4.4.3. Требования к управлению в системах специального назначения

В современном мире иногда возникают ситуации, препятствующие нормальному развитию объектов экономики, граждан страны или целого государства, которые осуществляют свою деятельность в соответствии с действующим законодательством и международными правилами. Обычно говорят, что возникают угрозы их нормальной деятельности. Угрозу может создавать какой-то процесс, заранее неизвестный и развивающийся поначалу незаметно (скрытно). Развитие такого процесса не всегда укладывается в рамки законов страны.

Поэтому в развитых странах принимаются специальные законы, кодексы или законодательные концепции о безопасности. Процессы, создающие угрозу, обычно являются: в бизнесе — недобросовестным конкурентом, в военном деле — вероятным противником, при обеспечении безопасности от стихийных бедствий и промышленных катастроф — чрезвычайными ситуациями и др. Далее, только для определенности, мы будем использовать слово «противник», не раскрывая его сущность.

Государства, крупные банки и мощные корпорации создают системы специального назначения для обеспечения безопасности своих подразделений (органов управления), клиентов и граждан. Основными требованиями, предъявляемыми к управлению в таких системах, являются устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность.

Устойчивость. Это способность системы к сохранению значений характеристик при воздействии возмущений. Понятие относится к конкретным функциям систем управления. Так, управление может быть устойчиво по отношению к одним возмущениям и неустойчиво по отношению к другим, например по отношению к иностранным техническим разведкам обеспечивать скрытность передачи информации, но не обеспечивать скрытность ее обработки.

Устойчивость наиболее глубоко изучена для детерминированных и стохастических систем, рассматриваемых в теории автоматического управления. В ней применяются различные показатели устойчивости: устойчивость по Ляпунову, устойчивость по вероятности, практическая устойчивость, орбитальная устойчивость и т.д. При этом предполагается, что случайными факторами можно пренебречь или они носят характер малой помехи, как это имеет место, например, во многих системах автоматического регулирования. Однако такое допущение неправомерно в сложных системах, которым противостоит активный противник, имеющий первоочередной целью уничтожение (подавление) системы управления.

В общей теории систем понятие устойчивости формализуется на основе понятия окрестности.

Пусть F:DЕ — заданное отображение, где D — множество причин для каких-либо явлений, Е — множество следствий, вытекающих из этих причин; _D и _E — заданные семейства подмножеств D и Е соответственно. Кроме того, имеется причинно-следственная пара элементов — декартово произведение и .

Тогда пара называется устойчивой относительно _D и _E в том и только в том случае, если

,

причем — системы окрестностей точек относительно _D и _E соответственно.

Представленное выражение означает, что для каждой совокупности состояний а системы, принадлежащей окрестности состояний , существует по крайней мере одна совокупность воздействий , принадлежащая окрестности воздействий , такая, что при любом воздействии d из заданной совокупности состояние е не выйдет за пределы окрестности . Иначе говоря, небольшие отклонения d не могут привести к большим отклонениям е относительно определенного типа возмущений.

В таких системах управления выделяют три группы подмножеств _D и _E, определяющие устойчивость управления относительно реакции на воздействия противника и внешней среды:

• воздействия всех средств противника, предназначенных для нанесения ущерба (значительного или невосполнимого убытка, поражения, приведения в состояние недееспособности или банкротства);

• воздействия всех видов помех, например атмосферных и промышленных помех, целенаправленных или провокационных (ложных) действий противника на рынке;

• климатические, атмосферные и другие воздействия, влияющие на техническое состояние (эксплуатационные характеристики) средств управления.

Таким образом, для систем специального назначения под устойчивостью понимается комплексное свойство управления, характеризуемое живучестью, помехоустойчивостью и надежностью.

Живучесть — способность системы выполнять поставленные задачи в условиях воздействия всех средств поражения противника.

Помехоустойчивость — способность системы выполнять поставленные задачи в условиях воздействий всех видов помех.

Надежность — способность системы выполнять поставленные задачи, сохраняя эксплуатационные характеристики в норме на протяжении заданного периода времени.

Обобщенным показателем устойчивости может служить коэффициент исправной работы К_И — вероятность того, что система будет работоспособна в любой произвольно выбранный момент времени. Коэффициент К_И вычисляется как отношение суммы периодов исправной работы t_И к общей продолжительности эксплуатации системы Т:

K_И=t_И/Т.

Кроме коэффициента исправной работы используют коэффициент простоя

K_П = 1 - K_И.

Устойчивость обеспечивается комплексом организационно-технических мероприятий, в том числе созданием разветвленной системы и взаимозаменяемостью пунктов управления (ПУ).

Непрерывность. Это способность органов управления доводить решения по выполнению задач до объектов управления в любой произвольно выбранный момент времени. Обеспечивается постоянным знанием органами управления оперативной обстановки, организацией круглосуточных дежурств персонала ПУ, выполнением требований постоянной готовности, мобильности, устойчивости, пропускной способности и скрытности систем обмена информацией.

Оперативность. Это способность системы управления преобразовывать информацию в соответствии с темпом изменения ситуации.

Критерии оценки оперативности задаются ограничениями на длительность цикла управления.

Если ввести допущения, что все процессы, составляющие цикл управления, выполняются последовательно, а их длительности являются детерминированными величинами, то длительность цикла управления в системе найдется как

t_ц=t_фу

где t_фу — время на выполнение функций управления.

После получения решения управляемому объекту потребуется время на его исполнение (t_И). Тогда общая длительность функционирования системы Т, соответствующая одному циклу управления, будет равна

Т= t_ц + t_И

На практике требования к t_ц задаются в виде одного из двух критериев.

Первый из них определяется как

t_ц ≤ T_доп,

где Т_доп— допустимая длительность одного цикла управления, определяемая на основе нормативов управленческого труда.

Такие нормативы определяют временные рамки выполнения основных функций управления.

Второй критерий формулируется как

t_ц = min(t_ц).

Он требует сокращения времени до минимума исходя из конкретных условий ситуации, например, при организации принятия решений и информационного обмена в условиях чрезвычайных ситуаций.

В реальных системах составляющие цикла управления являются случайными величинами. Поэтому выполнение неравенства t_ц ≤ T_доп приобретает вероятностный смысл:

р(t_ц ≤ Тдоп ) ≥р_задан.

где р_задан — заданное значение вероятности своевременной реализации цикла управления.

Точное аналитическое решение задачи определения р(t_ц ≤ Тдоп ) может быть получено только в относительно простых случаях. На практике обычно вероятность р(t_ц ≤ Тдоп) определяется одним из приближенных способов.

Оперативность управления обеспечивается распределением задач и зон ответственности между ОУ, распараллеливанием функций, сокращением времени передачи, обработки, принятия решений. Считается, что основной путь повышения оперативности состоит в автоматизации функций управления.

Скрытность (или конфиденциальность). Это свойство системы управления сохранять в тайне факт, время, место преобразования информации, ее содержание и принадлежность к конкретному органу управления.

Это свойство пересекается с безопасностью информации — способностью противостоять попыткам несанкционированного доступа, модификации и уничтожения информации. Критерии оценки этого показателя рассматриваются в специальных дисциплинах.

Скрытность достигается криптографическими (шифрование) и некриптографическими мерами, такими, как ограничение доступа к информации, маскировка и др.

С внедрением автоматизированных систем управления специального назначения в состав основных требований включается качество принимаемых решений. Требования по качеству принимаемых решений рассматриваются в рамках теории семантической и прагматической информации.

Кроме того, в таких системах к группам воздействий, учитываемых при определении устойчивости управления, добавляют еще одну группу — информационные воздействия — специальные программные воздействия на компьютерные средства, в том числе программные вирусы, дезинформация и др.

Поэтому для ИС специального назначения в понятие устойчивости включается понятие информационной живучести, означающее способность выполнять поставленные задачи в условиях информационных воздействий противника.