А.А. Окрачков

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ

ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИХ КОНТРОЛЕ

Рассматриваются результаты анализа эффективности программной системы защиты информации (ПСЗИ) при их контроле в автоматизированной системе (АС)

При разработке программных систем защиты информации (ПСЗИ), в соответствии с требованиями современных нормативных документов в области информационной безопасности (ИБ), организуется автоматизированный контроль эффективности данной системы. Автоматизированный контроль эффективности ПСЗИ осуществляется на основе комплексной оценки её эффективности. Для комплексной оценки эффективности ПСЗИ используется интегральный показатель (Е_и) и три элементарных показателя эффективности ПСЗИ: функциональность (Е_ф), корректность функционирования (Е_кф), и удобство использования (Е_уи). Исследование показателей эффективности ПСЗИ представляет значительный интерес в плане теоретического изучения различных закономерностей, имеющих место при автоматизированном контроле эффективности ПСЗИ в процессе их проектирования. Оценка показателей Е_ф, и Е_уи осуществляется на основе анализа программной документации на ПСЗИ при помощи качественной шкалы, предполагающей лингвистическую оценку в виде одного из значений «допустимо», «недопустимо» и не требует вычислительного процесса. Оценка показателя корректности функционирования ПСЗИ, активно используемая при контроле эффективности ПСЗИ в процессе их проектирования, вычисляется с помощью математической модели формируемой на основе E-сетевого представления динамики функционирования ПСЗИ [1].

Математическая модель оценки показателя корректности функционирования ПСЗИ как объекта контроля приведена в [1]. Программный комплекс, реализующий математическую модель комплексной оценки качества функционирования ПСЗИ, разработан на основе алгоритмов оценки критериев качества функционирования ПСЗИ. В качестве ПСЗИ рассмотрена типовая ПСЗИ «Кобра».

С помощью данного программного комплекса получены результаты расчетов в форме зависимостей Е_кф(a_i) показателя корректности функционирования ПСЗИ от варьируемых параметров a_i, часть из которых приведены на рисунке. В качестве варьируемых параметров a_i использовались: l_аут – длина (количество символов) части пароля, вводимого вручную при аутентификации пользователя; р_кц - вероятность запуска главной тестовой программы; р_сд – вероятность планирования использования системной дискеты; р_б – вероятность блокировки клавиатуры и монитора в результате действий пользователя; р_рв – вероятность выдачи данных пользователю о повреждениях вычислительной среды для ручного восстановления по результатам проверок; р_пи – вероятность планирования использования преобразования информации; р_сп - вероятность планирования использования специальных преобразований отдельных файлов; τ_mва – среднее значение максимально допустимого времени реализации ПСЗИ защитных функций.

Зависимости показателя корректности функционирования ПСЗИ от конкретного параметра получены при фиксированных значениях остальных варьируемых параметров, принятых в качестве типовых. При исследовании эффективности ПСЗИ «Кобра» в качестве типовых приняты следующие значения варьируемых параметров: р_сд=0,05; l_аут=4; р_б=0,03; р_кц=0,2; р_рв=0,01; р_пи=0,8; р_сп=0,1. Графики зависимостей Е_кф(a_i) получены для значений τ_m равных 100с, 300с, 1000с , 3000с и 10000с. Возрастание любой из этих зависимостей интерпретируется как улучшение (по данному показателю) эффективности ПСЗИ как объекта контроля с ростом варьируемого параметра, а убывание – как ухудшение.

Проведенный анализ результатов расчетов по исследованию показателя корректности функционирования ПСЗИ «Кобра», как объекта контроля, применительно к функционированию АРМ на базе ЭВМ в составе АС позволяет сделать следующие выводы.

1. П

   

   Рис. 2. Зависимость критерия временной агрессивности функционирования ППСЗИ от управляемых параметров: а - от вероятности запуска главной тестовой программы; б – от вероятности планирования использования специальных преобразований; в - от длины пароля, вводимого вручную при аутентификации пользователя; г – от длины пароля, вводимого вручную при дополнительной аутентификации пользователя при его обращении к особо важному ресурсу

   а)

   б)

   с)

   д)

   ри увеличении τ_m значения показателя корректности функционирования ПСЗИ (Е_кф ) возрастают. Закономерность изменения кривых Е_кф(a_i) с изменением τ_m сохраняется при варьировании параметров a_i. Для больших значений τ_m (3000с, 10000с) кривые Е_кф(a_i) зависят от изменения τ_m меньше чем для малых τ_m (100с, 300с). Это отражает свойство улучшения эффективности ПСЗИ при ослаблении предъявляемых к ней требований.

2. Значения показателя корректности функционирования ПСЗИ «Кобра», существенно зависят от изменения значений параметров р_б, р_кц, р_пи, р_рв и слабо зависят от изменения значений остальных варьируемых параметров. Диапазон изменения Е_кф(р_сд), Е_кф(l_аут), Е_кф(р_сп), составляет единицы %. Это объясняется тем, что процедуры использования системной дискеты, ввода вручную пароля при аутентификации пользователя и использования специальных преобразований отдельных файлов характеризуются временными затратами незначительными для данной ПСЗИ.

3. Кривые Е_кф(р_б) представляют собой непрерывную, выпуклую вверх зависимость, монотонно возрастающую при увеличении варьируемого параметра. Рост показателя Е_кф при увеличении параметра р_б, вызванного увеличением случаев некорректного действия пользователей, часто приводящих к блокировке клавиатуры и монитора, объясняется сокращением времени на реализацию защитных функций ПСЗИ. Однако рост показателя Е_кф за счет увеличения р_б не приводит к увеличению эффективности функционирования АРМ по прямому назначению. Напротив, она только уменьшается, за счет снижения эффективности обработки информации самой АС.

4. Кривая Е_кф(р_кц) представляет собой линейную зависимость, монотонно убывающую от максимального значения при р_кц=0 до минимального значения при р_кц=1. Значение показателя Е_кф возрастает при увеличении τ_m. Для зависимости Е_кф(р_кц) характер возрастания минимального и максимального значения при увеличении τ_m различен. При малых значениях τ_m (единицы минут) возрастает главным образом максимальное значение, увеличивая угол наклона линейной зависимости Е_кф(р_кц), но с дальнейшим ростом τ_m, наоборот, возрастает главным образом минимальное значение, уменьшая угол наклона Е_кф(р_кц), стремясь к горизонтальному положению. Такая зависимость показателя Е_кф от варьируемых параметров р_кц и τ_m объясняется значительными временными затратами на реализацию функции контроля целостности рабочей среды АС и соотношением времени необходимого на реализацию данной функции и τ_m.

5. Характер зависимости Е_кф(р_рв) непрерывный, выпуклый вниз, монотонно невозрастающий при увеличении варьируемого параметра. При малых значениях τ_m показатель Е_кф вообще не зависит от параметра р_рв, поэтому зависимость Е_кф(р_рв) при малых τ_m – линейная, горизонтальная (∆Е_кф(р_рв)=0% при τ_m=100с, 300с). Это объясняется тем, что величина показателя Е_кф, характеризующая своевременность реализации ПСЗИ защитных функций, мала и поэтому не зависит от р_рв. С увеличением τ_m появляется и увеличивается зависимость показателя Е_кф от параметра р_рв, особенно для малых значений данного параметра, достигая 10% (при τ_m=10000с). С дальнейшим увеличением τ_m зависимость показателя Е_кф от параметра р_рв ослабляется. Такой характер зависимости Е_кф(р_рв) для различных τ_m объясняется ещё большими временными затратами на реализацию функции ручного восстановления вычислительной среды АС, чем для функции контроля целостности.

6. Зависимость Е_кф(р_пи) носит линейный, монотонно убывающий характер. Частота использования преобразования информации оказывает более существенное влияние на эффективность ПСЗИ, чем частота использования системной дискеты. В отличие от предыдущего случая, к изменению параметра р_пи более чувствительны зависимости с малыми значениями τ_m (∆Е_кф(р_пи)=27,2% при τ_m=100с). При увеличении τ_m угол наклона кривых Е_кф(р_пи) уменьшается стремясь к горизонтальному положению (∆Е_кф(р_пи)=0,7% при τ_m=10000с). Все это объясняется тем, что использование преобразования информации связано с более существенными временными затратами, чем использование системной дискеты, и при уменьшении значений τ_m роль данной функции в определении временных затрат на реализацию ПСЗИ защитных функций возрастает.

На основе проведенного анализа можно сделать вывод, что эффективность данного типа ПСЗИ более чувствительна к изменению параметра р_кц, чем к изменению остальных варьируемых параметров.

Таким образом, проведенное исследование показателя корректности функционирования ПСЗИ как объекта контроля позволило выявить ряд закономерностей, имеющих место при автоматизированном контроле эффективности ПСЗИ, в процессе их проектирования. Осуществленная тем самым апробация предлагаемого способа комплексной оценки эффективности ПСЗИ как объекта контроля не противоречит известным данным и показывает его широкие возможности при автоматизированном проектировании ПСЗИ.

Литература

1. Оценка эффективности программных систем защиты информации при их контроле / О.Ю. Макаров, И.И. Застрожнов, А.А. Окрачков и др. // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий: Материалы X Междунар. конф. и Рос. науч. школы. Ч. 3. М.: Радио и связь, 2005. С. 42-44.

Воронежский государственный технический университет

УДК 624.435

Д.В. Сенькевич

сравнение результатов имитационного

моделирования нелинейных эффектов

с экспериментальными и расчетными данными

С помощью имеющейся модели типового нелинейного элемента получены характеристики, позволяющие исследовать результаты воздействия внешнего облучения на объект с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС). Произведено сравнение полученных характеристик с экспериментальными и расчетными данными

Как уже отмечалось в [1] в современной радиотехнике все чаще возникает потребность в анализе частот и уровней откликов, возникающих при воздействии на нелинейные элементы внешним электрическим полем. Данные о спектрах откликов возникающих в объектах с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС) при внешнем воздействии необходимы при анализе условий электромагнитной совместимости РЭС, а также при оценке эффективности средств и методов обнаружения и определения координат ОНЭС методами нелинейного зондирования. Экспериментальные исследования характеристик многосигнальных излучений ОНЭС сложны и трудоемки. Отсюда возникает необходимость иметь возможность моделирования поведения ОНЭС при различных воздействиях и в различных условиях. В частности, одной из основных проблем при расчете энергетических характеристик нелинейных радиодальномеров является сложность экспериментального получения коэффициента нелинейного преобразования сигнала.

Целью настоящей статьи является сравнение экспериментально и аналитически полученных характеристик ОНЭС с характеристиками, полученными в результате моделирования типового ОНЭС.

В [2,3] профессором Вернигоровым Н.С. был предложен расчет зависимости коэффициентов нелинейного преобразования от параметров зондирующего сигнала локатора. Для определения зависимости была использована модель нелинейного объекта в виде вибраторной антенны, подключенной на вход смесителя на полупроводниковом диоде. Эквивалентная принципиальная электрическая схема входного блока имела вид, изображенный на рис. 1.

Рис. 1. Эквивалентная принципиальная электрическая схема

нелинейного объекта

Электрическая схема замещения антенны моделировалась - - - цепью, в качестве нелинейного элемента был взят СВЧ диод 2А605Б с известными конструктивными сосредоточенными параметрами , .

В результате расчетов в [2,3] был представлен график рис. 2.

Рис. 2. Зависимость коэффициента нелинейного преобразования

для второй гармоники от входной мощности

Данный график показывает зависимость коэффициента нелинейного преобразования для второй гармоники от входной мощности зондирующего сигнала. Однако, если внимательно прочитать сопутствующий текст статьи [3], то можно предположить что на графике по оси абсцисс допущена ошибка на величину , так как по тексту говорится что в интервале мощностей от 1 до 6 Вт изменение не превышает 20 %, и можно принять это значение постоянным, равным . Также указывается, что экспериментально снятое значение для системы вибратор - диод 2А605Б на частоте 755 МГц оказалось равным . Если исходить из графика, то эти значения должны быть равны и соответственно. Таким образом, исходя из вышесказанного, можно считать, что произошла опечатка при рисовании графика и данная зависимость должна выглядеть так, как представлено на рис. 3.

Рис. 3. Уточненная зависимость коэффициента нелинейного

преобразования для второй гармоники от входной мощности

Определившись с зависимостью коэффициента нелинейного преобразования для второй гармоники от входной мощности, полученной профессором Вернигоровым Н.С., была поставлена задача смоделировать предложенную эквивалентную схему замещения нелинейного элемента, и с помощью модели получить зависимость, представленную на рис. 3. Принцип построения модели на основе Matlab 7.01 изложен в [1]. При построении эквивалентной схемы замещения антенны использовались параметры антенны П6-23М с входным сопротивлением 50 Ом. Так же, как и в [2,3] в качестве нелинейного элемента использовался диод 2А605Б со следующими параметрами ( ). Сопротивление генератора ЗС (в данном случае сопротивление свободного пространства) равно 120π Ом.

В результате, построенная схема моделирования представлена на рис. 8. Как указано в [2] коэффициент нелинейного преобразования есть коэффициент преобразования нелинейным объектом мощности зондирующего сигнала в мощность высших гармонических составляющих. Таким образом, коэффициент нелинейного преобразования для второй гармоники есть отношение мощности второй гармоники сигнала на выходе схемы к мощности сигнала на входе схемы. Вместо отношения мощностей вполне правомочно использовать отношение амплитуд (напряжений) сигнала. Показания при моделировании снимались на выходе антенны и на выходе нелинейного элемента. Для частоты зондирующего сигнала , и напряжения частотные спектры сигнала в данных точках представлены на рис. 4,5.

U,В

f , Гц×10⁹

Рис. 4. Частотный спектр зондирующего сигнала на выходе антенны

f , Гц×10⁹

Рис. 5. Частотный спектр сигнала на выходе нелинейного элемента

Из них видно, что на выходе нелинейного элемента на частоте появляется вторая гармоника.

Далее программа производила расчет коэффициента нелинейного преобразования для второй гармоники по описанному выше отношению.

На рис. 6 представлена полученная с помощью модели зависимость коэффициента нелинейного преобразования для второй гармоники от уровня зондирующего сигнала. При частоте зондирующего сигнала .

Рис. 6. Зависимость коэффициента нелинейного преобразования

для второй гармоники от уровня входного сигнала

Как видно внешний вид рис. 6 почти полностью повторяет внешний вид зависимости, представленной на рис. 3. Небольшие неравномерности объясняются неточностями при воспроизведении схемы, представленной на рис. 1 при моделировании, что также повлияло на масштаб по оси абсцисс. Так же, как и указывалось в [3], существенно зависит от величины напряжения, особенно на начальном участке ВАХ, когда за счет увеличения наведенной ЭДС происходит резкое изменение крутизны характеристики. При этом абсолютное значение очень мало и меняется от до В дальнейшем эта зависимость существенно уменьшается и в интервале мощностей 2¸ 6 Вт это изменение не превышает 20 %, тогда можно принять это значение постоянным, равным , что на порядок выше, чем на начальном участке ВАХ.

Далее, по аналогичной методике снимались зависимости коэффициента нелинейного преобразования для второй гармоники от частоты зондирующего сигнала для трех значений напряжений зондирующего сигнала. Результаты представлены на рис. 7.

Рис. 7. Зависимость коэффициента нелинейного преобразования

для второй гармоники от частоты зондирующего сигнала

Из полученных зависимостей видно, что коэффициент нелинейного преобразования для второй гармоники на частотах до находится в диапазоне значений и резко падает на больших частотах. Так же, при значительных амплитудах зондирующего сигнала можно наблюдать увеличение на частотах, вблизи . Следует отметить, что практически у всех известных нелинейных локаторов зондирующая частота находится в диапазоне близком к . Правильность выбора данной частоты при построении нелинейных локаторов подтверждается предлагаемой моделью.

Рис. 8

Таким образом, с помощью предлагаемой модели можно исследовать характеристики типового пассивного ОНЭС в виде антенны, подключенной на вход смесителя на полупроводниковом диоде, а также получать коэффициент нелинейного преобразования зондирующего сигнала для различных условий. Результаты моделирования совпадают с результатами, полученными в [2,3], что подтверждает адекватность предложенной модели физическим процессам в НЭ. Данную модель целесообразно использовать в практике разработки и оценки эффективности нелинейных радиотехнических устройств.

Литература

1. Сенькевич Д.В., Рогозин Е.А., Бабусенко С.И. Имитационная модель выходного каскада усилителя мощности радиопередатчика УКВ диапазона // Вестник ВГТУ, 2007. Т. 3. № 4, С. 159-162.

2. Вернигоров Н.С. Процесс нелинейного преобразования и рассеяния электромагнитного поля электрически нелинейными объектами. Радиотехника и электроника, 1997. Т. 42. № 10. С. 1181-1185.

3. Вернигоров Н.С. Принцип обнаружения объектов нелинейным радиолокатором // Конфидент, 1998. №.4. С. 67.

Воронежское военно-техническое училище ФСО России

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Статьи, включенные в настоящий сборник, рассматривают различные аспекты процесса обеспечения качества и надежности радиоэлектронных устройств, приборов, комплексов и систем, программно-технических систем и комплексов, освещают вопросы разработки соответствующих методик, моделей, алгоритмов, методов проектирования, анализа и оценки показателей качества и надежности, отражают результаты практических и теоретических исследований, проектных работ, проведенных в вузах и предприятиях г. Воронежа.

Приведенные материалы отражают современный уровень и перспективные направления в области создания и производства высоконадежных радиоэлектронных средств, технических и программно-технических систем, имеют прикладную направленность и охватывают широкий круг вопросов, связанных с проектированием, испытаниями, изготовлением и эксплуатацией подобных объектов.

СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………	3
Муратов А.В., Муратов В.А., Новикова И.А., Пирогов А.А. Алгоритм проектирования топологии СБИС и систем на кристалле………………..……………………………	4
Макаров О.Ю., Шапошников И.Б. Выбор методов тестирования клиентской части АСУ рынка FOREX…………	8
Антиликаторов А.Б., Чепелев М.Ю., Цветков В.В. Обеспечение динамических параметров и минимизации помех устройств аналого-цифрового преобразования………..….	12
Пашкевич С.Н. К вопросу о точности графологических способов………………………………………….…..…..	17
Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М. Исследование глубины дефектного слоя при шлифовании кремния…………	22
Пашкевич С.Н. Об особенностях распознавания рукописного текста в графологических системах защиты информации………………………………………………………....	26
Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М. Лужение наружных выводов транзисторов погружением в ванну с припоем…………………………………………………………………	29
Иванов С.В. Средства анализа в современных системах автоматизированного проектирования печатных плат...	32
Рогозин Е.А., Пашкевич С.Н. Способ использования графологии в биометрических системах защиты информации………………………………………………………….….	36
Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М. Пайка электрорадиоэлементов и микросхем волной припоя…………….	39
Сенькевич Д.В. Сравнительный анализ методов оценки эффективности современных нелинейных радиотехнических средств…………………………………………………	41
Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М. Износ деталей оборудования электронной промышленности…………….	50
Абулханов Р.Р. Способы и средства защиты АСК от программных атак внедрения деструктивного кода…	54
Скоробогатов В.С., Данилов Ю.М. Формирование микрогеометрии обработанной поверхности кварца при алмазном шлифовании…………………………………………..	59
Очнева Л.С., Самойленко Н.Э. Структурная схема алгоритма контроля знаний на основе обработки текстовой информации………………………………………………….…...	63
Очнева Л.С., Самойленко Н.Э., Лихуша Д.А. Сетевой источник вторичного электропитания…………………..	73
Хохленкова С.В., Никитин Л.Н. Жидкокристаллические и плазменные панели…………………………………	79
Шуваев В.А. Методы конструктивно-теплового синтеза при проектировании РЭС………………………….…..	84
Хохленкова С.В., Никитин Л.Н. Форматы сжатия видео семейства MPEG………………………………………….	87
Кабанов Д.А. Анализ угроз информационной безопасности в автоматизированных системах управления критического применения………………………………………	90
Хохленкова С.В., Герасимова Н.В., Никитин Л.Н. современные оптические носители………………….…………	95
Бирюков К.Н. Синтез программных систем защиты информации………………………………………………	99
Перетокин О.И. Анализ особенностей функционирования программных систем защиты информации в АСУ критического применения как объекта сертификации………..	103
Хохленкова С.В., Герасимова Н.В., Никитин Л.Н. Устройство для регистрации ионизирующего излучения…….	108
Донец С.А., Иванов С.В. Тенденции развития современной элементной базы и автоматизированных сборочно-монтажных производств РЭС………………………………..	112
Макаров О.Ю., Муратов В.А., Новикова И.А., Пирогов А.А. Алгоритмы и модели верификации топологии СБИС………………………………………………………….......	119
Анохин А.В., Макаров О.Ю. Основные тенденции развития средств проектирования микросхем FPGA………….	123
Жихарев С.В., Кретов С.Д., Турецкий А.В., Ципина Н.В. Электронный генератор детектора контура защитного заземления………………………………………………………...	130
Анохин А.В., Макаров О.Ю. Средства физического проектирования при разработке сбис…………………..	134
Макаров О.Ю., Сумин В.В. Создание специализированных микропрограммных автоматов на базе специализированных ИС…………………………………….……………….	140
Кретов С.Д., Кокотовская Л.В., Турецкий А.В., Ципина Н.В. Электронный речевой информатор………………	147
Макаров О.Ю., Сумин В.В. Автоматизированное проектирование микросхем PSoC с помощью программы PSoC Designer…………………………………………………………….	152
Кретов С.Д., Меремьянин А.В., Турецкий А.В., Ципина Н.В. Электронный стабилизатор переменного напряжения……………………………………………………...............	157
Муратов В.А., Новикова И.А., Пирогов А.А. О перспективах сертификации продукции, поставляемой для государственных нужд, с учетом баланса интересов…….........	161
Кретов С.Д., Турецкий А.В., Ципина Н.В. обеспечение процедур теплового расчета в процессе топологического проектирования РЭС……………………………………	164
Муратов В.А., Новикова И.А., Пирогов А.А. Критерии оценки эффективности применения методов неразрушающего контроля……………………………………………….	168
Кретов С.Д., Турецкий А.В., Ципина Н.В. Анализ теплового режима одноблочной конструкции РЭС при естественном охлаждении……………………………………………	173
Муратов В.А., Новикова И.А., Пирогов А.А. Диагностирование радиоэлектронных средств методом характерных неисправностей………………………………………….	178
Очнева Л.С., Самойленко Н.Э., Звегинцева Л.С. Выносной пульт управления передатчика………………….….	180
Макуров А.В., Карпцов Н.А., Никитин Л.Н. Современное охранное устройство…………………………….…..	185
Андреков И.К., Новикова И.А. Разработка универсального блока питания РЭС………………………………...	190
Куршев П.Л. Моделирование усилителя напряжения методом компьютерной интерполяции характеристик транзистора……………………………………………………….	192
Андреков И.К., Новикова И.А. Высокоэффективный источник вторичного электропитания РЭС………..….	200
Абулханов Р.Р. Анализ угроз безопасности информации в АСК. Угрозы внедрения деструктивного кода…..	205
Исаенко М.А., Никитин Л.Н. Частотомер на микроконтроллере………………………………………………..	207
Гундарев В.С. Методика оценки профессиональной подготовленности в процессе тренажерной подготовки операторов АСУ специального назначения……………………	210
Петров М.С., Никитин Л.Н. Конструкция метеостанции……………………………………………………………	216
Окрачков А.А. Математическая модель контроля эффективности программных систем защиты информации….	219
Кабанов Д.А. контроль целостности прикладного программного обеспечения АСУ критического применения…………………………………………………………………	224
Перетокин О.И. Анализ процесса сертификации программных систем защиты информации АСУ критического применения……………………………………………………….	231
Бирюков К.Н. Модель динамики функционирования программных систем защиты информации……………..	238
Зеленин А.Ю., Муратов А.В. Управление развитием региональной системы телерадиовещания на основе имитационного моделирования инвестиционных процессов…	241
Окрачков А.А. Анализ эффективности программных систем защиты информации при их контроле……..	246
Сенькевич Д.В. сравнение результатов имитационного моделирования нелинейных эффектов с экспериментальными и расчетными данными	252
Заключение…………………………………………	261

283