СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕМАСКИРУЮЩИХ ПРИЗНАКОВ СИСТЕМЫ СВЯЗИ Российский патент 2011 года по МПК G06N5/00 

Предлагаемое техническое решение относится к области радиотехники, а именно к области контроля системы связи.

Под системой связи (СС) будем понимать организационно-техническое объединение средств связи, развернутых в соответствии с решаемыми задачами и принятой системой управления для обмена всеми видами сообщений (информации) между пунктами (узлами связи), органами и объектами управления (А.Г.Ермишян. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях, соединениях. Часть 1. Методологические основы организационно-технических систем военной связи. ВАС, СПб. 2005 г., 741 с., стр.71).

Под элементами системы связи в предлагаемом способе понимаются:

узлы связи (элементы узлов связи, центры);

линии и каналы связи, образованные средствами волоконно-оптической, проводной, радио-, радиорелейной, тропосферной, спутниковой связи.

Известны способ для инициализации моделирования поведения технической установки и система моделирования для технической установки (Способ для инициализации моделирования поведения технической установки и система моделирования для технической установки. Патент РФ №2213372, кл. G06F 1/00, 1998). Способ учитывает реальное поведение технического объекта, содержащего множество компонентов, и включает определение схемотехнических характеристик элементов технологической структуры и установление их взаимосвязи.

Недостатком способа является то, что оператору априорно не известны демаскирующие признаки (ДМП), характерные для элементов технического объекта, не рассматриваются процессы их возникновения, отсутствует возможность моделирования процессов вскрытия технического объекта и воздействия на его элементы.

Другим способом является способ моделирования аварии, диагностики и восстановления работоспособности сложной технологической структуры и информационная система для его реализации (Способ моделирования аварии, диагностики и восстановления работоспособности сложной технологической структуры и информационная система для его реализации. Патент РФ №2252453, кл. G06N 1/00, 2004). Все связи между элементами принципиальной схемы сложной технологической структуры (СТС) разделяют на основные и резервные, задают произвольную комбинацию повреждений элементов СТС, определяют значение показателя аварийности состояния связей между элементами СТС, в случае неравенства указанного показателя нулевому значению восстанавливают работоспособность СТС, изменяя ее замещением поврежденных связей резервными посредством активных действий оператора, определяют значение показателя восстановления работоспособности СТС и вырабатывают прогноз состояния измененной СТС. Система обеспечивает получение оперативной информации оператором о действиях по восстановлению работоспособности СТС, основанных на использовании имеющегося резерва внутренних возможностей СТС, выработку прогноза состояния СТС и рекомендаций по улучшению функционирования измененной СТС.

Недостатком способа является то, что моделируется только применение объектов по назначению, не рассматриваются процессы появления ДМП из-за различных отказов, сбоев основных элементов СТС, не определяется информативность ДМП. Способ имеет низкую достоверность определения технического состояния СТС.

Известен способ моделирования отказов и повреждений сетей связи (Способ моделирования отказов и повреждений сетей связи. Патент РФ №2351012, кл. G06N 5/00, 2009), заключающийся в генерации импульсов, имитирующих возникновение боевых повреждений средств связи (слабых, средних, сильных и безвозвратных), генерации эксплуатационных отказов, генерации проведения технического обслуживания (ТО) средств связи, имитации перехода средств связи в неработоспособное состояние (при возникновении отказов и боевых повреждений) или прекращения работы (при проведении ТО средств связи), имитации восстановления средства связи, осуществлении нумерации средств, комплексов связи, линий (каналов) связи, при этом средства и комплексы связи нумеруются совместно от 1 до n, линии связи нумеруются от 1 до d, каналы связи нумеруются от 1 до k. Далее осуществляется имитация применения по назначению средств и комплексов связи, одновременно осуществляется генерация времени возникновения эксплуатационных отказов, аварийных (боевых) повреждений и сбоев средств и комплексов связи, а также генерация времени начала подавления линий (каналов) связи, определяется начало очередной статистической реализации на время Δt, соответствующее времени работы средства или комплекса связи, при этом формируется случайное число ξ, соответствующее номеру отказавшего элемента, формируется случайное число λ, соответствующее номеру поврежденного элемента при заданном законе распределения, формируется случайное число µ, соответствующее номеру средства связи, имеющего сбой программного обеспечения, а также определяется начало очередной статистической реализации на время Δt, соответствующее времени начала подавления линий (каналов) связи, при этом формируется случайное число η, соответствующее номеру подавленной линии (канала) связи, далее осуществляется розыгрыш степени повреждения и номера поврежденных средств и комплексов связи, розыгрыш продолжительности подавления и номера подавленных линий (каналов) связи, производится запись времени нахождения средств и комплексов связи в неработоспособном состоянии, а также продолжительности подавления линий (каналов) связи, проверяется факт наступления отказа, повреждения, сбоя средств и комплексов связи и подавления линий (каналов) связи, производится фиксация номеров поврежденных (отказавших) средств, комплексов и номеров подавленных линий (каналов) связи, проверяется работоспособность средств и комплексов связи, линий (каналов) связи, фиксируется общее время нахождения их в работоспособном состоянии Т_р, а также фиксируется общее время нахождения средств, комплексов, линий (каналов) связи в неработоспособном состоянии Т_н, производится подсчет коэффициента готовности К_г, осуществляется имитация восстановления средств, комплексов, линий (каналов) связи.

Недостатками способа является то, что не рассматриваются процессы появления ДМП элементов системы связи, возникающих из-за различных эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения, обнаружения, распознавания ДМП элементов и системы связи.

Наиболее близким (принятым за прототип) по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации (Способ моделирования процессов обеспечения технической готовности сетей связи при технической эксплуатации и система для его реализации. Патент РФ №2336566, кл. G06N 1/00, 2008). В способе-прототипе определяют схемотехнические характеристики элементов сложной технологической структуры (СТС), устанавливают их взаимосвязи, разделяют все связи между всеми элементами принципиальной схемы СТС на основные и резервные, задают произвольную комбинацию повреждений элементов СТС, определяют значения показателя аварийности состояния связей между элементами СТС, в случае неравенства этого показателя нулевому значению восстанавливают работоспособность СТС, изменяя ее замещением поврежденных связей резервными, определяют значения показателя восстановления работоспособности СТС и вырабатывают прогноз состояния измененной СТС, производят описание структуры сети связи, моделируют процесс обеспечения технической готовности при эксплуатации сети связи, имитируют различные виды отказов, повреждений и сбоев основных элементов сетей связи, обеспечение технической готовности сетей связи моделируют на нескольких уровнях, причем на первом уровне (оперативном) обеспечение технической готовности моделируют за счет введения резервных линий (каналов) связи, на втором уровне (оперативно-техническом) обеспечение технической готовности моделируют за счет введения резервных средств связи, на третьем (техническом) уровне обеспечение технической готовности моделируют за счет проведения восстановления отказавших (поврежденных) средств связи, осуществляют сбор статистики и прогнозирование технического состояния основных элементов сетей связи, осуществляют расчет основных показателей функционирования сетей связи.

Недостатками способа является то, что осуществляется восстановление (реконфигурация) сетей связи только после воздействий, не моделируются характерные демаскирующие признаки элементов сети связи и ДМП из-за отказов, сбоев, повреждений, на основе которых производится обнаружение, распознавание ДМП и вскрытие элементов сети связи, не производятся измерения значений параметров ДМП на функционирующей сети связи, не осуществляется расчет показателей обнаружения, распознавания, вскрытия, разведзащищенности сети связи, достоверности и полноты контроля сети связи и сравнение их с требуемыми.

Техническим результатом изобретения является устранение или существенное уменьшение указанных выше недостатков, в том числе расширение функциональных возможностей технических решений с обеспечением моделирования процессов возникновения, характерных для элементов системы связи ДМП и ДМП, возникающих на из-за эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения, обнаружения, распознавания ДМП элементов системы связи, повышение разведзащищенности системы связи, достоверности и полноты контроля системы связи.

Технический результат достигается тем, что в известном способе-прототипе, включающем описание структуры сети связи, имитацию различных видов отказов, повреждений и сбоев основных элементов системы связи, формируют модель системы связи с характерными демаскирующими признаками ее элементов до начала функционирования. С использованием модели системы связи имитируют возникновение характерных демаскирующих признаков элементов системы связи, процессы их обнаружения и распознавания. Моделируют появление демаскирующих признаков элементов системы связи на основе имитации возникновения различных видов эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения основных элементов системы связи. По результатам моделирования системы связи определяют набор наиболее информативных демаскирующих признаков элементов системы связи, подлежащих контролю, и на их основе рассчитывают значение показателя разведзащищенности моделируемой системы связи и сравнивают с требуемым значением. В случае несоответствия показателя разведзащищенности требуемому значению реконфигурируют моделируемую систему связи и заново имитируют процесс ее функционирования. В случае выполнения требований по показателю разведзащищенности рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями. В случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля. В случае выполнения требований развертывают реальную систему связи, на которой измеряют значения параметров демаскирующих признаков, на основе которых рассчитывают и сравнивают показатель разведзащищенности реально функционирующей системы связи с требуемым значением. В случае невыполнения требования реконфигурируют функционирующую систему связи. В случае выполнения требований рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля функционирующей системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями. В случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля функционирующей системы связи.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность: на основе моделирования процессов появления ДМП, возникающих на основе имитации различных эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения основных элементов системы связи; моделирования СС с характерными ДМП ее элементов; измерения значений параметров ДМП на функционирующей системе связи; определения наиболее информативных ДМП СС проводить реконфигурацию моделируемой и функционирующей системы связи, изменять параметры контроля СС, осуществлять расчеты показателей обнаружения, распознавания ДМП элементов СС, вскрытия и разведзащищенности системы связи, достоверности и полноты контроля до и в ходе функционирования системы связи, чем и достигается повышение разведзащищенности системы связи, достоверности и полноты контроля системы связи.

Это позволит задавать количественные требования к показателям обнаружения, распознавания, вскрытия, разведзащищенности СС, достоверности и полноте контроля (их оптимальному сочетанию) с учетом выполнения требований, предъявляемых к системе связи старшей системой (системой управления).

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". "Промышленная применимость" способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - блок-схема алгоритма контроля демаскирующих признаков системы связи;

фиг.2 - структура моделируемой системы связи;

фиг.3 - матрица связности моделируемой системы связи;

фиг.4 - таблица категории срочности передаваемых сообщений;

фиг.5 - таблица вероятностей появления характерных ДМП элементов системы связи;

фиг.6 - таблица вероятностей обнаружения ДМП элементов системы связи;

фиг.7 - таблица вероятностей распознавания ДМП элементов системы связи;

фиг.8 - блок-схема алгоритма имитации появления ДМП на основе различных эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения основных элементов системы связи;

фиг.9 - блок-схема алгоритма моделирования СС с характерными ДМП ее элементов;

фиг.10 - представление системы связи в виде сети массового обслуживания.

Оценка возможностей разведки конкретного объекта (элемента СС) включает два этапа:

определение возможности добывания разведданных об объекте (элементе СС) с помощью различных технических средств разведки (TCP) в заданных условиях - процесса обнаружения;

определение качества этих данных - процесса распознавания (Меньшиков Ю. К. Защита объектов и информации от TCP. M.: Российский гуманитарный университет, 2002, 399 с., стр.78).

Под демаскирующими признаками объектов (элементов СС) понимают измеряемые (фиксируемые) средствами TCP параметры физических полей, сопутствующих работе объекта, их видовые характеристики, соответствие (или несоответствие) вещественных признаков наблюдаемого объекта искомому, а также определение по полученным данным сведений по состоянию, размещению объектов, динамике их действий и перемещений (Защита информации. Вас подслушивают? Защищайтесь! Д.Б.Халяпин. - М.: НОУ ШО "Баярд", 2004, 432 с., стр.23).

Все демаскирующие признаки, связанные с радиоизлучениями, определяются техническими характеристиками радиосигналов, которые можно разделить на следующие группы: частотные, временные, энергетические, спектральные, пространственно-энергетические, фазовые, поляризационные (Меньшиков Ю.К. Защита объектов и информации от TCP. М.: Российский гуманитарный университет, 2002, 399 с., стр.169).

Под информационной ценностью (информативностью) ДМП принято понимать совокупность содержательной меры информации, содержащейся в нем. Информативным считается ДМП, который допускает его понимание на основе накопленных знаний. Количественная характеристика информативности признака определяется его вкладом в результат процесса распознавания (вскрытия) объекта. То есть при формулировании задачи расчета информативности признака необходимо рассматривать его во взаимосвязи с распознаванием объектов оцениваемых классов (Меньшиков Ю. К. Защита объектов и информации от TCP. М.: Российский гуманитарный университет, 2002, 399 с., стр.84).

Под достоверностью контроля понимается степень объективного соответствия результатов контроля действительному техническому состоянию объекта (отсутствию либо наличию ДМП).

Под полнотой контроля понимается степень выявления всех ДМП контролируемого объекта.

Под разведывательной защищенностью (разведзащищенностью) системы связи понимается свойство системы военной связи, характеризующее их способность противостоять соответствующим видам военной разведки противника (А.Г.Ермишян. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях, соединениях. Часть 1. Методологические основы организационно-технических систем военной связи. ВАС, СПб. 2005 г., 741 с., стр.345). Прежде всего это относится к радиоразведке. Другими словами разведзащищенность - это свойство, характеризующее возможности радиоразведки противника по добыванию и обработке информации, описывающей уровень разведывательной доступности с учетом реальных свойств среды распространения радиоволн.

Под реальной разведывательной защищенностью понимается свойство, характеризующее возможности подсистемы разведки противника по реализации информации, добытой ее силами и средствами, совокупностью его ударной подсистемы (поражения) в течение продолжительности пребывания объектов разведки в квазистационарном состоянии (А.Г.Ермишян. Теоретические основы построения систем военной связи в объединениях, соединениях. Часть 1. Методологические основы организационно-технических систем военной связи. ВАС, СПб., 2005 г., 741 с., стр.345).

Рассмотрим возможность реализации заявленного способа.

Производятся описание структуры системы связи и формирование модели системы связи с характерными демаскирующими признаками ее элементов до начала функционирования. Моделируют возникновение демаскирующих признаков элементов системы связи на основе имитации различных видов эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения основных элементов системы связи. С использованием модели системы связи имитируют возникновение характерных демаскирующих признаков элементов системы связи, процессы их обнаружения и распознавания. По результатам моделирования системы связи определяют набор наиболее информативных демаскирующих признаков элементов системы связи, подлежащих контролю, на их основе рассчитывают значение показателя разведзащищенности моделируемой системы связи и сравнивают с требуемым значением. В случае несоответствия показателя разведзащищенности требуемому значению реконфигурируют моделируемую систему связи и заново имитируют процесс ее функционирования. В случае выполнения требований по показателю разведзащищенности рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями. В случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля. В случае выполнения требований развертывают реальную систему связи, на которой измеряют значения параметров демаскирующих признаков, на основе которых рассчитывают и сравнивают показатель разведзащищенности реально функционирующей системы связи с требуемым значением. В случае невыполнения требования реконфигурируют функционирующую систему связи. В случае выполнения требований рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля функционирующей системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями. В случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля функционирующей системы связи.

Данные действия реализуются в виде блок-схемы алгоритма контроля демаскирующих признаков системы связи, представленного на фиг.1.

В блоке 1 происходит ввод исходных данных. Исходными данными являются:

данные по возможностям комплексов TCP - заданные значения вероятностей: обнаружения ДМП элементов системы связи Р_обн; распознавания ДМП элементов системы связи Р_расп;

данные о системе связи: состав, структура системы связи; матрица связности системы связи; матрица маршрутизации; матрица приоритетов сообщений, передаваемых по системе связи;

вероятности появления характерных ДМП элементов системы связи.

В блоке 2 происходит формирование модели системы связи с характерными демаскирующими признаками ее элементов. Формирование модели системы связи является известной процедурой и проводится по правилам, изложенным в кн.: Иванов Е. В. Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. СПб.: ВАС, 1992. - 206 с., стр.109-124.

Формирование модели системы связи осуществляется следующим образом.

Систему связи представляют в виде графа (фиг.2). Производят описание структуры системы связи в следующей последовательности. Осуществляют построение матрицы связности системы связи (фиг.3). Для этого присваивают номера узлам связи (узлам коммутации), являющимися вершинами графа и каналам (линиям) связи, являющимися ребрами графа. Матрица связности представляет собой квадратную матрицу m×m, где m - число вершин графа, описывающего сеть связи. Внутри матрицы записываются номера каналов, связывающих узлы связи.

Для структуры системы связи, изображенной на фиг.2, матрица связности будет иметь вид, представленный на фиг.3. На фиг.3 нуль записывается в том случае, если связь отсутствует.

На примере заполнения графа и заполнения матрицы моделируемые каналы между узлами связи являются дуплексными. В общем случае граф может быть и ориентированным.

Далее осуществляют построение матрицы маршрутизации, представляющей собой квадратную матрицу m×m, где m - число вершин графа (номер узла связи). В матрицу записываются номер маршрута, по которому должна осуществляться связь между узлами связи. Заполнение матрицы осуществляется детерминировано по исходным данным либо включая специальные поисковые процедуры на графе, например процедуру по критерию "кратчайший путь".

Сообщения, передаваемые по системы связи, имеют следующие основные параметры:

приоритеты (PR) или категории срочности (КС);

интенсивность входного потока k-й категории срочности, поступающего с i-го на j-й узел;

длина сообщения L={l^k} и их законы распределения F(l^k), где l^k - средняя длина сообщений k-й категории срочности.

Для генерации сообщений используются генераторы заявок для каждой категории срочности и производится распределение от узлов-источников к узлам-получателям.

Для моделирования процессов распределения потоков сообщений от узлов-источников к узлам-потребителям строятся таблицы для каждой категории срочности передаваемых сообщений (фиг.4).

На фиг.4 P₁, P₂,…,P_n-1, P_n - вероятность появления сообщения в i-м узле; P^' ₁, P^' ₂, P^' _n-1, P^' _n - вероятность направления сообщения в i-й узел.

Для моделирования процессов появления ДМП, характерных для элементов СС, строится таблица вероятностей появления i-го ДМП в j-м элементе СС (фиг.5).

На фиг.5 P₁₁, P₁₂ и т.д. - вероятности появления i-го ДМП в j-м элементе СС. На фиг.5 нуль записывается в том случае, если ДМП у элемента СС отсутствует.

Для моделирования процессов обнаружения и распознавания ДМП элементов СС строится таблица вероятностей обнаружения (фиг.6) и распознавания i-го элемента СС (фиг.7).

На фиг.6 Р_{обн 1}, Р_{обн 2} и т.д. - вероятности обнаружения i-го ДМП в j-м элементе СС; Р_{набл 1}, Р_{набл 2} и т.д. На фиг.7 Р_{расп 1}, Р_{расп 2} и т.д. - вероятности распознавания i-го ДМП в j-м элементе СС.

В блоке 3 происходят имитация возникновения отказов, сбоев элементов СС и появления на их основе ДМП. Блок-схема алгоритма имитации возникновения отказов, сбоев элементов СС и появления на их основе ДМП представлена на фиг.8.

Имитация возникновения отказов, сбоев элементов СС и появления на их основе ДМП осуществляется с использованием известных методов генерации (имитации), зависящих от вида распределения разыгрываемых величин, характеризующих математические ожидания времени возникновения внешних воздействий (Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. Иванов Е.В. СПб.: ВАС, 1992. С.9-18; Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World: Учеб. пособие. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 368 с.).

В блоке 1 осуществляется ввод исходных данных. В блоке 2 осуществляется генерация времени возникновения эксплуатационных отказов (сбоев) (t_эо), в блоке 3 - генерация времени возникновения аварийных повреждений (t_ап); в блоке 4 - генерация времени возникновения отказов (сбоев) программного обеспечения (t_опо).

В блоке 5 осуществляется проверка условий: t_эо(t_ап, t_опо)=0. В случае выполнения условий осуществляется переход на блок 7, в противном случае - на блок 6, где t_эо (t_ап, t_опо) уменьшают на Δt. Далее переход на блок 5. В блоке 7 осуществляется проверка условия: "Имитация возникновения ДМП на основе эксплуатационных отказов (сбоев)?". В случае выполнения условия осуществляется переход на блок 9, где метке "М" присваивают значение, равное "1". В противном случае осуществляется переход на блок 8, где осуществляется проверка условия: "Имитация возникновения ДМП на основе аварийных повреждений?". В случае выполнения условия осуществляется переход на блок 10, где метке "М" присваивают значение, равное "2". В противном случае осуществляется переход на блок 11, где метке "М" присваивают значение, равное "3" (Имитация возникновения ДМП на основе отказов (сбоев) программного обеспечения).

С блоков 9-11 осуществляется переход на блок 12, осуществляется генерация времени возникновения ДМП на основе: эксплуатационных отказов (сбоев) t_{дмп эо}; аварийных повреждений t_{дмп ап}; отказов программного обеспечения t_{дмп опо}.

В блоке 13 осуществляется проверка условий: "t_{дмп эо}(t_{дмп ап}, t_{дмп опо})0=?" В случае выполнения условий осуществляется переход на блок 15, в противном случае - на блок 14, где t_{дмп эо}(t_{дмп ап}, t_{дмп опо}) уменьшают на Δt_дмп. Далее - переход на блок 13.

В блоке 15 осуществляется фиксация возникновения ДМП из-за эксплуатационных отказов, сбоев (аварийных повреждений, отказов, сбоев программного обеспечения).

В блоке 16 организуется цикл по перебору номеров ДМП.

В блоке 17 осуществляется присвоение значений информативности i-го ДМП случайного значения, выдаваемого генератором случайных чисел с равномерным законом распределения.

В блоке 18 осуществляется увеличение значения переменной цикла.

В блоке 19 осуществляется проверка условия: "i>N_ДМП?", т.е. номер рассматриваемого ДМП больше количества ДМП. В случае выполнения условий осуществляется переход на блок 20, в противном случае - на блок 15.

В блоке 20 осуществляется формирование перечня ДМП. В блоке 21 осуществляется вывод результатов моделирования.

В блоке 4 алгоритма контроля демаскирующих признаков системы связи (фиг.1) происходит моделирование СС с характерными ДМП ее элементов. Блок-схема алгоритма моделирования СС с характерными ДМП ее элементов представлена на фиг.9.

Моделирование системы связи производится на основе представления ее в виде сети массового обслуживания (СеМО) (фиг.10).

В блоке 1 алгоритма моделирования СС с характерными ДМП ее элементов (фиг.9) задаются исходные данные.

В блоке 2 в моделируемой системе связи имитируется передача сообщений трех категорий срочности с интенсивностями поступления λ¹, λ², λ³ и средней длиной l₁, l₂, l₃. Законы распределения времени между поступлением заявок любой категории срочности выбираются, исходя из количества источников (абонентов), моделируемых в системы связи. Законы распределения длин сообщений задаются с учетом их вида: телеграф, факс, речь и т.д.

В блоке 3 в моделируемой системе связи у ее элементов имитируется появление характерных для них ДМП с вероятностями появления P_i,j, представленными на фиг.5, и экспоненциальным законом распределения времени между появлением ДМП.

В блоке 4 происходит фиксация возникновения ДМП, характерных для элементов СС.

В блоках 5-8 в случаях появления ДМП определяются значения их информативности от нуля до единицы датчиком случайных чисел с равномерным законом распределения.

В блоках 5 номеру ДМП присваивается "1". В блоке 6 i-му ДМП присваивается значение информативности от нуля до единицы датчиком случайных чисел с равномерным законом распределения. В блоке 7 номер ДМП увеличивается на "1". В блоке 8 осуществляется проверка условия: "i>N_ДМП?", т.е. номер рассматриваемого ДМП больше количества ДМП. В случае выполнения условий осуществляется переход на блок 9, в противном случае - на блок 6.

В блоке 9 осуществляется формирование перечня ДМП.

Далее в блоке 10 в моделируемой системе связи имитируются процессы обнаружения ДМП элементов системы связи с вероятностями обнаружения: Р_обн (фиг.6) и экспоненциальным законом распределения времени между появлением заявок на обнаружение.

Затем в блоке 11 в моделируемой системе связи имитируются процессы распознавания ДМП элементов системы связи с вероятностями распознавания: Р_расп (фиг.7) и экспоненциальными законами распределения времени между появлением заявок на распознавание.

В блоке 12 осуществляется вывод результатов моделирования.

Далее в блоке 5 алгоритма контроля демаскирующих признаков системы связи (фиг.1) производится расчет показателя вскрытия СС

где К_{сх э сс} и К_{реал э сс} - количество сходных (разведанных воздействующей стороной) и реальных элементов системы связи; J - количество элементов системы связи; Р_{вскр э сс j} - вероятность вскрытия воздействующей стороной j-го элемента системы связи, которая определяется по формуле

где К_{сх j} и К_{реал j} - количество сходных (разведанных воздействующей стороной) и реальных ДМП j-го элемента системы связи; I - количество ДМП j-го элемента системы связи; I_{дмп i}- информативность i-го ДМП элемента системы связи; Р_{обн i}, Р_{расп i} - вероятности обнаружения и распознавания i-го ДМП элемента системы связи воздействующей стороной (Кременчуцкий А.Л., Ерышов В.Г., Стародубцев Ю.И. Методика оценки скрытности системы защиты объектов связи и информатизации // Труды 8-й Всероссийской НПК "Актуальные проблемы защиты и безопасности". Государственная Российская академия ракетных и артиллерийских наук. СПб.: НПО Специальных материалов, 2005 г., с.176, стр.124).

В блоке 6 происходит проверка условия: "Определение набора ДМП требуется"? Если условие выполняется, то осуществляется переход на блок 7, если нет, то - на блок 8.

В блоке 7 происходит определение по результатам работы блоков 3, 4 набора наиболее информативных ДМП СС, подлежащих контролю. В него попадают те ДМП, которые имеют пороговое значение информационной ценности (информативности) больше . Такие ДМП считаются наиболее информативными. В результате такого отбора в блоке 7 происходит существенное сокращение количества контролируемых системой контроля параметров (ДМП). При этом обеспечивается сохранение заданного уровня информированности об объекте контроля. Это позволит минимизировать использование сил и средств контроля (измерений) и сохранить заданный уровень информативности параметров о состоянии объекта контроля.

В блоке 8 происходит расчет значения показателя вероятности разведзащищенности системы связи как величины, обратной вероятности вскрытия, по формуле (Кременчуцкий А.Л., Ерышов В.Г., Стародубцев Ю.И. Методика оценки скрытности системы защиты объектов связи и информатизации // Труды 8-й Всероссийской НПК "Актуальные проблемы защиты и безопасности". Государственная Российская академия ракетных и артиллерийских наук. СПб.: НПО Специальных материалов, 2005 г., с.176, стр.124):

где Р_{вскр сс} - вероятность вскрытия воздействующей стороной системы связи.

В блоке 9 происходит проверка условия Если условие не выполняется, то осуществляется переход на блок 10, если да, то - переход на блок 11.

В блоке 10 имитируют реконфигурацию моделируемой системы связи. Реконфигурация моделируемой системы связи заключается: в изменении структуры моделируемой системы связи, ее топологии, режимов работы линий и средств связи, введением в работу резерва каналов, линий и средств связи, восстановлением поврежденных и отказавших средств связи, изменением частот передачи, приема, мощности, видов сигнала, азимутов и видов антенных устройств РЭС, использования помехозащищенных режимов, маршрутов и интенсивности передачи сообщений. Далее осуществляется переход на блок 2.

В блоке 11 происходит расчет показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи.

Расчет показателя достоверности контроля моделируемой системы связи осуществляется по формуле:

где σ_дмп - среднеквадратическое отклонение достоверности контроля моделируемой системы связи; N_{кон.дмп.мод.сс} - количество контролируемых ДМП элементов моделируемой системы связи; ε_дмп - точность контроля моделируемой системы связи системой контроля.

Достоверность контроля моделируемой системы связи (D_{кон. мод. сс}) может быть вычислена по известной формуле (Иванов Е.В. Имитационное моделирование средств и комплексов связи и автоматизации. СПб.: ВАС, 1992. - 206 с., стр.16).

Расчет среднеквадратического отклонения достоверности контроля моделируемой системы связи производится по формуле:

где D_{кон сс} - достоверность контроля моделируемой системы связи системой контроля до начала моделирования системы связи; N_{дмп.мод.сс} - количество ДМП элементов моделируемой системы связи.

Расчет показателя полноты контроля (вероятности охвата контролем СС) моделируемой системы связи осуществляется по формуле:

где N_{дмп.мод.сс} - количество ДМП элементов моделируемой системы связи;

N_{кон.дмп.мод.сс} - количество контролируемых ДМП элементов моделируемой системы связи.

В блоке 12 происходит проверка одновременного выполнения условий: Если хотя бы одно из условий не выполняется, то осуществляется переход на блок 13, если одновременно выполняются оба условия, то - переход на блок 14.

В блоке 13 происходит изменение параметров контроля, таких как: σ_дпм - среднеквадратическое отклонение достоверности контроля моделируемой системы связи; N_{кон.дмп.мод.сс} - количество контролируемых ДМП элементов моделируемой системы связи (за счет оптимизации количества средств контроля); ε_дмп - точность контроля системы моделируемой связи системой контроля (за счет использования при измерении средств контроля более высокого класса точности). Далее осуществляется переход на блок 11.

В блоке 14 осуществляется проверка условия: "СС развернута?" В случае выполнения условия осуществляется переход на блок 16. Если условие не выполняется, то - переход на блок 15. Блоке 15 - развертывание реальной СС.

Развертывание реальной СС включает в себя следующие этапы: совершение марша в заданный район; размещение элементов СС на местности, юстировка антенно-мачтовых устройств, развертывание систем электропитания, заземления; включение и настройка аппаратуры связи; вхождение в связь; сдача каналов абонентам. Затем осуществляется переход на блок 16.

Далее происходит функционирование СС с характерными ДМП ее элементов, которое заключается в организации процесса передачи, обработки, коммутации и приема информации (сообщений) между абонентами СС с требуемым качеством в условиях ведения разведки TCP, а также появления ДМП элементов СС (Блоке 16).

В блоке 17 происходит проверка условия: "Функционирование СС прекратить?" Если условие выполняется, то осуществляется переход на блок 25, если нет, то - переход на блок 18.

В блоке 18 происходит измерение значений параметров ДМП на функционирующей СС. Системой контроля производятся измерения значений таких параметров элементов СС (средств, комплексов, узлов связи), как:

форма огибающей сигнала (форма вершины импульса, его переднего и заднего фронтов);

спектр сигналов (форма огибающей спектра сигнала, ширина спектра отношение амплитуд главного и боковых лепестков спектра);

вид излучения, вид модулирующего сигнала;

значения параметров сигнала (несущие частоты, длительности импульса, частоты следования импульсов и др.);

величина нестабильности параметров сигнала (несущей частоты, длительности импульса, периода следования);

вид поляризации (линейная, круговая, эллиптическая);

мощность излучения;

количество излучаемых фиксированных частот и величины разноса между ними, величина девиации несущей при частотной модуляции;

взаимные удаления элементов СС по пеленгам (средств, комплексов, узлов связи);

площадь размещения элементов СС (узлов связи).

В блоке 19 происходит расчет показателя реальной разведзащищенности функционирующей СС по формулам (1)-(3).

В блоке 20 происходит проверка условия: . Если условие выполняется, то осуществляется переход на блок 22, если нет, то переход на блок 21. В блоке 21 происходит реконфигурация функционирующей системы связи, которая заключается: в изменении структуры функционирующей системы связи, ее топологии, режимов работы линий и средств связи, введением в работу резерва каналов, линий и средств связи, восстановлением поврежденных и отказавших средств связи, изменением частот передачи, приема, мощности, видов сигнала, азимутов и видов антенных устройств РЭС, использования помехозащищенных режимов, маршрутов и интенсивности передачи сообщений. Все перечисленные мероприятия направлены на полную (частичную) ликвидацию либо снижение информативности ДМП элементов СС. Далее осуществляется переход на блок 16.

В блоке 22 происходит расчет показателей достоверности и полноты контроля функционирующей системы связи по формулам (4)-(6).

В блоке 23 происходит проверка одновременного выполнения условий:

Если хотя бы одно из условий не выполняется, то - переход на блок 24, если одновременно выполняются оба условия, то - переход на блок 17.

В блоке 24 происходит изменение параметров контроля, таких как: σ_дмп - среднеквадратическое отклонение достоверности контроля функционирующей системы связи; N_{кон.дмп.функ.сс} - количество контролируемых ДМП элементов функционирующей системы связи; ε_дмп - точность контроля функционирующей системы связи системой контроля. Далее осуществляется переход на блок 22.

В блоке 25 происходит вывод результатов моделирования.

Выходными данными является перечень наиболее информативных ДМП и значения их информативности I_ДМП; вероятности: обнаружения Р_обн и распознавания Р_расп ДМП элементов системы связи; вскрытия и разведзащищенности системы связи Р_{вскр.сс}, Р_рз.сс, достоверность D_{кон. функ. сс} и полнота контроля функционирующей системы связи Р_{охв. кон. функ. сс}.

Выбирается масштаб модельного времени.

Определяют количество реализации (прогонов) модели (N):

где p - значение априорной вероятности, которую можно определить предварительными испытаниями на модели;

- значение аргумента функции Лапласа, при котором вероятность попадания случайной величины в интервал (-t_α, t_α) равна α;

ε - точность оценки, равная ;

- оценка математического ожидания, полученная в результате моделирования;

M(x) - математическое ожидание искомого параметра;

α - достоверность оценки, равная .

Рассмотрим возможность достижения сформулированного технического результата на примере.

Расчет степени повышения разведзащищенности СС, достоверности и полноты контроля СС в заявленном способе выполнен для следующих исходных данных: К_{сх э сс}=8 - количество сходных (разведанных воздействующей стороной) элементов системы связи; K_{peал э сс}=10 - количество реальных элементов системы связи; J=10 - количество элементов системы связи; К_{сх j}=3 - количество сходных (разведанных воздействующей стороной) ДМП j-го элемента системы связи; К_{реал j}=4 - количество реальных ДМП j-го элемента системы связи; I=4 - количество ДМП j-го элемента системы связи; I_{дмп i}=0,8 - информативность i-го ДМП элемента системы связи; Р_{обн i}=0,8 - вероятность обнаружения i-го ДМП элемента системы связи воздействующей стороной; Р_{расп i}=0,8 - вероятность распознавания i-го ДМП элемента системы связи воздействующей стороной.

По результатам проведенного имитационного моделирования были рассчитаны следующие характеристики моделируемой СС: вероятность вскрытия воздействующей стороной j-го элемента системы связи (формула (2) - Р_{вскр э сс j}=0,48; вероятность вскрытия СС (формула (1) - Р_{вскр сс}=0,384; вероятность разведзащищенности (формула (3) - Р_{рз сс}=0,616, что меньше требуемого значения - .

После проведения реконфигурации моделируемой системы связи (фиг.1, блок 10) были получены следующие характеристики моделируемой СС: I_{дмп i}=0,7 - информативность i-го ДМП элемента системы связи; Р_{обн i}=0,7 - вероятность обнаружения i-го ДМП элемента системы связи воздействующей стороной; Р_{расп i}=0,7 - вероятность распознавания i-го ДМП элемента системы связи воздействующей стороной. Рассчитаны вероятность вскрытия воздействующей стороной j-го элемента системы связи (формула (2) - Р_{вскр э сс j}=0,322; вероятность вскрытия СС (формула (1) - P_{вскр сс}=0,257; вероятность разведзащищенности (формула (3) - Р_{рз.сс_рек}=0,743, что больше требуемого значения -

Расчет степени повышения разведзащищенности СС в заявленном способе производится по формуле:

Таким образом, разведзащищенность системы связи в заявленном способе после проведения реконфигурации СС повысилась на 17,1%.

Расчет степени повышения достоверности и полноты контроля СС в заявленном способе выполнен для следующих исходных данных: D_{кон сс}=0,9 - достоверность контроля моделируемой системы связи системой контроля до начала моделирования системы связи; N_{дмп.мод.сс}=40 - общее количество ДМП элементов моделируемой системы связи; N_{кон.дмп.мод.сс}=25 - количество контролируемых ДМП (наиболее информативных) элементов моделируемой системы связи; ε_дмп=0,1 - точность контроля моделируемой системы связи системой контроля.

В результате расчета получили: ε_дмп=0,2 - среднеквадратическое отклонение достоверности контроля моделируемой системы связи (формула (5)); достоверность контроля моделируемой системы связи (формула (4)): D_{кон мод сс}=0,84 меньше требуемой ; вероятность охвата контролем моделируемой системы связи (формула (6)): P_{охв кон мод сс}=0,625 меньше требуемой .

После изменения параметров контроля (фиг.1, блок 13) были получены следующие параметры контроля: ε_дпм=0,3; σ_дпм=0,6 - среднеквадратическое отклонение достоверности контроля моделируемой системы связи (формула (5)); N_{кон.дмп.мод.сс}=35 - количество контролируемых ДМП элементов моделируемой системы связи; достоверность контроля моделируемой системы связи (формула (4)): D_{кон мод сс}=0,886 больше требуемой ; вероятность охвата контролем моделируемой системы связи (формула (6)): Р_{охв кон мод сс}=0,875 больше требуемой

Расчет степени повышения достоверности и полноты контроля СС в заявленном способе производится по формулам:

Таким образом, достоверность контроля системы связи в заявленном способе после изменения параметров контроля СС повысилась на 5,16%, полноты контроля СС повысилась на 28,57%.

Способ имеет высокую достоверность определения технического состояния системы связи. Таким образом, достигается технический результат заявленного способа.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области контроля систем связи. Техническим результатом изобретения является снижение обнаружения и распознавания демаскирующих признаков элементов системы связи, достоверности и полноты контроля системы связи. Способ включает формирование модели системы связи, моделирование появления демаскирующих признаков элементов системы связи на основе имитации возникновения различных видов эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения основных элементов системы связи, определение набора наиболее информативных демаскирующих признаков элементов системы связи, подлежащих контролю, расчет значений показателей разведзащищенности моделируемой системы связи, реконфигурацию моделируемой системы связи, расчет значений показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи, развертывание реальной системы связи, измерение значений параметров демаскирующих признаков. 10 ил.

Способ контроля демаскирующих признаков системы связи, включающий описание структуры сети связи, имитацию различных видов отказов, повреждений и сбоев основных элементов системы связи, отличающийся тем, что формируют модель системы связи с демаскирующими признаками ее элементов до начала функционирования, с использованием модели системы связи имитируют возникновение демаскирующих признаков элементов системы связи, процессы их обнаружения и распознавания, моделируют появление демаскирующих признаков элементов системы связи, таких как узлов связи, линий и каналов связи, образованных средствами волоконно-оптической, проводной, радиорелейной, тропосферной, спутниковой связи, на основе имитации возникновения различных видов эксплуатационных отказов (сбоев), аварийных повреждений, отказов (сбоев) программного обеспечения элементов системы связи, по результатам моделирования системы связи определяют набор наиболее информативных демаскирующих признаков элементов системы связи, подлежащих контролю, и на их основе рассчитывают значение показателя разведзащищенности моделируемой системы связи и сравнивают с требуемым значением, в случае несоответствия показателя разведзащищенности требуемому значению реконфигурируют моделируемую систему связи и заново имитируют процесс ее функционирования, в случае выполнения требований по показателю разведзащищенности рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля моделируемой системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями, в случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля, в случае выполнения требований развертывают реальную систему связи, на которой измеряют значения параметров демаскирующих признаков, на основе которых рассчитывают и сравнивают показатель разведзащищенности реально функционирующей системы связи с требуемым значением, в случае невыполнения требования реконфигурируют функционирующую систему связи, в случае выполнения требований рассчитывают значения показателей достоверности и полноты контроля функционирующей системы связи и сравнивают их с требуемыми значениями, в случае несоответствия показателей достоверности и полноты контроля требуемым значениям изменяют параметры контроля функционирующей системы связи.