Статья:

Оценка эффективности программного средства определения оптимального маршрута мобильного объекта в распределенном информационном пространстве

Конференция: XVII Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Елизаров А.Ю. Оценка эффективности программного средства определения оптимального маршрута мобильного объекта в распределенном информационном пространстве // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(17). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/6(17).pdf (дата обращения: 28.01.2023)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Оценка эффективности программного средства определения оптимального маршрута мобильного объекта в распределенном информационном пространстве

Елизаров Алексей Юрьевич
студент, Оренбургский государственный университет, РФ, г. Оренбург
 

Аннотация. В данной статье произведена оценка эффективности программного средства определения оптимального маршрута мобильного объекта. Для этого были проанализированы риски, исходя из конкретных угроз информационной безопасности, отнесенных к маршруту, по которому движется мобильный объект. Полученные значения были введены в программное средство определения оптимального маршрута, и затем, с помощью методики оценки оптимальности, определены на сколько корректно программа определила оптимальный маршрут.

 

Ключевые слова: распределенное информационное пространство, мобильный объект, маршрут, эффективность, оптимальность.

 

Оценка эффективности программного средства определения оптимального маршрута необходима для того, чтобы выяснить правильность работы программного средства, а также, непосредственно, узнать на сколько данное программное средство эффективно при определение оптимального маршрута мобильного объекта с учетом рисков угроз информационной безопасности.

Определить методику оценки эффективности программного средства;

Определить маршрут, на котором будет проводиться эксперимент;

Оценить участки маршрута, по которому будет двигаться объект;

Определить, с помощью программного средства, оптимальные маршруты;

Оценить с помощью методики оптимальность выбранного маршрута, тем самым подтвердив эффективность программного средства.

Для того, чтобы оценить риск информации, анализируются все угрозы, действующие на мобильный объект, и уязвимости, через которые возможна реализация угроз.

Исходя из введенных специалистом данных, строится модель угроз, актуальных для мобильного объекта данных.

Цель проводимого анализа рисков заключается в определении характеристик рисков маршрута и его ресурсов. Результаты анализа рисков будут использовались в рамках мероприятий по оценки эффективности разработанного метода.

Ущерб от угрозы (U) показывает количество материальных средств, которое может быть потеряно в случае влияния реализации угрозы, т.е. как сильно реализация угрозы информационной безопасности повлияет на данный информационный ресурс.

Вероятность реализации угрозы (P) – степень возможности реализации угрозы в тех или иных условиях.

Риск рассчитывается по формуле 1: [1]

                                                                                                                (1)

где  – риск передачи информации;

 – вероятность реализации угрозы на данном участке маршрута;

 – ущерб от утечки информации при реализации угрозы;

 i – номер связи между узлами  маршрутной сети.

Для оценки эффективности при выборе оптимального варианта (оптимизации), чаще всего показателем служит прибыль или избежание потерь.

Для оценки эффективности выбора маршрута, будем рассчитывать меру риска. Меру риска принято рассчитывать через: [2]

Среднее ожидаемое значение M;

Среднеквадратичное отклонение S;

Величина:

  ,                                                                                                                  (2)

V – коэффициент вариации, определяет степень разброса ущерба, чем больше разброс, тем больше потерь удается избежать за счет выбора оптимального маршрута (Менее рискованный маршрут). Коэффициент вариации показывает, какой из двух возможных исходов более оптимальный.

Рассчитывается данный коэффициент следующем образом, предположим, у нас осталось из всех возможных вариантов всего два, A и B. Эти варианты обеспечивают определенную величину  и . Соответственно, среднеквадратичные отклонения равны  и .

На основании этого, при сравнении этих двух параметров, возможны следующие варианты:

если  =  и  < , то  следует выбирать вариант A;

если  >  и  < , то  следует выбирать вариант A;

если  >  и  = , то  следует выбирать вариант A;

если  >  и  > , то следует выбирать вариант B;

если  <  и  < ,  то следует выбирать вариант B.

Математическое ожидания на основе риска рассчитывается по следующей формуле (3)

  ,                                                                                                        (3)

Где n – это количество участков маршрута (путей, исходов) в маршруте.

Среднеквадратичное отклонение вычисляется по формуле 17:

  ,                                                                                                  (4)

Рассчитав   и , и поделив большее значение на меньшее, получим результат, насколько рискован оптимальный маршрут.

Для исследования эффективности определения оптимального маршрута мобильного объекта в распределенном информационном пространстве будет рассчитываться оптимальность наименее рискованного маршрута по отношению к самому рискованному, чтобы доказать эффективность метода по выбору оптимального маршрута. Оптимальный маршрут определяется в зависимости от риска и затрат на выбранных маршрутах.

Сравнивая вариативность самого оптимального и самого неоптимального маршрута, можно выявить тот маршрут, по которым ущерб будет меньше и, соответственно, предпочтение передвижения по конкретному участку маршрута. Также, выявить затраты на нейтрализацию угрозы и определить какой маршрут имеет наименьшие затраты по определенной угрозе.

Реальный маршрут, на котором будет производиться расчет эффективности метода представлен на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Реальный маршрут, используемый для расчета рисков

 

Угроза информационной безопасности будут применяться к данному маршруту.

Проанализировав все риски из банка данных угроз ФСТЭК, было принято решение, что для данного маршрута и мобильного объекта, выбранного на этом маршруте, актуальной угрозой является: УБИ.206. Угроза отказа в работе оборудования из-за изменения геолокационной информации о нем. [2]

Для оценки данной угрозы были определены параметры каждого участка маршрута, а именно: P – вероятность реализации угрозы, U – ущерб от реализации угрозы и Z – затраты на снижения риска.

Кроме того, на основании параметров выше были рассчитаны M – математическое ожидание, S – среднеквадратичное отклонение и V – коэффициент вариации. Коэффициент вариации покажет на сколько оптимальный путь менее рискованный и безопасный в плане ущерба.

Необходимо отметить, что данная угроза имеет влияния на мобильный объект в местах, где из-за различных факторов (погода, преграды, ямы, помехи) не удаётся получить данные со спутника об расположении объекта или не удается передать информацию о местоположении диспетчеру. На основании этого, с помощью программного средства определены риски, на рисунке 2 представлены работа программного средства по данной угрозе. [3]

 

Рисунок 2. График определения оптимального маршрута в программном средстве по угрозе УБИ.206

 

Расчеты по рискам в программном средстве представлены на рисунке 3. [3]

 

Рисунок 3. Результаты вычисления рисков и определение оптимального маршрута по угрозе УБИ.206

 

Итак, оптимальный маршрут, по данной угрозе позволит нам избежать риск. Рассчитаем коэффициенты вариации для данной угрозы по формуле, представленной ранее. В таблице 1 представлены расчеты коэффициента вариации для угрозы УБИ.206 по формулам (1,2,3,4).

Таблица 1

Расчет коэффициентов УБИ.206

Маршрут

1-3-6-8 (Неоптимальный)

1-2-7-8 (Оптимальный)

Параметры

P (вероятность реализации угрозы)

U (Ущерб)

P (вероятность реализации угрозы)

U (Ущерб)

 

0.6

(Маршрут 1-3)

5000

(Маршрут 1-3)

0.2

(Маршрут 1-2)

3000

(Маршрут 1-2)

 

0.25

(Маршрут 3-6)

5000

(Маршрут 3-6)

0.3

(Маршрут 2-7)

2500

(Маршрут 2-7)

 

0.5

(Маршрут 6-8)

5000

(Маршрут 6-8)

0.4

(Маршрут 7-8)

3000

(Маршрут 7-8)

M

6750

2550

S

1212.316257

758.6426747

V

0,17955

0,2972549

Vоп/Vкр

1.655554999

 

На основании расчетов, делаем вывод, что оптимальный маршрут обладает риском в 1.65 раза меньше чем на критическом.

 

Список литературы:
1. Миков Д.А. Анализ методов и средств, используемых на различных этапах оценки рисков информационной безопасности / Д.А. Миков - Москва : Вопросы кибербезопасности №4, 2014. – 49 – 54 с.
2. Прогнозирование. Планирование. Управленческое решение.: Учебное пособие / С.И. Барайщук, Е.Ю. Рожина – Омск: Издательство СибАДИ, 2008. – 72 с.
3. ФСТЭК Банк данных угроз безопасности информации. – 21 с.
4. Анализ и выбор оптимального маршрута мобильного объекта с использованием модели сетевого графика [Электронный ресурс] : прикладная программа / Т. З. Аралбаев [и др.]; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Оренбург. гос. ун-т». - Оренбург : ОГУ. - 2019. - 20 с – Режим доступа: https://ufer.osu.ru/index.php?option=com_uferdbsearch&view=uferdbsearch&action=details&ufer_id=1709