Основы теоретического обеспечения свойства «защищенность» на этапе производства информационных систем. Организация управления в сложных технических системах

 

Суханов Андрей Вячеславович,

кандидат технических наук,

начальник управления специальных работ ЗАО «ЭВРИКА», г. Санкт – Петербург.

 

Разработка систем мониторинга безопасности  информационных систем (ИС) связана с конкурентной борьбой в сфере информационных технологий, где действуют принципы организации, управления и развития сложных систем. Сформулируем системотехнические принципы конкуренции в защищенных информационных системах по аналогии с [7].

В табл. 1 приведены признаки логической модели конкурентоспособного изделия А (А¹…А⁷).

 

Таблица 1.

Признаки логической модели конкурентоспособного изделия.

 

Рис. 1 иллюстрирует взаимодействие ИС U^А, принадлежащего макросистеме S^A, и макросистемы S^В, которой принадлежит ИС U^В. Макросистемы S^А, S^В характеризуются топологией, потребностями, финансовыми ресурсами. Системы конкурируют друг с другом за обладание информационным ресурсом, принадлежащим системе:

^>_<.

Макросистема S^A образована из множества изделий А, которые могут проникать в топологическое пространство G^B и получать информацию о его свойствах. Макросистема S^B образована из множества изделий В, которые защищают свой информационный ресурс и препятствуют системам А извлекать необходимую им информацию.

Макросистемы S^A и S^B образуют конкурентную метасистему S(S^A, S^B), в которой ее составные части конкурируют между собой за обладание информационным ресурсом G^B. В состав макросистем S^A и S^B входят микросистемы А_i и B_j, каждая из которых имеет свои технические модели (Д^ТУ, Д^СП) и систему автономного (микро-) управления.

Принципы взаимодействия макросистем заключаются в следующем:

·                    эффективность защиты G^B увеличивается, если элементы множества объектов В имеют внешнее АСУ-управление (макроуправление), достаточное для эффективного управления объектами А и В; обратный постулат гласит, что неуправляемая (стихийная) защита ресурса G^B малоэффективна;

·                    организация защиты требует материальных затрат C^B и поэтому определение необходимости такой системы является задачей социального (СУ-СВ) управления;

·                    макросистемы S^А и S^B имеют близкие потенциалы: научный, технический, технологический и между ними существуют отношения эквивалентности;

·                    в системе отношений (А ^>_< B) задача достижения абсолютного превосходства неразрешима, т. е. превосходство м.б. достигнуто лишь в локальной технической нише и на ограниченном интервале времени;

·                    конкурентные отношения (А ^>_< В) имеют мотив к развитию А_i и В_j.

 

Рис. 1. Схема управления объектами в конкурирующих технических системах.

 

А ^>_< В взаимодействие имеет дискретно-непрерывный характер (рис. 2):

(A–B→(A_{защищенное}–B_{модернизированное})→(A_{усовершенствованное}–B_{усовершенствованное})→и т.д.

Особенности моделей конкурирующих систем. При взаимодействии кибернетических систем А и В формируется новая сложная система, которая имеет новые переменные, характеризующие эффективность выполнения функций и структурную организацию, составными частями которой являются объекты А и В (рис. 2). Переход от единичного объекта В к системе макроуправления АСУ-В в рамках макросистемы S^B расширяет многообразие эффективного выполнения функций (табл. 2).

 

Рис. 2. Цепная модель развития конкурирующих систем.

 

Макросистема в процессе функционирования решает два вида задач:

·                    управление защитой топологии на основе существующих средств В и АСУ-В;

·                    организация развития новых средств, пополняющих множество объектов В, организация новых ниш, в которых возможно достижение превосходства с учётом развития техники Ā.

 

Таблица 2.

Функции перехода от единичного объекта  к системе макроуправления.

 

Задачи первого вида решаются в условиях реального времени, а вторые – на основе опережающего отражения и разработки проектов, различного уровня абстрагирования и формирования информационного пространства, в котором находит отражение KZ-свойство.

Проведенный анализ показывает:

·                    Элементами конкурентной системы являются сложные системы (А и В), в результате объединения которых формируется новый системный уровень (мета-), имеющий свои системные показатели.

·                    В условиях рынка компоненты имеют мотивы к повышению эффективности.

·                    Задачи в сложных ИС многовариантны и всегда можно найти решение, которое лучше исходного. Поэтому в развивающуюся систему вводятся ресурсные ограничения. Система считается лучшей, если при сравнимых с конкурентом технических характеристиках она тратит на их формирование меньше ресурсов.

·                    Конкурирующие системы наряду с технической и технологической имеют социальную, экономическую, организационную кадровую и др. составляющие.

·                    Конкурирующая система имеет показатель эффективности, например, защищенность  ИС в условиях противодействия конкурента.

Оценки проектных решений ИС по критерию «эффективность/ стоимость».

Задачи синтеза сложных кибернетических систем, к которым относятся человеко-машинные комплексы информационной безопасности, многовариантны, а характеристики эффективности СИБ неоднозначны. Поэтому решение проблемы оптимизации структуры СИБ или выбора лучшего решения на множестве однородных систем существенно зависит от целевой функции, определяющей критерии выбора. Известно, что для комплексной оценки качества системы необходимо подняться на более высокий иерархический уровень, и определить новые системные координаты (критерии) [6], например, «защищенность/стоимость».

Любая система мониторинга безопасности ИС имеет отображение в ресурсном пространстве в виде стоимости, характеризующей затраты ресурсов на ее создание. СИБ наряду с техническими характеристиками имеет оценки экономического уровня иерархии, где используются ресурсные показатели, например, издержки производства или трудоёмкость изготовления изделия.

При оценке СИБ стоимость имеет экономическое и системотехническое значения. Экономическая составляющая связана с прибылью, которую приносит реализация средств СИБ, а системотехническая – затратами обобщённых ресурсов на ее производство, позволяющими выбрать лучшую систему МБ ИС на множестве эквивалентных [3].

Известна основанная на исследованиях конкурентного взаимодействия технических систем методика применения критерия «эффективность/стоимость» для минимизации затрат на создание сложной системы, исходя из постулата, что система оптимальна при условии максимизации отношения «эффективность/стоимость» [7]:

где Y – критерий «эффективность/стоимость», Э – эффективность системы (вероятность решения технической задачи), С – стоимость системы;

·                    для каждого технического решения системы определяется значение критерия Y с учетом множество способов достижения поставленной цели и функциональных параметров каждого решения системы;

·                    эффективность способов достижения цели через схемно-конструктивные решения коррелированны со стоимостью затрат на их реализацию;

·                    стоимость системы определяется суммой затрат на разработку, включая стоимость схемно-конструкторской разработки, изготовление и испытания образцов, серийное изготовление и эксплуатацию;

·                    оценка стоимости вариантов системы на момент их разработки осуществляется путем сравнения с изделием-аналогом, характеристики и функции которого известны, и осуществляется их конкретизация по значениям функциональных параметров;

·                    в качестве базового изделия для сравнения вариантов используется гипотетическая система, состоящая из одного изделия, выполняющего определенное множество функций с заданной эффективностью;

·                    оптимизация проектных решений осуществляется за счёт варьирования па­раметров и количества изделий в составе макросистемы и оценки вариантов по критерию Y;

·                    оценка технического уровня системы производится в соответствии со стандартом.

Оценки технического уровня изделий. Разрабатываемые ИС должны проходить оценку технического уровня (Т_ур) в соответствии с отраслевым стандартом, например [8].

Влияние организационных отношений на свойства защищенности и конкурентоспособности ИС.

В условиях конкурентной системы между производителями и потребителями устанавливаются конкурентные отношения. Потребитель продукции В_i - оценочная инстанция, решающая задачу выбора конкурентоспособной ИС по критерию защищенности. Производитель А_i должен моделировать действия потребителя В_j, опережать его ожидания с учётом того, что аналогичную задачу решает конкурент А_к, также производящий СИБ.

Среду, в которой взаимодействуют производители А и потребители В, формирует власть макросистемы. Среда м.б. либо стихийной, либо упорядоченной, что оказывает влияние на эффективность работы сложных систем.

В состав инфраструктуры, обеспечивающей KZ-свойство ИС, входят организационные звенья: научного, образовательного, стандартизации, информационного, защиты объектов интеллектуальной собственности, организационного, инновационного, экономического, социального и пр. видов обеспечения.

При конкурентном управлении появляются новые звенья: потребитель, который моделирует свои ожидания и изменения технологии производителей с учётом их возможностей; информационная среда, которая моделирует последующие состояния системы при условии наличия технологического баланса с конкурентом. Необходимо учитывать формирование упорядоченного информационного пространства предприятия, моделирование технологии заказчика и концептуального проектирования. Информационное пространство микросистемы, в котором происходит формирование ИС (обладающей KZ-свойством), образуют экономические и технические (технологические) нормативные документы.

Достоверное описание процессов в макросистеме требует разработки системотехнических моделей [2], т. к. методов маркетинга, который при моделировании учитывает только в ресурсные координаты, не достаточно.

В сложных системах эффективное развитие достижимо на основе принципа самоорганизации. Согласно аналогии с биосистемами механизмы управления микросистемами д. б. системотехническими, ориентированными на эволюционные процессы адаптации к изменению рыночной среды, использование механизмов обеспечения защищенности ИР и ИП.

В настоящее время процессы преобразований микросистем, как правило, экономической ориентации и не затрагивают сферу техники и технологий. Только комплексный подход к обеспечению свойств защищенности и конкурентоспособности изделий на основе аналогии с эволюционными процессами в биосистемах позволит повысить эффективность, как микросистем, так и выпускаемых ими защищенных ИС. Для принятия решений следует опираться на результаты многофакторного моделирования иерархии мета-, макро-, микросистем, а не только на интуицию лиц, принимающих решения (ЛПР).

Проблема обеспечения свойств защищенности и конкурентоспособности ИС.

Ретроспективный анализ становления производства изделий высоких технологий (ВТ) показал следующее:

·                    ВТ-изделия, описываемые конструкторскими моделями, - сложные, гетерогенные объекты, содержащие 10⁵ - 10⁶ координат, относящихся к ряду областей техники, технологии, экономической, социальной и др. сферам;

·                    периодически происходит смена поколений ВТ-изделий, характеризующихся вектором различий, и развитие внешней среды, увеличение сложности ИС и адекватные изменения технологии;

·                    при смене от поколений в кибернетических системах увели­чивается роль человеческого фактора.

В условиях с насыщенного рынка наряду с процессами поддержки эффективного производства стали объектом исследования процессы развития и системотехнические процессы создания KZ-изделий.

Создание ИС с заданными свойствами «качество» и «защищенность» (Д^ТЗ→Д^СП) и создание конкурентоспособной ИС с востребованными свойствами (Д^V →Д^СП) - совместные задачи, требующие для решения привлечения различных математических и логических методов. Понятие ИС - интегрированное, охватывающее различные разделы техники, технологии, имеющее социальную, экономическую, психологическую и др. стороны. Когда понятие «технология» потеряло начальное значение процесса, порождающего изделие [4], и дифференцировалось на сотни локальных процессов, порождающих отдельные стороны ИС, такие как «качество» и «защищенность», возрастает интегрирующая роль организационного и системотехнического обеспечения системы (микро-, макро-, мета-).

В результате развития микросистемы изменяются информационные модели. Проблема неконкурентоспособности свидетельствует, что существующий теоретический базис не соответствует содержанию проблемы. Аналогичная проблема в области качества ВТ-продукции после её форма­лизации была решена за семь лет, тогда как проб­лема неконкурентоспособности находится в стадии обсуждения десятки лет [3, 1]. Понятия «защищенность» и «конкурентоспособность» широко используется в сфере ИТ, но значения, которые вкладываются в эти понятия, не всегда адекватны их содержанию. Первый шаг - разработка словаря терминов и теоретического обеспечения, аналогичных системе менеджмента качества.

Кибернетическая система является материальным искусственным объектом, отображаемым в двух информационных пространствах:

·                    ресурсном (экономическом) в виде обобщённых ресурсных моделей, описывающих процессы эффективного функционирования производства;

·                    конструкторском в виде комплекта конструкторских документов Д^СП, в котором заданы свойства ИС, трансли­руемые из информационного пространства в материальное, в процессе производства.

В системе S_i имеют место принципиально различные процессы: поддержки эффективного функционирования S_i в реальном масштабе времени на основе исчисления экономического баланса при неизменном выпускаемом изделии Д^СП (Q, K); развития, связанные с потребностью изменения документации при потере выпускаемым изделием Д₁^СП(Q) KZ-свойства:

Д₁^СП (Q, K, Z) ® Д₁^СП (Q) ® Д₂^СП (Q, K, Z).

Аналогичные процессы имеют место в биосистемах, в которых в поддерживается высокая активность ресурсного баланса со средой, защищенность основных ИР и ИП, эволюция за счёт мутаций генетической модели.

Кибернетическая система имеет множество составных частей, содержащих звенья субъективного управления. Процесс субъективного управления вклю­чает следующие процедуры: постановку цели, проектирование закона управления, проектирование регулятора, способного управлять системой с заданной точностью.

Система субъективного управления имеет ограничения, связанные с психофизиологическими особенностями человека. Человек, как информационная система может эффективно управлять объектом, если последний имеет не более семи составных частей. Иначе субъект только увеличивает неопределённость в управляемой системе.

В условиях конкуренции необходимо создавать новые ИС, обладающие свойствами защищенности и конкурентоспособности с ориентацией на биосистемную аналогию. Метод эвристической самоорганизации основан на эволюционном подходе и подразумевает разработку базовой (генетической) модели ИС; введение в базовую модель вектора изменений (инноваций, мутаций); проверки эффективности изменений в условиях конкурентной среды; запуск в массовое производство тех инноваций, эффективность которых подтверждена рынком [5]. Принцип соответствия сложности ИС и порождающего производства нашел отражение в табл. 3 [3].

 

Таблица 3.

Принцип соответствия сложности ИС и порождающего производства.

№ п/п	Наименование модели	Характеристики модели	Теоретический базис
1	Изделие	Комплект конструкторских документов Д (Q), Q > 106	Теория и проектирование
2	Комплекс	Множество изделий, имеющих А.С.	Системотехника. АСУ, ИАСУ
3	Борьба комплексов	Множество комплексов в условиях борьбы за ресурсы.	Теория игр. Теория конфликта.
4	Эффективность стоимости	Множество комплексов в условиях ресурсных ограничений.	Теория игр. Теория оптимизации.
5	Макроограничения (приоритеты)	Множество комплексов в условиях социальных ограничений.	Системотехника. Системология.
6	Экономические по критерию прибыли	Существует предприниматель (хозяин), который «знает» какими свойствами должно обладать К-изделие.	Экономический менеджмент.
7	Борьба технологий (конкурентоспособ­ность)	Исчисление логического превосходства. Упорядочивание внешней среды.	Теория конкуренто­способности. Управление свойст­вом аналогично ИСО 9000.

 

Формирование свойств «защищенность» и «конкурентоспособность» ИС в неупорядоченном пространстве. Учитывая объективный факт отсутствия единой модели К-свойства и Z-свойства, КZ-свойство подразделениями организации трактуется по-разному. Кроме того, каждое звено в составе организации имеет свои функции, направленность различных составляющих свойства различна и в сумме, формируется стихийное (неупорядоченное) информационное пространство КZ-свойства сложного ИС. Для избавления от «стихии» необходимо ввести систему стандартов управления КZ -свойством, аналогичных существующей системе стандартов менеджмента качества.

Формирование свойств ИС в упорядоченном и неупорядоченном пространстве. Формирование свойства «качество» в упорядоченном информационном пространстве задают стандарты менеджмента качества: международные, государственные и унитарные. В границах стандартов конструктор задаёт свойство конструкторской Д^СП(R), а технолог - технологической Д^W(R) документацией. Все субъекты организации воспринимают R–свойство в соответствии со словарём системы менеджмента качеств.

В случае неупорядоченной среды (макро-) задачу создания ИС, обладающей КZ-свойством, решает предприниматель. В случае упорядоченной среды - организация, в которой функции звеньев заданы нормативным документом. В границах стандарта каждый сектор решает свою часть общей задачи создания КZ-изделия и, соответственно, размерность задачи уменьшается пропорционально числу решающих звеньев.

 

Литература

 

1.                  Блохин В. П., Дружинин И. В. Глобализация, технология, конкуренто­способность производственных систем. – Ростов-н/Д: Изд. Центр ДГТУ, 2002.

2.                  Джонс Д. К. Инженерное и художественное конструирование. Современные методы проектного анализа: Пер. с англ. – М.: Мир, 1976 г. – 374 с.

3.                  Дружинин И. В. Информационно-технологические основы конку­рентоспособности производственных систем. – Ростов-н/Д: Изд.центр ДГТУ, 2001.

4.                  Клике Ф. Пробуждающееся мышление. У истоков человеческого интеллекта: пер. с нем. – М.: Прогресс, 1983 г. – 302 с.

5.                  Ивахненко А. Г. Принятие решений на основе самоорганизации. – М.: Сов. радио, 1976. 280 с.

6.                  Колесников А. А. Синергетическая теория управления. – Таганрог: ТРГУ. М.: Энергоиздат, 1994. – 344 с.

7.                  Перунов Ю. М., Фомичев К. И., Юдин Л. М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием /Под ред. Ю. М. Перунова. М.: Радиотехника, 2003. – 416 с.

8.                  РД 107.15.2017-89. Методика оценки технического уровня.

 

Поступила в редакцию 02.07.2008 г.