Диссертация (1335837), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Разработана имитационная модель фрагмента сети Ethernet, позволяющаяпроводить компьютерные эксперименты по воздействию на физическую средупередачи, используя параметры СК ЭМИ, которые проблематично или пока невозможно воссоздать физически. Для этого выбран пакет MATLAB/ Simulink.По результатам моделирования определен перечень параметров СК ЭМИ,352в наибольшей степени влияющих на искажение и блокирование передачи данных в сетях Ethernet.7. Рассмотрено влияние СК ЭМИ на передачу тестового сетевого трафика всети Ethernet.
По результатам экспериментов получены зависимости количестваошибочных кадров от параметров воздействующих периодических импульсныхпомех.8. На основе анализа результатов математического моделирования и натурных экспериментов установлено: вероятность потерь кадров Ethernet зависит от частоты следования импульсов, длины передаваемых кадров и амплитуды воздействия; наибольшую опасность при передаче данных представляют воздействияпо проводным линиям связи с использованием емкостной связи, так как при этомформа наведенных периодически повторяющихся импульсов практически не изменяется по сравнению с формой импульса на выходе генератора, тем самым взначительной степени искажая информационные символы; отсутствие кодирования с коррекцией ошибок в технологиях Fast и Gigabit Ethernet приводит к существенно большей уязвимости процесса передачи данных при воздействии СК ЭМИ.9.
Разработаны требования к разрабатываемым программным комплексам,обеспечивающим реализацию алгоритма работы современных сетевых устройств попередаче и обработке потоков цифровых информационных сигналов в соответствиис современными телекоммуникационными протоколами сетевого обмена.10. Разработана процедура динамической маршрутизации трафика. Наоснове данного алгоритма реализован «маршрутизируемый сервис» передачиданных для бортовой сети.
Выработаны основные компоненты, необходимые дляфункционирования ИСАУ БЦВК. Даны оценки вероятностям ЭМ атак напередаваемую информацию в случае применения «маршрутизируемого сервиса».11. Полученные оценки реализации ЭМ атак показывают, что применениеприложения«маршрутизируемыйсервис»позволяетповыситьстойкостьпередачи информации в бортовых сетях. Повышение стойкости информации в353бортовых сетях при использовании Sm достигается за счет повышения защиты еецелостностиидоступности.Целостностьпередаваемойинформацииобеспечивается уменьшением вероятности реализации ЭМ атак на контролируемых участках следования трафика в случае применения маршрутизируемого сервиса. Доступность обосновывается стойкостью системы к блокированию одной или нескольких БЦВМ, выполненных в защищенном исполнении.В случае сбоя в работе одной или нескольких БЦВМ, выполненных взащищенном исполнении, маршрутизируемый сервис моментально перестраиваетмаршрут следования трафика до того времени, пока работоспособность БЦВМ невосстановится.
Следует также еще одно важное качество разработанногоприложения - каждая из БЦВМ, выполненных в защищенном исполнении, можетдинамически вносить изменения в маршрут следования трафика.12. В результате программной реализации разработанных методов, былсоздан прототип системы «маршрутизируемый сервис», а также реализованымодули mod.Listner и mod.Sender(S) приложения «маршрутизируемы сервис».13. Результаты экспериментальных исследований подтвердили применимость разработанной методики. Колебание значения оценок RАпр А и RАпр Б относительно теоретических оценок RAM А и RAM Б меньше заданной точности= 0,001поэтому можно сделать вывод о соответствии практических результатовтеоретическим представлениям работы сервиса SM с доверительной вероятностью0,95.14.
Разработано научно-методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований на воздействие преднамеренных сверхкоротких электромагнитных излучений на элементы и узлы БЦВК, в частности: определенытребованияк метрологическим, эксплуатационным иконструктивным характеристикам излучателей для испытаний БЦВК, обоснованытребования к характеристикам мощных излучателей СК импульсов, в частности,установлено, что методы оценки устойчивости БЦВК и требования к средствамзащиты их от СК ЭМИ должны разрабатываться, исходя из следующихпараметров излучателей:354- напряженность электрического поля в диапазоне от 1 до 200 кВ/м;- длительность фронта импульса от 100 до 500пс;- длительность импульса от сотен пикосекунд до единиц наносекунд;- частота повторения импульсов от 0,1 до 1000Гц. разработаны требования к БЦВК в условиях воздействия СК ЭМИ,установлены параметры испытательных воздействий, виды испытаний; разработаны методы и средства испытаний, порядок проведения испытаний и критерии оценки стойкости БЦВК.15.
Получены новые экспериментальные данные воздействия СКИ ЭМИ наразличные типы БЦВК, включая БЦВМ и каналы передачи данных и управления,при этом получены закономерности возникновения ошибок кадров в зависимости от параметров наведенных СК ЭМИ в физической среде Ethernet и параметров сетевого трафика (для высокоскоростных технологий Ethernet).16. Анализ полученных экспериментальных данных и механизмов воздействия СКИ ЭМП на УОВ подтвердил адекватность разработанных моделей взаимодействия мощных ЭМИ с элементами БЦВК для интеллектуального анализа иоценки устойчивости их к деструктивному воздействию СК ЭМИ, и показал, чтосбои, системные отказы и нарушение функционирования возникают в основномза счет недостаточной эффективности экранирования бортовой кабельной сетиБЦВК, которые в свою очередь, выявляются, как правило, при испытаниях и впроцессе эксплуатации.17.
Проведен анализ эффективности существующих и перспективныхсредств защиты слаботочных элементов БЦВК при воздействии наносекундныхимпульсных перенапряжений. Показано, что существующие защитные средства вчасти быстродействия практически не позволяют обеспечить эффективную защитуБЦВК от действия данных поражающих факторов, поэтому необходима разработкацелевым назначением принципиально новых методов и средств защиты.18.
Разработаны системные методы защиты ИС от СКИ ЭМИ с использованием структурно-функциональных и алгоритмических подходов к построениюсистемы защиты ИС от воздействия импульсного ЭМИ на них. В частности, спо-355соб защиты ИС на основе анализа параметров искажений иформаци-онного потокав условиях воздействия СКИ ЭМИ и способ защиты ИС на основе применениявнешних средств обнаружения СК ЭМИ, позволяющий, опти-мизироватьсоотношение «стоимость/эффективность» защиты за счет размеще-ния наиерархических уровнях ИСАУ только необходимых датчиков ЭМВ и оцениватьустойчивость БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИ через величиныотносительного ущерба и интегральные показатели активности распределенныхпо структуре ИСАУ датчиков ЭМВ.19.Разработаны конкретные рекомендации по совершенствованию методов исредств защиты БЦВК от воздействия СКИ ЭМП, так установлено:- что в экранированной витой паре (UTP) при отсутствии заземленияэкранирующей оболочки экран не обеспечивает защиту от СК ЭМИ, а толькоухудшает соотношение «сигнал — шум» в линии связи;- предложен метод по защите сетей Ethernet от воздействия СК ЭМИ, которыйбазируется на принципах защиты передаваемой информации, а не защиты оборудования приема/передачи.
Показано, что отсутствие кодирования с коррекцией ошибок в технологиях Fast и Gigabit Ethernet приводит к существенно большей уязвимости процесса передачи данных при воздействии СК ЭМИ.20. Разработана программа по обеспечению устойчивости БЦВК к воздействию СК ЭМИ, в соответствии скоторой, предложенный в работе научно-методический аппарат и методы экспериментальных исследований позволяютдостовернооценитьстойкостьБЦВКпривоздействиипреднамеренныхимпульсных сверхкоротких электромагнитных импульсов.Таким образом, разработана новая методология, направленная на решение актуальной проблемы обеспечения устойчивости функционирования бортовых вычислительных управляющих комплексов в условиях воздействия СК ЭМИ, позволяющая проводить интеллектуальный анализ и оценку параметров искажений информационного потока в системе для предотвращения деструктивного действияСК ЭМИ на БЦВК, включая минимизацию временных затрат на восстановлениеБЦВК после сбоев вызванных этими воздействиями.356Личный вклад автораХарактеризуя работу и полученные результаты в целом, следует заключить,что в диссертации осуществлено теоретическое обобщение и решение научнойпроблемы создания перспективных помехоустойчивых бортовых вычислительных комплексов на основе разработки новой методологии оценки устойчивостиБЦВК с использованием современных методов и моделей интеллектуальной системы анализа и оценки устойчивого функционирования БЦВК в условиях преднамеренного воздействия СКИ ЭМИ.Основные результаты теоретических и экспериментальных исследованийполучены автором самостоятельно и соответствуют пунктам 3, 11 и 12 паспортаспециальности 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций.В частности, автором предложены: обобщенное рассмотрение методов исредств оценки влияния СК ЭМИ на информационные и телекоммуникационныесистемы; разработаны модели взаимодействия мощных импульсных электромагнитных полей с элементами БЦВК; разработана методология интеллектуальногоанализа данных в задачах оценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию СК ЭМИ и принципы построения интеллектуальной системы; разработанонаучно-методическое обеспечение проведения экспериментальных исследованийна воздействие преднамеренных сверхкоротких электромагнитных излучений наэлементы и узлы БЦВК; разработаны рекомендации по совершенствованию методов и средств защиты БЦВК от воздействия СКИ ЭМП.Автор разрабатывал методики и принимал непосредственное участие в экспериментальных исследований всех БЦВК, приведенных в работе.В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит основная роль при постановке и решении задач, а также обобщении полученных результатов.Основные результаты работы нашли в многочисленных публикациях различного уровня и апробированы на научно-технических конференциях.357Использование результатов работыРазработанные технические решения могут быть использованы для нуждМО, ФСО, ФСБ и других структур при создании объектов специального назначения функционирующих в условиях возможного воздействия электромагнитноготерроризма и электромагнитного оружия.Кроме того, результаты диссертации рекомендуется использовать: в научно-исследовательских учреждениях, которые занимаются проектированием технических средств устойчивых к электромагнитным излучениям вшироком диапазоне частот; при разработке методик нагружения при испытаниях оборудования и информационных систем и обосновании требований к средствам защиты; для использования при разработке рабочих проектов отечественных и международных стандартов в области ЭМС и информационной безопасности по методам оценки воздействия СК ЭМИ на технические средства.358СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙАСУ- автоматизированная система управленияАСЗИ- автоматизированная система в защищенном исполненииАТ- компьютер на микропроцессоре INTELБВС- бортовая вычислительная системаБСУ- бортовые системы управленияБЦВМ- бортовая цифровая вычислительная машинаБЦВК- бортовой цифровой вычислительный комплексВУ- внешнее устройствоИС- информационная системаИСАУ- интеллектуальная система анализа устойчивостиИУМП- интегральное уравнение магнитного поляИУЭП- интегральное уравнение электрического поляКонвертор- высокоскоростной PCI контроллер EthernetКРВО- метод конечных разностей во временной области (FDTD –Finite Difference in Time Domain);ЛВС- локальная вычислительная сетьМИЭМП- мощные импульсные электромагнитные поляМЭК- международная электротехническая комиссияОВВТ- образцы вооружения и военной техникиОС- операционная системаПД ЭМВ- поражающее действие электромагнитных воздействийПК- персональный компьютерПМ- процессорный модульПО- программное обеспечениеПФ- поражающий факторРПС- радиопередающее средствоРПУ- радиоприемное устройствоРТС- радиотехническая система359РЭА- радиоэлектронная аппаратураРЭС- радиоэлектронные средстваСИ- средства измеренийСК ЭМИ- сверхкороткий электромагнитный импульсСОД ЭМВ- система обнаружения деструктивных ЭМВСПО- специальное программное обеспечениеСШП ЭМИ - сверхширокополосный электромагнитный импульсТКС- телекоммуникационная системаТС- технические средстваФСТЭК- Федеральная служба по техническому и экспортному контролюЭМИ- электромагнитный импульсЭМП- электромагнитное полеЭМС- электромагнитная совместимостьЯВ- ядерный взрыв360СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
