3345
.pdfтиворечивого их формирования необходимо использовать формализованный метод. Такой метод, называемый «фрейм-сценарием», мы и используем. Исходной основой для формирования морфологического описания, формализованной в используемом нами методе, является цель системы. Так как отсутствие детальности описания цели (в определенном срезе) является отсутствием специального знания, то для получения неизвестного знания можно использовать фундаментальную тестовую (вопросно-ответную) процедуру. Ее сущность состоит в следующем, см. рис.2.4.
Неизвестное знание заключается в заголовок фреймсценария, выраженного в форме ключевого слова, "накрывающего" своим содержанием все мыслимые элементы системы. Для этого в качестве ключевого слова нам необходимо взять слово, характеризующее целенаправленность проектируемой системы, например: "защитить", "обеспечить", "преодолеть", "достичь", "вывести" и т.п.
Содержание каждого из этих слов подразумевает гигантское многообразие ситуаций, зависящих от контекста (цели рассмотрения, назначения системы и т.п.). Поэтому неизвестное содержание ключевого слова надо целенаправленно раскрыть.
Раскрыть содержание неизвестного можно только привлечением дополнительных данных. Механизмом такого привлечения является поиск ответов на поставленный вопрос, ибо вопрос – это запрос мысли, адресуемый непосредственно неизвестному. То есть вопрос обеспечивает направленность наполнения представления деталями, содержащимися в ответах на вопрос. С формальной точки зрения вопрос является мягкой ассоциацией, обеспечивающей отношение «один к многим».
Так как вопросов можно задать бесчисленное множество, то нужно уметь выделять главные из них. Это реализуется фреймовым подходом, ибо "фрейм" в переводе означает "каркас", "остов", "рамка" ситуации, то есть вопросы адресуются к характеристикам, определяющим в ситуации самое необходимое. При этом важно определить, с чего следует начать, то есть найти первую "зацепку" отчетливости содержания ключевого слова.
241
Приведенные выше ключевые слова имеют конфликтную сущность, которая формирует первый уровень отчетливости содержания слова. Это содержание определяется полной группой вопросов, формирующих содержание конфликтного действия, например, «защитить» – «что» – «от чего» – «зачем». Тем самым раскрывается содержание действия, являющееся первым слоем детализации содержания ключевого слова. Формально это можно
представить |
фактом |
задания |
начального |
множества |
||
|
|
|
||||
M H |
x |
P( x ) |
со свойством Р(х)=Р («что», «от чего», «зачем»), |
|||
где «что» – свои действия Д, «от чего» – действия соперника – В, «зачем» – действия по защите З.
После выявления содержания действия можно приступить к выявлению его участников и условий выполнения. Тем самым формируется второй слой детализации содержания ключевого слова.
Это обеспечивается формулированием ответов на вопросы: "кто", "где", "когда", "как". Сочетание всех ответов на эти вопросы определяет содержание множества {M1} элементов с атрибутами первого уровня детализации. Дальнейшей детализации на этом уровне нет, так как спросить о дальнейших деталях действий на данном уровне нельзя. Поэтому дальше выбирается один из участников действия (не все, как на первом уровне), то есть берется элемент m1 {M1} и операции предыдущих 2х слоев детализации повторяются, и так несколько раз. В итоге формируется множество Мк элементов требуемого (по задаче) уровня детализации, которое
задается перечислением, то есть M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
x ,x |
2 |
,..., x |
n |
или x |
i 1,n . |
|||
|
1 |
|
i |
|
|||||
Физически это означает следующее.
Системные действия, определяемые содержанием ключевого слова, проводятся в каком-то производственном, организационнотехническом или ином формировании. В ходе детализации (сначала по содержанию действий, и далее – по составу участников и условий проведения) оно будет раздроблено до более мелких подразделений (более мелких участников). Вот такое (более мелкое) подразделение, как материальный объект, мы и берем в качестве
242
элемента множества m1 {M1} при повторной детализации. То есть берется за основу более мелкий объект и все сходные (почти аналогичные по содержанию) действия рассматриваются применительно к нему. В ходе такой (второй) детализации получается часть от объекта m1 и так далее, пока не получим требуемую детализацию, принимаемую в нашей системе за элемент, то есть далее неделимый. Это первое.
Каждый акт (слой) раскрытия содержания ключевого слова рассматривается как уровень представления системы, то есть как уровень представления ее морфологического описания.
Так как детализация на каждом уровне морфологического описания осуществляется в два слоя, а "передача" данных на следующий уровень осуществляется с одного – второго слоя, то в описании достигается согласованность уровней описания при последовательном наращивании его детализации. Это очень важно для постепенного "приведения" топологических (т.е. рыхлых) свойств системы к жестким – метрическим. Тем самым обеспечивается квазифункциональность при синтезе облика системы, обеспечивающая превращение неформального системного анализа в более строгую науку. Это второе.
Содержание каждого уровня описания определяется совокупностью признаков – в качестве их выступают содержания вопросов и совокупностью значений признаков – ответов на вопросы. Поэтому морфологическое описание системы можно представить в виде таблицы следующего содержания.
|
|
|
|
Таблица |
|
Морфологическое описание системы "Х – У" |
|||
Уровень |
|
Наименование |
Значения |
Дополнительные |
описания |
|
признаков описания |
признаков описания |
характеристики |
1 |
|
2 |
3 |
4 |
Первый |
|
1. Этап существова- |
Имеется от 2х до |
|
(верхний) |
|
ния |
m значений |
|
уровень |
|
… |
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
243
В моей практике при синтезе системы защиты информации при действиях войск объединения уровнями описания были: "вариант обстановки", "эпизод", "ситуация", "состояние". Всего было 18 признаков, значения которых менялись от двух до более сотни.
В итоге морфологическое описание имело 3 103 сочетаний значений на первом уровне, 6 108 – на втором, 2 109 – на третьем и 3 1011
– на четвертом. Это немыслимая по величине размерность. Для дальнейшего использования описание необходимо сжимать, вводя классы эквивалентности на значениях признаков, то есть признавая группы этих значений определенного диапазона (разброса) за одинаковые. Такая операция называется типизацией описания системы.
Типизации подлежат только те элементы описания, которые используются операционно, то есть для получения новых фрагментов системного представления. Для нас очень важно формулирование задач, вытекающих из содержания цели, и возможные способы и условия их решения. Поэтому задачи формулируются по основе элементов описания второго уровня, а способы их решения – четвертого (последнего).
Так как задача должна нести и "кусочек" цели, то есть иметь указанную степень (долю) вклада результата ее решения в объем цели, которую морфологическое описание дать не может, то необходима специальная методика обоснования требуемой (проектной) эффективности решения каждой задачи. Она должна быть количественной, о чем будет сказано ниже (в п.4.5).
Для введения классов эквивалентности на множествах необходимо иметь значения критериев эквивалентности. Они могут быть количественными и качественными. Качественные критерии формулируют профессионалы данного вида деятельности на основе здравого смысла. Они применяются к тем характеристикам (элементам морфологического описания), влияние которых никак нельзя оценить количественно.
В качестве количественного критерия эквивалентности обычно принимается определенное значение расстояния Хэмминга. Суть его очень проста и состоит в следующем.
244
|
, то х1 ~ х2, где - принятый по- |
|
Если |
f ( x1 ) f ( x2 ) |
|
рог (критерий) эквивалентности.
На основе классов эквивалентности, осуществляющих сжатие морфологического описания на 6 – 7 порядков, формулируются задачи по выполнению цели системы. В свою очередь, на основе содержания задач формулируется функциональное описание системы.
4.3.3. Функциональное описание системы
Функциональное описание раскрывает порядок функционирования системы и всех ее элементов при достижении своей цели решением совокупности задач. Из содержания задач устанавливаются два важных для содержания функционального описания фактора, а именно: содержание физических действий, посредством которых решаются задачи; пространственно-временные параметры выполнения действий.
Для построения функционального описания можно также использовать фрейм-сценарий, но в этом нет необходимости. Это объясняется тем, что функциональное описание строится на основе морфологического, которое уже обеспечило сквозную согласованность всех уровней описания определяющей системы. Поэтому согласованность ответов на вопросы о представлении функционирования достаточна в рамках только одного уровня. А этого можно достичь и без использования формального метода. Это мера вынужденная, ибо отчетливость представления функционирования системы более бледная и укладывается только в один вопрос: "как" это действует (делается)?, не обеспечивая преемственности от уровня к уровню.
Детализация функционального описания по уровням осуществляется за счет дробления объектов, на которых выполняются физические действия (группировка объектов, один объект, фрагмент объекта, элемент объекта и т.д.). Так как процесс функционирования неизвестной системы наиболее понятен на нижнем уровне, то функциональное описание, в отличие от морфологического, составляется "снизу вверх", т.е. от нижнего уровня детализации к верхнему. Но это влечет большую детальность. Поэтому поступа-
245
ют компромиссно – детализацию начинают со второго уровня (уровня задачи) и распространяют «вверх» и «вниз».
Описание включает 4 фрагмента: уровень описания; этапы выполнения действий; содержание операции; количественные характеристики результатов операций. Для каждой операции определяется показатель качества результата их выполнения, то есть та характеристика, по значению которой судят о степени выполнения операции. Формализованная связь показателей качества операции названных уровней и составляет основу математической модели функционирования системы. Поэтому функциональное описание составляет основу построения математической модели системы.
Составление описаний сложных систем не обходится без упрощений, допущений, ошибок. Для обеспечения корректности процедуры проектирования (синтеза) системы все эти допущения должны быть систематизированы в специальном описании – описании допущений (иногда еще называется "информационным"). На его основе формулируются требования к математической модели системы по границе применимости и по точности.
Математическую модель функционирования системы в интересах достижения ее цели целесообразно представить в виде комплекса из 3х моделей последовательно увеличиваемой детальности: общесистемная модель М1; системная модель М2; конструктивная модель М3, см. рис.4.2.
Общесистемная модель М1 устанавливает зависимость границ системы от системообразующего фактора, см. рис.4.1. На ее основе строятся более детальные описания системы, составляющие суть модели М2. Модель М2 устанавливает связь 3х частных систем: целезадающей надсистемы; функциональной системы, определяющей содержания физических действий и условий их выполнения; исполнительной подсистемы, реализующей цель и являющейся результатом проектирования, см. рис.4.2.
Модель М2 должна зафиксировать основные особенности системы, подлежащие воспроизведению в модели М3: динамическая – статическая; конфликтная – неконфликтная; ситуационная – поведенческая (процессная); с условным масштабом времени – в реальном масштабе времени. По форме модель М2 является фор-
246
мализованной, то есть фиксирует связи между основными системными свойствами моделируемой реальности, обозначенные формально. В ней еще нет функциональной зависимости между моделируемыми сущностями, соответствующей «физике» протекаемых процессов. Все это будет в модели М3. На выходе модели М2 устанавливаются требования к детализации описаний и требования к точности модели М3.
Конструктивная модель М3 должна воспроизвести с требуемой точностью весь процесс функционирования системы. Ее основное назначение – оценивание эффективности всех средств и их комплектов, используемых для решения сформулированных задач системы. Ее содержание более подробно будет изложено в п.4.4.
4.4. Методы оценивания и улучшения характеристик (параметров) системы
Основными характеристиками проектируемой системы являются: степень достижения поставленной цели – эффективность системы, а также состав и характеристики исполнительных элементов системы, удовлетворяющих критерию "эффективность – затраты". Нам необходимо рассмотреть методы получения этих характеристик.
4.4.1. Методы оценивания эффективности
Эффективность является количественной мерой степени достижения поставленной цели. Так как все действия разумных людей на земле являются целеустремленными, ибо "цель", как сказал Б.Пастернак, "является первоосновой мира", то эффективность является фундаментальной категорией, знать и уметь вычислять ее должен каждый. Особенно профессионал своего дела.
Количественная характеристика, по которой судят об эффективности (чего-то) называют показателем эффективности. При этом в многообразии реальной практики следует различать "эффективность воздействия на что-то" и "эффективность использования чего-то", например, финансов. Эта экономическая эффективность нами не рассматривается. Мы рассматриваем вопрос оцени-
247
вания эффективности какого-то воздействия, определяемой по ка- кому-то показателю.
Определение показателя эффективности возможно двумя общенаучными методами: экспериментом (испытанием) и математическим моделированием (в настоящее время часто называют вычислительным экспериментом).
Вычислительный эксперимент, введенный акад. А.В.Самарским, осуществляется с помощью вычислительных средств в формальной среде, позволяющей воспроизвести в математической форме необходимые закономерности, определяющие значение показателя эффективности.
Экспериментальный метод используется для оценивания эффективности готовых физических средств, результат применения которых воспроизводится физическими закономерностями. Используется в ходе испытаний созданного нового (в частности, изделия). Если же средство только проектируется , то есть существует в мыслях, или физические закономерности получения его результата невозможно воспроизвести, или они опасны для окружающих, то эффективность измеряют вычислительным методом. Инструментом такого вычисления является математическая модель, отображающая в математической форме закономерности получения результата применения средства. Таким образом, для оценивания эффективности средств достижения цели, в том числе и применяемых системно, должна быть разработана математическая модель. О чем эта модель и какова она должна быть?
Так как оценивается эффективность, то есть результативность действий, то модель должна воспроизвести процесс совершения этих действий. Но из-за того, что вся жизнь – это действия, то необходимо их сущность (в нашей части) определить более четко.
Применительно к защите информации, в частности, от утечки - это действия, осуществляемые с помощью средств защиты, направлены на изменение характеристик тракта утечки в интересах снижения его работоспособности, измеряемой уменьшением количества утрачиваемой информации. И для того, чтобы оценить степень воздействия наших средств на характеристики тракта, то есть количественно оценить их эффективность, мы должны смоделиро-
248
вать процесс функционирования этого тракта таким образом, чтобы модель была чувствительна ко всем воздействиям средств защиты. Это не так просто. Сложность усугубляется еще и тем, что мы вынуждены рассматривать наши действия не прямо, а опосредованно через более длинную цепь доказательства с тем, чтобы "привязаться" со своими физическими эффектами к содержанию выполняемой системой цели - цели защиты, которая по содержанию не является физической, а формулируется с более общих позиций, понятных многим людям, а не только узким "спецам" по защите информации.
Вопрос о наглядности оценивания эффекта играет кардинальную роль в проблеме оценивания эффективности средств, их комплексов и систем. Он сводится к выбору подходящих (наглядных) показателей эффективности. А так как наглядность - это более широкая известность (почти всем), трактуемая с более общих позиций, то это приводит к необходимости учета в математических моделях оценивания эффективности бóльшего количества факторов, увязанных в более длинные технологические цепи зависимостей.
Для обеспечения компромисса "сложность - наглядность" показателя эффективности люди поступают традиционно: вычисляют (моделируют вычисление) нескольких различных по значимости (сложности) показателей, начиная от самых простых, понятных узким специалистам, до самых крупных - понятных почти всем, в нашем случае - руководителям крупных систем.
Применительно к защите информации показатели по значимости ("снизу вверх") разделяются так: технические - информационные (датчиковые) - системные - надсистемные (ценностные). Физически, применительно к защите информации от утечки, этот ряд выглядит так: сигнал / шум - вероятность обнаружения объекта
– источника информации - вероятность его вскрытия - ущерб от утечки информации. При этом все частные показатели между собой функционально связываются.
Теперь возникает вопрос, "а с какой точностью должны вычисляться показатели?". Молодые исследователи обычно говорят - чем точнее, тем лучше! Для этого строят избыточные по детально-
249
сти модели, затрачивая много лишнего времени. Но это не так и, притом, категорически. Вычислять показатель нужно с той точностью, какая требуется. Для ответа на этот вопрос необходимо выяснить, а для чего используется вычисленный показатель? Ответ: для упорядочения оцениваемых средств, их совокупностей, комплексов средств по эффективности. То есть показатель - это весы, шкала измерений! И его точность должна быть таковой, чтобы "разнести" по значимости самые близкие значения эффективности, чтобы они из-за ошибки вычисления не перепутывались. Тогда точность вычисления показателя должна быть такой
d Ј |
D min |
, |
|
|
D min |
||||
4 ё 6 |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
3s 3s
где min - расстояние между самыми близкими оцениваемыми значениями эффективности;
величины 4 и 6 соответствуют значению вероятности «разноса» результатов вычисления 0,99 и 1, соответственно.
Но у шкалы (показателя) должен быть "нуль". Возникает вопрос: "нуль" - это абсолютный или какой-то иной? Категорически не абсолютный, а относительный с точностью до зафиксированной ситуации, по содержанию общей и одинаковой для всех оцениваемых средств.
То есть мы говорим, что, проводя сравнительную оценку средств по их эффективности, мы получаем их соизмерение "локальное" (келейное), не увязанное в мировую шкалу абсолютного нуля. Но их сравнение из-за одинаковости получаемых ошибок является безошибочным, ибо ошибки компенсируются. Это нужно всегда помнить. И если вы получаете сравнения 2х объектов, полу-
250