Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Анализ основных предпосылок решения задач структурно- параметрического синтеза автоматизированных распределенных систем управления региональных служб безопасности. корпораций. обоснование и выбор основных направлений исследований 12
1.1. Основные особенности современного этапа развития и задачи служб безопасности корпораций 12
1.2. Обобщенная концептуальная модель СУ РСБК и основные классы угроз безопасности корпораций 16
1.3. Показатель и критерий эффективности функционирования и общие требования к СУ РСБК 25
1.4. Основные реализационные принципы создания систем управления региональных служб безопасности корпораций 31
1.5. Анализ применимости известных методов синтеза, обоснование и выбор частных задач исследований 33
Выводы по разделу 42
Раздел 2. Особенности применения стохастических атрибутных графовых метаграмматик для формального структурно-параметрического описания вариантов построения автоматизированных систем управления региональных служб безопасности корпораций 45
2.1. Вводные замечания 45
2.2. Стохастические атрибутные графовые метаграмматики. Основные понятия и определения 46
2.3. Формальные свойства стохастических атрибутных графовых метаграмматик 59
2.4. Особенности применения САГМ для структурно- параметрического описания вариантов построения СУ РСБК 63
Выводы по разделу 71
Раздел 3. Способ и алгоритмы структурно- параметрического синтеза автоматизированных систем управления региональных служб безопасности корпораций 74
3.1. Общие особенности структурно- параметрического синтеза систем управления региональных служб безопасности корпораций 74
3.2. Способ и алгоритмы структурно- параметрического синтеза автоматизированных систем управления региональных служб безопасности корпораций 78
3.3.Общая итерационная схема структурно- параметрического синтеза СУ РСБК 92
Выводы по разделу 99
4. Особенности реализации предложенных способа и алгоритмов при создании комплексов и средств структурно- параметрического синтеза систем управления региональных служб безопасности корпораций 100
4.1. Особенности реализации предложенного способа структурно- параметрического синтеза СУ РСБК 100
4.2. Экспериментальная проверка предложенного способа структурно-параметрического синтеза СУ РСБК... 106
4.3. Особенности реализации перспективной СУ РСБК ОАО «Газпром» 118
Выводы по разделу 134
Заключение 136
Список литературы
- Обобщенная концептуальная модель СУ РСБК и основные классы угроз безопасности корпораций
- Стохастические атрибутные графовые метаграмматики. Основные понятия и определения
- Способ и алгоритмы структурно- параметрического синтеза автоматизированных систем управления региональных служб безопасности корпораций
- Экспериментальная проверка предложенного способа структурно-параметрического синтеза СУ РСБК...
Введение к работе
Актуальность. Современный этап развития региональных систем безопасности крупных территориально- распределенных корпораций (РСБК), характеризуется существенным повышением уровня требований к полноте контроля охраняемых сложноструктурированных и распределенных объектов, организационно- технических комплексов и систем, обоснованности, достоверности и оперативности принимаемых управленческих решений при решении основных классов существующих и перспекгивньж задач обеспечения интегральной корпоративной» безопасности.
Выполнение комплекса противоречивых требований к РСБК в современных условиях может бьпь достигнуто путем наращивания и оптимизации структуры и состава используемых автоматизированных средств мониторинга и управления РСБК, расширения выполняемых функций и повышения быстродействия и уровня их адаптации к условиям эксплуатации, внедрения в используемые системы управления (СУ) РСБК новьж информационных технологий, основанньж в первую очередь на применении перспекгивньж методов и средств мониторинга и интеллектуали-зированных распределенных систем поддержки принятия решений с расширяемой архитектурой.
При создании подобньж СУ на единой методологической основе системного подхода должна быть обеспечена интеграция большого числа распределенных организационно- технических подсистем, осуществляющих мониторинг и решение широкого спектра существующих и ряда новьж задач управления сложными организационно- техническими системами в оперативно-приемлемое время и в конкретных зонах ответственности.
Современный этап создания подобньж автоматизированных систем и внедрения современных методов и технологий в практику РСБК характеризуется следующими основными моментами:
в практику решения задач РСБК все более широко начинает внедряться широкий спектр сигнализационно- охранных средств и устройств, обеспечивающих с достаточно высокой эффективностью контроль в реальном масштабе времени различных по протяженности и назначению объектов;
в настоящее время для решения отдельных задач управления РСБК в автоматизированных режимах планируется применение элементов геоинформационньж и многоагентных технологий и систем, систем позиционирования, а также статистических, нейросетевьж и ряда структурных методов распознавания образов для решения задач оценки угроз безопасности и ситуаций на охраняемьж объектах, а также семантического сжатия разнородной признаковой информации в процессах поддержки принятия решений;
пока не создано теоретических, методологических и реализационных основ решения задач структурно- параметрического синтеза перспекгивньж структурно и параметрически адаптируемых автоматизированных систем управления РСБК с расширяемой архитектурой (РА), являющихся базисом решения большого числа типовьж и новьж задач синтеза реального уровня сложности и позволяющих в полной мере обеспечить выполнение современных требований, представляемьжкподобным системам.
В частности, проведенный анализ известных подходов к синтезу СУ РСБК и других сложных организационно- технических систем показал, что в рамках большинства подходов невозможно создать компактные, легко модифицируемые модели РСБК с РА, отражающие одновременно структурные, статистические и алгебраические (параметрические) особенности данного класса сложноструктурированных систем. В рамках большинства подходов затруднено явное описание правил расширения архитектуры РСБК. В то же время определенные предпосылки для решения рассматриваемого класса задач созданы в последние годы в рамках структурно- алгебраического подхода на основе атрибутных метаграмматик, предложенного и развитого в работах, ориентированных на описание и анализ сложных информационно- технических систем. В рамках данного подхода возможно создание компактных, легко модифицируемых единых продукционно- алгебраических описаний синтезируемых классов' <>нетеіу'ав№матинеская генерация и структурная наращиваемость вариантов их построение Я0*АШюігашіздіе прфил. В то же время в прямой
СПетербург
постановке для решения рассматриваемого класса задач данный подход не использовался, в его рамках пока рассмотрен только ряд формальньж моделей на основе отдельных подклассов метаграмматик (МГ) для задач распознавания образов и описания ситуаций. Применение данного подхода определяет необходимость дальнейшего развития используемых классов метаграмматик и ориентированных на них методов синтаксического анализа- как основы способа генерации и анализа вариантов построения РСБК с РА.
Таким образом, преодоление сложившегося объективного противоречия между современными требованиями, предъявляемыми к разрабатываемым системам управления РСБК и возможностями существующих систем, методов и средств возможно на путях создания адекватного сложившейся ситуации теоретического и методического аппарата синтеза РСБК с РЛ в рамках структурно- алгебраического подхода с позиций развиваемого математического аппарата атрибутных метаграмматик.
В связи с этим, решение в рамках рассмотренного подхода задачи разработки способа и алгоритмов структурно- параметрического синтеза автоматизированной распределенной СУ РСБК с РА является актуальным и представляет несомненный практический интерес.
Объектом исследования является распределенная, с расширяемой архитектурой автоматизированная система управления региональной службой безопасности корпорации.
Предмет исследования - процесс структурно- параметрического синтеза автоматизированной системы управления региональной службой безопасности корпорации.
Цель исследований повышение эффективности функционирования автоматизированной системы управления региональной службой безопасности корпорации в современных условиях. Основными задачами являются:
-
Анализ социально- экономических и научно- технических предпосылок решения задач структурно- параметрического синтеза автоматизированных распределенных систем управления РСБК. Обоснование и выбор основньж направлений исследований в рамках структурно- алггераического подхода на основе предложенного специального подкласса метаграмматик- стохастических атрибутных графовых метаграмматик (САГМ).
-
Разработка САГМ- как основы эталонных структурно-алгебраических описаний (моделирования) сложноструктурированных СУ РСБК с расширяемой архитектурой.
-
Разработка способа и алгоритмов синтаксического анализа САГМ- как процедурной основы способа структурно- параметрического синтеза автоматизированных распределенных СУ РСБК с РА. Теоретическая и экспериментальная проверка предложенного способа и реализующих его алгоритмов и процедур.
-
Реализация предложенных способа и алгоритмов при создании аппаратно- программных комплексов анализа и синтеза СУ РСБК. Проверка эффективности их функционирования при решении типовых задач.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:
1.Предложена структурно- алгебраическая модель синтезируемых распределенных СУ РСБК с РА на основе САГМ, обеспечивающая описание правил генерации структур и расчет основньж параметров вариантов построения системы.
2.Разработан способ и алгоритм синтаксического анализа САГМ- как процедурной основы способа структурно- параметрического синтеза автоматизированных распределенных систем управления РСБК, позволяющий снизить временнгую сложность алгоритмов синтеза с экспоненциальной да квадратичной зависимостей для типовьж вариантов построения СУ РСБК.
3. Предложена общая итерационная схема структурно параметрического синтеза СУ РСБК на основе САГМ и ориентированного на нее способа синтаксического анализа «сверху-вниз», обеспечивающая снижение на 1-2 порядка числа операций при выборе вариантов построения СУ РСБК по сравнению с лучшим из известньжметодов синтаксического анализа.
Методы исследований основаны на использовании теории формальных грамматик и грамматических структур, синггеза сложных информационно- технических комплексов и систем, поддержки принятия решений в интеллектуализированных системах, теории вероятностей и математической статистики.
Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволили:
- уменьшить объем проектных работ и финансовых средств на модернизацию ряда типовых СУ РСБК крупных корпораций;
-сократить временные затраты на решение задач структурно- параметрического синтеза перспективных сложных СУ РСБК, атакже создать методический и практический задел для их решения;
-обосновать состав и структуру базовой СУ РСБКТюменского региона ОАО «Газпром» и предложения по ее расширению.
Реализация и внедрение. Результаты диссертационной работы были использованы в учебном процессе Курского государственного технического университета и внедрены в ОАО «Газпром», в/ч 25714, что подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 24 Восино- научной конференции в/ч 45807-Р/2, VI Международной научно-технической конференции «Медико- экологические информационные технологии-2003», VI Международной научно- технической конференции «Оптико- электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации- «Распознавание-2003»».
Публикации, основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 статьях, 6 тезисах и материалах докладов, 1 итоговом отчете о ПИР.
Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем (в соответствии с тематикой работ) предложены формально- лингвистические модой па основе САГМ, способ и алгоритмы синтаксического анализа САГМ, принципы, способы, атгоритмы и обобщенные схемы построения СУ РСБК с РА, предложения по созданию их отдельных элементов.
Назашиту выносятся:
-
Эталонные продукционные описания (модели) синтезируемых сложноструктурированных автоматизированных распределенных систем управления региональных служб безопасности корпорации в виде САГМ.
-
Способ и алгоритм синтеза и перебора вариантов СУ РСБК на основе синтаксического анализа выбранного подкласса регулярных стохастических атрибутных графовых метаграмматик.
3. Общая итерационная схема структурно- параметрического синтеза систем управления
региональных служб безопасности корпораций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 145 страниц, включая 30 рисунков, 5 таблиц, список литературы состоит из 105 наименований.
Области возможного применения. Результаты диссертационной работы могут найти применение при построении сложных автоматизированных систем управления региональными службами безопасности крупных корпораций, к которым предъявляются повышенные требования по полноте, оперативности и достоверности принятия сложных управленческих решений. Помимо основной области использования возможно применение предложенных формализмов и ориентированных на них методов при синтезе подсистем управления сложных распределенных организационно- технических систем с расширяемой архитектурой.
Обобщенная концептуальная модель СУ РСБК и основные классы угроз безопасности корпораций
В данном подразделе с целью начальной обобщенной теоретико-множественной формализации проблемной ситуации по созданию СУ РСБК, и выявления основных факторов, влияющих на ее построение, проведена разработка обобщенной концептуальной модели типовой СУ РСБК. РСБК основных уровней (страт) выделить уровни множеств объектов Q, и угроз безопасности Wj, перцептивных (сигнализационно- оповещающих) органов и систем Рк, систем предварительной обработки сигналов и сообщений F, сбора и передачи сигналов и сообщений Ст, распределенного принятия управленческих решений Sn, включающих множества подсистем оценки угроз Нг и генерации вариантов решений Gt, принятия решений Vx, реализации решений Dy. Подобное разбиение на уровни при построении концептуальной модели соответствует основным положениям поуровнево- множественного подхода [43,59], который обычно используется при построении концептуальных моделей систем, содержащих большое число разнородных компонентов и сложных алгоритмов, управляющих взаимодействием компонентов системы с внешней средой.
В общем случае модель может быть представлена в виде подмножества декартового произведения соответствующих множеств: B UCQiXWjXP F C xS HrXGtXVxXDy)). Кратко рассмотрим особенности основных уровней предложенной модели. В качестве множества объектов Qj, представляющих (инициирующих) потенциальные угрозы безопасности региональным подсистемам КТРК в настоящее время в известных работах [4,38,43,54,55,49,69,96,105] рассматривается достаточно представительное множество международных и российских коммерческих, административных, террористических, криминальных и др. структур, объекты и системы техногенного и природного характера. В частности, по оценкам экспертов корпорации Shell, в последние годы происходит неуклонное увеличение числа основных классов объектов (систем), представляющих угрозы ее региональным подсистемам. На рис. 1.2.2. представлены соответствующие оценки для ее региональных подсистем на Ближнем Востоке [105]. В целом, для типовой КТРК, общее число классов подобных объектов, структур и систем в отдельных регионах, входящих в зону деятельности отдельных корпораций в настоящее время может превышать 300. Особенно большое число подобных объектов наблюдается в регионах с нестабильной политической обстановкой, а также регионах некоторых зарубежных стран, входящих в зону экономических, политических и военных интересов наиболее развитых в экономическом отношении государств (блоков) и экономических интересов крупных транснациональных корпораций. Характер проявления воздействий на региональные подсистемы рассматриваемых КТРК данного множества объектов Qj сложен и многообразен и обычно реализуется через множество угроз безопасности Wj региональным подсистемам КТРК. В известных работах [4,38,43,54,55,49,69,96,105], применительно к отдельным предприятиям и подсистемам КТРК рассмотрены основные классы угроз их безопасности. По некоторым оценкам в целом для КТРК в настоящее время число таких угроз может достигать 800-900. На рис. 1.2.3. представлены соответствующие оценки характеризующие динамику роста числа угроз для региональных подсистем корпорации Shell на Ближнем Востоке [105].
В целом, обобщая результаты известных работ, можно провести классификацию угроз безопасности региональным подсистемам КТРК. Обоснование основных классификационных признаков в данном случае аналогично [43]. На рис. 1.2.4. представлен фрагмент обобщенной классификации угроз безопасности региональным подсистемам КТРК. Анализ особенностей наиболее вероятных классов угроз безопасности региональным подсистемам КТРК показал следующее.
1. При выходе на международные рынки и создании соответствующих зарубежных региональных подсистем КТРК- угроз со стороны ряда правительственных и административных органов, а также политических партий и организаций страны пребывания и соседних стран.
2. Классы угроз и номенклатура входящих в них подклассов для большинства регионов действий большинства отечественных и зарубежных корпораций достаточно сильно отличаются как по составу, так и по вероятностям и динамике проявления. Это определяет достаточно высокую сложность и ресурсоемкость решения задач создания и модернизации РСБК, а также определяет существенные отличия в структурах и наборах элементов при построении СУ РСБК.
3. В последние годы, при ужесточении конкуренции в ряде регионов отмечается увеличение относительной доли интегрированных (комплексных, комбинированных) и рассредоточенных угроз безопасности корпораций, повышение уровня скрытности и их проявления и возрастания ущерба от их реализации. Это определяет необходимость оперативного интегрированного использования информации об их проявлении и реализации принципов управления интегральной безопасностью сложных распределенных организационно- технических систем, а также внедрения широкого спектра новых информационных технологий на всех этапах управления РСБК.
Стохастические атрибутные графовые метаграмматики. Основные понятия и определения
Одной из наиболее важных задач, решаемых при создании сложных автоматизированных комплексов и систем, к классу которых относятся и СУ РСБК, является задача формализации структурно- параметрического описания альтернативных вариантов их построения для заданных условий функционирования, а также правила расширения их структуры при модернизации.
В настоящее время для формализованного описания множества вариантов структуры и реализуемых функций СУ отдельных предприятий и ряда относительно небольших корпораций, предложено использовать достаточно представительную группу формальных методов и схем, среди которых наибольшее распространение получили методы альтернативно-графовой формализации и морфологического анализа и синтеза [4,94,95].
Данные методы и формальные схемы достаточно успешно применяются для описания систем, характеризующихся малой размерностью множества возможных вариантов построения и ограниченными областями изменения параметров проектируемых систем. В то же время в последние годы с ростом сложности СУ РСБК, предназначенных для решения широкого круга задач обеспечения корпоративной безопасности, возникает необходимость в использовании методов и формальных схем, обеспечивающих возможность формализации и синтеза систем, характеризующихся большим количеством элементов структуры, сложными, зачастую динамически реконфигурируемыми, взаимосвязями между ними [42,43]. Для решения задач формализованного описания подобных систем в известных работах [4,5,42,29,30] предложено использовать коллегиально- иерархические (КИ) графы, графовые грамматики и метаграмматики. В отличие от КИ графов при использовании графовых грамматик не накладывается ограничений на вид применяемых графов, возможно рассмотрение не отдельных графовых траекторий, а их пучков. В то же время применение обычных графовых грамматик не позволяет специфицировать достаточно сложные изменения в структуре иерархических систем [42]. Возникающие при этом трудности определяются недостаточным учетом в формальном описании иерархических взаимосвязей и, как показано в [4-18,44] могут быть преодолены при использовании формального аппарата теории метаграмматик (МГ) [5].
В работах [5,19] показано, что метаграмматики включают в свой состав большинство известных и представительное множество новых классов грамматических структур, создающих формальный базис для решения задач спецификации, анализа и синтеза сложноструктурированных объектов и систем различной природы. При этом, с учетом основополагающих результатов работ [5,30], в качестве формальной основы структурно- параметрического описания множества возможных вариантов построения и модификации СУ РСБК целесообразно использовать модификацию метаграмматик- стохастические атрибутные графовые метаграмматики (САГМ). В силу того, что в известных работах данный подкласс метаграмматик не рассматривался, введем формальное определение САГМ и рассмотрим основные свойства данного подкласса МГ.
Проведенный анализ основных особенностей САГМ позволил провести их классификацию по основным признакам, характеризующим особенности входящих в них элементов : 1. Признаки характеризующие множество \G} - тип продукций в {G} ПО Хомскому; - специальные свойства[Qtj и порождаемых языков. 2. Признаки, характеризующие схему САГМ: - тип правил согласования {Qj; - интерпретация правил согласования; - особенности обобщенной схемы САГМ в целом. На рисунке 2,2.1 представлен фрагмент классификации САГМ по данной системе признаков. Анализ предложенной классификационной схемы показал, что САГМ, как средство системного объединения грамматик в целях создания формальных структурно- параметрических спецификаций (описаний) вариантов построения сложноструктурированных СУ РСБК, не накладывают жёстких ограничений на допустимое множество используемых разновидностей стохастических атрибутных графовых грамматик. В то же время для отдельных подклассов атрибутных графовых метаграмматик, аналогично классам МГ, рассмотренным в [5] при таком объединении проявляются важные системообразующие особенности САГМ, выводящие их за рамки "тривиального объединения" входящих в них элементов (своеобразная "эмерджентность" САГМ). В рамках предложенной классификации рассмотрены классы САГМ, отличающиеся особенностями задания схемы W САГМ и используемых в ней правил согласования.
Будем называть многоуровневой С ATM (МСАГМ) систему G= {Gt},Wf , где Gr обычная (G;0) или графовая (Gf) стохастическая атрибутная грамматика, описываемая кортежем Gjr= VNJ,VTJ,PCJ,IJ,AJ , причем УМІ- нетерминальный алфавит, VT;- терминальный алфавит, Pcj-конечное множество стохастических правил подстановки, Ij- конечное множество исходных помеченных графов, А,- атрибутная компонента грамматики Gj [5,19,29]. Wf- ориентированный стохастический иерархический граф, определяющий взаимосвязи грамматик в МСАГМ. Далее будем рассматривать МСАГМ, в которых Gir- вершинные графовые грамматики. В Gjr каждое правило подстановки из Рс, в общем случае имеет вид (0[,pi) а,С- Р,Е. Здесь Qr метка правила подстановки, р, - вероятность применения данной продукции, а и (3- графы, вершины которых помечены символами из VI VNJ VTi, причем среди меток вершин а есть символы из VNj ; С- логическое условие применимости; Е- алгоритм погружения. В грамматике граф Г выводится из Г (Г = Г ) при помощи правила 8j, если в Г найдется подграф, изоморфный а, и если С истинно и граф Г получается из Г в результате замены одного вхождения подграфа а на граф р и построения ребер между вершинами р и вершинами Ои/{а} в соответствии с предписанием Е [19,42].
Способ и алгоритмы структурно- параметрического синтеза автоматизированных систем управления региональных служб безопасности корпораций
В рамках проводимых исследований особенности решения задачи структурно- параметрического синтеза определяются следующими основными факторами.
1.Набор и параметры, реализуемых в СУ РСБК процедур (функций) и используемых средств определяются в существенной степени условиями функционирования РСБК, параметрами множества контролируемых объектов и используемых распределенных подсистем датчиков в зоне ответственности. При этом в настоящее время используемые распределенные подсистемы датчиков претерпевают существенные изменения в плане их дальнейшего совершенствования, расширения номенклатуры используемых средств, взаимосвязей, дальнейшего усложнения их структуры, увеличения числа контролируемых параметров, вариантов базирования и т.п. Ориентация на решение ряда новых задач обеспечения безопасности в том числе в зонах с высоким уровнем террористической и криминальной активности, нестабильной политической ситуацией, определяет ряд существенных оперативно- технических ограничений, проявляющихся при создании и эксплуатации существующих и перспективных комплексов и средств РСБК в целом и СУ РСБК в частности.
2.В рамках принятой в настоящее время ряда основополагающих общих концепций развития систем и средств РСБК Российских и транснациональных корпораций, разработанных программ оснащения СУ РСБК и основополагающих принципов создания СУ РСБК ОАО «Газпром» [43], решаемые на каждом этапе создания и модернизации СУ РСБК задачи структурно- параметрического синтеза могут сводиться: - к задачам планового оснащения основных служб и подразделений СУ РСБК в соответствии с прогнозом развития контролируемых региональных корпоративных систем и угроз их безопасности, анализа обстановки в регионах и на местах эксплуатации, а также решаемыми новыми задачами обеспечения интегральной корпоративной безопасности; - к задачам внеочередного оснащения существующих и новых региональных служб и подразделений безопасности техническими средствами или дооснащения рядом новых средств в рамках реализации концепции гибкого и быстрого реагирования на происходящие кардинальные изменения в развитии ситуации в конкретном регионе или новые повышенные требования к РСБК.
3. В рамках решаемых задач и основных, реализуемых в РСБК методов обеспечения интегральной корпоративной безопасности, возможно выделение общего и ряда частных показателей эффективности функционирования СУ РСБК, рассмотренных в первом разделе, допускающих аналогично [63] получение объективных оценок по результатам функционирования конкретных или аналогичных СУ РСБК или с использованием комплекса имитационных моделей [21,22,43,97].
4. В ходе проведенных в ряде основополагающих исследований и разработок [21,43] созданы предпосылки для построения и использования аналитических и имитационных моделей, описывающих влияние обобщенных параметров оперативных ситуаций на входе СУ РСБК на параметры решения задач обеспечения безопасности для различных условий эксплуатации и наборов конкретных средств.
5.В ряде ранее выполненных работ ведущих российских и зарубежных ученых, обзор которых представлен в [4,37,38], деятельности фирм-производителей средств обеспечения безопасности, а также при реализации программ создания конкретных РСБК, создан представительный набор методов и средств, реализующих основные функции обеспечения корпоративной безопасности в заданных зонах ответственности, отличающихся характеристиками эффективности функционирования, массо- габаритными характеристиками, стоимостью, а также рядом других характеристик, существенных при синтезе конкретных СУ РСБК при заданных временных, людских и финансовых ограничениях.
6. При разработке РСБК и входящих в них СУ определяющим фактором является существенное ограничение ресурсов, выделяемых на разработку и эксплуатацию средств и систем данного класса, что приводит, наряду с рядом оперативно- технических факторов , определяемых конкретными региональными условиями к: -невозможности создания в рамках одного цикла реализации СУ РСБК полного ряда устройств, «перекрывающего» существующие и прогнозируемые на ближайшую перспективу условия эксплуатации, обстановку на различных направлениях и в конкретных зонах ответственности; -ограничению ряда технических характеристик [4,43] используемых вычислительных и аппаратных средств, определяемых условиями эксплуатации и ограниченностью ресурсов на их изготовление (закупку); -невозможностью полного и достоверного прогноза обстановки на местах эксплуатации.
Перечисленные выше факторы, наряду с анализом известных подходов и определили необходимость дальнейшего развития достаточно нового направления в общем агрегативно- декомпозиционном подходе, связанном с применением аппарата теории метаграмматик [4,5,30]. Основным направлением развития данного подхода является комплексное использование при структурно-параметрическом синтезе набора имитационных и структурно- лингвистических (стохастические графовые атрибутные метаграмматики) моделей, позволяющих осуществить направленную по правилам эталонной САГМ генерацию и анализ структурно- и параметрически различных вариантов построения СУ РСБК.
Экспериментальная проверка предложенного способа структурно-параметрического синтеза СУ РСБК...
Экспериментальные исследования предложенного способа и реализующих его алгоритмов в рамках диссертационной работы главным образом были нацелены на определение их наиболее критичного параметра-временной сложности и производных от нее параметров: - общего времени синтаксического анализа до выбора рационального (оптимального) варианта построения СУ РСБК; общего времени структурно- параметрического синтеза (проектирования) СУ РСБК; обеспечивающих заданную полноту обнаружения, локализации и ликвидации угроз безопасности региональной подсистеме КТРК.
В первую очередь это определялось тем, что даже для наиболее сложных структур (содержащих более 4000 элементов) емкостная сложность (требуемый объем памяти ПЭВМ, используемой для синтеза) предложенных алгоритмов в результате проверки не превышала объема в 100 Мбайт, что не превышает возможностей существующих ПЭВМ даже средней на сегодняшний день конфигурации.
Общее время синтаксического анализа помимо временной сложности алгоритмов определяется выбранной универсальной вычислительной платформой (главным образом- тактовой частотой процессора и быстродействием обмена через используемую общую шину). Общее время структурно- параметрического синтеза (проектирования) СУ РСБК вычисляется путем добавления к времени синтаксического анализа также времени решения основных организационных вопросов по обоснованию и согласованию проекта [43].
В ходе экспериментов также проводились оценки сложности реализации СУ РСБК в зависимости от вида используемой структуры и числа элементов СУ РСБК. Данные оценки получались на промежуточных шагах работы предложенного алгоритма. Вид используемой структуры определялся набором продукций в эталонной модели СУ РСБК, задаваемых экспертом [43].
Экспериментальная проверка проводилась с использованием реализованного программного комплекса генерации и анализа вариантов СУ РСБК, а также существующих комплексов аналитического и имитационного моделирования [21,43,69], обеспечивающих расчет значений атрибутов при синтаксическом анализе.
С целью сокращения времени экспериментальной проверки после пробной проверки используемых для вычисления атрибутов программ, фиксировалось среднее на данном классе задач время их выполнения и в дальнейшем вычисления атрибутов генерации вариантов не проводилось, а сразу подставлялись соответствующие значения атрибутов.
Анализ представленных зависимостей позволил в качестве исходной посылки выдвинуть тезис о предпочтительности реализации СУ РСБК со смешанной структурой, обеспечивающей лучшие из рассмотренных вариантов показатели эффективности при одинаковом числе используемых элементов. Этому случаю соответствуют наименее жесткие ограничения на вид правил подстановки и согласования в САГМ, используемых для моделирования, что приводит к некоторому возрастанию времени генерации и анализа вариантов в процессе синтаксического анализа. В то же время это является неизбежной платой за снижение стоимости (минимизацию сложности) СУ РСБК.
В связи с вышеизложенным, дальнейшие экспериментальные исследования метода проводились для эталонных САГМ, соответствующих синтезу СУ РСБК со смешанной структурой.
Проведенные в ходе экспериментальной проверки оценки средней временной сложности предложенного способа и реализующих его алгоритмов показали, что коэффициенты при квадратичном и линейном члене в соответствующей полиномиальной зависимости для случая смешанной структуры СУ РСБК примерно в 2,3 и 6,5 раз меньше, соответствующих коэффициентов, представленных в подразделе 3.2. (характеризующих «худший из возможных случаев»).
При оценке общего времени синтаксического анализа до выбора рационального (оптимального) варианта построения СУ РСБК использовалась вычислительная платформа типовой конфигурации с процессором Пентиум-4 и тактовой частотой 2,3 ГГц.
