Управление защищенностью взвешенных сетей на основе разработки их моделей, учитывающих конфликтность противоборствующих субъектов

Объектом исследования являются взвешенные информационные сети и возникающие в них конфликты противоборствующих сторон.

Предметом исследования являются риски, возникающие в процессе информационного противоборства во взвешенных информационных сетях.

Цель исследования состоит в повышении защищенности взвешенных сетей на основе разработки их моделей, учитывающих конфликтность противоборствующих в них субъектов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Формализация описания взвешенных сетей с учетом ценности хранящегося и циркулирующего в них наполнителя, включая аналитические выражения метрик взвешенности этих сетей и их элементов.

2. Качественная и количественная оценка конфликтов сетевого характера, мотивирующих противоборство во взвешенных сетях.

3. Формализация стратегий и тактических приемов противоборства в сетях с учетом ресурсного обеспечения (ценности наполнителя) узлов и ребер взвешенных сетей и его чувствительности в динамике разрешения конфликта.

4. Формализация вероятностных и энтропийных моделей сетевого конфликта террористического характера с учетом возникающих рисков при атаках на элементы критической инфраструктуры.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Формализация описания взвешенных сетей на основе матрицы весов (ресурсов) их дуг и вершин, оценивающих ценность циркулирующего и хранящегося наполнителя, а также – метрик взвешенности элементов сети.

2. Формализация сетевого конфликта, использующая функции чувствительности её ресурса в его классификации и измерении глубины во взвешенных сетях.

3. Стратегии и тактические приемы сетевого противоборства, схемы реализации которых формализованы для взвешенных сетей с помощью графов и функций чувствительности ресурса сети.;

4.  Вероятностные и энтропийные модели сетевого конфликта террористического характера, а так же аналитическая оценка рисков террористических атак на элементы критической инфраструктуры.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе используются методы системного анализа, математического анализа, теория игр, теория графов, теория конфликтов и методы математического моделирования.

Новизна результатов:

1. Впервые введены матрица и метрики взвешенности дуг и вершин сети, оригинальность которых заключается в оценке ценности хранящегося и циркулирующего сетевого наполнителя.

2. Модели сетевого конфликта, отличающиеся от аналогов оценкой его глубины и существа с помощью функций чувствительности ресурса элементов сети.

3. Стратегии и тактические приемы сетевого противоборства, модели реализации которых в отличии от аналогов формализованы с помощью графов и функций чувствительности ресурса элементов сети.

4. Вероятностные и энтропийные модели, которые в отличие от аналогов предусматривают оценку и регулирование рисков при террористических атаках на элементы критической инфраструктуры.

Теоретическая значимость результатов работы, состоит в том, что:

1. доказаны положения, вносящие вклад в расширение представлений о теории взвешенных информационных сетей, в которых в отличии от невзвешенных сетей все структурные элементы имеют вес (ресурс), обусловленный ценностью наполнителя;

2. изложены обновленные положения и элементы теории конфликтов для аналитического описания классов конфликтов, совместно со своей спецификой, характеризующей взаимодействие конфликтующих информационных сетей;

3. изучены факторы и причинно–следственные связи реализации стратегий и тактик сетевого противоборства, инициированного развитием динамики процессов информационных конфликтов;

4. проведена модернизация существующих вероятностных и энтропийных моделей террористических атак на взвешенные сети, обеспечивающая возможность аналитической оценки и регулирования рисков, с учетом особенностей атак и характеристик сетей.

Практическая ценность результатов:

1. Матрица и метрики взвешенности элементов сети открывают перспективы описания наиболее часто встречающихся на практике сетей, где вершины и дуги имеют обусловленный ценностью наполнителя вес, без учета которого не представляется возможным оценить ущербы и риски сетевого противоборства.

2. Оценка существа и глубины конфликта, как источника возникновения сетевого противоборства, является практической основой как для стратегических, так и для тактических действий в ходе разрешения конфликтных ситуаций между соперничающими в сетях сторонами.

3. Инструментарий стратегий и тактик противоборства расширяет пространство практического применения на наиболее распространенные сегодня взвешенные сети, где стратегические и тактические управленческие решения необходимы принимать с учетом ценности защищаемого ресурса в сетях.

4. Вероятностные и энтропийные модели сетевого конфликта террористического характера открывают возможности для применения разработанного математического аппарата при управлении рисками в сетях критически важных объектов.

Актуальность темы. Информация сегодня выступает как средство обеспечения успеха в бизнесе, так и объект самой серьезной защиты, это и один из наиболее значимых активов предприятия, но и один из наиболее существенных элементов риска. В этом контексте, прежде всего информационные сети становятся все более уязвимыми и требующими серьезной многоуровневой защиты. При этом, существенно вырастает цена, которую приходится платить владельцу ценной информации, не предпринимающему к защите своих ресурсов должных усилий.

Уже недостаточно рассматривать информационные сети как совокупность различных элементов. Сегодняшние реалии требуют более глубокого их изучения, а именно, учета веса элементов сети, которые формируют так называемые взвешенные сети. Именно они являются основной целью деструктивных действий злоумышленников.

В основе многих деструктивных процессов в информационных сетях сегодня зачастую являются информационные конфликты [1–5]. Современные деструктивные (в том числе террористические) воздействия во многом реализуются в информационных сетях, причем их последствия (ущербы) весьма ощутимы как для самих сетей, так и для их пользователей [6–12]. Поэтому очень важно понимать причину информационных конфликтов, механизмы их развития и сценарии протекания.

В связи с этим конфликт рассматривается как взаимообусловленные действия по нанесению заданного информационного ущерба и обеспечению минимума потерь, осуществляемые с целью достижения информационного превосходства.

В этой связи очевидно растут риски. Причем увеличиваются не только размеры возможных ущербов, но и вероятность их наступления. В этом контексте актуальность сетевого риск–анализа и управление рисками становится одной из важнейших проблем, разрешение которой может значительно повысить защищенность взвешенных сетей.

Поэтому представляется актуальным разработка моделей взвешенных сетей, учитывающих конфликтность противоборствующих в них субъектов.

Работа посвящена развитию теории взвешенных сетей и повышению защищенности на основе разработки их моделей, учитывающих конфликтность противоборствующих в них субъектов. В результате выполнения работы были получены следующие основные результаты:

1. В целях развития теории сетей в части учета весов их элементов предложено обратить внимание на сетевой наполнитель и такие его параметры как удельная ценность и объём. В этой связи предложено оценивать веса через ресурсы и потенциалы. При этом ресурс вершины определен как произведение удельной ценности наполнителя на его объем, хранящийся в вершине. В свою очередь, вес дуги определен как произведение удельной ценности наполнителя на его объем, прокачиваемый по дуге в единицу времени. Соответственно потенциалы этих элементов определены как предельно допустимые их ресурсы. Для формализации описания взвешенных сетей предложена матрица взвешенности, диагональные элементы которой представляют собой ресурсы вершин, а прочие – ресурсы дуг. Такая формализация дает картину не только смежности элементов, но и их значимости в сети на основе оценки ценности её аккумулируемого и циркулирующего наполнителя. В развитие традиционных сетевых измерений были предложены метрики для взвешенных сетей, включая: степень взвешенной центральности вершины; нормированную оценку степени взвешенной центральности вершины; степень центральности всей сети; плотность центральности; плотности взвешенной центральности; центральность как посредничество; взвешенную эквивалентность вершин. Эти метрики важны для выявления наиболее опасных элементов взвешенных сетей с точки зрения возможных деструктивных воздействий.

2. С использованием понятия потенциала и ресурса сети предложена обобщенная формализация сетевого конфликта, включая измерение его глубины с помощью полуотносительной чувствительности для множеств вершин и дуг. Известная классификация разновидностей конфликтов через функции относительной чувствительности ресурсов сети интерпретирована для сетевой конфликтологии. Полученные в этой связи аналитические выражения могут быть полезны для анализа и описания конфликтных ситуаций в сетевых структурах в динамике функций относительной чувствительности к изменению параметров ресурса и потенциала сети.

3. С учетом взвешенности элементов сети предложена новая классификация стратегий сетевого противоборства: устранение пользователей сети, нарушение внутрисетевых связей, обесценивание наполнителя сети, обескровливание сети по наполнителю, а так же – гибридная стратегия. С помощью графов формализованы схемы их реализации. С использованием функций полуотносительной чувствительности предложены и формализованы тактики сетевого противоборства: противодействие развитию сети противника, сокращение динамического ресурса противника, наращивание объема наполнителя, наращивание потенциальных возможностей, ограничение наполнителя в сети противника, изоляция сети противника, снижение ценности наполнителя в сети противника, шунтирование, введение альтернативного хаба, подмена недружественного кластера управляемым аналогом.

4. С использованием ресурса сети формализована структура сетевого конфликта террористического характера, включая метрики его глубины. Предложены вероятностные и энтропийные модели сетевого конфликта террористического характера с учетом аналитической оценки и регулирования рисков возникновения конфликтных ситуаций. С учетом таких характеристик как ценность единицы объема наполнителя и пропускной способности сети в контексте риск–анализа предложены аналитические выражения риска, ущерба, шанса, и жизнестойкости элементов критической инфраструктуры.

Применение полученных результатов в работе позволит создать научно–методическую основу для эффективного существования и функционирования взвешенных сетей, а также существенно снизить риски реализации и ущербы, возникающие в результате межсетевого противоборства, а также при проведении террористических атак на взвешенные сети.