«Системы и средства информатики»
Том 28, Выпуск 1, 2018г.

Оглавление | Об авторах

Аннотации и ключевые слова.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СУБОПТИМАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ МЕТОДАМИ МОМЕНТОВ

• И. Н. Синицын  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, sinitsin@dol.ru
• В. И. Синицын  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vsinitsin@ipiran.ru
• Э. Р. Корепанов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ekorepanov@ipiran.ru

Аннотация: На основе методов начальных и центральных моментов (МНМ и МЦМ) рассматривается теория аналитического синтеза по критерию минимума средней квадратической (с.к.) ошибки субоптимальных и модифицированных субоптимальных фильтров (СОФ и МСОФ) для нелинейных дифференциальных стохастических систем (СтС), в том числе на гладких многообразиях. Предполагается, что уравнение состояния СтС содержит гауссовские и пуассоновские шумы, а уравнение наблюдения - только гауссовские шумы. Полученные алгоритмы позволяют оценивать влияние на точность и чувствительность инструментальных параметров, а также изучать зависимости от порядка учитываемых вероятностных моментов в разложении апостериорной плотности. Разработано два тестовых примера из области фильтрации угловых процессов в нелинейной с параметрическим шумом информационно-измерительной системе. Алгоритмы положены в основу модуля инструментальной программной системы StS-Filter 2018. Сформулированы возможные обобщения.

Ключевые слова: апостериорное распределение (плотность, характеристическая функция); гауссовский шум; метод начальных моментов (МНМ); метод центральных моментов (МЦМ); модифицированный СОФ (МСОФ); ненормированное апостериорное распределение; нормированное апостериорное распределение; пуассоновский шум; стохастическая система (СтС); субопти- мальный фильтр (СОФ); угловая информационно-измерительная система

К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ НАДЕЖНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ: УЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

• А. В. Борисов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ABorisov@ipiran.ru
• А. В. Босов Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AVBosov@ipiran.ru
• А. В. Иванов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AIvanov@ipiran.ru
• Э. Р. Корепанов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ekorepanov@ipiran.ru

Аннотация: Оценка надежности вновь создаваемых и существующих информационно-телекоммуникационных систем (ИТКС), традиционно рутинная и формальная, рассматривается как неотъемлемая часть процесса проектирования. Для расчета надежности системы предлагается целостная методика, в рамках которой, во-первых, выделен набор количественных характеристик надежности, отвечающих качественным показателям технического задания, определяемым на разных стадиях разработки системы. Для аппаратной составляющей - это стандартный коэффициент готовности. Для программного обеспечения (ПО) - это набор вероятностных характеристик, учитывающих специфику разработки и технической поддержки программ. Во-вторых, для выбранных характеристик приводятся соотношения для их расчета на основе базовых методов математической статистики. В-третьих, даны рекомендации по сбору статистики функционирования на разных стадиях жизненного цикла системы. Предложенная методика использовалась авторами в ряде выполненных проектов и доказала свою эффективность.

Ключевые слова: информационно-телекоммуникационная система; проектирование; надежность; вероятностные характеристики надежности

ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ

• М. Б. Гончаренко  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики, goncharenko.mir@yandex.ru
• Т. В. Захарова Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики; Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, lsa@cs.msu.ru

Аннотация: Исследование головного мозга является одним из самых активно развивающихся направлений нейронауки, в котором объединяют свои усилия широкие группы специалистов: от психологов до математиков. Одной из важнейших задач, встающих перед исследователями при обработке данных нейрофизиологического эксперимента, является локализация активных зон коры головного мозга. Эта информация критически важна для всех методов нейровизуализации, таких как электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэн- цефалография (МЭГ), функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и др. В данной статье рассматриваются данные МЭГ. Магнито- энцефалография - неинвазивный метод нейровизуализации, позволяющий регистрировать сверхслабые магнитные поля, порожденные нейронами головного мозга. Реконструкция источников по данным МЭГ представляет собой некорректно поставленную обратную задачу. В настоящей работе рассматривается байесовский вывод решения обратной задачи МЭГ. Особое внимание уделено такому преимуществу байесовского подхода, как универсальность, в его рамках получены другие популярные методы, широко используемые в исследованиях. Также рассмотрено обобщение на случай группового эксперимента и описаны возможные дальнейшие пути улучшения методов решения обратной задачи.

Ключевые слова: байесовский подход; магнитоэнцефалография; обратная задача; некорректно поставленная задача; оценка апостериорного максимума; методы оптимизации

МЕТОДЫ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ ВОКСЕЛЬНОГО ОБЪЕМА В ЗАДАЧЕ ТРЕХМЕРНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ

• О. А. Яковлев  Орловский филиал Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, maucra@gmail.com

Аннотация: Широкий класс алгоритмов трехмерной реконструкции по изображениям основан на представлении сцены с помощью воксельного объема. Под воксельным объемом понимается пространство, ограниченное, как правило, прямоугольным параллелепипедом и разбитое равномерной решеткой на кубы, называемые вокселами. Задача инициализации состоит в поиске ограничивающего параллелепипеда (ОП). Представлены четыре метода инициализации воскельного объема на основе известных проекционных матриц для всех снимков. Для каждого метода приведены экспериментальные оценки как объективных параметров, так и параметров, связанных с влиянием на процесс реконструкции. Последняя группа параметров была получена с помощью специальной процедуры обхода, которая также описана.

Ключевые слова: воксел; воксельный объем; трехмерная реконструкция

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА КОРРЕКЦИИ ОШИБОК В СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕТИ

• И. М. Адамович  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, Adam@amsd.com
• О. И. Волков Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, Volkov@amsd.com

Аннотация: Статья продолжает серию работ, посвященных моделированию ошибок независимых пользователей при формировании семантической сети, лежащей в основе распределенной технологии поддержки конкретно-исторических исследований. Данная статья посвящена описанию и обоснованию подхода к моделированию организационных мер поиска и исправления этих ошибок. Предложенный подход заключается в развитии модели семантической сети, построенной с опорой на принципы графодинамики и на модель Барабаши-Альберт с поддержкой параллельной фиксации ошибочных и соответствующих им безошибочных действий пользователей, за счет включения в нее механизмов реализации ролей пользователей и различных форм их активности. В рамках этого подхода также был проведен анализ влияния различных классов ошибок на качество сети. С помощью данной модели были проведены экспериментальные проверки эффективности организационных мер поиска и исправления ошибок семантической сети.

Ключевые слова: семантическая сеть; модель; ошибки пользователей; организационные меры; исправление ошибок

ИНФОРМАТИВНОСТЬ КИНЕТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБЛАСТИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПАРАМЕТРОВ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

• С. И. Спивак  Башкирский государственный университет; Институт нефтехимии и катализа, semen. spivak@mail. ru
• Ф. Т. Зиганшина Уфимский государственный нефтяной технический университет, fairusa85@mail.ru
• А. С. Исмагилова Башкирский государственный университет, ismagilovaas@rambler.ru

Аннотация: В решении обратных задач химической кинетики часто сталкиваются с неоднозначностью определения кинетических параметров. Неоднозначность обратной задачи состоит в том, что описание любой математической модели должно отражать некоторые химические реакции в определенной области входных параметров. Ввиду неоднозначности решения используются методы оценки кинетических параметров. Одним из таких методов является метод определения интервалов и областей неопределенности, основанный на идее Л. В. Канторовича.

Ключевые слова: обратная задача; химическая кинетика; информативность эксперимента; интервалы неопределенности

НЕКОТОРЫЕ СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В СИТУАЦИОННЫХ ЦЕНТРАХ

• В. Е. Гаврилов  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vegavrilov@yandex.ru
• А. А. Зацаринный Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru

Аннотация: Статья посвящена вопросам использования интеллектуального анализа данных (ИАД) для обеспечения защиты информации в ситуационных центрах (СЦ). Проведен анализ основных проблем информационной безопасности в облачных вычислительных системах. Рассмотрены основные компоненты системы защиты информации, в которых в настоящее время в той или иной мере используются технологии искусственного интеллекта. Даны предложения по расширению области применения этих технологий в целях защиты информации. Проанализирована существующая нормативная база по информационной безопасности в облачных вычислительных системах.

Ключевые слова: ситуационные центры; автоматизированные системы; облачные вычислительные системы; информационная безопасность; угрозы информационной безопасности; функциональная безопасность; искусственный интеллект; машинное обучение

ОБ АНАЛИЗЕ ОШИБОЧНЫХ СОСТОЯНИЙ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

• A. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, grusho@yandex.ru
• М. И. Забежайло Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, m.zabezhailo@yandex.ru
• А. А. Зацаринный Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, AZatsarinny@ipiran.ru
• А. В. Николаев Институт химической физики им. Н. Н. Семенова Российской академии наук, gentoorion@mail.ru
• B. О. Писковский  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vpvp80@yandex.ru
• В. В. Сенчило Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, volodias@mail.ru
• И. В. Судариков  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, 4seev3@gmail.com
• Е. Е. Тимонина Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, eltimon@yandex.ru

Аннотация: Приведен анализ ошибочных состояний распределенных вычислительных систем на примере OpenStack, вызванных отсутствием синхронизации между компонентами облачной вычислительной среды (ОВС), а также рассмотрены вероятные источники возникновения рассинхронизации. Представлен разбор журнальных записей при анализе одного из перечисленных ошибочных состояний программной платформы OpenStack. Показан метод анализа подобных ситуаций. Предложен® построение и поддержание в актуальном состоянии информационной модели управляемой ОВС. Обоснована необходимость использования такой модели для выполнения требований надежного управления ОВС, предоставления качественных облачных услуг типа сервис, платформа, инфраструктура, сетевые функции, цепочки сетевых функций.

Ключевые слова: распределенные вычислительные системы; облачные вычислительные среды; OpenStack; RabbitMQ; Nova; Neutron; анализ ошибочных состояний; информационные облачные сетевые инфраструктуры

МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ АРХИТЕКТУР РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ВИРТУАЛИЗАЦИИ

• Н. А. Грушо  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, info@itake.ru
• В. В. Сенчило Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, volodias@mail.ru

Аннотация: Безопасные архитектуры распределенных информационных систем (ИС) можно строить на основе виртуальных машин. Каждая виртуальная машина выполняет строго определенный функционал. Это позволяет выделить виртуальные машины, решающие исключительно задачи информационной безопасности (ИБ). Рассматривается влияние архитектуры, использующей виртуальные машины для обеспечения ИБ, на скорость приема и передачи данных между элементами ИС. Исследования потери скорости при передаче и приеме подтвердили возможности построения безопасных архитектур с помощью изоляции виртуальных доменов виртуальными серверами безопасности.

Ключевые слова: информационная безопасность; распределенные информационно-вычислительные системы; виртуализация

БАЛАНСИРОВКА НАГРУЗКИ В ЗАЩИЩЕННЫХ СЕТЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ SDN

• О. Ю. Гузев  Центр научных исследований и перспективных разработок, ОАО "ИнфоТеКС", oleg.guzev@infotecs. ru
• И. В. Чижов Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики; Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ichizhov@cs.msu.ru

Аннотация: Технология SDN (Software-Defined Networking, программно- конфигурируемые сети) по сравнению с традиционными IP-сетями позволяет программировать поведение сети при помощи централизованного контроллера. Передающие трафик устройства в этом случае занимаются только пересылкой фреймов на основании таблиц потоков, загружаемых в них контроллером. Таблица потоков строится на контроллере в ходе обработки информации о приходящих на передающие устройства потоках трафика. Перечисленные свойства технологии были использованы при создании SDN-балансировщика нагрузки для устройств защищенных сетей. В статье рассматривается архитектура и программное обеспечение балансировщика. Приводятся описания схем и результаты экспериментов по балансировке нагрузки на такие устройства, как Ь3-криптошлюз, TLS (Transport Layer Security, защита транспортного уровня) шлюз, IDS (Intrusion Detection System, система обнаружения вторжений).

Ключевые слова: SDN; ПКС; программно-конфигурируемые сети; контроллер; OpenFlow; криптошлюз; TLS; система обнаружения вторжений; IDS; балансировка нагрузки; DPDK; OpenvSwitch; Beacon

SDN-БАЛАНСИРОВКА НАГРУЗКИ НА КРИПТОГРАФИЧЕСКИЕ МАРШРУТИЗАТОРЫ ПРИ ОБЪЕДИНЕНИИ ЦЕНТРОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

• О. Ю. Гузев  Центр научных исследований и перспективных разработок, ОАО "ИнфоТеКС", oleg.guzev@infotecs. ru
• И. В. Чижов Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, факультет вычислительной математики и кибернетики; Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, ichizhov@cs.msu.ru

Аннотация: Работа посвящена решению задачи балансировки нагрузки на криптографические маршрутизаторы, предназначенные для защиты каналов связи между центрами обработки данных (ЦОД). Предлагается метод балансировки, основанный на использовании технологии программно-конфи- гурируемых сетей (SDN, software-defined networking). Рассмотрены основные составные компоненты метода, начиная от базовой обобщенной модели криптографического маршрутизатора и заканчивая полным детальным описанием алгоритма балансировки. Также в завершение работы представлен алгоритм обеспечения отказоустойчивости в режиме Active-Active масштабируемого канала связи между ЦОД.

Ключевые слова: криптографический маршрутизатор; криптомаршрутизатор; балансировка нагрузки; эластичный центр обработки данных; програм- мно-конфигурируемая сеть; ПКС; SDN; OpenFlow

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТКОГО ЗАЩИЩЕННОГО ХРАНИЛИЩА ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ НЕТОЧНОСТЕЙ В АУТЕНТИФИКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

• Д. Е. Гордиенко  Институт математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича Южного федерального университета, dimedved@rambler.ru
• Ю. В. Косолапое Институт математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича Южного федерального университета, itaim@mail.ru
• А. С. Мышко  Институт математики, механики и компьютерных наук им. И. И. Воровича Южного федерального университета, me.metida@gmail.com

Аннотация: В ряде методов аутентификации возникают неточности в силу не-возможности или сложности воспроизведения аутентификационных данных, абсолютно совпадающих с данными, указанными пользователем при первичной регистрации в информационной системе. К таким методам относятся, в частности, биометрические методы, а также некоторые методы на основе графических паролей. Исследуется возможность применения схемы нечеткого защищенного хранилища (fuzzy vault) для исправления таких неточностей и обеспечения высокой стойкости к подбору аутентификационных данных.

Ключевые слова: нечеткое защищенное хранилище; аутентификация; клавиатурный почерк; графический пароль

SITUATIONAL ONLINE RESOURCE PLANNING IN ACCORDANCE WITH MANDATORY AND ORIENTING RULES

• A. V. Ilyin  State Research Institute of Aviation Systems, 7 Viktorenko Str., Moscow 125319, Russian Federation
• V. D. Ilyin  Institute of Informatics Problems, Federal Research Center "Computer Science and Control" of the Russian Academy of Sciences, 44-2 Vavilov Str., Moscow 119333, Russian Federation

СИТУАЦИОННОЕ ОНЛАЙН-ПЛАНИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ ПО ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ И ОРИЕНТИРУЮЩИМ ПРАВИЛАМ

• А. В. Ильин  Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, ilyin@res-plan.com
• В. Д. Ильин  Институт проблем информатики Федерального исследовательского центра "Информатика и управление" Российской академии наук, vdilyin@ipiran.ru

Аннотация: Предложена технология ситуационного планирования ресурсов на основе онлайн-сервисов. Ключевая роль отведена эксперту-планировщи- ку, который, взаимодействуя с онлайн-сервисами формирования портретов ситуаций и планирования ресурсов, оценивает ситуации, формирует системы обязательных и ориентирующих правил, делает запросы на расчеты планов и оценивает их реализуемость и эффективность. Изложены основы методологий ситуационного онлайн-распределения ресурсов и планирования бюджетов с учетом приоритетов расходных статей. Приведены постановка задачи линейного распределения ресурсов на основе системы обязательных и ориентирующих правил и метод целевого перемещения решения, выполняемого сервисом планирования ресурсов. Приведены постановка и принцип решения задачи планирования бюджета, учитывающие неопределенность данных, представленных вещественными отрезками. Дано краткое описание работы онлайн-сервиса планирования расходов, используемого для решения задач планирования бюджетов (государственного, корпоративного и др.).

Ключевые слова: ситуационное планирование ресурсов; портрет ситуации; онлайн-сервис; обязательные и ориентирующие правила; линейная задача распределения ресурсов; целевое перемещение решения; планирование бюджета; приоритеты расходных статей; интервальное планирование расходов