Методика обеспечения информационно-системной безопасности человеко-машинных систем с помощью нормализации их проблемной области на основе языка радикалов М.В. Пирогов (1)

Проблема информационно-системной безопасности (ИСБ) человеко-машинной системы (ЧМС) Решение любой задачи должно быть обеспечено независимо от формы и полноты её исходной информации путем получения дополнительной информации (УЛЬТРАОПЕРАТОРЫ). Решение любой задачи, должно учитывать не только саму частную задачу, но и её последствия во всей проблемной области ЧМС, системную целостность ЧМС, бесконфликтность в течение всего жизненного цикла ЧМС (СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД). Недостаточность современных математических и программных средств для обеспечения ИСБ ЧМС. Необходимы новые математические средства (МС) ЧМС, обеспечивающие процесс ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ ЧМС. (2)(2) ИСБ 1. Информационная безопасность (устойчивость) ЧМС 2. Системная безопасность ЧМС

Интеллектуализация ЧМС Новые математические средства ЧМС СОКР Будущие средства сопровождения ЧМС ЧМС Средства сопровождения ЧМС Среда эксплуатации ЧМС Р е ш е н и е з а д а ч ж и з н е н н о г о ц и к л а Ч М С Будущая ЧМС Среда создания ЧМС (3) ТЗ СОКР – Стенд Обеспечения Комплексных Разработок

Среда радикалов – основа интеллектуализации ЧМС Радикал – функциональная система, имеющая два доступных вида состояний – пассивное и активное. С р е д а р а д и к а л о в А к т и в а т о р ы Р а б о ч а я п о д с и с т е м а (4) А к т и в и р у ю щ а я п о д с и с т е м а

3. ИСБ решение служебных задач: 1. Варианты (версии), копии, носители информации. 2. Места хранения. 3. Поиск. 4. Распознавание. 5. Копирование, перенос. 6. Ссылки. 7. Виды представления. 8. Уровни доступа. 9. Ответственность и т.д. 2. ИСБ решение задач жизненного цикла с помощью активирования среды радикалов: 1. Задачи, методы, библиотека задач и методов. 2. Задачи и подзадачи. 3. Задачи, методы и составляющие. 4. Формирование метода, его активация. 5. Активация описаний составляющих. 6. Управление работой метода, его модификация. 7. Завершение работы метода. 8. Изменение описаний. 9. Сообщения. 10. Обработка последствий изменений описаний. 11. Целостность и т.д. 1. ИСБ описание объектов (с учетом их связей) в форме среды радикалов: (5) 1. Материальные и идеальные. 2. Дискретные и непрерывные. 3. Статические и динамические. 4. Одушевленные и неодушевленные. 5.Другие объекты. Язык радикалов – основа новых МС ЧМС

Язык радикалов – язык схем радикалов Алфавит: a,b,…,0,1,…,{,},… Имена радикалов: Name9, Name[9], Name[*] Цепочки радикалов: Name9; N21 N22 N23; N23 N22 N21; Схема радикалов – множество цепочек радикалов. (6)(6) Схождение: Пр. {d[0] N51 N52;d[1] N61 N62;} N71 Ветвление: Пр. N30 {d[0] N31 N32;d[1] N41 N42;} Вложение: Пр. N0 {0 N1 N11 {1 N111 N1110; N112 N1120; }1 N2 N21 {1 N211 N2110; N212 N2120;}1 }0

Нормализация среды радикалов (7)(7) Координатизация среды радикалов. Выделение в среде уникумов и контейнеров. Координатная система контейнеров. Визуализация (геометризация) среды радикалов. Ультраоснащение среды радикалов. Создание трех частей среды радикалов: Опорная среда – составляющие ЧМС. Ультра среда – средства сопровождения ЧМС. Терминальная среда – датчики и исполнители. Активация среды радикалов. Организация среды радикалов по принципам... Создание средств активации и механизма разрешения конфликтов в среде радикалов. Этап 2 Этап 1 Этап 3

Координатизация среды радикалов У н и к у м ы u[1:*] [2:*] [3:*] [4:*] [5:*][6:*] SmthUnicum; uSU; 1-тип; 2-массив; 3-индекс; 4-версия; 5-модификация; 6-копия. u0; u1; u-1; …; u0,0…00; u0,…01; u-0,0…01; …;uFalse; uTrue; um; …; Формальные константы: uIntNull; uFloatNull; uBooleanNull; uIntSmth; uFloatSmth; uBooleanSmth; uIntAny; uFloatAny; uBooleanAny; uUnitNull; uUnitSmth; uUnitAny; К о н т е й н е р ы c[1:*] [2:*] [3:*] [4:*] [5:*] [6:*] SmthContainer; cSC. d[1:*][2:*]SmthDirect; d[*][*]SD; d[*]SD; dSD; cSC {dSD …; …; dSD …;} (8)(8) П р и м е р. cWholeAndParts {d[0]Whole …; d[1]Parts …;} cWholeAndParts d[0]Whole cUnitVar {0 d[0]UnitVarValue cUnitVarValue {1 d[0]Many …; d[1]ChoiceUnitOfMany … uSmthUnitN; }1}0 cWholeAndParts d[1]Parts cParts { d[0]Part … uSmthUnitA; … d[*]Part … uSmthUnitZ;}

Ультраоснащение среды радикалов У л ь т р а к о н т е й н е р ы т и п а 1 Ultra1CSmthName {1 d[0]Conclusion cSmthContainer {2... d cSmthUnitsMany; … d ChoiceUnitOfMany Name[i];...}2 d[1]Premise ;}1 Name[i], i=0,..., N: uSmthUnicum; VarSmthName = (9)(9) FirstLink {d cAllContainers; d cAllUltraContainers;} cAllContainers - опорная среда cAllUltraContainers - ультра среда

У л ь т р а к о н т е й н е р ы т и п а 2 Ultra2CSmthName {1 d[0]Conclusion cSmthContainer {2... d cSmthUnitsMany … d ChoiceUnitOfMany Name[*];...}2 d[1]Premise cAnd {2d[0]Premise cSmthContainer {3…d cSmthUnitsMany … d ChoiceUnitOfMany Name[*];}3… d[*]Premise cSmthContainer {3…d cSmthUnitsMany … d ChoiceUnitOfMany Name[*];}3 }2 }1 Name[*]: uSmthUnicum; VarSmthName = (10)

Среда радикалов (11) Т е р м и н а л ь н а я с р е д а р а д и к а л о в О п о р н а я с р е д а р а д и к а л о в Средства ИСБ сопровождения ЧМС Датчики и исполнители Составляющие ЧМС Ульраоснащенная среда радикалов У л ь т р а с р е д а р а д и к а л о в

Принципы верхнего уровня (12) 1. П. первого звена FL …; (FL – FirstLink) 2. П. первого контейнера FL cACsOfFL …; (cACsOfFL – сAllContainersOfFirstLink;) 3. П. выделения всех систем верхнего уровня FL cACsOfFL dASs cASs dSS uSS; (cASs – сAllSystems, uSS – uSmthSystem) 4. П. неизвестной системы. (Резервирование звеньев роста. Открытость схемы) FL … cASs dNS uNS; (uNS - uNullSystem) … … … Организация среды радикалов

Принципы среднего и нижнего уровня (13) Принцип выделения всех контейнеров системы. Принцип выделения всех параметров системы. Принцип выделения всех уникумов системы. Принцип неизвестного уникума-составляющей системы. Требуется разработка новых принципов: Принципы использования параметров в описаниях. Принципы временных контейнеров. Принципы вариантности. Принципы трех систем. и др.

Активация среды радикалов В ы д е л е н и е с х е м. Пр. N30 {d[0] N31 N32; d[1] N41 N42;} m[0] N30 {m[0] d[0] m[0] N31 m[0] N32; d[1] N41 N42;} N50=m[0] N30 {m[0] d[0] m[0] N31 m[0] N32;} Выделенная схема N50 =N30 {d[0] N31 N32;} (14) Запрос типа1 ? [1]Question[i] FirstLink cAllContainers d[*] cSmthContainer …; К среде радикалов: FirstLink cAllContainers {0 … d[*] cSmthContainer {1 … d[0]Many cSmthUnitsMany; d[1]ChoiceUnitOfMany uSU_N; …}1 …}0 О т в е т ы cAnswer {d[0]Brief …; d[1]Full …;} cAnswer d[0]Brief cBooleanVar {1 d[0]BooleanVarValue cBooleanVarValue {2 d[0]Many cBooleanMany …; d[1]ChoiceUnitOfMany …;}2}1 С т а н д а р т н ы е и м е н а N o и Y e s: cAnswer {d[0]Brief … uFalse; d[1]Full ;} cAnswer {d[0]Brief No; d[1]Full ;} cAnswer {d[0]Brief … uTrue; d[1]Full FirstLink …;} cAnswer {d[0]Brief Yes; d[1]Full FirstLink …;}

З а п р о с ы т и п а 2 ?[2]Question[i] FirstLink cAllContainers d[*] cSmthContainer {... d cSmthUnitsMany … d ChoiceUnitOfMany Name[i];...} Name[i], i=0, …, N: d UofM uSmthUnicum; d ChoiceUnitOfMany uSmthUnicum; dChoiceUnitOfMany VarSmthName=; О т в е т ы cAnswers {1 d[0]Answer cAnswer {2 d[0]Brief cVars {3 dVar VarSmthName = uSmthUnicumA;... dVar VarSmthName = uSmthUnicumZ;}3 d[1]Full FirstLink cAllContainers d cSmthContainer; }2... dAnswer cAnswer {2 d[0]Brief … d[1]Full …}2 }1 (15)

(16) cACs-cAllContainers cACsOfST - cAllContainersOf SmthType cM - cMany cR - cCanPutOnRegulary cS-cSubstituteOfUnit Визуализация Координатизация предметной области

cACs-cAllContainers cAUCs – cAllUltraContainers cR - cCanPutOnRegulary cS-cSubstituteOfUnit cE – cCanPutOnExtremely U2CE – U2CExtremely (17) Ультраоснащение

(18) Радикал-активатор и его базовый цикл cACs-cAllContainers cAUCs - cAllUltraContainers cR - cCanPutOnRegulary cS-cSubstituteOfUnit cE - cCanPutOnExtremely U2CE-U2CExtremely cQ - cQuestion cAQs - cActiveQuestions cNowAQ - NowActiveQuestion Настройка активатора по запросу

(19) Радикал-активатор и его базовый цикл cACs-cAllContainers cAUCs - cAllUltraContainers cR - cCanPutOnRegulary cS-cSubstituteOfUnit cE - cCanPutOnExtremely U2CE-U2CExtremely cQ - cQuestion cAQs - cActiveQuestions cNowAQ - NowActiveQuestion Активация среды с целью поиска ответа

(20) Связывание переменных и уникумов при получении ответа на запрос

(21) Завершение поиска ответов на запрос

Преобразования векторов в базовом цикле радикал-активатора f1(VectName, …) – поворот; f2(VectName, …) – растяжение-сжатие; f3(VectName, …) – сдвиг (22) Преобразование a1: U2CE 19 cNowAQ 24 ?Q[0] 25 ; , cNowAQ_1_18 cNowAQ_1_19 Поворот: f1(cNowAQ_1_18) Растяжение-сжатие: f2(f1(cNowAQ_1_18)) Сдвиг: f3(f2(f1(cNowAQ_1_18)))=cNowAQ_1_19 a1 Преобразование b1: U2CE 19 cNowAQ 24 ?Q[0] 25 ; 26 cAQ cAQ_1_17 cAQ_1_20 Растяжение-сжатие: f2(cAQ_1_17) Сдвиг: f3(f2(cAQ_1_17))=cAQ_1_20 b1 1,2

f4(VectName1, VectName2) – сложение (23) Rect1 и преобразование с: 0 1 c u4 Var1 cE U2CE cAnd cQ ?Q[0] Rect1 V_8 Sum_8_15 V_8_15 Var1_ Сложение: f4(V_8, V_8_15)=Sum_8_15 Поворот: f1(Sum_8_15) Растяжение-сжатие: f2(f1(Sum_8_15)) Сдвиг: f3(f2(f1(Sum_8_15))) = Var1_23

Теорема о радикал-активаторе (24) Для ЛЮБОЙ нормализованной среды радикалов, представленной нормализованной системой векторов геометрического отображения, СУЩЕСТВУЕТ конечная последовательность запросов, с помощью которой радикал-активатор, используя штатные преобразования векторов, полностью раскрывает исходную среду радикалов за конечное число шагов.

Технология решения задач в активирующей подсистеме (25) Все задачи системы Решаемая задача системы Запросы Начальная схема Ресурсы Ответы Отчетные схемы Подзадачи Методы решения Метод решения Иерархия подзадач Базовые задачи системы

(26) Базовые задачи системы Методы решения базовых задач Базовая задача Базовый метод Радикал-активаторы системы Выбранный радикал-активатор Обрабатываемая схема Запросы Предыдущие активаторы Последующие активаторы Радикал - активатор

(27) Классифицируемая схема Выбранный класс схемы Ультра контейнеры классификации Схема-оценка Все классы схемы Классификация и оценки схем Оцениваемая схема Оценки схемы Схема-оценка Метод оценка Классы преобразований и классы схем: Решение задач – применение методов, преобразования схем. Классы преобразований схем: тождественные, нетождественные. Классы схем: не развертываемые, развертываемые.

Теоремы о не развертываемых схемах (28) FirstLink cAllBigger1DParameters_System cAll1DParameters_System c[1:i]1DParameter_System cAllUltraContainers_FirstLink ; uSmthFloat_i VarBigger1DParameters_System Var1DParameters_System ?[2]Query FirstLink … uSmthSystem … cAllBigger1DParameters_System d[*] VarBigger1DParameters_System; ?[2]Query FirstLink … uSmthSystem … cAll1DParameters_System d[*] Var1DParameters_System; Пусть Тогда

Теоремы о развертываемых схемах (29) FirstLink cAllBigger1DParameters_System cAll1DParameters_System c[1:i0, 2:*]1DParameter_System … c[1:ij, 2:*]1DParameter_System … c[1:im, 2:*]1DParameter_System cAllUltraContainers_FirstLink Ultra1Container c[1:ijk, 2:*]1DParameter_System c[1:ij, 2:*]1DParameter_System uSmthFloat_i0 uSmthFloat_ij uSmthFloat_im uSmthFloat_ijk VarSmthFloat ?[2]Query FirstLink … uSmthSystem … cAll1DParameters_System d[*] c[1:ijk,2:*]c1DParameter_System … VarSmthFloat; Пусть Тогда

(30) Заполнение контейнеров Xi,Xj-контейнеры уникумов Добавление контейнеров Добавление уникумов Информационно-безопасный рост среды радикалов TSHEETSIGNXiXj c1cContainer11 c1cContainer12 c1… c2cContainer211 c2cContainer22 c2… 1 u1uUnicum11 u1uUnicum12 u1… u2uUnicum212 u2uUnicum22 u2… 3 2 3

Конфликты в среде радикалов и их разрешение (31) Преобразования контейнеров: нуль-конфликт, минус-конфликт, плюс- конфликт. Преобразования системы контейнеров и их конфликты. Уход от конфликтов, управляющие воздействия. Охватывающий и охватываемый контейнеры, их конфликт. Приближение сложных контейнеров более простыми. Пары контейнеров, не преобразуемые (тождественно преобразуемые), преобразуемые контейнеры пары. Бесконфликтность жизненного цикла пары контейнеров. Управляемые/неуправляемые контейнеры. Штатные/нештатные преобразования контейнеров. Последовательности преобразований. Безопасные и опасные преобразования. Представление преобразований последовательностями конфликт преобразований. Возможность быстрого захвата/освобождения контейнеров уникумами. Возможный колебательный характер процессов. «Разрешающая способность» системы. Критический уникум.

Базовые задачи о конфликтах. Задача о двух уникумах (32) с0 с1 с01 с11 с0z с1z … … … Внешняя среда ЧМС: u0 (с0, с01, …, с0z). ЧМС: u1 (с1, с11, …, с1z). Преобразования с0, с01, …, с0z - НК–неконтролируемые (неуправляемые). (Возможно, НШ–нештатные.) Преобразования с1, с11, …, с1z - К–контролируемые (управляемые).

Задача о трех уникумах u1 – ЧМС, u2, u3 – составляющие ЧМС. u1 – с1, с11, …, с1z; u2 – с2, с21, …, с2z; u3 – с3, с31, …, с3z; (33) с1 с2с2 неконтролируемые с3 контролируемые … … … с1z с2z с3z неконтролируемые контролируемые Нештатное преобразование контейнеров с2, с21, …, с2z

Задача об n+1 уникуме Внешняя среда ЧМС: u0 (с0, с01, …, с0z). ЧМС: u1 (с1, с11, …, с1z). Составляющие ЧМС: u2 (с2, с21, …, с2z), …, un (сn, сn1, …, сnz). Преобразования: К-контролируемые, НК–неконтролируемые, НШ–нештатные. (34) с1 с2с2 сkсk … с0 … c(k+1) … сnсn НК, НШ К НК, НШ НК, НШ К К с11с11 с21 сk1 с01 … c(k+1)1 … сn1 НК, НШ К НК, НШ НК, НШ К К с1z с2z сkz с0z … c(k+1)z … сnz К НК, НШ НК, НШ К К НК, НШ