Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Широкое распространение средств вычислительной техники в различных областях жизнедеятельности человека способствовало накоплению огромного количества информации в рамках всевозможных автоматизированных систем (АС). Это послужило толчком к возникновению компьютерной разведки (КР), динамично развивающейся в настоящее время. Высокий уровень конкуренции, конфиденциальность, а порой и критичность информации, обрабатываемой в АС, остро поставили вопрос о подготовке специалистов, способных организовать противодействие КР. По существующим данным потребность в подобных специалистах на сегодняшний момент удовлетворена только на половину.
При подготовке специалистов в области противодействия компьютерной разведке целесообразно использовать автоматизированную систему обучения (АСО), под которой понимается автоматизированная информационная система, включающая в себя преподавателя, студентов, комплекс учебно-методических и дидактических материалов, автоматизированную систему обработки данных, т.е. содержащая две основные компоненты: педагогическую, охватывающую комплекс учебно-методических и дидактических материалов, и техническую, состоящую из автоматизированной системы обработки данных. Техническая компонента АСО опирается на технологические стандарты в сфере образования, описывающие архитектуру АСО, интерфейсы, форматы и протоколы обмена данными. В настоящий момент в Российской Федерации подобные стандарты отсутствуют, и их разработка является актуальной задачей.
Особенностью существующих мировых технологических стандартов в сфере образования является их педагогическая нейтральность, под которой понимается независимость от предметных алгоритмов обучения, сосредоточение основного внимания на описании архитектуры АСО, интерфейсов, форматов и протоколов передачи и обработки данных, а также формализации и типизации проектных процедур и процедур программно-аппаратной реализации АСО.
Рассматривая в контексте АСО жизненный цикл «проектирование — производство — эксплуатация», необходимо отметить особую важность этапа проектирования, на котором формируется оболочка АСО, определяющая во многом ее последующий облик и функциональность. Важность этапа проектирования остро ставит актуальный вопрос разработки соответствующего методического аппарата проектирования АСО, включающего стратегию проектирования, систему взаимосвязанных моделей, описывающих базовую функциональность АСО и методику ее проектирования.
Для наиболее полного удовлетворения потребностей процесса подготовки специалистов противодействия КР АСО должна обладать свойствами:
Масштабируемости, под которой понимается способность с минимальными затратами расширять в процессе функционирования АСО область ее приложения. Необходимость в этом свойстве вызвана динамичностью предметной области противодействия компьютерной разведке, связанной с интенсивностью развития информационных технологий.
Гибкости, под которой понимается способность в процессе функционирования АСО изменять алгоритмы ее функционирования. Необходимость в этом свойстве вызвана вариативностью предметной области пРотивЧД^№в^К&онллм*ли
СП 03
інші
Унифицированности, под которой понимается способность к повторному использованию элементов проектных процедур, фрагментов программно-аппаратной реализации и протоколов информационной поддержки. Необходимость в этом свойстве вызвана желанием минимизировать затраты на всех этапах жизненного цикла «проектирование - производство - эксплуатация» АСО.
Адаптивности, под которой понимается способность учитывать индивидуальные особенности обучаемых непосредственно на уровне архитектуры АСО. Необходимость в этом свойстве вызвана потребностью персонализации АСО в целом, а не на уровне отдельных блоков и алгоритмов.
Существующий на сегодняшний день методический аппарат проектирования АСО не позволяет в полной мере выполнить условия по масштабируемости, гибкости, унифицированности и адаптивности АСО специалистов в области противодействия КР. Недостаточное использование в нем элементов систем автоматизированного проектирования усложняет и удорожает процесс проектирования, снижая в целом его эффективность. Отсутствие технологических стандартов в сфере образования вызывает разрозненность существующих подходов к проектированию АСО, не позволяя использовать их в рамках единого методического аппарата.
Цель и задачи работы. Целью работы являлась разработка педагогически нейтральной части методического аппарата проектирования АСО специалистов в области противодействия КР, обладающей свойствами масштабируемости, адаптивности к характеристикам обучаемого, гибкости и унифицированности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Обоснование и выбор стратегии и подходов к оптимальному проектированию АСО специалистов в области противодействия КР.
Построение системы взаимосвязанных моделей и алгоритмов, описывающих базовую функциональность АСО специалистов в области противодействия КР, и разработка способов их реализации.
Построение методики проектирования АСО специалистов в области противодействия КР.
Разработка предложений по программно-аппаратной реализации АСО специалистов в области противодействия КР и ее использованию на этапах жизненного цикла «проектирование — производство - эксплуатация».
Объект и предмет исследований. Объектом исследований являлась АСО специалистов в области противодействия КР.
Предметом исследований являлась педагогически нейтральная часть методического аппарата проектирования АСО специалистов в области противодействия КР.
Методология выполнения работы. Для решения указанных задач в работе использовались: методы теории иерархических многоуровневых систем (ТИМС), методы объектно-ориентированного анализа и проектирования (ООАП), методы систем искусственного интеллекта (методы инженерии знаний, аппарат искусственных нейронных сетей, аппарат сетей Петри), аппарат теории матриц, теория графов, методы систем автоматизированного проектирования, методы математического моделирования и проектирования.
Научная новизна работы:
Разработана стратегия проектирования автоматизированной системы обучения основанная на совместном использовании теории иерархических многоуровневых систем и методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования.
Построена и описана средствами унифицированного языка моделирования (UML) модель объектно-ориентированного анализа автоматизированной системы обучения, что позволило использовать ее в системах автоматизации проектирования.
На основе объединения формализма искусственных нейронных сетей (ИНС) и сетей Петри разработана система моделей и алгоритмов функционирования АСО специалистов в области противодействия КР, позволяющая повысить адекватность моделирования АСО за счет использования строговозбуждаемой искусственной нейронной сети с порождением интенсивных маркеров (СИНСПИМ).
Уточнена классификация угроз безопасности автоматизированных систем и разработана модель их реализации. Предложенная классификация, в отличие от существующих, на высшем уровне абстракции рассматривает две основных угрозы: нарушения конфиденциальности и нарушения целостности, что повышает определенность границ между понятиями компьютерной разведки и программно-технического воздействия (ПТВ). Двухсегментная модель реализации угроз безопасности АС позволила впервые ввести определения активной и пассивной КР.
Построена трехуровневая стратифицированная модель жизненного цикла подсистемы противодействия компьютерной разведке (ППКР). Модель позволила полностью описать этапы разработки и эксплуатации ППКР. При этом рассмотрение этапов жизненного цикла ППКР в отличие от существующих подходов производится на четырех стратах, что повышает рациональность ППКР за счет комплексного анализа выявленных на каждой страте приоритетов в организации противодействия КР.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
1. Разработана методика проектирования АСО специалистов в области проти
водействия КР, реализующая предложенную в рамках проведения настоящих иссле
дований стратегию проектирования и определяющая особенности использования сис
темы моделей и алгоритмов, описывающих базовую функциональность АСО и УИМ.
2. Сформированы научно-обоснованные предложения по программно-
аппаратной реализации АСО специалистов в области противодействия КР, основы
вающиеся на использовании двух уровней реализации: функционального и исполни
тельного. На функциональном уровне использована технология комбинированного
моделирования реальной гетерогенной сетевой инфраструктуры, а на исполнитель
ном уровне - технология «stealth-контроля». Применение предложенных технологий
в совокупности с современными способами разработки программного обеспечения
позволило значительно сократить затраты на реализацию АСО специалистов в облас
ти противодействия КР и добиться унификации протоколов информационной под
держки.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Стратегия проектирования автоматизированной системы обучения специалистов в области противодействия компьютерной разведке;
Система моделей и алгоритмов функционирования автоматизированной системы обучения специалистов в области противодействия компьютерной разведке;
Модель декомпозиции предметной области противодействия компьютерной разведке;
Методика проектирования автоматизированной системы обучения специалистов в области противодействия компьютерной разведке;
Научно-обоснованные предложения по программно-аппаратной реализации автоматизированной системы обучения специалистов в области противодействия компьютерной разведке.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается удовлетворительным совпадением теоретически полученных результатов с результатами математического моделирования, а также корректным применением адекватных теоретических методов с учетом их общепризнанных достоинств и недостатков.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований обсуждались и были одобрены на семинарах в Военном институте радиоэлектроники (Воронеж), II международной научно-методической конференции «Системы управления качеством высшего образования» (Воронеж, 2002 г.), международной конференции «Моделирование как инструмент решения технических и гуманитарных проблем» (Таганрог, 2002 г.), международной конференции «Проблемы интеллектуализации образования» (Воронеж, 2002 г.), всероссийской научно-практической конференции «Охрана и безопасность» (Воронеж, 2003 г.), Ш всероссийской научной конференции «Проблемы создания и развития информационно-телекоммуникационной системы специального назначения» (Орел, 2003 г.), IV межрегиональной научно-практической конференции «Информационная безопасность» (Воронеж, 2002 г.).
Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 19 научных работ. Результаты исследований использовались в двух научно-исследовательских работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 134 страницы текста, проиллюстрированного 58 рисунками на 36 страницах. Библиография насчитывает 164 наименования.
Реализация результатов.
В Военном институте радиоэлектроники (г. Воронеж) при подготовке специалистов по военной специальности «Применение и эксплуатация систем и средств информационной борьбы», обосновании требований к учебно-материальной базе, необходимой для открытия специальности 075500 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем» и проектировании перспективных АСО.
В ЗАО Научно-производственный центр фирма «НЕЛК» (г. Москва) при подготовке специалистов в области информационной безопасности и разработке АСО в части моделей ее функционирования.
В Государственном научно-исследовательском институте проблем технической защиты информации Гостехкомиссии России (г. Воронеж) при проведении НИР и переподготовке специалистов в области информационной безопасности.
Реализация результатов диссертационной работы подтверждается актами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом приоритетных комплексных исследований Министерства Обороны РФ на 2001-2005 гг.
