Метод обоснования способов применения комплексов технических средств информационного обеспечения конфликтного взаимодействия организационно-технических систем

Основой применения ОТС является информация, получаемая путем анализа и обобщения имеющейся априорной информации, данных бизнес-разведки, из сети Интернет, средств массовой информации и т.п., а также от различного типа информационных средств (ИС). Вследствие иерархичности построения ОТС управление её элементами в различных формах действий осуществляется на основе контуров: сбора информации для вскрытия элементов ОТС { B }; управление различного уровня группами ИЭ при решении целевых задач в условиях активного / информационного воздействия элементов ОТС { B }; непосредственного управления ИЭ; функционирования отдельных ИС добывания информации и управления элементами ОТС. Целевой функцией применения ОТС является выполнение поставленных задач в проводимой финансовоэкономической операции, достигаемой различными методами и средствами.

Обоснование способов применения КТС информационного обеспечения эффективных действий ОТС для нейтрализации действий ОТС {B} представляет сложную научную задачу, решение которой в зависимости от уровня и предназначения её элементов может осуществляется с использованием различных математических методов. ОТС {B} фактически являются механизмом, посредством которого оптимизацией параметров внешних и внутренних контуров управления, достигается взаимодействие: а) различного типа и уровня элементов при решении тех или других задач использования находящихся в сфере их интересов ресурсов и б) сотрудников при реализации своих целевых функций. Так как ОТС {B} представляют пространственно-распределенные структуры, состоящие из большого количества разнотипных элементов (структурно, объединенных в различного функционального назначения подсистемы), на этапе активной фазы конфликта их основной режим управления -централизованный, нарушается. Наличие разнотипных подсистем и наличие кумулятивного воздействия ОТС на уязвимые элементы ОТС {B} обусловливает переход её в децентрализованный и/или автономный режим функционирования. В них эффективность функционирования ОТС {B} реализуется с меньшей эффективностью, обусловленной нарушением временного баланса взаимодействия её элементов: более позднее обнаружение реальной угрозы со стороны ОТС, её распознавание, принятие решения на её парирования на основе распре деления ограниченного ресурса ИЭ (подсистем) ведением оборонительных действий. Это, в конечном итоге, переводит ОТС {B} в состояние неустойчивого равновесия, обусловливая её стагнацию или формирование новой диссипативной структуры, соответствующей выбранной точке устойчивого равновесия - это происходит в процессе адаптации ее работоспособных элементов к изменившимся условиям внешней среды.

Произошедшие за последние годы в экономике России изменения выявили ряд дискуссионных и актуальных вопросов, носящих теоретический и прикладной характер для обеспечения эффективного применения различного типа и уровня ОТС, что обусловливает поиск новых методов и средств обеспечения их конфликтного устойчивого развития. В условиях широкого использования ОТС { B } различного типа информационных средств перспективным направлением обеспечения заданной эффективности выполнения поставленных задач ОТС является разработка и применение методов и средств информационной безопасности (ИБ) [1], структурно входящих в состав КТС. Это и определило целевую направленность и содержание предлагаемой статьи.

Целью применения методов и средств КТС является достижение информационного превосходства системы управления ОТС, обеспечивающей принятие и исполнение ею в реальном масштабе времени решений за счет регулирования потоков информации управления, обмена, целераспределения и др. в различных контурах управления. Эффект КТС заключается в обеспечении заданной эффективности применения ОТС и дезорганизации управления ОТС { B } на основе извлечения, измерения разрушения и/или искажения информации в её иерархических уровнях принятия решений, интегрировано проявляющегося в снижении количества и эффективности используемых элементов и системы в целом. Его эффективность пропорциональна уровню технологического развития и масштабам использования различного назначения элементов получения информации в иерархических контурах принятия решений уровня средств, комплексов, технических и организационно-технических систем в структуре ОТС { B }.

Способы применения ОТС определяют также информационные отношения между конкурирующими КТС, содержание которых состоит в защите информации об облике и способов применения своей системы управления и добывании информации об аналогичных характеристиках ОТС {B}. Эти отношения определяющим образом влияют на содержание способов применения КТС, основу которых составляет:

• •    защита информации в каналах приема и передачи информации;

• •    защита информации в системе управления ОТС; контроль и управление допуском к средствам, информационным и программнотехническим ресурсам системы; контроль потенциальных угроз и каналов утечки информации; организация технологических процессов защищенной переработки информации и т.п.;

• •    сбор информации на основе анализа и обобщения информации из различных источников, ведения разведки и информационного мониторинга об облике и возможных способах применения ОТС { B };

• •    информационное воздействие за счет разрушения/искажения информации в каналах передачи; ведения различными способами дезинформации для нарушения процессов функционирования контуров управления ОТС { B }.

Методы и средства КТС, исходя из наличия в составе ОТС {B} организационнотехнических и технических элементов, основываются на различного рода способах и средствах дезинформации, активного и информационного разрушающего/искажающего воздействия, ложных целях, средствах снижения заметности и т.п. Средства КТС структурно объединяются в комплексы индивидуальной и групповой ИБ (КИИБ, КГИБ), предназначенные для обеспечения эффективных действий одиночных и групп элементов ОТС. Методы и средств КТС применяются избирательно на различных этапах выполнения ОТС поставленной задачи путем “навязывания” ОТС {B} информации, обусловливающей выбор ею решений, приводящих к снижению эффективности элементов до некоторого минимального уровня. Комплексное применение методов и средств КТС оказывает определяющую роль на обоснование стратегий действий ОТС {B} с учетом предыстории стратегий их поведения в прошлом, современных условиях и прогноза поведения в будущем с учетом мотиваций, определяющих целью применения ОТС. Оно приводит к изменению в желаемую сторону исходных данных, используемых ОТС {B} при выборе стратегий поведения, их дезинформации, конструирования на основе различных видов разрушающего / искажающего информационного воздействия исходной обстановки, представления ложных направлений изменения информационно-целевой обстановки, обеспечения перехода к менее эффективным методам принятия решения и снижения эф- фективности функционирования контуров управления элементами и ОТС {B} в целом.

Исходя из возможных способов применения элементов КТС для информационного обеспечения действий ОТС могут использоваться методы индивидуальной и групповой (объектовой) ИБ [2], отличающиеся друг от друга характеристиками средств ИБ, объектами защиты и информационного воздействия, а также способами применения. Определяющей характеристикой методов ИБ являются пространственновременные размеры защищаемых элементов (объектов) ОТС: для обеспечения действий одиночных элементов используется метод индивидуальной ИБ, а групп элементов (объектов) -метод объектовой ИБ с учетом противодействия отдельных и групп элементов ОТС { B }.

Основой реализации КТС методов ИБ является применение КИИБ и КГИБ, эффект использования которых состоит в нарушении временного баланса управления ОТС {B}, начиная с этапа сбора информации и заканчивая этапом применения ИЭ. Нарушение временного баланса осуществляется за счет информационного воздействия КИИБ и КГИБ на наиболее важные (“опасные”) элементы ОТС {B}, приводя к искажению/разрушению информации, задержке в принятии решения или принятия ошибочного, неадекватного реальной обстановке решения, а также снижение эффективности применения ИЭ.

Принятие решений КТС по управлению ограниченным ресурсом средств ИБ базируется на добывании, анализе и обобщении информации с принятием на её основе решений по распределению ресурса КГИБ (при условии оптимального использования КИИБ для обеспечения действий одиночных ИЭ) для информационного воздействия на элементы ОТС {B} на наиболее важных направлениях (районах) действий групп ИЭ ОТС {B}. Решение данной задачи базируется на обосновании способов применения КТС, основу которых составляет решение двух оптимизационных задач:

• а)    распределение ресурса КГИБ и входящих в их состав средств групповой информационной безопасности (СГБ) по разнотипным объектам (в виде совокупности групп ИЭ) защиты в различных вариантах действий - одиночных или групповых (ОД, ГД) в условиях конкурентного противодействия;

• б)    определение оптимального распределения внутреннего ресурса (энергопотенциалов и количества СГБ) КГИБ по объектам воздействия в заданных участках диапазона условий применения (ДУП) и по рубежам применения средств ИЭ и ОЭ ОТС {B}.

При решении данной задачи предполагаются заданными:

• 1)    условия проведения ГД силами и средствами ОТС и состав ЭДИ, ЭУ силами и средствами ОТС {B};

• 2)    || K_t || L , K_t - количество обеспечиваемых ¹ -го типа, 1 =1,., L (в виде совокупности ИЭ, пунктов управления, различного рода площадок и т.п.) объектов ОТС;

|| N || l , N i — количество i -го типа, i =1,..., I, элементов в составе каждого обеспечиваемого ^l -го типа объекта ОТС;

|| R l || _лL, R l - заданное количество СГБ j -го типа, j =1,., J КИГБ, предназначенных для обеспечения применения ^l -го типа, ^l =1,., L объекта ОТС;

• 3)    варианты il -ых типов КИИБ элементов ОТС и матрицы значений оценок их эффективности, усредненные по условиям применения различных видов средств воздействия ОТС {B} на основе ИЭ - || р ^ИБ |.

Для решения задачи обозначим через || г’. || _JL матрицу назначения, где г’ -количество j -го типа СГБ, предназначенных для обеспечения действий l -го типа группы ИЭ (или предназначенных для использования в составе 1 -го типа КГИБ). В связи с тем, что в составе ОТС возможно наличие нескольких однотипных объектов (равно K ), то при распределении ресурсов СГБ j -го типа КГИБ следует рассматривать планы назначения на каждый конкретный к -й, к =1,., K объект ОТС, то есть матрицу || р || _К с учетом относительной “важности” каждого к -го 1 -го типа объекта.

Тогда задачу распределения заданного ресурса КТС для обеспечения эффективных действий заданного количества объектов ОТС в условиях активного / информационного противодействия ОТС { B} можно представить как задачу определения оптимального плана назначения СГБ j -го типа КГИБ (| r_y^ч_к || _{J( Ki}), обеспечивающего:

Kl maх min ЕXkЕYlPГБ( У j П ek II),

• j     в к к=i

Kl при ограничениях Е Е = R; j = 1,..., J;  1 = 1,...,L;  r\k = 0,1,2,..., к=1

где Yik - относительная важность t -го элемента в составе l -го типа объекта ОТС с к -м Kl порядковым номером, ЕY\к = 1; t = 1,-.-,Л;

к = 1

• 1    = 1,..., L;

ркГБ(...) - средняя вероятность обеспечения действий i -го типа элементов, входящих в состав 1 -го типа объектов с к -ым порядковым номером, зависящая от плана распределения СГБ j -го типа КГИБ (| r l |) и стратегий поведения ОТС {B} (распределения ИЭ по l -го типа объектам ОТС с номером к = 1,..., Kt);

X_к - относительная важность 1 -го типа объекта ОТС к -го порядкового номера.

Целесообразно остановиться на некоторых обстоятельствах, связанных с физической интерпретацией задачи (1), (2).

Для наглядности представления метода решения задачи рассмотрим более простые условия применительно к одной l -ой задаче, связанной с обеспечением действий одного из объектов ОТС при 1 =1, K = 3 . Тогда задача распределения ресурса КТС запишется в виде:

при

K1      __ max min ЕXкркГБ(! rjR!,!вк|), г>к      в к

K 1

Е j = Rj; j = 1,...,J;   j = 0,1,2,..., к=1

Вестник ВГУИТ, №2, 2015

Ik где PkГБ = 2YikPk( II rjk M ek II) - средняя i=1

вероятность информационного обеспечения действий элементов объекта ОТС с номером к = 1,..., K .

Вероятность обеспечения действий элементов в предположении осуществления по каждому к -му, к =1,., К_х объекту ОТС M k воздействий n -ым ИЭ ОТС { B } рассчитывается по формуле:

N M n^ki

P™ ( I r jk III m¹ ., I) = 22 P k ( I r j- II, m^ V ik ( m^                  (5)

n =1 mni i=1, где   Pr(1 rjk1,1 mk У) - вероятность осуществления ОТС {B} mk воздействий по i -го типа элемента в составе объекта ОТС k -го номера из Ц Mk | числа воздействий, n = 1,..., N;

Vik ( ^mki ) — средняя вероятность срыва mk воздействий, осуществляемых n -ым видом ИЭ ОТС { B } по i -го типа элементам в объекте ОТС с номером “ k ” с учетом оптимального применения КИИБ;

|| mk ||   - вектор распределения количества n , n = 1, N воздействий ИЭ ОТС {B} по i -го, i =1,...,Тк типа элементам в объекте ОТС с номером K, k = 1,..., Kx; K1^ l

22 N^mk = M k , где N k - количество k = 1 i = 1

элементов i -го типа в составе объекта ОТС с номером “ k ”.

..., I ; k = 1,..., K_x ,

Вероятности P ^{(| r}jk y, m ki ) осуществления ОТС { B } m k воздействий по элементам ОТС в районе их предполагаемых действий при заданном распределении I M k I, i = 1,..., I k , k = 1,..., K 1 определяются, в основном, вероятностью вскрытия элементов ИС обнаружения и применения ИЭ ОТС { B } в условиях использования КГИБ.

Вероятность V_ik ( mk ) срыва воздействий (под воздействием понимается применение одного ИЭ по одиночному элементу) определяется количеством состоявшихся воздействий ( M _nik ) и вероятностью срыва применения ИЭ ОТС { B } в условиях применения КИИБ.

С учетом выражения (5) для заданного распределения числа воздействий ИЭ ОТС { B } по элементу ОТС ( m * ^k ) задачу (3), (4) можно представить в виде:

max rjk

K 1      I k      N M k

Z X k 2 Y k 22 P ik ( I r jk I, m k = 1      i = 1       n = 1 m „i = 1

K1

*k) Vk(mnk) = 2Xk2Y( I rik I,m*k),(6)

k=1

K 1

при ограничениях   2 rjk = R j ; j = 1,..., J ;

k = 1

r jk = 0,1,2,..., R j ;     K 1 = 3.        (7)

В принципе при решении задачи (6), (7), кроме определения КГИБ для обеспечения действий каждого объекта ОТС, необходимо определить также способы использования j -ых СГБ при обеспечении действий каждого i -го ( i =1,2,3, соответственно, ИЭ, ЭДИ, ЭУ, ОЭ)) типа элемента - или некоторый план назначения ресурса Ц r^ Ц ,, для j = 1,..., J , k = 1,..., K .

Задача (6), (7) является оптимизационной нелинейной задачей целочисленного программирования с экстремальными ограничениями (переменными), для решения которой применяются приближенные комбинаторные методы, а алгоритмы строятся на максимальном учете специфики конкретных типов задач [3]. Рассматриваемая задача, как задача оптимального управления (назначения) ресурсом КТС, более всего относится к классу задач дискретной оптимизации, использующих для решения метод ветвей и границ. Данный метод реализует последовательный алгоритм определения оптимального решения на основе ветвления (построения дерева решений) или разбиения всего множества решений на подмножества в соответствии с выбранным признаком (показателем) и определение нижних (верхних) оценок или границы на каждом шаге ветвления.

В данном случае под множеством решений КТС понимается множество планов распределения ║ r ⁱ ║ с учетом возможных оценок влияния плана распределения СГБ j -го типа КГИБ на эффективность действий элементов каждого i -го типа, входящего в объект ОТС с номером к — 1,..., K .

Дерево ветвления строится следующим образом. Подмножество первого шага (уровня) разбиения формируем, фиксируя назначение СГБ всех типов (j -ые, j =1,...,J) для обеспечения действий элементов первого типа (i =1, соответствует способу обеспечения ПРЙГТПИЙ RCPV     _ У 1 — (у^ У    У1 ттти-г денствш! всех    ) r ^ — (r । ,..., r ,..., r j ) , при ограничивающем    условии     r1 < R^, j — 1,..., J. Подмножество r1 включает все возможные планы распределения j -ых типов СГБ при обеспечении действий всех ИЭ (i =1) в составе ОТС (каждого объекта). Аналогично подмножество второго шага (уровня) формируется, исходя из цели обеспечения действий элементов второго (i =2, 2        2        2        2

соответствует ЭДИ - r — (r, ,..., r. ,..., Fj ), при       ограничивающем       условии r2 < R,2, j — 1,..., J и с учетом оптимального плана распределения j -ых,    j — 1,...,J типов СГБ для обеспечения действий элементов первого ( i =1) типа (то есть, ИЭ). И так далее для подмножеств всех i -ых типов элементов.

Для каждого из подмножеств (вершин дерева) строятся оценки целевых функций и ограничений:

• а)    для первого шага ( i =1, ИЭ):

V (г1 l = max Гу РГБГг1 тkl + v РГБ6г*2 тk 1 + у РГБ6г*3 тк 11681

• V1(rok ) max / ,Xк L/1 kP1 к (rk , mn 1) + Y 2kP2к (rk , mn2) + Y3kP3к (rk , mn3/1    (8)

rkк

„     „                   . 1 / Z/1 . J Л 1 n .                  — 2    —*2     — 3    — *3* при ограничениях  rjk < Rjk;  rjk — 0,1,2,...,;   заданы:  rk — rr ,  rk — rr  ;   mni;(9)

• б)    для второго шага ( i =2, ЭДИ):

У (r ²1 = max Tv Р^ГБ6r¹ m*^k 1 + v Р^ГБ6r² m* ^k 1 + v Р^ГБ6r*³ m* ^k H

V 2(rok ) mx / ,X к [И kP1 к (rk , mn 1) + Y2kP2 k (rk , mn 2) + Y3kP3 k (rk , mn 3)1    (10)

Fjк

___     „                    2     D2 .     2    n ,        .                  -3    -*3    -3    -*3* при ограничениях:  rjk < Rjk;  rjk — 0,1,2,...,;   заданы:  rk — rr ,  rk — rr ; mni ;(11)

• в)    для третьего шага ( i =3, ЭУ):

у (у ³l = max Гу Р^гбГг¹ гп ^к 1 + у Р^ГБ6г² /и* ^k ) + v Р^ГБ6г*³ т^k 11

V 3( rok ) max / ,Л к L/1 kP1 к (rk , mn 1) + Y 2 kP2 k (rk , mn 2) + Y3kP3 k (rk , mn 3)1     (12)

rk при ограничениях:      Fjk < R3jk;   Fj3 — 0,1,2,...,; j =1,^,J; заданы: mnk .(13)

Из выражений (8)-(13) следует, что для каждого i — 1,..., I_k , к — 1,..., K_x :

K1

V(rk)-max L/X,Yp(rk,тПк)] — /X,Yll max LРГБ(ri,mnJ)](14)

^rk      к — 1                                      к — 1

IIK при ограничениях     r*k < Rljk;   r*jk — 0,1,2,...,;   / j < Rjk;     //r'k — K1.     (15)

i — 1                               i — 1 к — 1

моздкой, требующей большого объема и времени вычислений. Для понижения сложности и её последующего решения воспользуемся методом нормативного планирования [4], существо которого применительно к рассматриваемой задаче может быть сведено к следующему.

Обозначим некоторые штатные нормы оснащения (оптимальные составы КТС)

элементов ОТС средствами и КГИБ j -ых типов через: R ^o – для ОТС; R ^o – для k -го его составляющего объекта и R ^oi – для i -го типа элемента. Эти нормы назначения связаны однообразным отношением с каждым типом элемента, определяемым средней равнозначной эффективностью (вероятностью сохранения) обеспечения его действий. При этом применение указанных норм назначения обеспечивает в типовых условиях примерно одинаковые значения вероятностей обеспечения действий элементов ОТС средствами КТС (КГИБ с учетом их совместного применения с КИИ).

Исходя из этого, на основе метода ветвей и границ осуществляется дальнейшее ветвление решений. На первом шаге формируется подмножество нормативных решений относительно 1 -го типа СГБ, назначение СГБ других типов осуществляется произвольно. Когда условнооптимальное решение относительно назначения 1 -го типа СГБ принято, делается второй шаг назначения 2 -го типа СГБ, а назначение 3 -го типа СГБ осуществляется произвольно. Затем аналогично делается следующий шаг.

Граничные оценки для каждого шага при назначении j -го, j =1,…, J типа СГБ будут иметь вид:

K

V j ( II r k I j ) = E b k Y. max P j ( I r j II j , m * k ) ; i =1,-, I ; j =1,-, J ,   (16)

k = 1              r k

K 1 при                    E N i r ki ⁵ R j ; r k = 0>1>2,...> R O .                          (17)

k = 1

Задачи (16), (17) в этом случае можно решать, используя нормативные назначения (например, одного, двух и возможно трех СГБ j -типа на каждый ИЭ или ЭДИ, ЭУ) с учетом коэффициентов важности k -го объекта и i -го типа элемента. При этом размещение СГБ относительно обеспечиваемых элементов осуществляется с учетом пространственных и технических норм.

Таким образом, использование метода ветвей и границ в сочетании с методом нормативного планирования позволяет определить не только оптимальные планы распределения заданного общего количества различного типа