Введение к работе
Актуальность темы исследования. Трудно переоценить значение социальных сетей в жизни современного человека, всепроникающее влияние ощущается практически во всех сферах его деятельности: познавательной, развлекательной, деловой и других. Они открыли для нас практически новый мир бескрайней виртуальной коммуникации, подарив нам широчайшие возможности обмена контентом, что стало актуальным предметом исследования отечественных и зарубежных ученых. Однако вместе с неоспоримым позитивом социальные сети принесли и новые угрозы, обусловленные распространением диффузии контентов деструктивного характера, и возникшим в этой связи сетевым информационным противоборством.
При этом традиционный инструментарий описания процессов диффузии наполнителя в сетевых структурах, широко используемый для анализа медико-биологических и информационных эпидемий, обусловив необходимость применения дискретных моделей, практически исчерпал свои возможности в силу своего аналогового характера и оставил множество вопросов. Особенно ярко они проявились при моделировании эпидемических процессов распространения деструктивных контентов в социальных сетях в виде противоречий между следующими факторами:
полярностью многих (и особенно Рacebоok) социальных сетей для общения и низкой степенью формализации их структурно-функционального существования;
потребностью в научно обоснованных методах риск-анализа процессов межгрупповой и межсетевой диффузии деструктивного контента и отсутствием моделей, формализующих эти процессы в удобном для автоматизированной оценки рисков виде;
стремительной динамикой роста социальных сетей для общения (особенно Рacebоok) и отсутствием методик и алгоритмов, обеспечивающих моделирование деструктивного контента в условиях сетевого развития.
В связи с этим представляется актуальным создание моделей восприятия и распространения контента в Интернет-пространстве, разрешающих вышеперечисленные противоречия в интересах более адекватного прогнозирования развития данных процессов в условиях нарастающего сетевого противоборства.
Степень разработанности темы исследования. В настоящее время известны работы, относящиеся к тематике функционирования сетей для общения и распространения в них вредоносного контента. В этих работах фигурируют вопросы: истории возникновения и развития социальных сетей для общения; состава пользователей, динамики развития, достоинств и недостатков социальных сетей для общения; определения метрик и различных показателей социальных сетей для общения, включая модели распространения эпидемий и инфицирования; описания вредоносного контента, распространяемого в сети;
выявления угроз; применения мер и средств противодействия; оценки регулирования рисков диффузии контентов в социальных сетях для общения. Однако, несмотря на обилие уже существующих работ, вышеперечисленные противоречия остаются неразрешенными. Таким образом, проблема оценки и регулирования рисков обеспечения информационной безопасности пользователей социальных сетей для общения, в плане совершенствования риск-моделей межгрупповой и межсетевой диффузии деструктивного контента, представляется весьма актуальной.
Отсюда вытекает научно-техническая задача диссертации: повышение информационной защищенности пользователей социальных сетей для общения на основе разработки и внедрения моделей диффузии деструктивного контента для стремительно растущей и интенсивно взаимодействующей с другими социальными сетями мегасети Рacebook.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с одним из основных направлений ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» «Управление информационными рисками и обеспечение безопасности электронных технологий» на базе Воронежского научно-образовательного центра управления информационными рисками.
Объектом исследования являются стремительно растущие социальные сети для общения, обладающие широкими межсетевыми связями и систематически атакуемые деструктивным контентом, и прежде всего - мегасеть Рacebook.
Предметом исследования являются процессы распространения деструктивного контента в социальных сетях для общения с учетом их роста и межсетевой диффузии контентов.
Цель исследования состоит в совершенствовании методов и алгоритмов риск-моделирования эпидемических процессов, протекающих в социальных сетях для общения на базе исследования Рacebоok. Для достижения цели представляется необходимым решить следующие задачи:
- формализация описания параметрических и структурных
особенностей социальной сети Бacebook, как среды распространения
деструктивного контента;
построение риск-моделей межсетевой и межгрупповой диффузии деструктивного контента;
- моделирование процессов распространения деструктивного
контента в социальных сетях для общения с учетом динамики сетевого роста,
включая выработку рекомендаций по повышению защищенности пользователей
социальной сети Рacebook.
На защиту выносятся:
- репрезентативная выборка мегасети для общения Рacebоок,
необходимая для автоматизации моделирования процессов распространения
деструктивного контента;
риск-модели межгрупповой и межсетевой диффузии деструктивного контента, необходимые для оценки рисков возникновения эпидемических процессов между онлайн-группами и сетями;
учитывающие сетевой рост модели процессов распространения деструктивного контента в социальной сети для общения.
Научная новизна результатов:
алгоритм репрезентативной выборки мегасети Рacebоok в отличие от аналогов существенно снижает размерность задачи моделирования за счет отбора вершин сети, через которые проходит подавляющий объём ее трафика;
на основе вероятностных графов впервые предложены риск-модели, в отличие от аналогов, позволяющие оценивать риски межгрупповой и межсетевой диффузии деструктивного контента;
модель, которая, в отличие от аналогов, учитывает динамику роста сети, и позволяет автоматизировать имитационное моделирование социальных сетей для общения в динамике их развития.
Теоретическая значимость работы, прежде всего, состоит в том, что:
опыт формализации структурно-функциональных особенностей сети Рacebоок, приобретенный в ходе настоящего диссертационного исследования, может быть использован и развит для социальных сетей других классов, что может стать предметом самостоятельного анализа, включая онлайн-группы пользователей;
предложенные модели диффузии контента представляется возможным успешно совершенствовать в плане мультисетевых контактов, когда уже рассматривается суперпозиция попарных межсетевых диффузий и оцениваются многовекторные риски распространения деструктивных контентов в Интернет-пространстве;
нарастающий теоретический интерес представляют вопросы динамики социальных сетей, которые нашли свое частичное разрешение в настоящей диссертации. Дело в том, что постоянная и внушительная миграция пользователей между социальными сетями оказывает существенное влияние на процессы межсетевой диффузии, особенно в ходе продолжительных операций информационного противоборства контентов, что требует своего глубокого научно-методического осмысления.
Практическая ценность работы заключается в том, что:
в плане практического применения предложенная репрезентативная выборка топологии сети Рacebook может применена для многовариантного анализа и даже оптимизации информационной защищенности в условиях распространения деструктивных контетнов. При этом по аналогии можно получить более точную модель, учтя большее количество удельного трафика (0.97 и выше);
при мониторинге даже регионального Интернет-пространства приходится исследовать несколько сообщающихся социальных сетей, где
вполне применим предложенный в работе инструментарий учета взаимопроникновения деструктивных контентов наиболее популярных в российском сегменте сетей для общения Рacebоok, ВКонтакте и Одноклассники;
- статичное (с точки зрения размерности) рассмотрение социальных
сетей уже не удовлетворяет практические исследования ввиду стремительного
их развития. Поэтому использование моделей и их программных реализаций,
полученных в работе, открывает реальные возможности численного
моделирования процессов диффузии деструктивных контентов в ходе сетевого
роста, особенно характерного для межконтинентальной сети Рacebook.
Методы исследования. В исследовании используются методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, методы теории графов, математического анализа, методы теории рисков.
Соответствие специальности научных работников. Полученные научные результаты соответствуют следующим пунктам паспорта специальности научных работников 05.13.19 «Методы и системы защиты информации, информационная безопасность»: методы, модели и средства выявления, идентификации и классификации угроз нарушения информационной безопасности объектов различного вида и класса (п.3); анализ рисков нарушения информационной безопасности и уязвимости процессов переработки информации в информационных системах любого вида и области применения (п. 7); модели и методы оценки эффективности систем (комплексов) обеспечения информационной безопасности объектов защиты (п. 10).
Степень достоверности научных положений и выводов, сформулированных в исследовании, подтверждаются тем, что:
использованы современные программные комплексы для сбора, анализа и обработки информации в социальных сетях;
имеет место качественное совпадение авторских результатов с результатами, представленными в работах Громова Ю.Ю, Коваленко Д.М., Лося В.П, Новикова Д.А., Остапенко А.Г., Паринова А.В., Симонова К.В и работ кафедры систем информационной безопасности ФГБОУ ВО «Воронежского государственного технического университета».
Внедрение результатов работы. Полученные основные научные результаты диссертационного исследования используются в ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» в учебном процессе на кафедре систем информационной безопасности при организации изучения специальных дисциплин в ходе подготовки специалистов по специальности 090301 «Компьютерная безопасность», 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», 090303 «Информационная безопасность автоматизированных систем», что подтверждено актом о внедрении в учебный процесс, а так же внедрены результаты диссертационного исследования в стратегический проект «Безопасный Интернет» (присвоенный интернет-номер: АААА-А18-118050700061-7 от 07.05.2018.).
Апробация работы. Основные результаты исследований и научных разработок докладывались и обсуждались на: Межрегиональной научно-практической конференции «Инновации и информационный риски» (Воронеж, 2014), Межвузовской неделе науки в сфере информационной безопасности (Воронеж, 2014), Воронежском форуме инфокоммуникационных технологий, Международной научно-практической конференции «Обеспечение безопасности инфокоммуникационных и цифровых технологий» (Воронеж, 2015), Международной научно - практической конференции «Безопасность инфокоммуникационных и цифровых технологий» (Воронеж, 2016), Научно-практической конференции «Безопасный Интернет» (Воронеж, 2017).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 8 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 4 статьи в изданиях по перечню 8СOPUS.
Личный вклад автора. Все основные результаты работы получены автором самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат: в [1] - риск-модель межсетевой диффузии контента с учетом принадлежности пользователей к онлайн-группам, вероятностей инфицирования, иммунизации, латентности по отношению к распространяемому контенту; в [2] - микрофракталы эпидемических моделей диффузии деструктивного контента; в - репрезентативная выборка онлайн-социальной сети Facebook; в - модель развития эпидемии в сложных сетях; в [5] - модель ареала распространения деструктивного контента в сети Еacebook; в [6] - схема вброса в социальные сети контента, сгенерированного пользователем; в - структурно-функциональная схема программного комплекса моделирования информационной диффузии; в - классификация взвешенных неоднородных социальных сетей; в - алгоритмизация программной реализации процессов распространения контентов в многообразии социальных сетей; в [10] - классификация сетевых ресурсов, контента, объектов и субъектов социальной сети Facebook; в [11] - характеристические данные выборки сети Facebook; в - имитационная модель диффузии информации в социальной сети; в - аналитические выражения для оценки вероятности восприятия пользователем распространяемого контента; в - исследование специфики программной реализации комплекса риск-анализа информационных систем; в [15] - модель регионального Интернет-пользователя; в - модель распространения деструктивного контента в социальной сети для общения Еacebook.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего наименований, одного приложения. Основная часть работы изложена на 107 страницах, содержит 63 рисунка и 23 таблицы. Приложение содержит документы, подтверждающие практическое использование и внедрение результатов диссертационного исследования.