WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

СУНДЕЕВ Павел Викторович

РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОГО АППАРАТА АНАЛИЗА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ

КРИТИЧНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.01 – «Системный анализ, управление и обработка информации (информационные и технические системы)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Краснодар – 2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Симанков Владимир Сергеевич

Кубанский государственный технологический университет

Официальные
оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Зотов Владимир Александрович

Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского

доктор технических наук, профессор

Ловцов Дмитрий Анатольевич

Институт точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева Российской академии наук

доктор технических наук, доцент

Аршинов Георгий Александрович

Кубанский государственный аграрный университет

Ведущая
организация:

Филиал федерального государственного унитарного предприятия «Научно-технический центр «Атлас» в Краснодарском крае

Защита состоится «31» октября 2007 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.04 ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: г. Краснодар, ул. Московская, 2а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2а.

Автореферат разослан «___» ____________ 2007 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2а, КубГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.100.04.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.100.04,

канд. техн. наук, доцент А.В. Власенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Повсеместная информатизация деятельности человека и автоматизация критичных функций управления определяют устойчивый рост количества случаев дестабилизации критичных информационных систем (КИС) и, как следствие, повышение требований к функциональной стабильности (ФС) информационных процессов. Критичность в данном случае определяется высоким уровнем информационных рисков обусловленных размером ущерба, к которому может привести дестабилизация информационной системы. Снижение уровня рисков может быть достигнуто повышением ФС КИС на основе построения функционально стабильной архитектуры, в которой реализуются разнородные функционально-структурные ограничения на внешние и внутренние информационные отношения, дестабилизирующие информационный процесс. Критичность определяет необходимость проведения на разных этапах жизненного цикла систем функционально-структурного анализа информационной архитектуры, обеспечивающего получение достоверной оценки эффективности реализации установленных ограничений с формальным доказательством корректности результатов.

Основными проблемными факторами, ограничивающими качество анализа и достоверность оценки являются:

- размерность, многовариантность построения и функционально-структурная сложность архитектуры, которые приближают моделирование и анализ ее функционально-структурных свойств к классу NP-полных задач;

- разнородность, динамичность, низкий уровень систематизации и формализации функционально-структурных отношений и ограничений, что определяет сложность автоматизации процессов моделирования и анализа;

- отсутствие эффективных методов построения адекватной динамической модели и автоматизированного анализа функционально-структурных свойств архитектуры, обеспечивающих получение и формальное доказательство оценки корректности реализации кластерных ограничений, на этапах проектирования, эксплуатации, модернизации и аудита ФС КИС.

Таким образом, факторы определяют наличие сложной научной проблемы, которая заключается в недостаточной для критичных приложений достоверности оценки функционально-структурных свойств информационной архитектуры, обусловленной несовершенством существующих подходов к моделированию и анализу ФС КИС, не обеспечивающих адекватность моделей и формальное доказательство корректности реализации кластерных ограничений.

Целью научных исследований является повышение ФС КИС на основе разработки научно-методического аппарата модульно-кластерного анализа (МК-анализа), обеспечивающего достоверность результатов оценки функционально-структурных свойств архитектуры с формальным доказательством корректности реализации системы кластерных ограничений.

Для достижения цели научных исследований в диссертационной работе были поставлены и решены следующие научные задачи:

  1. Анализ подходов и повышение адекватности моделирования функционально-структурных свойств информационной архитектуры на основе декомпозиции и систематизации структуры информационных взаимодействий. Формальная постановка проблемы анализа ФС КИС.
  2. Разработка теоретических положений по систематизации и формализации критериев ФС для обеспечения автоматизированного анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры.
  3. Разработка основ теории модульно-кластерных сетей (МК-сетей), обеспечивающих построение динамической модели и анализ функционально-структурных свойств информационной архитектуры с формальным доказательством корректности реализации системы кластерных ограничений.
  4. Оценка эффективности научно-методического аппарата МК-анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры.

Объектом исследования являются критичные информационные системы.

Предметом исследования является научно-методический аппарат моделирования и анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры.

Методы исследования

При решении научной проблемы использовались методы системного анализа, математической логики, теории матриц, теории множеств, теории графов, функционально-структурного и объектно-ориентированного анализа, а также учитывались положения теории модулей, теории состояний информационно-вычислительных комплексов и других смежных дисциплин.

Результаты, выносимые на защиту

  1. Совокупность теоретических положений по применению методологии системного анализа к решению проблемы анализа ФС КИС (аксиоматика проблемной области; системная парадигма информационного взаимодействия; обобщенная функционально-структурная модель КИС; формальная постановка и концепция решения проблемы анализа ФС КИС).
  2. Теоретические положения ФС КИС (модель функциональной дестабилизации КИС; концепция ФС КИС; модель функционально стабильной информационной архитектуры; метод формализации кластерных FLS-ограничений на основе кластерной FLS-модели информационной архитектуры).
  3. Основы теории модульно-кластерных сетей (МК-сетей) (метод функционально-информационной модульной (ФИМ) декомпозиции информационной архитектуры; метод построения FLS-мультиграфа МК-сети; математические логические и матричные методы построения и анализа МК-сетей).
  4. Рекомендации по применению научно-методического аппарата МК-анализа информационной архитектуры (концептуальная схема алгоритма анализа ФС КИС; система автоматизированного анализа МК-модели информационной архитектуры) и методика оценки его эффективности.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечивается повышением уровня систематизации проблемной области, строгостью аппарата математической логики, теории матриц и теории графов, сходимостью теоретических положений с результатами компьютерного моделирования и практикой использования разработанного научно-методического аппарата.

Научная новизна

Научная новизна результатов исследований, полученных лично соискателем, заключается в следующих положениях:

  1. Разработана совокупность теоретических положений по применению методологии системного анализа к решению проблемы анализа ФС КИС. Введено понятие гомеостатического плато, ограничивающего область исследования проблемой анализа ФС информационной архитектуры. Разработана обобщенная функционально-структурная модель КИС, в которой выделены функциональная и исполнительная подсистемы, определены физическая F, синтаксическая L и семантическая S технологические фазы преобразования информационных моделей. Введена формальная постановка научной проблемы анализа ФС КИС в терминах математической логики.
  2. Разработан подход к анализу КИС, концептуальной основой которого является системная парадигма информационного взаимодействия, позволяющая повысить адекватность моделирования и достоверность оценки функционально-структурных свойств архитектуры за счет систематизации и обеспечения полноты множеств учитываемых FLS-отношений. Введен логический показатель эффективности КИС для оценивания функционально-структурных свойств архитектуры при максимальных значениях информационных рисков и обоснован подход к систематизации кластерных критериев ФС.
  3. Проведено обобщение и систематизация информационных дестабилизирующих факторов на основе разработки концептуальной модели и системной классификации способов функциональной дестабилизации КИС. Предложена концептуальная модель функционально стабильной информационной архитектуры с подсистемой анализа ФС МК-модели. Разработан метод формализации кластерных FLS-ограничений, обеспечивающий систематизацию и отображение функционально-структурных ограничений в кластерной FLS-модели, которая является расширением известной модели с полным перекрытием.
  4. Разработаны основы теории МК-сетей, которая содержит научно-методический аппарат МК-анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры:
    • метод ФИМ декомпозиции обеспечивает построение объектно-ориентированной модели КИС в виде FLS-мультиграфа МК-сети на основе декомпозиции архитектуры на типовые физические и абстрактные функционально-информационные модули и FLS-отношения, а также их агрегации в стереотипные классы методами редукции порождающего графа, что снижает размерность модели и сложность ее анализа до уровня задач линейного программирования при сохранении исходного уровня адекватности. Проведена формализация семантики типовых функций модулей по обработке данных, что обеспечивает моделирование динамики поведения систем;
    • матричные методы построения и анализа МК-сети обеспечивают описание FLS-мультиграфа МК-модели в терминах теории матриц в виде бинарных FLS-матриц смежности и подматриц FLS-интерфейсов, построение FLS-матриц достижимости модулей на основе применения решающих правил, и сравнение их с кластерными FLS-матрицами ограничений для получения формальной оценки ФС состояний МК-модели;
    • логические методы построения и анализа МК-сети обеспечивают описание FLS-мультиграфа МК-модели в терминах математической логики и применение нисходящего логического вывода для поиска нестабильных состояний систем, имеющих нестандартную архитектуру.
  1. Разработаны рекомендации по применению научно-методического аппарата МК-анализа для решения теоретических и практических задач при исследовании и проектировании КИС. Концептуальная схема алгоритма анализа ФС КИС раскрывает технологию комплексного использования существующих и разработанных методов для автоматизированного построения и анализа МК-моделей архитектуры. Методика оценки эффективности научно-методического аппарата основана на сравнении полноты множеств учитываемых FLS-отношений в различных методах моделирования и системах оценки функционально-структурных свойств информационной архитектуры.

Теоретическая и практическая ценность работы

Теоретическая значимость работы заключается в разработанном научно-методическом аппарате, который может представлять общенаучный интерес для решения широкого класса задач, требующих построения динамической модели информационной архитектуры, высокого уровня ее адекватности или формального доказательства соответствия функционально-структурных свойств системе кластерных ограничений. Теоретическая часть работы может рассматриваться в качестве прикладного элемента методологии системного анализа при решении задач указанного класса.

Практическая значимость работы заключается в переходе на качественно новый системный уровень разработки архитектуры функционально стабильных информационных систем, используемых в критичных приложениях. Уровень адекватности МК-моделей и возможность формального анализа функционально-структурных свойств архитектуры позволяют решать задачи автоматизации управления критичными объектами с обеспечением требуемого уровня ФС, разрабатывать инструментальные средства автоматизированного контроля ФС, принимать обоснованные решения о ФС КИС и в целом снижать уровень информационных рисков.

Научно-методический аппарат может быть использован для разработки формализованных методик проверки соответствии КИС требованиям безопасности, проверки корректности и сертификации профилей защиты, аудита соответствия архитектуры КИС профилям защиты при аттестации объектов информатизации, что обеспечит методическую поддержку нового поколения отечественных и международных стандартов безопасности информационных технологий (ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2002, проекты РД ФСТЭК, ISO/IEC 17799, 27001). Положительные результаты дает применение разработанного научно-методического аппарата для анализа соответствия декларируемой политики безопасности реальной конфигурации программно-аппаратных средств, проверки соответствия средств вычислительной техники и автоматизированных систем нормативным требованиям (ГОСТ Р 50739-95, РД Гостехкомиссии РФ и др.).

Реализация научных результатов

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»