RU2655466C1 - Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems - Google Patents

Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems Download PDF

Info

Publication number
RU2655466C1
RU2655466C1 RU2017127332A RU2017127332A RU2655466C1 RU 2655466 C1 RU2655466 C1 RU 2655466C1 RU 2017127332 A RU2017127332 A RU 2017127332A RU 2017127332 A RU2017127332 A RU 2017127332A RU 2655466 C1 RU2655466 C1 RU 2655466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
communication network
control systems
damage
communication
Prior art date
Application number
RU2017127332A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Бречко
Владимир Владимирович Бухарин
Алексей Васильевич Вершенник
Елена Валерьевна Вершенник
Наталия Владиславовна Львова
Юрий Иванович Стародубцев
Original Assignee
Александр Александрович Бречко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович Бречко filed Critical Александр Александрович Бречко
Priority to RU2017127332A priority Critical patent/RU2655466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2655466C1 publication Critical patent/RU2655466C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
    • G06N7/02—Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
    • G06N7/06—Simulation on general purpose computers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

FIELD: communication technique; calculation.
SUBSTANCE: invention relates to a method for simulating intentional damage to elements of a communication network and can be used in the design of communication networks to evaluate performance indicators. Above method includes additional specifying the simulation interval Tm, the duration of the model time step Δt, serviced control systems, the routing protocol, the average recovery time of each element of the communication network and its standard deviation, the threshold value of the damage probability for attributing the elements of the communication network to a plurality of damaged ones, placing the elements of the control systems over the elements of the communication network, building routes for servicing the information directions of control systems, defining the elements of the communication network used by the control system under study and antagonistic control systems, memorizing the elements of the communication network used to provide communication for each information direction of the control system being studied, redefining the structural significance of the elements of the communication network stored in memory, taking into account their use by antagonistic control systems, putting in correspondence the structural significance of the elements of the communication network and the probability of their deliberate damage, selecting the elements stored in memory sequentially for each information direction, for the selected elements at each step of the model time during the simulation interval, intentional damages are generated, realized by antagonistic control systems, initiating the beginning of the process of restoring the inoperative elements of the communication network, if all selected elements are operable, the value of the working information state of the information direction is increased by the step amount of the model time, after the end of the simulation interval, the readiness coefficient of the information direction is calculated and a list of inoperative communication network elements is output at each step of the model time.
EFFECT: increase the adequacy of modeling.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при проектировании сетей связи для оценки эксплуатационных показателей.The invention relates to the field of modeling communication networks and can be used in the design of communication networks to assess operational performance.

Предлагаемый способ может использоваться для прогнозирования при управлении организацией, система управления которой использует единый телекоммуникационный ресурс, одновременно с другими, в том числе антагонистическими системами управления, для определения надежности информационных направлений и определения поврежденных элементов сети связи.The proposed method can be used for forecasting when managing an organization whose management system uses a single telecommunication resource, simultaneously with other, including antagonistic control systems, to determine the reliability of information directions and identify damaged elements of a communication network.

Известен способ моделирования, реализованный в устройстве для моделирования отказов и повреждений в сложных системах [Гречишников Е.В., Любимов В.А., Поминчук О.В., Чемерис Г.В. Устройство для моделирования отказов и повреждений в сложных системах. Патент Российской Федерации №2292583, G06F 15/00, опубл. 27.01.2007 г.]. Способ заключается в определении начала очередной статистической реализации на время, соответствующее времени работы средства или комплекса связи, формировании потока отказов, при этом формируется первичный поток случайных импульсов, формируется равномерно распределенной случайное число, соответствующее номеру отказавшего элемента, выдается информация об отказавших элементах, о распределении отказов, о номерах отказавших элементов, формировании потока повреждений, при этом формируются случайно изменяющиеся во времени выходные напряжения, формируется случайное число, соответствующее номеру поврежденного элемента при другом, заданном, законе распределения, выдается информация о поврежденных элементах, о распределении повреждений, о номерах поврежденных элементов.A known modeling method implemented in a device for modeling failures and damage in complex systems [Grechishnikov E.V., Lyubimov V.A., Pominchuk O.V., Chemeris G.V. Device for modeling failures and damage in complex systems. Patent of the Russian Federation No. 2292583, G06F 15/00, publ. January 27, 2007]. The method consists in determining the beginning of the next statistical implementation for a time corresponding to the operating time of the communication facility or complex, forming a failure flow, the primary flow of random pulses being generated, a random number being uniformly distributed corresponding to the number of the failed element, information about the failed elements, and distribution failures, about the numbers of failed elements, the formation of a flow of damage, at the same time weekend maskers, a random number is generated corresponding to the number of the damaged element at another specified, the distribution law, given information about the damaged elements of the distribution of damage to non-damaged components.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности моделировать процесс возникновения преднамеренных повреждений элементов сети связи, имеющих различную структурную значимость в сети связи в условиях функционирования антагонистических систем управления, пользующихся единым телекоммуникационным ресурсом.The disadvantage of this method is the inability to simulate the process of the occurrence of deliberate damage to communication network elements having different structural significance in the communication network under the conditions of functioning of antagonistic control systems using a single telecommunication resource.

Известен способ моделирования отказов и повреждений сетей связи [Гречишников Е.В., Поминчук О.В., Иванов В.А., Шашкина Н.Е., Белов А.С. Способ моделирования отказов и повреждений сетей связи. Патент Российской Федерации №2351012, G06N 5/00, опубл. 27.03.2009 г.]. Способ заключается в нумерации средств, комплексов связи, линий (каналов) связи, при этом средства и комплексы связи нумеруются совместно от 1 до n, линии связи нумеруются от 1 до d, каналы связи нумеруются от 1 до k, далее осуществляемой имитации применения по назначению средств и комплексов связи, одновременно осуществляемой генерации времени возникновения эксплуатационных отказов, аварийных повреждений и сбоев средств и комплексов связи, а также генерации времени начала подавления линий (каналов) связи, определении начала очередной статистической реализации на время Δt, соответствующее времени работы средства или комплекса связи, при этом формируется случайное число ζ, соответствующее номеру отказавшего элемента, формировании случайного числа λ, соответствующего номеру поврежденного элемента при заданном законе распределения, формировании случайного числа μ, соответствующего номеру средства связи, имеющего сбой программного обеспечения, а также определении начала очередной статистической реализации, на время Δt, соответствующее времени начала подавления линий (каналов) связи, при этом формировании случайного числа η, соответствующего номеру подавленной линии (канала) связи, далее осуществляемом розыгрыше степени повреждения и номера поврежденных средств и комплексов связи, розыгрыше продолжительности подавления и номера подавленных линий (каналов) связи, осуществлении записи времени нарождения средств и комплексов связи в неработоспособном состоянии, а также продолжительности подавления линий (каналов) связи, проверки факта наступления отказа, повреждения, сбоя средств и комплексов связи и подавления линий (каналов) связи, фиксации номеров поврежденных (отказавших) средств, комплексов и номеров подавленных линий (каналов) связи, проверке работоспособности средств и комплексов связи. Линий (каналов) связи, фиксации общего времени нахождения их в работоспособном состоянии Тр, а также фиксации общего времени нарождения средств, комплексов, линий (каналов) связи в неработоспособном состоянии Тн, подсчете коэффициента готовности Кг, осуществлении имитации восстановления средств, комплексов линий (каналов) связи.A known method of modeling failures and damage to communication networks [Grechishnikov E.V., Pominchuk O.V., Ivanov V.A., Shashkina N.E., Belov A.S. A method for modeling failures and damage to communication networks. Patent of the Russian Federation No. 2351012, G06N 5/00, publ. March 27, 2009]. The method consists in numbering the means, communication complexes, communication lines (channels), wherein the communication means and complexes are numbered from 1 to n, the communication lines are numbered from 1 to d, the communication channels are numbered from 1 to k, then imitated the intended use communication means and complexes, simultaneously generating generation time of operational failures, emergency damages and failures of communication means and complexes, as well as generating the start time of suppressing communication lines (channels), determining the beginning of the next article implementation for a time Δt corresponding to the operating time of the communication facility or complex, and a random number ζ corresponding to the number of the failed element is formed, formation of a random number λ corresponding to the number of the damaged element for a given distribution law, formation of a random number μ corresponding to the number of the communication means, having a software failure, as well as determining the beginning of the next statistical implementation, for a time Δt corresponding to the time of the start of line suppression (channel fishing), while generating a random number η corresponding to the number of the suppressed communication line (channel), then drawing the degree of damage and the number of damaged communication systems and complexes, drawing the duration of the suppression and the number of suppressed communication lines (channels), recording the time of generation of funds and communication systems in an inoperative state, as well as the duration of suppression of communication lines (channels) of communication, verification of the occurrence of failure, damage, failure of means and communication systems and the occurrence of communication lines (channels), fixing the numbers of damaged (failed) means, complexes and numbers of suppressed communication lines (channels), verifying the operability of communication means and complexes. Communication lines (channels), fixing the total time spent in their working state T r , as well as fixing the total time of the means, complexes, communication lines (channels) in an inactive state T n , calculating the availability factor K g , simulating the recovery of funds, complexes communication lines (channels).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности моделировать процесс возникновения преднамеренных повреждений элементов сети связи, имеющих различную структурную значимость в сети связи в условиях функционирования антагонистических систем управления, пользующихся единым телекоммуникационным ресурсом.The disadvantage of this method is the inability to simulate the process of the occurrence of deliberate damage to communication network elements having different structural significance in the communication network under the conditions of functioning of antagonistic control systems using a single telecommunication resource.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявленному является способ моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи [Войцеховский А.И., Белов А.С., Киселев А.А., Иванов В.А., Кривенцов О.Б., Мельнов А.И. Способ моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи. Патент Российской Федерации №2449366, G06N 5/00, опубл. 27.04.2012 г.]. Способ-прототип заключается в нумерации элементов сети связи, генерации времени возникновения повреждений элементов сети связи, определении показателя относительной структурной значимости каждого элемента сети связи, расчете количества поврежденных элементов сети связи, розыгрыше номера поврежденного элемента сети связи с учетом показателя относительной структурной значимости каждого элемента сети связи, определении начала очередной статистической реализации на время Δt, соответствующего времени работы сети связи, проверке факта наступления события повреждения элементов сети связи, фиксации номеров поврежденных элементов сети связи, проверке технического состояния элементов сети связи, фиксации общего времени нахождения элементов сети связи в работоспособном состоянии Тр, фиксации общего времени нахождения элементов сети связи в неработоспособном состоянии Тн, расчете коэффициента готовности Кг,The closest in technical essence and performed functions analogue (prototype) to the claimed one is a method for modeling intentional damage to communication network elements [Voitsekhovsky A.I., Belov A.S., Kiselev A.A., Ivanov V.A., Kriventsov O. B., Melnov A.I. A method for modeling intentional damage to communication network elements. Patent of the Russian Federation No. 2449366, G06N 5/00, publ. April 27, 2012]. The prototype method consists in numbering the elements of the communication network, generating the time of occurrence of damage to the elements of the communication network, determining an indicator of the relative structural significance of each element of the communication network, calculating the number of damaged elements of the communication network, drawing the number of the damaged element of the communication network taking into account the indicator of the relative structural significance of each element of the network communication, determining the beginning of the next statistical implementation for the time Δt, corresponding to the time of the communication network, checking the fact the occurrence of the event of damage to the elements of the communication network, fixing the numbers of damaged elements of the communication network, checking the technical condition of the elements of the communication network, fixing the total time spent by the elements of the communication network in working condition T p , fixing the total time spent by the elements of the communication network in the inoperative state T n , calculating the availability factor K g

Недостатком способа-прототипа является имитация преднамеренных повреждений в отношении всех элементов сети связи с учетом их структурной значимости. При этом структурная значимость элемента определяется только на основе показателя живучести всей сети связи, без учета функционирования заданных информационных направлений между элементами множеств разнородных, в том числе антагонистических, систем управления и используемых протоколов маршрутизации, что снижает адекватность моделирования. При функционировании заданных информационных направлений между элементами множеств разнородных, в том числе антагонистических, систем управления, использующих единый телекоммуникационный ресурс, могут быть задействованы одни и те же элементы сети. В отношении таких элементов имитация преднамеренного повреждения не адекватна реальности, поскольку система управления не будет выводить из строя элемент сети, который использует сама.The disadvantage of the prototype method is the imitation of deliberate damage in relation to all elements of the communication network, taking into account their structural significance. At the same time, the structural significance of the element is determined only on the basis of the survivability index of the entire communication network, without taking into account the functioning of the given information directions between the elements of the sets of heterogeneous, including antagonistic, control systems and routing protocols used, which reduces the modeling adequacy. With the functioning of the given information directions between the elements of sets of heterogeneous, including antagonistic, control systems using a single telecommunication resource, the same network elements can be involved. In relation to such elements, the imitation of intentional damage is not adequate to reality, since the control system will not disable the network element that it uses itself.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа-прототипа за счет исключения возможности преднамеренных повреждений элементов сети связи, использующихся антагонистическими системами управления одновременно, а также повышение адекватности моделирования.The technical result of the invention is to expand the functionality of the prototype method by eliminating the possibility of deliberate damage to communication network elements used by antagonistic control systems at the same time, as well as increasing the modeling adequacy.

Технический результат достигается тем, что в известном способе моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи, заключающемся в том, что нумеруют элементы сети связи, определяют начало очередной статистической реализации, определяют показатель относительной структурной значимости каждого элемента сети связи, генерируют время возникновения повреждений элементов сети связи, дополнительно задают интервал моделирования Tm, длительность шага модельного времени Δt, обслуживаемые системы управления, протокол маршрутизации, среднее время восстановления каждого элемента сети связи и среднеквадратическое отклонение, пороговое значение для отнесения элемента сети связи к множеству поврежденных, размещают элементы систем управления по элементам сети связи, строят маршруты для обслуживания информационных направлений систем управления, определяют элементы сети связи, используемые исследуемой системой управления и антагонистическими системами управления, запоминают элементы сети связи, используемые для обеспечения связи по каждому информационному направлению исследуемой системы управления, переопределяют структурную значимость хранящихся в памяти элементов сети связи с учетом их использования антагонистическими системами управления, ставят в соответствие структурную значимость элементов сети связи и вероятность их преднамеренного повреждения, выбирают хранящиеся в памяти элементы последовательно для каждого информационного направления, для выбранных элементов на каждом шаге модельного времени: генерируют преднамеренные повреждения, реализуемые антагонистическими системами управления, инициируют начало процесса восстановления неработоспособных элементов сети связи, если все выбранные элементы работоспособны, то увеличивают значение времени работоспособного состояния информационного направления на величину шага модельного времени, после окончания интервала моделирования рассчитывают коэффициент готовности информационного направления и выводят перечень неработоспособных элементов сети связи на каждом шаге модельного времени.The technical result is achieved by the fact that in the known method for simulating intentional damage to communication network elements, namely, the elements of the communication network are numbered, the beginning of the next statistical implementation is determined, the relative structural significance value of each element of the communication network is determined, the time of damage to the communication network elements is generated, additionally set the simulation interval T m , the step duration of the model time Δt, the serviced control systems, the routing protocol , the average recovery time of each element of the communication network and the standard deviation, the threshold value for assigning a communication network element to a set of damaged ones, place the elements of control systems according to the elements of the communication network, build routes for servicing information directions of control systems, determine the elements of the communication network used by the control system under study and antagonistic control systems, remember the elements of the communication network used to provide communication for each information area To the studied control system, redefine the structural significance of the communication network elements stored in memory with regard to their use by antagonistic control systems, associate the structural significance of the communication network elements and the probability of their deliberate damage, select the elements stored in memory sequentially for each information direction, for the selected elements at each step of the model time: intentional damage is generated by antagonistic systems in In addition, they initiate the beginning of the recovery process of inoperative elements of the communication network, if all the selected elements are operational, then increase the value of the working state of the information direction by the value of the model time step, after the end of the simulation interval, calculate the readiness coefficient of the information direction and list the inoperative elements of the communication network at each step model time.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественные всем признакам заявленного решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed solution are absent, which indicates the compliance of the claimed method with the condition of patentability "novelty".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed method showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

"Промышленная применимость" способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие способ.The "industrial applicability" of the method is due to the presence of an elemental base, on the basis of which devices that implement the method can be made.

Заявленный способ поясняется чертежами:The claimed method is illustrated by drawings:

фиг. 1 - блок-схема способа моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи, функционирующей в интересах разнородных, в том числе антагонистических систем управления.FIG. 1 is a flowchart of a method for simulating intentional damage to communication network elements operating in the interests of heterogeneous, including antagonistic control systems.

Реализовать заявленный способ предлагается в виде блок-схемы, показанной на фиг. 1.To implement the claimed method is proposed in the form of a flowchart shown in FIG. one.

В блоке 1 задают следующие исходные данные:In block 1, the following initial data is set:

а) Задают интервал моделирования Tm - промежуток времени, в течение которого происходит процесс моделирования;a) Set the simulation interval T m - the period of time during which the simulation process;

б) Задают длительность шага модельного времени Δt - период, с которым происходят итерации при функционировании модели. Способы задания длительности шага модельного времени известны и описаны в [Сухорукова Е.В., Закалкин П.В., Андреянов С.Н. Моделирование торговых бизнес-процессов: способы задания модельного времени // Проблемы экономики и управления в торговле и промышленности. 2013. №1. С.104-109; Алисевич Е.А., Евграфов А.А., Нижегородов А.В., Стародубцев Ю.И., Сухорукова Е.В. Система моделирования динамических процессов. Патент на изобретение RUS 2541169, 26.02.2013].b) Set the duration of the step of the model time Δt - the period with which iterations occur during the operation of the model. Methods for setting the step duration of the model time are known and described in [Sukhorukova E.V., Zakalkin P.V., Andreyanov S.N. Modeling trade business processes: methods for setting model time // Problems of Economics and Management in Trade and Industry. 2013. No1. S.104-109; Alisevich E.A., Evgrafov A.A., Nizhegorodov A.V., Starodubtsev Yu.I., Sukhorukova E.V. The system of modeling dynamic processes. Patent for invention RUS 2541169, 02.26.2013].

в) Задают обслуживаемые сетью связи системы управления.c) Define the control systems serviced by the communication network.

В соответствии с [Ермишян А.Г., Мокрый Ю.В., Сивак А.А., Цветинский О.В. Теоретический компонент современных информационных систем и технологий: Монография / Под общ. ред. доктора воен. наук, профессора А.Г. Ермишяна. СПб.: Санкт-Петербургский военный институт внутренних войск МВД России, 2013. 512 с., стр. 152.] термин «система управления» имеет следующие определения:In accordance with [Ermishyan A.G., Wet Yu.V., Sivak A.A., Tsvetinsky O.V. Theoretical component of modern information systems and technologies: Monograph / Ed. ed. Doctors of the military. sciences, professors A.G. Ermishyan. SPb .: St. Petersburg Military Institute of Internal Troops of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 2013. 512 p., P. 152.] the term "command and control system" has the following definitions:

1. Система, обеспечивающая информационный обмен между органами и объектами управления по прямым и обратным каналам связи.1. A system that provides information exchange between organs and control objects via direct and reverse communication channels.

2. Система, способная к объединенным и управляемым действиям.2. A system capable of combined and manageable actions.

3. Целостная система, целеобусловленная своим назначением, задачами и функциями.3. A holistic system, purposeful for its purpose, tasks and functions.

Информационный обмен между элементами системы управления осуществляется с использованием сети связи. Однако сеть связи функционирует в интересах многих потребителей, в том числе и других разнородных систем управления [Анисимов В.В., Бегаев А.Н., Стародубцев Ю.И., Сухорукова Е.В., Федоров В.Г., Чукариков А.Г. Способ целенаправленной трансформации параметров модели реального фрагмента сети связи. Патент на изобретение RUS 2620200, 23.05.2016].Information exchange between the elements of the control system is carried out using a communication network. However, the communication network operates in the interests of many consumers, including other heterogeneous control systems [Anisimov VV, Begaev AN, Starodubtsev Yu.I., Sukhorukova EV, Fedorov VG, Chukarikov A .G. A method for purposefully transforming the parameters of a model of a real fragment of a communication network. Patent for invention RUS 2620200, 05.23.2016].

Разнородные - 1. Имеющие иные, отличные свойства, признаки. 2. Неоднородные по составу [Ефремова Т.Ф. Новый словарь русского языка. Толково-словообразовательный. М.: Русский язык, 2000].Heterogeneous - 1. Having other, excellent properties, signs. 2. Inhomogeneous in composition [Efremova TF The new dictionary of the Russian language. Interpretative and derivational. M .: Russian language, 2000].

Системы управления, использующие единый телекоммуникационный ресурс (сеть связи) могут быть антагонистическими. [Стародубцев Ю.И. Управление качеством информационных услуг / Ю.И. Стародубцев, А.Н. Бегаев, М.А. Давлятова; под общ. ред. Ю.И. Стародубцева. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. - 454 с., стр. 163].Control systems using a single telecommunication resource (communication network) can be antagonistic. [Starodubtsev Yu.I. Quality management of information services / Yu.I. Starodubtsev, A.N. Begaev, M.A. Davlyatova; under the general. ed. Yu.I. Starodubtseva. - SPb .: Publishing house of the Polytechnic. University, 2017. - 454 p., p. 163].

Антагонистические - взаимно отрицательные, направленные друг против друга, враждебные [Идеографический словарь русского языка. - М.: Издательство ЭТС. Баранов О.С. 1995].Antagonistic - mutually negative, directed against each other, hostile [Ideographic Dictionary of the Russian Language. - M .: ETS Publishing House. Baranov O.S. 1995].

Антагонистичность систем управления обусловлена конфликтом целей систем. Цели могут не только не совпадать, но и достижение своих целей одной системой управления, может быть следствием затруднения или невозможности достижения целей другой системой управления. Конфликт целей является ключом к возникновению преднамеренных повреждений элементов сети связи как технологической основы систем управления. [Ермишян А.Г. // Теоритические основы построения систем военной связи в объединениях и соединениях: Учебник. Ч. 1. Методологические основы построения организационно-технических систем военной связи. СПб.: ВАС, 2005. С. 433; Боговик А.В., Игнатов В.В. // Теория управления в системах военного назначения: Учебн. ВАС, 2008. С. 35; Анисимов В.В., Бегаев А.Н., Стародубцев Ю.И., Сухорукова Е.В., Федоров В.Г., Чукариков А.Г. Способ целенаправленной трансформации параметров модели реального фрагмента сети связи. Патент на изобретение RUS 2620200, 23.05.2016].The antagonism of control systems is due to the conflict of goals of the systems. The goals may not only not coincide, but the achievement of one’s goals by one management system may be a consequence of the difficulty or impossibility of achieving one’s goals by another management system. Conflict of goals is the key to deliberate damage to communication network elements as the technological basis of control systems. [Ermishyan A.G. // Theoretical foundations of building military communications systems in associations and formations: Textbook. Part 1. Methodological foundations for the construction of organizational and technical systems of military communications. St. Petersburg: YOU, 2005.S. 433; Bogovik A.V., Ignatov V.V. // Management theory in military systems: Textbook. YOU, 2008.S. 35; Anisimov V.V., Begaev A.N., Starodubtsev Yu.I., Sukhorukova E.V., Fedorov V.G., Chukarikov A.G. A method for purposefully transforming the parameters of a model of a real fragment of a communication network. Patent for invention RUS 2620200, 05.23.2016].

Для моделирования задают k={k1, k2, …, kn} элементов исследуемой системы управления и R информационных направлений между ее элементами, а также l={l1, l2, … lm} элементов антагонистических систем управления и задают P информационных направлений между их элементами.For modeling, set k = {k 1 , k 2 , ..., k n } elements of the control system under study and R information directions between its elements, as well as l = {l 1 , l 2 , ... l m } elements of the antagonistic control systems and specify P informational directions between their elements.

г) Задают протокол маршрутизации - протокол, в соответствии с которым будут строиться маршруты по заданным информационным направлениям. Протоколы маршрутизации известны и описаны, например, в [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2016. - 992 с.: ил. - (Серия «Учебник для вузов»), стр. 515-557].d) Set the routing protocol - the protocol in accordance with which the routes will be built in the given information directions. Routing protocols are known and described, for example, in [Olifer V., Olifer N. Computer networks. Principles, technologies, protocols: Textbook for universities. 5th ed. - SPb .: Peter, 2016 .-- 992 p.: Ill. - (Series "Textbook for universities"), pp. 515-557].

д) Задают среднее время восстановления каждого элемента сети связи и его среднеквадратическое отклонение. Среднее время восстановления элемента и среднеквадратическое отклонение должно быть кратно длительности шага модельного времени Δt.d) Set the average recovery time of each element of the communication network and its standard deviation. The average recovery time of the element and the standard deviation should be a multiple of the duration of the step of the model time Δt.

е) Задают пороговое значение вероятности повреждения для отнесения элементов сети связи к множеству поврежденных.f) Set the threshold value of the probability of damage to assign the elements of the communication network to the set of damaged.

В блоке 2 нумеруют элементы сети связи.In block 2, the elements of the communication network are numbered.

В блоке 3 определяют начало очередной статистической реализации.In block 3, the beginning of the next statistical implementation is determined.

В блоке 4 определяют показатель относительной структурной значимости каждого элемента сети связи [Стекольников Ю.И. Живучесть систем. - СПб.: Политехника, 2002. - с. 129; Войцеховский А.И., Белов А.С., Киселев А.А., Иванов В.А., Кривенцов О.Б., Мельнов А.И. Способ моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи. Патент Российской Федерации №2449366, G06N 5/00, опубл. 27.04.2012 г.]:In block 4 determine the indicator of the relative structural significance of each element of the communication network [Stekolnikov Yu.I. Survivability of systems. - St. Petersburg: Polytechnic, 2002. - p. 129; Wojciechowski A.I., Belov A.S., Kiselev A.A., Ivanov V.A., Kriventsov O.B., Melnov A.I. A method for modeling intentional damage to communication network elements. Patent of the Russian Federation No. 2449366, G06N 5/00, publ. April 27, 2012]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- показатель живучести сети связи при поврежденном i-м элементе сети связи,
Figure 00000003
- показатель живучести сети связи при функционирующем i-м элементе сети связи.Where
Figure 00000002
- the survivability index of the communication network with a damaged i-th element of the communication network,
Figure 00000003
- survivability indicator of a communication network with a functioning i-th element of a communication network.

В качестве показателя живучести сети связи может быть выбран суммарный объем передаваемого трафика при функционирующем i-м элементе и объем трафика при поврежденном i-м элементе.As an indicator of the survivability of a communication network, the total amount of transmitted traffic with a functioning i-th element and the amount of traffic with a damaged i-th element can be selected.

В блоке 5 генерируют время возникновения повреждений элементов сети связи.In block 5, the time of occurrence of damage to the elements of the communication network is generated.

Генерируют моменты времени возникновения преднамеренных повреждений, время генерации кратно длительности шага модельного времени Δt. Сгенерированные моменты времени запоминаются.The time instants of the occurrence of deliberate damage are generated, the generation time is a multiple of the model time step duration Δt. The generated times are remembered.

В блоке 6 размещают элементы систем управления по элементам сети связи. Каждый элемент каждой системы управления размещается на одном из элементов сети связи.In block 6 place the elements of control systems on the elements of the communication network. Each element of each control system is located on one of the elements of the communication network.

В блоке 7 строят маршруты для обслуживания информационных направлений систем управления. Маршруты строятся по каждому заданному информационному направлению в соответствии с заданным протоколом маршрутизации [Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2016. - 992 с.: ил. - (Серия «Учебник для вузов»), стр. 515-557].In block 7, routes are built to serve the information areas of control systems. Routes are constructed for each given information direction in accordance with a given routing protocol [Olifer V., Olifer N. Computer networks. Principles, technologies, protocols: Textbook for universities. 5th ed. - SPb .: Peter, 2016 .-- 992 p.: Ill. - (Series "Textbook for universities"), pp. 515-557].

В блоке 8 определяют элементы сети связи, используемые исследуемой системой управления и антагонистическими системами управления.In block 8, the elements of the communication network used by the investigated control system and antagonistic control systems are determined.

Поскольку системы управления используют единый телекоммуникационный ресурс, после построения маршрутов по заданным информационным направлениям, некоторые элементы сети связи могут участвовать в обслуживании как исследуемой системы управления, так и антагонистических систем управления.Since control systems use a single telecommunication resource, after constructing routes in given information directions, some elements of the communication network can participate in servicing both the control system under study and antagonistic control systems.

В блоке 9 запоминают элементы сети связи, используемые для обеспечения связи по каждому информационному направлению исследуемой системы управления.In block 9, the elements of the communication network are used that are used to provide communication for each information direction of the control system under study.

В блоке 10 переопределяют структурную значимость хранящихся в памяти элементов сети связи с учетом их использования антагонистическими системами управления.In block 10, the structural significance of the communication network elements stored in the memory is redefined taking into account their use by antagonistic control systems.

Элементам сети связи, которые используются как исследуемой системой, так и антагонистическими системами управления, структурную значимость приравнивают к нулю.The elements of the communication network, which are used both by the system under study and by antagonistic control systems, are equated with structural significance to zero.

В блоке 11 ставят в соответствие структурную значимость элементов сети связи и вероятность их преднамеренного повреждения. При этом вероятность преднамеренного повреждения элементов сети связи, используемых и исследуемой, и антагонистическими системами будет равна нулю.In block 11, the structural significance of the elements of the communication network and the probability of their deliberate damage are aligned. In this case, the probability of intentional damage to the elements of the communication network used by both the investigated and the antagonistic systems will be zero.

В блоке 12 присваивают переменной N значение 1. N - служебный счетчик, необходимый для функционирования алгоритма.In block 12, the variable N is assigned the value 1. N is the service counter necessary for the functioning of the algorithm.

В блоке 13 выбирают хранящиеся в памяти элементы для Ν-го информационного направления.In block 13, the elements stored in memory for the Ν-th information direction are selected.

Увеличивая в блоке 22 переменную N на единицу, в цикле происходит перебор всех R информационных направлений.Increasing in block 22 the variable N by one, in the cycle, all R information directions are enumerated.

В блоке 14 обнуляют текущее время моделирования tm и время работоспособного состояния tp N-го информационного направления.In block 14, the current simulation time t m and the operational state time t p N-th information direction are reset to zero.

В блоке 15 генерируют преднамеренные повреждения, реализуемые антагонистическими системами управления.In block 15, deliberate damage is generated by antagonistic control systems.

Если наступает ранее сгенерированный момент времени возникновения преднамеренного повреждения, то преднамеренное повреждение генерируется для выбранных элементов, у которых вероятность преднамеренного повреждения больше заданного порогового значения.If a previously generated time point of the occurrence of intentional damage occurs, then intentional damage is generated for the selected elements whose probability of intentional damage is greater than a predetermined threshold value.

В блоке 16 инициируют начало процесса восстановления неработоспособных элементов сети связи.In block 16 initiate the start of the recovery process of inoperative elements of the communication network.

Начинается восстановление каждого неработоспособного элемента за заданное среднее время восстановления, с учетом среднеквадратического отклонения.The recovery of each inoperative element begins for a given average recovery time, taking into account the standard deviation.

В блоке 17 проверяют факт, все ли выбранные элементы работоспособны. Если все элементы работоспособны, то в блоке 18 время работоспособного состояния N-го информационного направления увеличивают на величину шага модельного времени.In block 17, a fact is checked whether all selected elements are operational. If all the elements are operational, then in block 18, the time of the operational state of the N-th information direction is increased by the step size of the model time.

Информационное направление состоит из последовательно соединенных элементов сети связи, поэтому оно считается работоспособным только в том случае, когда все элементы работоспособны.The information direction consists of series-connected elements of the communication network, therefore, it is considered operable only if all the elements are operational.

В блоке 19 текущее время моделирования tm увеличивают на длительность шага модельного времени Δt.In block 19, the current simulation time t m is increased by the step duration of the model time Δt.

В блоке 20 проверяют, не закончился ли интервал моделирования. Если нет, то повторяют действия, описанные в блоках 15-20. Если интервал моделирования закончился, то в блоке 21 рассчитывают коэффициент готовности для N-го информационного направления.In block 20, a check is made to see if the simulation interval has ended. If not, then repeat the steps described in blocks 15-20. If the simulation interval has ended, then in block 21, the readiness coefficient for the N-th information direction is calculated.

Коэффициент готовности - это вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени и рассчитывается в соответствии с выражением:The availability factor is the probability that the object will be operational at an arbitrary point in time and is calculated in accordance with the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

где ti - суммарная наработка i-го объекта в заданном интервале эксплуатации;where t i is the total operating time of the i-th object in a given operation interval;

τi - суммарное время восстановления i-го объекта за тот же период эксплуатации;τ i is the total recovery time of the i-th facility for the same period of operation;

М - число наблюдаемых объектов в заданном интервале эксплуатации.M - the number of observed objects in a given interval of operation.

[Федотов А.В. Основы теории надежности и технической диагностики: конспект лекций / А.В. Федотов, Н.Г. Скабкин. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010 - 64 с., стр. 24].[Fedotov A.V. Fundamentals of the theory of reliability and technical diagnostics: lecture notes / A.V. Fedotov, N.G. Skabkin. - Omsk: Publishing House of OmSTU, 2010 - 64 p., P. 24].

Поскольку наблюдается один объект - одно информационное направление, тогда N=1 и, следовательно, выражение примет вид:Since there is one object - one information direction, then N = 1 and, therefore, the expression will take the form:

Figure 00000005
Figure 00000005

Наработка - это продолжительность или объем работы объекта.Operating time is the duration or volume of work of an object.

[Федотов А.В. Основы теории надежности и технической диагностики: конспект лекций / А.В. Федотов, Н.Г. Скабкин. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010 - 64 с., стр. 17].[Fedotov A.V. Fundamentals of the theory of reliability and technical diagnostics: lecture notes / A.V. Fedotov, N.G. Skabkin. - Omsk: Publishing House of OmSTU, 2010 - 64 p., P. 17].

Продолжительность работы информационного направления равнозначна времени работоспособного состояния tp, определяемого в блоке 18, значит:The duration of the information direction is equivalent to the time of the healthy state t p defined in block 18, which means:

Figure 00000006
Figure 00000006

Интервал эксплуатации равнозначен интервалу моделирования Tm, а поскольку информационное направление было только в работоспособном и неработоспособном состоянии, то:The operation interval is equivalent to the simulation interval T m , and since the information direction was only in a healthy and inactive state, then:

Figure 00000007
Figure 00000007

Тогда, учитывая выражения 3, 4, 5, коэффициент готовности информационного направления:Then, given the expression 3, 4, 5, the coefficient of readiness of the information direction:

Figure 00000008
Figure 00000008

где tp - суммарное время работоспособного состояния N-го информационного направления,where t p is the total time of the working state of the N-th information direction,

Tm - интервал моделирования, равный общему времени функционирования (наблюдения) информационного направления.T m - simulation interval equal to the total time of functioning (observation) of the information direction.

После расчета коэффициента готовности выводят перечень неработоспособных элементов сети связи на каждом шаге модельного времени.After calculating the availability factor, a list of inoperative elements of the communication network at each step of the model time is displayed.

В блоке 22 увеличивают переменную N (служебный счетчик) на единицу.In block 22, the variable N (service counter) is increased by one.

В блоке 23 проверяют, для всех ли информационных направлений рассчитан коэффициент готовности и выведен перечень неработоспособных элементов. Если нет, то повторяют действия, описанные в блоках 13-23.In block 23, it is checked whether the readiness coefficient is calculated for all information directions and a list of inoperative elements is displayed. If not, then repeat the steps described in blocks 13-23.

Если коэффициент готовности рассчитан для всех информационных направлений исследуемой системы управления и выведен перечень неработоспособных элементов сети связи на каждом шаге модельного времени, то процесс моделирования заканчивают.If the availability factor is calculated for all information areas of the control system under study and a list of inoperative elements of the communication network at each step of the model time is displayed, then the modeling process is completed.

Таким образом, за счет исключения возможности преднамеренных повреждений элементов сети связи, использующихся антагонистическими системами управления одновременно, достигается технический результат - расширение функциональных возможностей способа-прототипа и повышение адекватности моделирования.Thus, by eliminating the possibility of intentional damage to communication network elements that are used by antagonistic control systems at the same time, a technical result is achieved - expanding the functionality of the prototype method and increasing the adequacy of modeling.

Claims (1)

Способ моделирования преднамеренных повреждений элементов сети связи, функционирующей в интересах разнородных, в том числе антагонистических систем управления, заключающийся в том, что нумеруют элементы сети связи, определяют начало очередной статистической реализации, определяют показатель относительной структурной значимости каждого элемента сети связи, генерируют время возникновения повреждений элементов сети связи, отличающийся тем, что дополнительно задают интервал моделирования Тm, длительность шага модельного времени Δt, обслуживаемые системы управления, протокол маршрутизации, среднее время восстановления каждого элемента сети связи и его среднеквадратическое отклонение, пороговое значение вероятности повреждения для отнесения элементов сети связи к множеству поврежденных, размещают элементы систем управления по элементам сети связи, строят маршруты для обслуживания информационных направлений систем управления, определяют элементы сети связи, используемые исследуемой системой управления и антагонистическими системами управления, запоминают элементы сети связи, используемые для обеспечения связи по каждому информационному направлению исследуемой системы управления, переопределяют структурную значимость хранящихся в памяти элементов сети связи с учетом их использования антагонистическими системами управления, ставят в соответствие структурную значимость элементов сети связи и вероятность их преднамеренного повреждения, выбирают хранящиеся в памяти элементы последовательно для каждого информационного направления, для выбранных элементов на каждом шаге модельного времени в течение интервала моделирования генерируют преднамеренные повреждения, реализуемые антагонистическими системами управления, инициируют начало процесса восстановления неработоспособных элементов сети связи, если все выбранные элементы работоспособны, то увеличивают значение времени работоспособного состояния информационного направления на величину шага модельного времени, после окончания интервала моделирования рассчитывают коэффициент готовности информационного направления и выводят перечень неработоспособных элементов сети связи на каждом шаге модельного времени.A method for simulating intentional damage to elements of a communication network that operates in the interests of heterogeneous, including antagonistic control systems, which consists in numbered elements of the communication network, determines the beginning of the next statistical implementation, determines the relative structural significance of each element of the communication network, generates the time of occurrence of damage communication network elements, characterized in that they additionally set the simulation interval T m , the duration of the step model time Δt, about maintained control systems, routing protocol, average recovery time of each element of the communication network and its standard deviation, the threshold value of the probability of damage to classify the elements of the communication network as many damaged, place the elements of control systems by the elements of the communication network, build routes for servicing information directions of control systems, determine the elements of the communication network used by the investigated control system and antagonistic control systems, remember The communication network elements used to provide communication for each informational direction of the control system under study redefine the structural significance of the communication network elements stored in memory taking into account their use by the antagonistic control systems, associate the structural significance of the communication network elements and the probability of their deliberate damage, choose stored in memory elements sequentially for each information direction, for selected elements at each step of model time and during the simulation interval, intentional damage is generated by antagonistic control systems, initiate the start of the recovery process of inoperative elements of the communication network, if all selected elements are operational, then increase the value of the operational state of the information direction by the step size of the model time, after the end of the simulation interval, the readiness coefficient is calculated information direction and display a list of inoperative elements communication networks at every step of the model time.
RU2017127332A 2017-07-31 2017-07-31 Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems RU2655466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127332A RU2655466C1 (en) 2017-07-31 2017-07-31 Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127332A RU2655466C1 (en) 2017-07-31 2017-07-31 Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655466C1 true RU2655466C1 (en) 2018-05-28

Family

ID=62560313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127332A RU2655466C1 (en) 2017-07-31 2017-07-31 Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655466C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080126040A1 (en) * 2006-08-23 2008-05-29 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method for simulating a system having multiple failure modes
RU2351012C1 (en) * 2007-06-04 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method of simulating faults and damages in communication networks
RU2405184C1 (en) * 2009-05-12 2010-11-27 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Method for providing stable operation of communication system
RU2449366C1 (en) * 2011-01-21 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method of simulating deliberate damage to communication network elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080126040A1 (en) * 2006-08-23 2008-05-29 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method for simulating a system having multiple failure modes
RU2351012C1 (en) * 2007-06-04 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method of simulating faults and damages in communication networks
RU2405184C1 (en) * 2009-05-12 2010-11-27 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Method for providing stable operation of communication system
RU2449366C1 (en) * 2011-01-21 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Method of simulating deliberate damage to communication network elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Martis Validation of simulation based models: a theoretical outlook
RU2476930C1 (en) Method of simulating communication network
RU2701994C1 (en) Method of simulating virtual networks in conditions of destructive software actions
RU2631970C1 (en) Modeling technique of management and communication processes in distributed territory
CN110780847B (en) Random number generation method, random number generation device and electronic equipment
CN108804266A (en) A kind of performance of storage system test method, device and computer readable storage medium
Bidgoly et al. Trust modeling and verification using colored petri nets
RU2665506C1 (en) Method for dynamic modeling of communication networks taking into account the mutual dependence of elements thereof
RU2655466C1 (en) Method for simulation of intentional damages of communication network elements, functioning in interests of different, including antagonistic, control systems
JP5325071B2 (en) Organizational action plan evaluation index determination device and organizational behavior plan training evaluation device
RU2449366C1 (en) Method of simulating deliberate damage to communication network elements
RU2507565C2 (en) Method of simulating two-level control processes and system for realising said method (versions)
RU2673014C1 (en) Method of modeling and evaluating the efficiency of management and communication processes
RU2634169C1 (en) Risk management modeling technique for information-management system at information-technical impacts conditions
RU2692423C1 (en) Method of simulating two-way effects when using conflicting control systems of common process resource
RU2514144C1 (en) Method of simulating mobile subscriber search in communication networks
RU2662646C1 (en) Conflict situations simulation method
RU2689806C1 (en) Method of modeling the process of monitoring multilevel control systems with distributed items of communication systems
Hofmann Reasoning beyond predictive validity: The role of plausibility in decision-supporting social simulation
RU2449336C2 (en) Method of simulating processes for four-level control of equipment and system for realising said method
RU2640734C1 (en) Method of modeling control points
Kim et al. Developing metacognitive models for team-based dynamic environment using fuzzy cognitive mapping
CN109787937A (en) Method of counting, device and the server of access times
RU2722924C1 (en) Method of simulating a version of constructing a distributed communication network of a superior control system
RU2591563C1 (en) Method for simulating control processes and simulation system therefor (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190801