A Method for Ensuring the Functional Stability of a Communication System by Detecting Conflicts

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction: Modern complex technical systems are often critical. Criticality is due to the consequences of disruption of the functioning of such systems, and their failure to fulfill the required list of functions and tasks. The process of control and management of such systems is carried out using communication systems and networks that become critical for them. There is a need to ensure the stable functioning of the complex technical systems themselves, their control and monitoring systems, communication systems and networks. The paper proposes a method for ensuring the functional stability of a communication system, the basis of which is the process of identifying and eliminating conflicts in it due to the difference between the profile of functioning and the profile of the process of functioning of the system. The proposed model of the process of functioning of the communication system allows, based on changes in the intensity of the impact on the system of destabilizing factors, the identification of conflicts and their elimination, to determine the probability of ensuring the functional stability of the system. The purpose of the study: to develop a methodology for ensuring the functional stability of a communication system under the influence of destabilizing factors and the emergence of conflicts, a model of the process of the system's functioning, which makes it possible to determine the probability of the system being in a functionally stable state. Methods of graph theory and matrix theory, the theory of Markov processes. Results: an approach is proposed for assessing the functional stability of a communication system under the influence of destabilizing factors, a technique has been developed to ensure the functional stability of a communication system. Practical significance: the results of the study can be used in the design and construction of complex technical systems, decision support systems, control, communication and management.

About the authors

O. M Lepeshkin

Military Orders of Zhukov and Lenin Red Banner Academy of Communications named after S.M. Budyonny (VAS)

Email: lepechkin1@yandex.ru
Tikhoretsky Av. 3

O. A Ostroumov

Military Orders of Zhukov and Lenin Red Banner Academy of Communications named after S.M. Budyonny (VAS)

Email: oleg-26stav@mail.ru
Tikhoretsky Av. 3

N. V Mikhailichenko

St. Petersburg State University of Telecommunications. prof. M.A. Bonch-Brunevich (SPbSUT)

Email: 23esn2008@rambler.ru
Tikhoretsky Av. 3

A. S Permyakov

Military Orders of Zhukov and Lenin Red Banner Academy of Communications named after S.M. Budyonny (VAS)

Email: Permyak.as@ya.ru
Tikhoretsky Av. 3

References

  1. Кондрашов Ю.В., Сатдинов А.И., Синюк А.Д., Остроумов О.А. Концептуальная модель контроля функций системы связи для выявления конфликтных ситуаций // T-Comm – Телекоммуникации и транспорт. 2022. Т. 16. № 5. С. 21–27. doi: 10.36724/2072-8735-2022-16-5-21-27.
  2. Макаренко С.И. Модели системы связи в условиях преднамеренных дестабилизирующих воздействий и ведения разведки. Монография. // СПб.: Наукоемкие технологии, 2020. 337 с.
  3. Остроумов О.А. Проблема обеспечения функциональной устойчивости систем критически важных объектов // Электросвязь. 2022. № 1. С. 38–42. doi: 10.34832/ELSV.2022.26.1.005.
  4. Тарасов А.А. Функциональная реконфигурация отказоустойчивых систем: монография // М.: Логос. 2012. 152 с.
  5. Стародубцев Ю.И., Закалкин П.В., Иванов С.А. Техносферная война как основной способ разрешения конфликтов в условиях глобализации // Военная мысль. 2020. № 10. С. 16–21.
  6. Остроумов О.А. Модель контроля функционирования системы связи // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 3. С. 300–309.
  7. Лаута О.С, Баленко Е.Г., Федоров В.Х., Лепешкин О.М., Остроумов О.А. Метод построения профиля функционирования сложной технической системы // Инженерный вестник Дона. 2023. № 2(98). С. 48–77. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2023/8183. (дата обращения: 26.10.2023).
  8. El-Mowafy A. On detection of observation faults in the observation and position domains for positioning of intelligent transport systems // Journal of Geodesy. 2019. vol. 93. no. 10. pp. 2109–2122. doi: 10.1007/s00190-019-01306-1.
  9. Zhang Y., Wang L., Xiang Y., Ten C.-W. Power System Reliability Evaluation with SCADA Cybersecurity Considerations // IEEE Transactions on Smart Grid. 2015. vol. 6. no. 4. pp. 1707–1721. doi: 10.1109/TSG.2015.2396994.
  10. Falahati B., Fu Y. Reliability Assessment of Smart Grids Considering Indirect Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2014. vol. 5. no. 4. pp. 1677–1685. doi: 10.1109/TSG.2014.2310742.
  11. Falahati B., Fu Y., Wu L. Reliability Assessment of Smart Grid Considering Direct Cyber-Power Interdependencies // IEEE Transactions on Smart Grid. 2012. vol. 3. no. 3. pp. 1515–1524. doi: 10.1109/TSG.2012.2194520.
  12. Haring I., Ebenhoch S., Stolz A. Quantifying Resilience for Resilience Engineering of Socij Technical Systems // European Journal for Security Research. 2016. vol. 1. pp. 21–58. doi: 10.1007/s41125-015-0001-x.
  13. Brauner F., Claben M., Fiedrich F. Competence as Enabler of Urban Critical Infrastructure Resilience Assessment // Urban Disaster Resilience and Security: Addressing Risks in Societies. 2018. pр. 171–184. doi: 10.1007/978-3-319-68606-6_11.
  14. Грудинин И.В., Суровикин С.В. Управление ресурсами информационно-управляющей подсистемы АСУ огнем в интересах обеспечения ее живучести // Известия Института инженерной физики. 2016. № 3(41). С. 57–62.
  15. Pashintsev V.P., Chipigs A.F., Koval S.A., Skorik A.D. Analytical method for determining the interval of spatial correlation of fading in single-beam decameter radio line // Telecommunications and Radio Engineering. 2021. vol. 80. no. 2. pp. 89–104. doi: 10.1615/TelecomRadEng.2021038432.
  16. Савищенко Н.В. Остроумов О.А. Расчет оптимального и рационального числа ветвей разнесения в каналах связи с аддитивным белым гауссовым шумом и общими замираниями Райса-Накагами // Информационно-управляющие системы. 2015. № 6(79). С. 71–80. doi: 10.15217/issn1684-8853.2015.6.71.
  17. Петренко С.А. Концепция поддержания работоспособности киберсистем в условиях информационно-технических воздействий // Труды ИСА РАН. 2009. Т. 41. С. 175–193.
  18. Kotenko I., Saenko I., Lauta O., Karpov M. Methodology for management of the protection system of smart power supply networks in the context of cyberattacks // Energies. 2021. vol. 14(18). no. 5963. doi: 10.3390/en14185963.
  19. Haque M.A., Shetty S., Krishnappa B. ICS-CRAT: A Cyber Resilience Assessment Tool for Industrial Control Systems. IEEE 5th Intl Conference on Big Data Security on Cloud (BigDataSecurity), IEEE Intl Conference on High Performance and Smart Computing, (HPSC) and IEEE Intl Conference on Intelligent Data and Security (IDS). 2019. pp. 273–281. doi: 10.1109/BigDataSecurity-HPSC-IDS.2019.00058.
  20. Haque M.A., De Teyou G.K., Shetty S. Krishnappa B. Cyber Resilience Framework for Industrial Control Systems: Concepts, Metrics, and Insights, IEEE International Conference on Intelligence and Security Informatics (ISI). 2018. pp. 25–30. doi: 10.1109/ISI.2018.8587398.
  21. Zhu Q. Multilayer Cyber-Physical Security and Resilience for Smart Grid // Smart Grid Control, Power Electronics and Power Systems. 2019. pp. 225–239. doi: 10.1007/978-3-319-98310-3_14.
  22. Kete N., Punzo G., Linkov I. Enhancing resilience within and between critical infrastructure systems // Environment Systems and Decisions. 2018. vol. 38. pp. 275–277. doi: 10.1007/s10669-018-9706-5.
  23. Alsubaie A., Alutaibi K., Marti J. Resilience Assessment of Interdependent Critical Infrastructure // Critical Information Infrastructures Security: 10th International Conference, CRITIS. 2016. pp. 43–55. doi: 10.1007/978-3-319-33331-1_4.
  24. Bologna S., Fasani A., Martellini M. Cyber Security and Resilience of Industrial Control Systems and Critical Infrastructures // Cyber Security: Deterrence and IT protection for critical infrastructures. Cham: Springer International Publishing, 2013. pp. 57–72.
  25. Hammad A.W.A., Haddad A. Infrastructure Resilience: Assessment, Challenges and Insights // Industry, Innovation and Infrastructure. Encyclopedia of the UN Sustainable Development Goals. Springer. Cham, 2021. pp. 1–13. doi: 10.1007/978-3-319-71059-4_25-1.
  26. Saaty T.L. Relative measurement and its generalization in decision making why pairwise comparisons are central in mathematics for the measurement of intangible factors the analytic hierarchy/network process // RACSAM-Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales. SerieA. Matematicas. 2008. vol. 102. pp. 251–318.
  27. Бородакий Ю.В., Тарасов А.А. О Функциональной устойчивости информационно-вычислительных систем // Известия ЮФУ. Технические науки. 2006. Т. 62. № 7. С. 5–12.
  28. Богатырев В.А. К повышению надежности вычислительных систем на основе динамического распределения функций // Изв. Вузов СССР. Приборостроение. 1981. Т. 24. № 8. С. 62–65.
  29. Bogatyrev V.A., Bogatyrev S.V., Bogatyrev A.V. The Probability of Timely Redundant Service in a Two-Level Cluster of a Flow of Requests that is Heterogeneous in Functionality and Allowable Delays // International Conference on Distributed Computer and Communication Networks. Cham: Springer Nature Switzerland, 2022. pp. 122–134.
  30. Турута Е.Н. Организация распределения задач в вычислительных системах, обеспечивающая их отказоустойчивость // Автоматика и вычислительная техника. 1985. № 1. С. 5–14.
  31. Турута Е.Н. Обеспечение отказоустойчивости многопроцессорных систем путем перераспределения задач отказавших модулей // Системы управления информационных сетей. М.: Наука, 1983. С. 187–198.
  32. Машков О.А., Гостев В.И., Машков В.А. Межмодульный обмен диагностической информацией при самодиагностировании сложных систем // Кибернетика и вычислительная техника. 1996. № 105. С. 108–118.
  33. Королев А.Н. Функциональная устойчивость навигационно-информационных систем // Известия вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 7. С. 559–565. doi: 10.17586/0021-3454-2018-61-7-559-565.
  34. Портенко Н.И., Скороход А.В., Шуренко В.М. Марковские процессы // Итог науки и техники. Современные проблемы математики. Фундаментальные направления. 1989. Т. 46. С. 5–245.
  35. Кузьмич А.А., Лепешкин О.М., Пермяков А.С. Модель функционирования системы телекоммуникационной связи в условиях информационного противоборства // Радиолокация, навигация, связь: Сборник трудов XXVIII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти Б.Я. Осипова (г. Воронеж, 27-29 сентября 2022): в 6 т. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2022. С. 203–211.
  36. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения): Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2001. 382 с.
  37. Иванов И.И. Модель функционирования распределенных информационных систем при использовании маскированных каналов связи // Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 1. С. 198–234. doi: 10.24411/2410-9916-2020-10107.
  38. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. Радио, 1977. 488 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».