1.2. Аналитическое моделирование

Аналитическое моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Часто данного типа модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность аналитических моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемых объектов, исследовать отклик физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

Аналитическое моделирование требует абстрагирования от конкретной природы явлений, построения сначала качественной, а затем и количественной модели. За этим следует проведение серии вычислительных экспериментов на компьютере, интерпретация результатов, сопоставление результатов моделирования с поведением исследуемого объекта, последующее уточнение модели и т. д.

Как уже было сказано, аналитическое моделирование – это процесс, при котором моделируемая система представляется в виде совокупности аналитических и/или логических зависимостей, позволяющих определять необходимые характеристики путем проведения вычислений по указанным зависимостям;

К основным этапам аналитического моделирования относятся:

-постановка задачи, определение объекта моделирования;

-разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;

-формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы;

-планирование и проведение компьютерных экспериментов;

-анализ и интерпретация результатов.

В аналитических моделях структура моделируемых систем и процессы их функционирования представляются неявно. Полученным характеристикам необходимо реальное подтверждение. Подтвердить данные характеристики возможно при использовании имитационного моделирования [3].

1.3. Имитационное моделирование

Исходя из вышеизложенного, имитационное моделирование — это метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества.

При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. При имитационном моделировании системы структура адекватно отображается в модели, а процессы ее функционирования проигрываются (имитируются) на построенной модели. Степень адекватности модели реальной системе и процессов имитации на модели реальным процессам функционирования моделируемой системы определяется целями моделирования, т.е. теми характеристиками системы, которые должны быть получены в процессе моделирования. Определяемые в процессе моделирования значения характеристик должны соответствовать значениям этих характеристик, которые будут и/или могут иметь место в процессе функционирования реальной системы.

Формирование имитационной модели заключается в описании структуры и процессов функционирования системы, а имитация процессов функционирования – в проигрывании тем или иным способом смены во времени состояний модели системы и принятии на каждом шаге имитации тех решений, которые обусловлены сложившейся ситуацией и правилами функционирования реальной системы [3]. Тогда классификацию методов, необходимых для реализации ИМ, в самом общем виде можно представить, как показано на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Классификация методов ИМ

Имитационное моделирование реальных процессов в системе является порой весьма трудноразрешаемой задачей, ввиду сложности моделируемой системы. Поэтому на практике удобнее использовать аналитическое моделирование, нежели имитационное. Для того чтобы можно было применять именно аналитическое моделирование, необходимо оценить адекватность данных полученных в результате данного моделирования. Это можно осуществить, построив аналитические модели непосредственного доступа и удаленного проникновения в ОС компьютера, а затем, построив имитационные модели тех же самых действий, сравнить полученные результаты, и на основе этого сделать вывод о том можно ли применять аналитические модели для определения необходимых характеристик, или нельзя.

В данном учебном пособии имитационные модели непосредственного доступа и удаленного проникновения в ОС компьютера реализованы программно, так как такая реализация имитационных моделей наиболее удобна и наглядна.

Описание структуры такой моделируемой системы может быть осуществлено элементами математического аппарата и должно содержать:

– перечень и структуру всех элементов системы;

– взаимные связи между элементами систем;

– характер этих взаимосвязей.

В аппарате теории сетей Петри имеются средства для представления всех трех перечисленных компонентов описания систем, что и будет использовано в дальнейшем.