Разработка алгоритма поиска неисправностей в информационной подсистеме инфокоммуникационной сети

Основой современных систем управления и связи различных министерств и ведомств, предназначенных, в соответствии с законом РФ «О связи» [1] для нужд обороны, обеспечения безопасности и правопорядка, являются инфокоммуникационные сети специального назначения (ИКС СН), появившиеся в результате протекающих процессов конвергенции информационных систем органов управления и телекоммуникационных сетей [2-3]. Создание организованной адаптивной системы управления позволит повысить качество показателей функционирования ИКС СН в условиях массовых воздействий на систему.

Создание автоматизированной системы управления (АСУ) ИКС с функциями восстановления и эксплуатации, позволяет принимать более эффективные решения при устранении аварийных режимов, результатов разрушающих и информационных воздействий, для чего появляется необходимость в разработке программного и математического обеспечения АСУ позволяющего осуществлять анализ происходящих процессов при нарушении работы каналов, линий,  трактов и другого оборудования центров и узлов, изменении режимов их работы под действием информационных воздействий (например, в случае блокировки работы), и выдавать рекомендации по предотвращению аварийных ситуаций, которые способствуют появлению деструктивных изменений в информационной подсистеме ИКС СН.

Под современной ИКС в работе следует понимать взаимоувязанную совокупность программно-аппаратных средств обработки, хранения и передачи информации, объединяющих их телекоммуникационных (в т. ч. транспортных) сетей, функционирующих под единым управлением и предназначенную для обеспечения пользователей необходимым перечнем инфокоммуникационных услуг требуемого качества. Функционирование созданных и создаваемых ведомственных ИКС с требуемыми показателями эффективности в условиях возможных массовых возмущений (естественных и преднамеренных), включающих возмущения, вызванные окружающей средой, преднамеренные информационные возмущения (локальные, сетевые и системные атаки), преднамеренные помехи и деструктивные возмущения невозможно без организации систем управления, позволяющих перестроить работу средств ИКС, чтобы обеспечить ее функционирование с требуемой эффективностью (тем самым максимально снизив отрицательное влияние возмущений) и автоматизировать наиболее важные задачи управления ИКС. В результате этого существенно возрастает эффективность функционирования ИКС и обеспечиваются требуемые значения показателей в чрезвычайных условиях эксплуатации (разнообразные массовые возмущения).

При обеспечении необходимого уровня устойчивости функционирования инфокоммуникационных сетей необходимо применять все возможные меры и средства для повышения надежности программно-аппаратных средств элементов инфокоммуникационной сети.

Для решения этой задачи необходимо в контурах системы управления заложить процедуры чрезвычайного управления при решении всех задач, как по восстановлению структуры информационной подсистемы и ликвидации последствий компьютерных атак, так и по восстановлению максимально возможного уровня работоспособности всех элементов инфокоммуникационной сети.

При этом необходимо, чтобы процедуры чрезвычайного управления обеспечивали непрерывность функционирования информационной подсистемы и обеспечивали необходимый уровень качества предоставляемых инфокоммуникационной сетью услуг пользователям органов управления.

Так как, в процессе функционирования информационной подсистемы в чрезвычайных случаях, во время осуществления компьютерных атак на инфокоммуникационную сеть, происходят процессы вывода из строя всевозможных элементов инфокоммуникационной сети, тогда любой процесс принятия решения при управлении информационной подсистемой инфокоммуникационной сети возможно представить в виде дерева логических возможностей. При поиске отказавшего элемента информационной подсистемы принимается соответствующее, управляющее решение касательно элементов информационной подсистемы, основываясь на зондовых испытаниях и логическом сопоставлении результатов этих испытаний. Процесс зондовых испытаний информационной подсистемы и логический анализ результатов испытаний входит в процедуры управления как главная часть.

Каждая последовательность зондового поиска обладает двумя количественными параметрами (рис. 1):

• числом испытаний в последовательности k_i;
• суммарной длительностью или трудоемкостью совокупности испытаний , а t_k – трудоемкость i-го испытания.

Рис. 1. Схема организации управления ИП в условиях интенсивных воздействий

Разработанный алгоритм (рис. 2) выполняет поиск узла, на котором произошел сбой:

1. Выбирается элемент (узел) для первого испытания, для этого используется логарифмический поиск путем деления всего количества узлов на 2;
2. Проверяется наличие сбоя между элементами;
3. При наличии сбоя выбирается элемент в правой части условного однонаправленного графа, в случае отсутствия сбоя, в левой части графа;
4. Если выбранный элемент не изучен, выбирается элемент для проведения следующего испытания, возвращаясь к пункту 2;
5. Если выбранный элемент уже изучен, получается результат исходя из того, в какой части графа последний раз осуществлялся поиск.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма поиска неисправностей

Эффективность разработанного алгоритма обусловлена его логарифмической сложностью, что позволяет добиваться самых быстрых результатов поиска по сравнению с обычными алгоритмами поиска, сравнение затрат времени при разном входном количестве испытаний изображен на графике (рис. 3) [4].

Рис. 3. График затрат времени(y) при количестве элементов поиска (x) у алгоритмов с логарифмической сложностью (синяя линия), линейной сложностью (зеленая линия), квадратичной сложностью (красная линия)

Примерные затраты времени не логарифмических алгоритмов поиска изображены на рисунке 4.

Рис. 4. Время-затраты на операцию у алгоритмов с разной сложностью

Исходя из этих данных применение данного алгоритма крайне рекомендуется при поиске неисправностей в информационных подсистемах инфокоммуникационных сетей, тем более в больших инфокоммуникационных системах, состоящих из тысяч и более элементов, каждый из которых может выйти из строя, особенно при интенсивных воздействиях на систему извне.

Заключение

Для повышения эффективности функционирования информационной подсистемы инфокоммуникационной сети в условиях массовых возмущений, предложено использовать алгоритм на основе метода интеллектуального зондового управления для управления информационными подсистемами инфокоммуникационных сетей, для организации эффективного управления ею.