, то есть, представив систему в виде конкретного графа, можно пользоваться всеми возможностями, которые предоставляет эта теория. В частности, можно сравнивать различные системы друг с другом, пользуясь понятием изоморфизма, находить одинаковые части систем, в терминах теории графов (связность графа, степени вершин) можно описывать структурные достоинства или недостатки системы. Знаковые графы можно использовать при разработке простых математических моделей сложных систем и при анализе результатов, получаемых на основе минимальной информации, что и будет использовано в данной работе.

2.2. Алгоритм методики

Системные задачи очень часто требуют обработки сложной и неточной информации. Значительная часть поступающей информации в сложных системах недоступна в форме точных, четко определенных чисел, поскольку при измерениях получить точную информацию очень сложно, чаще всего невозможно, а если возможно, то обычно она оказывается малополезной и трудно интерпретируемой. Как правило, это бывает при анализе функционирования сложной многомерной системы. Упрощенная модель обеспечивает порой более понятную информацию, чем детальная и более точная модель.

Значительное число параметров, определяющих содержание ИБ в СТС, имеют «нечеткую природу» и носит неформальный характер. Рассматриваемая задача является принципиально-системной, учитывающая в единстве очень разнородные предметные сущности. Из разнообразия учитываемых при этом информационно-предметной сущности формализованная модель представления этой системы может быть только такой, которую относят к категории гибких моделей.

Необходимость использования таких моделей объясняется тем, что чисто количественные (жесткие) математические модели не в состоянии отобразить все существенные свойства системы, особенно в начальной («завязочной») части. Гибкая модель начинается с расплывчатой («рыхлой») символьной (заданной словесным содержанием, переведенным в ключевые слова), образующий завязку системы, а заканчивается формальной математической моделью, не имеющей «рыхлости». Символьная часть модели строится на основе использования ключевых слов, сети связи и знакового графа. Математическое (жесткое) замыкание модели строится на основе анализа систем классическими методами. Это позволяет провести квазифункциональную непрерывную связь от расплывчатого содержания исходных определений, формализуя исходную предметную область к точным методам математики.

В данной работе представлено сквозное технологическое исследование слабоопределенных «непрозрачных» задач организационно-правового обеспечения в области ИОА, для проведения которого выполняются следующие пункты:

1. на начальном этапе берем определения содержания организационно-правовых аспектов ИОА в СТС и ИБ в ней, а также информационных угроз, используя различные информационные источники.

2. выделяем ключевые слова, которые раскрывают основную суть задачи организационно-правового обеспечения в области ИОА.

3. на основе ключевых слов составляется сеть связи, т.е. основная причинно-следственная связь содержания сложной сущности.

4. сеть связи позволяет выделить факторы организационно-правовых аспектов ИОА, влияющих на ИБ в СТС.

5. в построенном знаковом графе выделяем контура, которые нуждаются в балансировке.

6. содержание параметров, влияющих на балансировку, является управляющим воздействием для достижения баланса, т.е. обеспечения ИБ в СТС.

7. рассматривается реализация способов управления на информационных объектах в СТС.

Предложенная технология использует в качестве исходной основы словесные термины и определения требуемых предметных сущностей, которые позволяют из всего многообразия определений выделить наиболее существенные параметры. Содержание и связи, между которыми выражаются через сеть связи, определяющей «кто кого определяет», на основе которой строится более детальная знаковая модель, позволяющая провести анализ слабоопределенной ситуации. Модель в виде графа позволяет наглядно описать механизмы действия прямых и обратных связей в системе, определить передачи между отдельными ее компонентами, провести анализ. Алгоритм исследования представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Структурная схема технологического исследования слабоопределенных задач ОПО в области ИОА

Рассмотренные в 1-м разделе данной работы основные положения, определяющие содержание организационно-правового обеспечения в области ИОА в СТС и ее ИБ, а также словесные описания поставленной задачи, являются первым пунктом к выполнению следующего шага алгоритма, т.е. к построению «сети связи».