Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка59/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   60

СКАТКОВ А.В., ВОРОНИН Д.Ю., ЧОРНОМЫЗ С.А.


СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(УКРАИНА)

КОМПЕНСАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ПИД-РЕГУЛЯТОРА С УЧЕТОМ КРИТИЧЕСКИХ

СОБЫТИЙ



Рассмотрена проблема компенсационного управления вычислительными процессами на основе информационного ПИД-регулятора с учетом критических событий, например, информационных атак. Предлагаемый ИПИД-регулятор представляет собой функциональное устройство, предназначенное для компенсации последствий несанкционированных действий, нарушающих штатный режим функционирования вычислительных сервисов информационно-управляющих систем объектами критического применения.
Повышенные требования к готовности вычислительных сервисов информационно-управляющих систем (ИУС) обусловлены особыми функциональными свойствами объектов критического применения (ОКП): наличием поглощающего состояния, нестационарностью, режимом реального времени, возникновением критических событий [1]. Под критическим событием будем понимать любое нарушение штатного режима функционирования вычислительных сервисов (ВС) ИУС ОКП. Для обеспечения требуемого качества обслуживания предлагается реализовать компенсационное управление вычислительными процессами на основе ИПИД-регулятора. На сегодняшний день одной из основных проблем организации вычислительного обслуживания ИУС является отсутствие эффективных инструментальных средств, способных скомпенсировать последствия критических событий и, тем самым, обеспечить гарантоспособность ОКП. Таким образом, задача синтеза функционального устройства, ориентированного на компенсационное управление ВС ИУС, является актуальной.

Целью компенсационного управления ВС ИУС ОКП является обеспечение гарантированного окончания выполнения множества информационно-вычислительных работ к заданному директивного сроку tДИР. Нарушение tДИР может привести к катастрофам, имеющих экологические, финансовые и человеческие потери различного масштаба.

Пусть в соответствии с системой предпочтений E=(e1, e2…, eI) получено множество оценок Qj(ti)=(q1j(ti), q2j(ti),…, qIj(ti)), характеризующих – решение по управлению j-м узлом ВС ИУС, принятое в момент времени , причем децентрализованное управление ВС ИУС характеризуется вектором . Необходимо сконструировать систему правил формирования вектора

,

где VR – область допустимых управлений ВС ИУС, – число вычислительных узлов ВС ИУС ОКП, оператор свертки критериев, I – число элементов системы предпочтений.

Далее для упрощения будем рассматривать частный случай поставленной задачи. Пусть в ИУС имеется всего один вычислительный сервис – , причем – уже скаляр, а не вектор. Системная характеристика , рассчитанная в момент времени , может быть использована качестве прогнозной количественной оценки степени нарушения ШРФ ВС при vr-ом варианте управления ВС ИУС.

,

где – вектор прогнозных значений остаточных длительностей выполнения информационно-вычислительных работ при выбранном ; .

Ресурсные ограничения в момент времени задаются кортежем , где  – матрица, задающая максимальный объем доступных ресурсов в момент . Ее столбцы соответствуют типам ресурсов, а строки – ресурсным ограничениям для соответствующего узла ВС ИУС. – функционал, характеризующий условия привлечения дополнительных ресурсов в момент времени для реализации .

Необходимо при соблюдении ресурсных ограничений найти такое , что





– множество моментов принятия решений об управлении ВС ИУС (необходимость обусловлена последствиями информационных атак).

Рассмотрена проблема обеспечения высокой готовности вычислительных сервисов критического применения при воздействии информационных атак. Рассматриваемая задача относится к классу многокритериальных задач параметрической оптимизации. Предложен подход к решению поставленной задачи путем синтеза ИПИД-регулятора, предназначенного для компенсации последствий несанкционированных действий, нарушающих штатный режим функционирования вычислительных сервисов ИУС. Для обеспечения требуемого качества обслуживания реализуется децентрализованное управление распределенным вычислительным процессом в ИУС на основе ИПИД-регулятора при использовании мультиагентного подхода. Приводятся результаты вычислительного эксперимента, демонстрирующие эффективность предложенного подхода. Одним из возможных направлений дельнейшего исследования является использование предлагаемого ИПИД-регулятора при решении задачи детектирования скрытых атак в критических IT-системах на основе анализа информации об утечке вычислительных ресурсов.

Результаты вычислительного эксперимента подтверждают эффективность предлагаемого подхода. Для вычислительных ситуаций 1-3 использование ИПИД-регулятора не дало ощутимого уменьшения , однако удалось уменьшить на 30%. Наибольшую эффективность использования предлагаемого функционального устройства можно наблюдать для информационных ситуаций 4 – 7 (уменьшение до 50%, а– до 68%). Дефицит ресурсов, характерный для вычислительных ситуаций 8 – 10, не был эффективным образом парирован ввиду недостатка времени на принятие решений и привлечения дополнительных ресурсов. Для более аргументированных утверждений планируется расширить функциональность предлагаемого ИПИД-регулятора, а также реализовать ряд имитационных экспериментов при помощи гибридной имитационной модели с применением системной динамики, дискретно-событийного и агентного подхода [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Информационные технологии для критических инфраструктур: монография / А.В. Скатков [и др.] — Севастополь: Изд-во «СевНТУ», 2012. — 306 с.

2. Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы [Текст]/ Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. — М.: Горячая линия – Телеком, 2004. — 452 с.

3. A. Borshchev and A. Filippov. From System Dynamics and Discrete Event to Practical Agent Based Modeling: Reasons, Techniques, Tools, The 22nd International Conference of the System Dynamics Society, Oxford, England. 2004.

4. N. Schieritz and P. Milling. Modeling the Forest or Modeling the Trees — A Comparison of System Dynamics and Agent-Based Simulation. The 21st International Conference of the System Dynamics Society, New York, USA. 2003.

5. Бон Ян Ван. ИТ Сервис-менеджмент, введение / Я.В. Бон, Г. Кеммерлинг, Д. Пондаман. — М.: IT Expert, 2003. – 215 c.

6. Ястребенецкий М.А. Безопасность атомных станций: Информационные и управляющие системы / Ястребенецкий М.А., Васильченко В.Н., Виноградская С.В. – К.: Техніка, 2004. – 472 с.
УДК 621.182.2.001.57



Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка