автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка программно-алгоритмических средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем

На правах рукописи

ТУПОТА Алексей Викторович

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссер тации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2005

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Кравец Олег Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чопоров Олег Николаевич

кандидат технических наук, ст. науч. сотр. Кипрушев Александр Александрович

Ведущая организация Федеральное государственное унитарное

предприятие "Государственный научно-исследовательский испытательный

институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" г. Воронеж

Защита состоится 10 ноября 2005 г. в 10 00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.01 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан 10 октября 2005 г.

Ученый секретарь '

диссертационного совета А' Питолин В.М.

ЛбС-9

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

¿г ^

Актуальность темы.

Быстрое развитие компьютерных технологий, связанное с массовым распространением компьютеров, позволило создавать функционально распределенные вычислительные структуры для обработки данных.

Достижения современных технологий, ориентированных на обработку транзакций, приводят к необходимости выбора вычислительных структур с высокой степенью распределения обработки. Такие структуры могут быть реализованы на основе высокоинтеллектуальных, программируемых многофункциональных устройств, оснащенных собственным и распределенными микропроцессорами. Микропроцессоры объединяются с более мощными компьютерами, образуя информационную систему. Это позволяет существенно увеличить эффективность и гибкость за счет быстрого доступа к данным, сокращения времени отклика, снижения стоимости средств связи и увеличения вычислительной мощности.

Однако в этом случае возрастают потоки обмена данными между элементами информационных систем, которые подвержены промышленным, взаимным или умышленным помехам, приводящим к нарушению работы таких систем.

В интересах обеспечения функциональной устойчивости информационных систем при передаче данных в настоящее время используются методы с повторением передач, методы с использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты, а при наличии помех дополнительно используют методы помехоустойчивого кодирования передаваемых сообщений. Однако эти методы в условиях воздействия сильных помех приводят к резкому снижению быстродействия процессов обработки и передачи данных за счет необходимости многократной передачи одного и того же сообщения из-за вводимой избыточности и возможного размножения ошибок при помехоустойчивом кодировании сообщений; могут повреждаться одновременно как основные, так и резервные массивы.

Таким образом, актуальность исследований обусловлена необходимостью повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем в условиях различных помех.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления Воронежского государственного технического университета - "Вычислительные системы и программно-агшаратные комплексы".

Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка алгоритмических и программных средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем в условиях воздействиях помех, на основе посимвольного преобразования данных и использования псевдослучайной перестройки частоты

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить анализ современных методов обеспечения устойчивости взаимодействия информационных систем.

2. Разработать способы повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью на основе посимвольного преобразования данных

3. Разработать способы повышения функционал!,ной устойчивости взаимодействия информационных систем в процессе обработки и передачи информации при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

4. На основе полученных результатов реализовать разработанные способы в виде алгоритмов и программ и провести аналитическое и экспериментальное исследование их эффективности

Методы исследования.

При выполнении работы использованы методы математического и системного анализа, теории чисел, имитационного моделирования, математической статистики.

Научная новизна.

Научная новизна разработанных способов повышения функциональной устойчивости информационных систем заключается в следующем'

1. Способ повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью, отличающийся использованием посимвольного преобразования в конечном поле повторно передаваемых сообщений, позволяющий увеличить скорость передачи информации в канале связи за счет сокращения числа передач одного и того же сообщения при воздействии помех.

2. Способ увеличения скорости передачи информации в информационной системе в условиях помех, отличающийся использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты, разбиением передаваемого сообщения на блоки длинной ¿-бит и передачей их одним двоичным символом по разным каналам и обеспечивающий снижение вероятности ошибочного приема сообщения.

3. Алгоритм фильтрации ложных сигналов в условиях помех, отличающийся посимвольным преобразованием в конечном поле дискретного сообщения с использованием двух псевдослучайных последовательностей символов конечного поля и передачей преобразованного сообщения на двух различных частотах, обеспечивающий восстановление сообщений, искаженных из-за совместной работы нескольких различных устройств.

4. Методы оценки эффективности разработанных средств повышения функциональной устойчивости, отличающиеся использованием показателей энергетической, частотной и информационной эффективности систем обеспечения взаимодействия, позволяющие определить вероятность точного восстановления сообщений на приемной стороне в условиях помех

Практическая значимость работы.

Практическая значимость работы заключается в создании апгоритмичр-ских и программных средств повышения функциональной устойчивое; и

взаимодействия информационных систем, обеспечивающих повышение скорости передачи данных в 4-8 раз в условиях воздействия различного рода помех и гарантированную корректировку искаженных символов основных и резервных массивов.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические результаты работы реализованы в специальном программном обеспечении обработки и передачи данных в автоматизированных комплексах для проведения сертификационных и аттестационных испытаний объектов информатизации, разрабатываемых ФГУП Государственным научно-производственным предприятием "ИнформАкустика" (г Санкт-Петербург).

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на I и П Международных научно-технических конференциях "Кибернетика и технологии XXI века" (Воронеж, 2000); пятой Международной конференции "РусКрипто 2003" (Московская область, 2003); Международной научно-технической конференции "Современные проблемы информатизации в технике и технологиях" (Воронеж, 2002); Международной научно-практической конференции "Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах" (Новочеркасск 2002); 1st International workshop wireless security technologies 2003 (London, UK2003); Международной научно-технической конференции "Современные сложные системы управления" (Воронеж, 2003); Международной научно-практической конференции "Составляющие научно-технического прогресса" (Воронеж, 2005).

Публикации.

По результатам исследований опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 без соавторов, 5 патентов РФ на изобретение. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце диссертации, лично соискателю принадлежат- в [10, 12, 20] - способ повышения функциональной устойчивости при использовании посимвольного преобразования сообщений, алгоритмы его реализации; в [3, 8, 13] - методы оценки эффективности программно-алгоритмических средств повышения функциональной устойчивости; в [2, 7, 16] - особенности реализации алгоритмов и программ для повышения функциональной устойчивости информационных систем с использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты; в [5, 9, 18] - алгоритм фильтрации ложных сигналов; в [19, 17] - алгоритм распределения ключей; в [1, 6,11] - алгоритм обеспечения целостности информации.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, изложена на 113 листах, содержит список литературы из 108 наименований, 38 рисунков, 13 таблиц и три приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цели и задачи исследования, их научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе проанализированы принципы построения и функционирования информационных систем, использующих средства передачи данных, и разработана постановка задачи на исследование. В работе под функциональной устойчивостью мы понимаем способность информационной системы выполнять свои задачи в условиях воздействия различного рода помех Показана необходимость разработки способов повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем, использующих средства с повторением передачи и обратной связью, а также средства передачи данных с псевдослучайным изменением рабочей частоты Показана целесообразность в качестве показателя оценки эффективности предложенных способов использовать вероятность восстановления передаваемых сообщений Р на приемной стороне с исходной точностью, а также связанный с ним показатель среднего числа передач одного сообщения гср для восстановления его на приемной стороне с исходной точностью:

р = 1 - ——

N

/=1

(1)

1 (2)

1-2

где N - количество кодовых комбинаций в передаваемом сообщении;

я

Рк = ^С'пр'(1 - р)п~' - вероятность ошибочного приема кодовой комы

бинации;

Р - вероятность ошибочного приема одного элемента (двоичного

символа);

п - число элементов в кодовой комбинации.

Для подтверждения теоретических оценок эффективности разработанных способов повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем необходимо проведение экспериментальных исследований

Во второй главе вводится и обосновывается понятие посимвольного преобразования информации в конечном поле для взаимной корректировки ошибочно принятых символов при повторных передачах одного и того же сообщения с целью сокращения числа повторений и повышения надежности связи за счет избыточности, обусловленной необходимостью повторения искаженного сообщения.

Так как при передаче информации используются дискретные сообщения, представленные в виде нулевых и единичных бит, то эти сообщения разбиваются на блоки (кодовые комбинации) длиной п бит Каждой кодовой комбинации (двоичному вектору) ставится в соответствие символ (число) а г. конечном поле Ррр=2"+1 или в кольце класса вычетов по модулю р=Т\

и

«, =Х2Ч, {ОД}. (3)

} 0=

Для посимвольного безызбыточного преобразования повторно передаваемого сообщения в конечном поле /•), предложено использовать операцию вычисления суммарного символа. В этом случае каждый преобразованный символ fiJ вычисляется в соответствии с формулой

Д ^ Д-1 +«,(тос! р\ (4)

а обратное посимвольное преобразование сообщения в конечном поле Рг осуществляется в соответствии с формулой

а, = Д + Д'.Сшоа р), (5)

где

/£.=/>-А-.-

Структурная схема алгоритма, реализующего способ корректировки ошибочно принятых символов первого и второго сообщения, представлена на рисунке 1. Эффективность алгоритма оценивалась по энергетическим и частотным показателям, позволяющим определшъ скорость передачи информации в каналах связи

Поскольку каждый символ второго сообщения определяется как суммарный символ в конечном поле или в кольце класса вычетов по модулю р, то в этом случае при ошибочном приеме символов первого и второго сообщения на приемной стороне сообщения взаимно корректируются При этом все ошибочно принятые символы первого сообщения и все ошибочно принятые символы второго сообщения могут быть полностью скорректированы при условии, что отсутствуют искажения в двух смежных символах. Для корректировки символов первого сообщения используются неискаженные символы второго сообщения, а для корректировки символов второго сообщения используются неискаженные символы первого сообщения

Для определения ошибочно принятых символов были использованы свойства размножения ошибок для разработанной схемы преобразования сообщений на приемной стороне При ошибочном приеме одною символа второго сообщения и декодировании этого сообщения на приемной стороне, в соответствии с предоставленным выражением (5), ошибка распространяется только на соседний символ

Если при сравнении двух сообщений наблюдаю[ся расхождения в одиночных символах, то это свидетельствует о том. что исказились символы первого сообщения, т к при ошибочном приеме символа второго сообщения расхождения наблюдались бы в двух смежных символах При ошибочном приеме одного символа первого сообщения и при кодировании эюго сообщения на приемной стороне в соответствии с предоставленным выражением, ошибка распрос граняется на всю длину сообщения

Рис. 1. Алгоритм корректировки сообщений

Если символы первого сообщения не исказились, а при сравнении дал, % сообщений наблюдаются расхождения в одиночных символах, то исказшн.и

символы второго, сообщения, т.к. при ошибочном приеме символов первого сообщения расхождения наблюдались бы во всех последующих символах сравниваемых сообщений. Алгоритм корректировки ошибочно принятых символов представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Алгоритм для корректировки ошибочно принятых символов

На рисунке 3 представлены теоретические зависимости энергетической Р и частотной эффективности у устройств передачи информации. Энергетическая эффективность /7 характеризует удельную скорость передачи информации относительно энергетики сигнала. Частотная эффективность у характеризует удельную скорость относительно отводимой полосы частот канала. Полученные зависимости представлены для случая посимвольного преобразования повторно передаваемых сообщений и взаимной корректировки передаваемых сообщений (штриховой линией) при использовании ортогональных сигналов устройств и использовании противоположных сигналов и для случая без взаимной корректировки первого и повторно передаваемого сообщений (сплошная линия) для ортогональных и противоположных сигналов.

На этом рисунке также представлены зависимости между энергетической и частотной эффективностью средств передачи информации (штрих-

пунктирной линией), использующих ортогональные (частотно манипулируе-мые) сигналы и противоположные (фазоманипулированные) сигналы.

Анализ представленных зависимостей показывает, что алгоритмы с повторением передачи и с обратной связью, использующие посимвольное преобразование повторно передаваемых сообщений и взаимную корректировку искаженных символов первого и второго сообщений, обеспечивают увеличение удельной скорости передачи информации в 2-4 раза по отношению к устройствам с обратной связью, не использующих взаимную корректировку ошибочно принятых символов первого и повторно передаваемого сообщения. А при одинаковой скорости передачи информации устройств, реализующих способ, могут быть снижены требования к мощности сигнала в 2-4 раза, что по-прежнему обеспечивает надежную работу информационной системы даже при пониженной мощности передающих устройств, так как в этом случае обеспечивается не более двух повторений передачи.

Для обеспечения функциональной устойчивости информационного и программного обеспечения от помех предложено дополнительные информационные массивы и программы подвергнуть безызбыточному посимвольному преобразованию в конечном поле. Показано, что при посимвольном преобразовании в конечном поле как в основных, так и в дополнительных информационных массивах и программах искаженные символы будут скорректированы. При отсутствии искажений в двух смежных символах может быть I арантированно скорректировано до 50% искаженных символов.

В третьей главе рассматриваются способы повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем при использовании аппаратных средств взаимодействия с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Для повышения функциональной устойчивости средств взаимодействия в условиях помех дискретное сообщение разбивается на блоки длиной к бит, если в системе передачи данных ислолыуется 2к частотных каналов. При этом каждому блоку сопоставляется двоичный вектор - символ (число). Каждый блок передается одним двоичным символом, но по тому частотном;, каналу, номер которого соответствует числу, заключенному в передающем

блоке дискретного сообщения Поскольку в этом спучае энергия передаваемого сигнала, приходящаяся на 1 бит передаваемой информации, уменьшается в А- раз, это позволяет увеличить удельную скорость передачи информации в к раз в условиях воздействия сильных помех

На приемной стороне при наличии сигнала в одном из частотных каналов после его демодуляции формируют сигнал в виде двоичного вектора, который соответствует порядковому номеру частотного канала

Поскольку в канале связи информация передается числом, соответствующим номеру частотного канала, то при использовании 2* частотных каналов может быть обеспечена энергетическая эффективность в соответствии с представленными соотношениями:

Ч

где у = [1 + Р1овР + (1 -Р)1ой(1 -Р)], Р = -Д= ?е~Т<Л.

Гя

Теоретическая зависимость показателя энергетической эффективности Р от частотной эффективности канала передачи информации у представлена на рисунке 4, а зависимость величины энергетического выигрыша А/? от числа используемых каналов представлена на рисунке 5.

Рис 4 Зависимость показатепя энергетической эффективности fi от частотной эффективности у.

Если режим энер1 етической скрытности передачи сигналов не используется, то может быть увеличена скоройь передачи информации R в 4-8 раз При этом предложенный способ обеспечивав! снижение вероятности ошибочного приема сообщения ош с О, S до 0,001

Несмо/ря на то. чго влияние помех дня предложенного способа может быть существенно уменьшено, при большом числе работающих средсти передачи данных в вычислшелъной системе moi yi во/шикал, взаимные помечи или создаваться умышленные помехи

¿ф

I-1-,-

10 100 1000

Рис. 5. Зависимость величины выигрыша от числа используемых канапов передачи информации N,n - количество одновременно используемых несущих частот передатчика.

Для снижения влияния взаимных или умышленных помех передаваемые сообщения разбиваются на блоки-символы длиной п бит и преобразуются с помощью двух или более псевдослучайных последовательностей символов в конечном поле или в кольце класса вычетов по модулю р—Т. В этом случае передатчик будет работать одновременно (или последовательно) на таких частотах, разность между которыми имеет различные значения при каждом скачке частоты Это позволяет отфильтровать ложные сигналы и обеспечить устойчивость работы информационной системы в условиях умышленных помех или одновременной работы до п устройств передачи данных. Структурная схема алгоритма передачи информации на нескольких несущих частотах представлена на рисунке 6.

Поскольку в информационной системе одновременно может использоваться несколько устройств для передачи данных между её элементами, то чтобы устройства вступали в связь только с авторизованными на это устройствами. применена процедура аутентификации для избежания коллизий и умышленного нарушения функциональной устойчивости системы. Процедура аутентификации предусматривает использование закрытых ключей вводимых для каждого устройства передачи данных. При этом, чтобы исключить вскрытие секретных ключей, разработан способ формирования ключей защиты при передаче дискретных сообщений в информационной системе

Для простого числа р и образующего элемента а в конечном поле Fp устройства А, ...В независимо друг от друга выбирают по два закрытых (секретных) числа хА<, .г,,..., xR, х^ и вычисляют в конечном поле Р'р открытые ключи: уЛ = а"Л (mod р), у^ s a*1 (mod р),..., Ув, =а (mod р),

vs, (mod р). Идея распределения ключей приведена на рисунке 7. Для связи друг с другом устройства вычисляют первые и вторые закрытые (секретные) подключи

К, = у* (mod р)=£г*4 '4 (modр), К2 з у"£ (mod/>)= a""'1" (modр\

А 12 /3

Рис. 6. Структурная схема алгоритма передачи информации на нескольких несущих частотах.

При использовании двух закрытых (секретных) подключей имеется возможность для каждого устройства сформировать одноразовый ключ защиты Р путём сложения по модулю два битов случайного двоичного вектора ^ с битами двоичного вектора первого общего подключа А-/

XjiJCtf

ХсрХсг

У АН У А,

СГ У&Уя—^врУжГ^

Jf/'^o

Jf,r

x„¥

t Рис. 7. Способ распределения ключей.

При этом второй общий подключ К2 используется для преобразования случайного двоичного вектора £ Преобразованный случайный двоичный вектор передается на приемный конец линии связи вместе с закодированным сообщением.

При использовании одного закрытого подключа Kj для кодирования случайного двоичного вектора S, значение К2 вычисляется как обратный элемент в конечном поле Fp по отношению к значению К,

К, в к\р'г) (mod р).

Такая процедура формирования одноразового ключа защиты исключает возможность определения закрытых ключей, а также общих закрытых

подключен устройств даже при вскрытии одноразовых ключей защиты, так как в этом случае требуется знание случайного двоичного вектора который выбирается для каждого передаваемого сообщения случайным образом.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований эффективности разработанных способов повышения устойчивости взаимодействия информационных систем. Реализована система натурного моделирования процесса передачи и восстановления дискретных сообщений в условиях помех и программа моделирования процессов формирования и обработки сообщений для восстановления их с исходной точностью.

Структурная схема системы натурного моделирования процессов представлена на рисуйке 8. Она включает две информационные системы, снабженные приемо-передающим устройством, работающие в режиме передачи дискретных сообщений с требованиями стандарта 1ЕЕЕ802.11Ь. В зависимости от удаления систем друг от друга выбирается один из режимов выходной мощности (1мВт, 5мВт, 15мВт, 30мВт, 100мВт). На приемно-передающее устройство второй системы воздействуют шумы от специально созданного генератора, работающего в диапазоне от 2.1 ГГц до 2.8 ГГц. _

Массив сообщений!

сравнение к сообщений

восстановление сообщений

Генератор шумов

Рисунок 8 Структурная схема системы натурного моделирования процессов передачи и восстановления дискретных сообщений в условиях помех

С помощью программных методов осуществляется формирование массивов сообщений и их копий заданных размеров, корректировка ошибочно принятых сообщений, оценка полноты восстановления сообщений, формирование команд для продолжения передач или повторной передачи сообщения при неполном его восстановлении.

Интерфейс программного обеспечения позволяет корректировать большинство параметров непосредственно в процессе моделирования. Для дополнительной наглядности процесса в пользовательском интерфейсе вынесена информация о количестве переданных сообщений и количестве восстановленных сообщений с исходной точностью и доступна для изменения скорости протекания эксперимента путем корректировки массивов сообщений и длительности двоичного вектора (символов сообщений). Для удобства проведения множества экспериментов реализована возможность сохранения и

последующей загрузки параметров. На рисунке 9 изображен пользовательский интерфейс программы.

7'Коррекцияошибок |П5|[Х|

Рис 9 Интерфейс программного обеспечения.

Для определения эффективности предложенных способов осуществлялся подсчет необходимого числа передачи сообщений для исходного массива, содержащее щ сообщений, при условии, что все сообщения исходного массива пП восстановлены с исходной точностью на приемной стороне для установленного уровня шумов генератора.

При этом осуществляется расчет вероятности восстановления сообщений с исходной точностью ра = и количества повторений сообщений г1р

N.

и Кср в зависимости от вероятности ошибочного приема двоичного символа сообщения.

Из графиков, представленных на рисунках 10 и 11, следует, что, в системах без корректировки сообщений среднее количество передач при вероятностях ошибочного приема элемента р<0,001 резко возрастает. Следовательно, такие системы могут эффективно работать, когда вероятность ошибочного приема элемента р<0,001. В отличии от этого системы с взаимной корректировкой сообщений (график на рисунке 10) могут эффективно работать, когда вероятность ошибочного приема элемента может достигать р=0,1

Для оценки эффективности способа обеспечения надежности и функциональной устойчивости информационной системы в процессе обработки информации моделировался процесс посимвольного преобразования резервных массивов путем вычисления суммарного символа в кольце класса вычетов по модулю р=28 =256, поскольку вычислительные системы в настоящее время используют 256 символов, которые могут быть представлены двоич-

ным вектором длиною 8 бит Моделировался процесс внесения искажений в основные и резервные массивы.

Рис. 10. Зависимость числа повторений сообщения от вероятности ошибочного приема двоичного символа сообщения. гср - количество повторений сообщений при посимвольном преобразовании второго сообщения.

Рис. 11. Зависимость числа повторений сообщения от вероятности ошибочного приема двоичного символа сообщения. ЯС1 - количество повторений сообщений без взаимной корректировки.

Результаты экспериментальных исследований показали, что при одновременном воздействии помех на основные и резервные массивы программного и информационного обеспечения обеспечивается гарантированная корректировка от 25% до 50% искаженных символов.

Разработанный способ обеспечения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем реализован на предприятии ФГУП ГНПП "ИнформАкустика", г. Санкт-Петербург.

Автоматизированный комплекс для проведения сертификационных и аттестационных объектов информатизации включает отдельные устройства контроля и обработки данных пространственно распределенных объектов и пульт управления комплекса, выполненный на базе персональной ЭВМ. Для обмена данными с периферийными объектами используются беспроводные средства с обратной связью и с повторением передач. В программном обеспечении комплекса реализован предложенный способ посимвольного преобразования повторно передаваемых данных. Применение разработанного способа обеспечивает устойчивую работу комплекса в условиях различного рода промышленных и взаимных помех на объектах информатизации, обеспечивая увеличение скорости передачи данных в 4-6 раз.

Предложенные способы защищены патентами РФ на изобретение.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан способ повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью, позволяющей в ус-

ловиях сильных промышленных помех увеличить удельную скорость передачи сообщений в 4-6 раз и обеспечить устойчивую работу информационной системы при достижении вероятности ошибочного приема одного двоичного символа до 0,1.

2 Разработан способ увеличения скорости передачи информации в информационной системе при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты в условиях сильных помех, позволяющий увеличить скорость передачи информации в 4-8 раз в условиях сильных помех.

3 Разработан алгоритм фильтрации ложных сигналов в условиях помех при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, обеспечивающий восстановление сообщений, искаженных из-за совместной работы нескольких различных устройств.

4 Разработаны методы оценки разработанных средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем

5. Созданы алгоритмические и программные средства повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем, обеспечивающих повышение скорости передачи данных в 6-8 раз в условиях воздействия различного рода помех и гарантированную корректировку искаженных символов основных и резервных массивов.

6 Проведены экспериментальные исследования их эффективности, подтверждающие достоверность полученных результатов исследования

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тупота А В., Герасименко В Г. Программные способы защиты информации при ее передаче по открытым каналам связи // Информация и безопасность Воронеж 1998. Вып.1. С.72-73.

2 Тупота А В , Кравец О Я Модельные исследования повышения достоверности передачи данных в вычислительных сетях// Актуальные проблемы профессионального образования' подходы и перспективы Материалы Всерос. науч. практ. конф. - Воронеж- Рос. акад. гос. службы при Президенте РФ, Воронеж, филиал, 2004 С. 176 - 178.

3. Тупота А В , Кравец О Я Модельные исследования методов помехоустойчивого кодирования информации // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве Межвуз сб. тр. регион. науч. техн. конф. Воронеж: ВГТУ, 2003. С.187.

4. Тупота А.В Один из подходов формирования и распределения ключей в незащищённой телекоммуникационной системе // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах-Материалы Ш Междунар. науч. практ. конф. В 4 ч. Новочеркасск: ЮжноРоссийский госу. техн. ун-т.'2002. 4.2. С.50-53.

5. Podvalny S.L. Kravets O.J. Tupota A.V. Ensuring security and noise immunity of communication in the systems with pseudo-accidentai retuning of working frequency //rWWST'03- lst International workshop wireless security

technologies 2003 (15-16 April, 2003) London, UK: Middlesex university, 2003. Pp. 132-135.

6. Кравец О.Я, Тупота A.B. Обеспечение целостности информации в распределённых системах на основе кодирования в конечных полях // Современные сложные системы управления. Сб. науч. тр. Междунар. конф Т 2. Воронеж. ВГАСУ, 2003. С.400-403.

7. Тупота А В., Подвальный Е.С., Кравец О.Я. Модельные исследования систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы- Сб. научн. тр. Междунар. научи. практ. конф. молодых учёных и специалистов. Воронеж: ООО "Новый взгляд", 2003. С.499-502.

8. Тупота А В , Тупота В И, Герасименко В Г Помехоустойчивое кодирование мультимедийных данных в реальном масштабе времени // РусКрипто: Материалы V Междунар.конф, М, 2003. С. 326-329.

9. Тупота A.B., Кравец О.Я. Численное моделирование систем поточного кодирования с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // Единое информационное пространство: Сб. докл. Междунар. научн. практ. конф. Днепропетровск ИПК ИнКомЦенгра УГХТУ, 2003. С. 199-202.

10. Тупота А В Кравец О Я Безызбыточное помехоустойчивое кодирование // Современные проблемы механики и прикладной математики Сб. тр Междунар. школы-семинара. Воронеж: ВГУ, 2004. С. 496-500.

11. Тупота AB., Кравец О Я Обеспечение целостности информационного и программного обеспечения вычислительных мапшн и систем// Информационные технологии моделирования и управления- Между!rap сб. научн. тр Научная Книга, 2004. Вып 18 С. 168-171.

12. Кравец О Я., Тупота А.В Моделирование специализированных распределенных систем обработки информации с повышенной помехоустой-чивостью//Фундаментальные исследования. М. 2004. №6. С.118-119.

13. Тупота А В, Кравец О.Я Выбор энергетических и частотных характеристик средств передачи информации с посимвольным преобразованием повторно передаваемых сообщений // Составляющие научно-технического прогресса: Сб. материалов междунар. научн практ. конф Тамбов- Тамбовский гос. техн. ун-т, 2005. С.215-219.

14. Тупота А В Повышение эффективности подсистемы обеспечения функциональной устойчивости информационного и программного обеспечения вычислительных мапшн и систем // Вестник Воронеж гос. техн. ун-та Т. 1. №5. Воронеж. 2005. С.75-77.

15. Тупота А В Имитационное моделирование процессов обработки и передачи данных в условиях искажений символов в процессе передачи дискретных сообщений // Новые технологии в научных исследованиях, проекта-ровании, управлении, производстве: Сб. тр. Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, Центрально-Чернозёмное книжное издательство. 2005. С. 40-41.

16 Патент РФ № 2205510. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты / Л В Тупо-та, В И Тупота, В Г. Герасименко, Н П Мухин (РФ). Опубл 27.05.2003. Бюл №15.

17. Патент РФ № 2219670. Способ создания ключа дня группы компьютеров вычислительной сети / А.В. Тупота, В И. Тупота, В Г Герасименко (РФ). Опубл 20.12.2003. Бюл №35.

18. Патент РФ № 2215370. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты / Л В Тупота, В И. Тупота, В Г Герасименко, НП Мухин (РФ). Опубл 27.10.2003. Бюл №30.

19 Патент РФ № 2230438 Способ формирования ключа шифрования-дешифрования / А В Тупота, О Я Кравец, В И Тупота (РФ). Опубл 10.05.2004. Бюл №16

20. Патент РФ № 2239289. Способ передачи дискретной информации в системах с обратной связью / А В Тупота, В.Г Герасименко, В И Тупота (РФ) Опубл 27 10.2004. Бюл №30.

Подписано в печать 07.10.?.00Ь. Формат 60x84/16 Бумага для множительных>атов. \'си печ л ) ,0 Тираж 90 это Заказ №

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп , 14

г/

Р 1 8 б 5 9

РНБ Русский фонд

2006-4 L

16886

5

1.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО

РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

1.1. Анализ принципов построения и функционирования вычислительных систем,использующих средства с повторением передач и определение путей их эффективности.

1.2.Анализ принципов построения и функционирования вычислительных систем, использующих средства передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и определение путей повышения их эффективности.

1.3. Способы повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационно вычислительных систем.

2. ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНФОРМАЦИОННО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ НА ОСНОВЕ ПОСИМВОЛЬНОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДАННЫХ.

2.1. Способ преобразования информации в конечных полях для повышения функциональной устойчивости процесса передачи информации между элементами вычислительной системы.

2.2.Оценка эффективности метода посимвольной обработки повторно передаваемых сообщений.

2.2.1. Аналитический аппарат оценки эффективности метода посимвольной обработки повторно передаваемых сообщений.

2.2.2. Оценка эффективности систем с повторением передач и посимвольным преобразованием повторно передаваемых сообщений в конечном поле.

2.3. Энергетические и частотные характеристики беспроводных средств передачи информации при использовании метода посимвольной обработки повторно передаваемых сообщений в вычислительных системах.

2.3.1 Аналитическая модель эффективности посимвольного преобразования информации в беспроводных системах передачи данных.

2.3.2 Повышение функциональной устойчивости взаимодействия информационно вычислительных систем при обработке информации.

3. ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ.

3.1. Повышение функциональной устойчивости взаимодействия информационно вычислительных систем при передачи информации по каналам без обратной связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

3.2. Повышение функциональной работы вычислительных систем в процессе обработки и передачи информации по каналам без обратной связи в условиях взаимных помех

3.3. Способ формирования ключей защиты для аутентификации устройств передачи данных в вычислительной системе

3.4. Анализ эффективности способа формирования ключей защиты для аутентификации устройств передачи данных.

4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО 'Л УСТОЙЧИВОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

4.1 Анализ эффективности метода посимвольного преобразования информации в беспроводных системах передачи данных.

4.2. Выбор энергетических и частотных характеристик средств передачи информации с посимвольным преобразованием повторно передаваемых сообщений.

4.3. Система экспериментального исследования функциональной устойчивости средств передачи данных в системах с обратной связью в условиях помех.

4.4. Обработка результатов эксперимента.

4.5 Экспериментальные исследования функциональной устойчивости вычислительных систем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность темы.

Быстрое развитие компьютерных технологий, связанное с массовым распространением компьютеров, позволило создавать функционально распределенные вычислительные структуры для обработки данных.

Достижения современных технологий, ориентированных на обработку транзакций, приводят к необходимости выбора вычислительных структур с высокой степенью распределения обработки. Такие структуры могут быть реализованы на основе высокоинтеллектуальных, программируемых многофункциональных устройств, оснащенных собственным и распределенными микропроцессорами. Микропроцессоры объединяются с более мощными компьютерами, образуя информационную систему. Это позволяет существенно увеличить эффективность и гибкость за счет быстрого доступа к данным, сокращения времени отклика, снижения стоимости средств связи и увеличения вычислительной мощности.

Однако в этом случае возрастают потоки обмена данными между элементами информационных систем, которые' подвержены промышленным, взаимным или умышленным помехам, приводящим к нарушению работы таких систем.

В интересах обеспечения функциональной устойчивости информационных систем при передаче данных в настоящее время используются методы с повторением передач, методы с использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты, а при наличии помех дополнительно используют методы помехоустойчивого кодирования передаваемых сообщений. Однако эти методы в условиях воздействия сильных помех приводят к резкому снижению быстродействия процессов обработки и передачи данных за счет необходимости многократной передачи одного и того же сообщения из-за вводимой избыточности и возможного размножения ошибок при помехоустойчивом кодировании сообщений; могут повреждаться одновременно как основные, так и резервные массивы.

Таким образом, актуальность исследовании обусловлена необходимостью повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем в условиях различных помех.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления Воронежского государственного технического университета - "Вычислительные системы и программно-аппаратные комплексы".

Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка алгоритмических и программных средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем в условиях воздействиях помех, на основе посимвольного преобразования данных и использования псевдослучайной перестройки частоты.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить анализ современных методов обеспечения устойчивости взаимодействия информационных систем.

2. Разработать способы повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью на основе посимвольного преобразования данных.

3. Разработать способы повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем в процессе обработки и передачи информации при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

4. На основе полученных результатов реализовать разработанные способы в виде алгоритмов и программ и провести аналитическое и экспериментальное исследование их эффективности.

Методы исследования.

При выполнении работы использованы методы математического и системного анализа, теории чисел, имитационного моделирования, математической статистики.

Научная новизна.

Научная новизна разработанных способов повышения функциональной устойчивости информационных систем заключается в следующем:

1. Способ повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью, отличающийся использованием посимвольного преобразования в конечном поле повторно передаваемых сообщений, позволяющий увеличить скорость передачи информации в канале связи за счет сокращения числа передач одного и того же сообщения при воздействии помех.

2. Способ увеличения скорости передачи информации в информационной системе в условиях помех, отличающийся использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты, разбиением передаваемого сообщения на блоки длинной k-бит и передачей их одним двоичным символом по разным 2к каналам и обеспечивающий снижение вероятности ошибочного приема сообщения.

3. Алгоритм фильтрации ложных сигналов в условиях помех, отличающийся посимвольным преобразованием в конечном поле дискретного сообщения с использованием двух псевдослучайных последовательностей символов конечного поля и передачей преобразованного сообщения на двух различных частотах, обеспечивающий восстановление сообщений, искаженных из-за совместной работы нескольких различных устройств.

4. Методы оценки эффективности разработанных средств повышения функциональной устойчивости, отличающиеся использованием показателей энергетической, частотной и информационной эффективности систем обеспечения взаимодействия, позволяющие определить вероятность точного восстановления сообщений на приемной стороне в условиях помех.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость работы заключается в создании алгоритмических и программных средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем, обеспечивающих повышение скорости передачи данных в 4-8 раз в условиях воздействия различного рода помех и гарантированную корректировку искаженных символов основных и резервных массивов.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические результаты работы реализованы в специальном программном обеспечении обработки и передачи данных в автоматизированных комплексах для проведения сертификационных и аттестационных испытаний объектов информатизации, разрабатываемых ФГУП Государственным научно-производственным предприятием "Инфор-мАкустика"(г. Санкт-Петербург).

Апробация работы.

Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на I и II Международных научно-технических конференциях "Кибернетика и технологии XXI века"(Воронеж, 2000); пятой Международной конференции "РусКрипто 2003"(Московская область, 2003); Международной научно-технической конференции "Современные проблемы информатизации в технике и технологиях"(Воронеж, 2002); Международной научно-практической конференции "Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах"(Новочеркасск 2002); 1st International workshop wireless security technologies 2003 (London, UK2003); Международной научно-технической конференции "Современные сложные системы управления"(Воронеж, 2003); Международной научно-практической конференции "Составляющие научно-технического прогрес-са"(Воронеж, 2005).

Публикации.

По результатам исследований опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 без соавторов, 5 патентов РФ на изобретение. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце диссертации, лично соискателю принадлежат: в [98, 100, 108] - способ повышения функциональной устойчивости при использовании посимвольного преобразования сообщений, алгоритмы его реализации; в [91, 96, 101] - методы оценки эффективности программно-алгоритмических средств повышения функциональной устойчивости; в [90, 95, 104] - особенности реализации алгоритмов и программ для повышения функционально!! устойчивости информационных систем с использованием псевдослучайной перестройки рабочей частоты; в [93, 97, 106] - алгоритм фильтрации ложных сигналов; в [107, 105] - алгоритм распределения ключей; в [89, 94, 110] - алгоритм обеспечения целостности информации.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, изложена на 113 листах, содержит список литературы из 108 наименовании, 38 рисунков, 13 таблиц и три приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан способ повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем с обратной связью, позволяющей в условиях сильных промышленных помех увеличить удельную скорость передачи сообщений в 4-6 раз и обеспечить устойчивую работу информационной системы при достижении вероятности ошибочного приема одного двоичного символа до 0,1.

2. Разработан способ увеличения скорости передачи информации в информационной системе при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты в условиях сильных помех, позволяющий увеличить скорость передачи информации в 4-8 раз в условиях сильных помех.

3. Разработан алгоритм фильтрации ложных сигналов в условиях помех при использовании средств передачи данных с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, обеспечивающий восстановление сообщений, искаженных из-за совместной работы нескольких различных устройств.

4. Разработаны методы оценки разработанных средств повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем.

5. Созданы алгоритмические и программные средства повышения функциональной устойчивости взаимодействия информационных систем, обеспечивающих повышение скорости передачи данных в 6-8 раз в условиях воздействия различного рода помех и гарантированную корректировку искаженных символов основных и резервных массивов.

6. Проведены экспериментальные исследования их эффективности, подтверждающие достоверность полученных результатов исследования.

1. Акритас А.Г. Основы компьютерной алгебры с приложениями. // Пер. с англ. М.: Мир, 1994. -544 с.

2. Баскаков А.Г. Лекции по алгебре. Воронеж: ВГУ, 2000. -283 с.

3. Кострикин А.И. Введение в алгебру. Основы алгебры. // Учебник для вузов. М.: Физматлит, 1994. - 320 с.

4. Андреева Е., Фалина И. Системы счисления и компьютерная арифметика. // Учеб. пособие. М.: Лаб. базовых знаний, 1999. -25G с.

5. Грэхем Р., Кнут Д., Поташник О. Конкретная математика (Основание информатики). М.: Мир, 1998. - 703 с.

6. Кук Д., Бейз Г. Компьютерная математика. // Пер. с англ. М.: Изд-во "Наука", Главная редакция физ.- мат. литер., 1990. -384 с.

7. Виноградов И.М. Основы теории чисел. // Учебник для ун-тов; издание 8-е, испр. М.: Изд-во "Наука", Главная редакция физ.- мат. литер., 1972. -168 с.

8. Саломаа А. Криптография с открытым ключом. М.: Мир, 1996.

9. Сборник материалов Международной конференции "Безопасность информации"(14-18 апреля 1997г., г.Москва). М.: СИП РИА, 1997. -394 с.

10. Мафтик С. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. // Пер. с англ. М.: Мир, 1993.- 216 с.

11. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях / Под ред. Шаньгина В.Ф. М.: Радио и связь, 1999. - 328с.

12. Кнут Д.Э. Искусство программирования на ЭВМ. Т. 2: Получисленные алгоритмы. / Пер. с англ., под ред. Бабенко К.И. М.: Мир, 1997.- 724 с.

13. Тузов Г.И. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.

14. Варакин JI.E. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970.- 376 с.

15. Пестряков В.В., Афанасьев В.П., Гурвиц B.J1. и др. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. / Под ред. проф. Пестря-кова В.Б. М.: Советское радио, 1973. - 424 с.

16. Бычков С.И. и др. Космические радиотехнические комплексы. М.: Советское радио, 1967. - 581 с.

17. Зюко А.Г.Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М, : Радио и савязь, 1985-270с.

18. Елизаров В.П. Общее решение системы линейных однородных уравнений над коммутативным кольцом. Успехи мат. наук, 48 (1993).

19. Константинеску И., Хайзе В. Метрика для кодов над кольцами классов вычетов. Проблемы передачи информации, 33 (1997), Ко 3, 22-28.

20. Коробов Н.М. Распределение невычетов и первообразных корней в рекуррентных рядах. Докл. АН СССР, 88 (1953), Кя 4, 603-606.

21. Лаксов Д. Линейные рекуррентные последовательности над конечными полями. Математика (Сб. переводов), 11 (1967), JM? 6, 145-158.

22. Нечаев В.И. Группы неособенных матриц над конечным полем и рекуррентные последовательности. Докл. АН СССР, 152 (1963), К» 2, 275-277.

23. Шпарлинский И.Е. О распределении значений рекуррентных последовательностей. Проблемы передачи информации, 25, Kb 2, 1989, 4653.

24. Ashikhin A., Barg A. Combinatorial aspects of secret sharing with codes. Proc. IV Int. Workshop Alg. Comb. Coding Theory. Novgorod, 1994. 8-11.

25. Bernasconi J., Gunter C.G. Analysis of a nonlinear feed forward logic for binary sequence generators. Lect. Notes Comput. Sci., 219 (198G),161.166.

26. Greenough P. P., Hill R. Optimal linear codes over. Discrete Math., 125 (1994), 187-199.

27. Hammons A.R., Kumar P.V., Calderbank A.R., Sloane N.J.A., Sole P. The -linearity of Kerdock, Preparata, Goethals and related codes. IEEE Trans, of Inf. Theory, 40 (1994), Kb 2, 301-319.

28. Haukkanen P. On a convolution of linear recurring sequences over finite fields. I, II. J. of Algebra, 149 (1992), № 1, 179-182; 164 (1994), Kb 2,542.544.

29. Heise W., Quattrocci P. Informations- und Codierungstheorie. Springer, Berlin-Heidelberg, 1995.

30. Klapper A. The vulnerability of geometric sequences based on fields of odd characteristic. J. Cryptology, 7 (1994), 33-51.

31. Kumar P. V., Helleset T. Improved binary codes and sequences families from -linear codes. IEEE Trans. Inform. Theory, 42 (1995), Kb 5, 15621593.

32. Kumar P. V., Helleseth Т., Calderbank A. R. An upper bound for Weil exponential sums over Galois ring and applications. IEEE Trans. Inform. Theory, 41 (1995), Л° 2, 456-468.

33. Lu P. A criterion for annihilating ideals of linear recurring sequences over Galois rings. AAECC, 11 (2000), № 2, 141-156.

34. Sakata S. General theory of doubly periodic arrays over an arbitrary finite field and its applications. IEEE Trans. Inform. Theory, 24 (1978), 719-730.

35. Kuzmin A.S., Nechaev A.A. Distribution of elements in linear recurrences of maximal period over. Proceedings of the IV-th Int. Workshop on Algebraic and Combinatorial Coding Theory. Novgorod, Sept. 1994, 132-136. Sofia, Zakrila, 1994.

36. Кузьмин А.С., Нечаев А.А. Линейно представимые коды и код Кер-дока над произвольным полем Галуа характеристики 2. Успехи мат. наук, 49 (1994), №. 5, 165-166.

37. Kurakin V.L., Kuzmin A.S., Markov V.T., Mikhalev A.V., Nechaev A.A. Linear codes and polylinear recurrences over finite rings and modules (a survey). In: Applied Algebra, Algebraic Algorithms and Error-Correcting

38. Codes, 13-th Intern. Symp. AAECC-13, Honolulu, Hawaii, USA, November 15-19, 1999. Algebra II. Proceedings. Lecture Notes Comput. Sci., 1719, 211-220. Springer, Berlin, 1999.

39. Михалев А.В., Нечаев А.А., Кузьмин А.С., Куракин В.JI. Линейные рекуррентные последовательности в криптографии. Тезисы конференции "Московский университет и развитие криптографии в России", МГУ, 17-18 октября 2002 г. С. 14-17.

40. Nechaev A.A., Kuzmin A.S. Linearly presentable codes. Proceedings of the 1996 IEEE Int. Symp. Inf. Theory and Appl., Victoria В. C., Canada, 1996, 31-34.

41. Couselo E., Gonzalez S., Markov V., and Nechaev A. Recursive MDS-codes and recursively differentiable quasigroups. Diskr. Math, and Appl., 8 (1998), No. 3, 217-247 (VSP).

42. Heise W., Honold Th., Nechaev A. Weighted modules and representations of codes. Proceedings of the Sixth International Workshop on Algebraic and Combinatorial Coding Theory (ACCT-VI). September 6-12, 1998, Pskov, Russia. 123-129.

43. Фрид Э. Элементарное введение в абстрактную алгебру. // Пер. с венгерского. М.: Мир, 1979. -260 с.

44. Агафонов В.Н. Спецификация программ: Понятийные средства и их организация. Новосибирск: Наука, 1990. 224с.

45. Блауберг И.В., Садовский В.Н., Юдин Э.Г. Системный подход: предпосылки, проблемы, трудности. Издательство "Знание", 1969.

46. Горбатов В.Л., Павлов П.Г., Четвериков В.Н. Логическое управление информационными процессами. М.: Энергоатомиздат, 1984

47. Горбатов В.А., Синтез логических схем в произвольном базисе. // Теория дискретных автоматов. Рига: Зинатне, 1967.

48. Горбатов В.В. Схемы управления ЦВМ и графи. М: Энергия, 1971.

49. Игнатьев М.Б. и др. Активные методы обеспечения надежности алгоритмов и программ/ Б.М. Игнатьев, В.В. Фильчаков, Л.Г.Осовецкий. СПб.: Политехника, 1992,- 288с.

50. Игнатьев М.Б. Путилов В.А., Смольков Г.Я. Модели и системы управления комплексными экспериментальными исследованиями. -М.: Наука, 1986. 232с.

51. Камерфорд Р. Сти систем проектирования последнее звено в автоматизации производства // Электроника. 1980. №15

52. Липаев В.В. Проектирование математического обеспечения АСУ. -М: Советское радио, 1977. 400с.

53. Липаев В.В. Распределение ресурсов в вычислительных системах. -М.: Статистика 1979. 248с.

54. Майоров С.А., Новиков Г.И., Алиев Т.И. и др. Основы теории вычислительных систем. М.: Высшая школа, 1978. 408с.

55. Мобильность программного обеспечения: Перевод с английского / Под редакцией Д.Б. Подшивалова. -М.: Мир. 1980.

56. Шенк Р. Обработка концептуальной информации. -М.: Энергия, 1960. 254с.

57. Шураков В.В. Надежность программного обеспечения систем обработки данных. -М.: Статистика, 1981. 215с.

58. Горбатов В.А. Теория частично упорядоченных систем. -М.: Советское радио, 1976.

59. Тупота В.И. Адаптивные средства защиты информации в вычислительных сетях // Радио и связь. М., 2002. -176 с.

60. Гайдамакин Н.Н. Разграничение доступа к информации в компьютерных системах. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2003.

61. Гайдамакин Н.Н. Предметно-ориентированные информационные технологии разграничения доступа в автоматизированных информационных системах органов государственной власти. М., 2003.

62. Качалин И.Ф. Обеспечение безопасности информации при взаимодействии защищаемого информационного ресурса с открытыми информационно-телекоммуникационными системами.

63. Пярин В.А., Кузьмин А.С., Смирнов С.Н. Безопасность электронного бизнеса. М.: Геллос АРВ, 2002.

64. Соколов С.В., Шевчук П.С., Баткин С.В. Перспективные устройства обработки и защиты информации для помехозащищенных АСУ. М.: Радио и связь, 2002.

65. Шеннон К. Математическая теория связи // В сборнике "Работы по теории информации и кибернетике". М. ИИЛ. 1963.

66. Флейшман Б. С. Конструктивные методы оптимального кодирования для кана- лов с шумами. М.: Изд. АН СССР, 1963.

67. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. М.: Советское радио, 1974.

68. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976. Касами Т. Теория кодирования. - М.: Мир, 1978.

69. Мак-Вильямс Ф. Д., Слоэн Н. Д. А. Теория кодов, исправляющих ошибки. М.: Связь, 1979.

70. Kasami Т., Lin S. On the probability of undetected error for the maximum dis- tance separable codes // IEEE Trans. Comm. Vol. 32. -1984. - Pp. 998-1006.

71. McElice R. J., Swanson L. On the decoder error probability for Reed-Solomon codes // IEEE Trans. Inf. Theory. Vol. 32. - 1986. - Pp. 701-703.

72. Осмоловский С. А. Стохастические коды, исправляющие ошибки с гаранта- рованной точностью // Системы и средства связи, телевидения и радиовеща- ния. № 2,3. - 2001.

73. Осмоловский С. А. Стохастические методы защиты информации. -М.: <Радио и связь>, 2003. 320 с. - ил. (Статистическая теория связи).

74. Лосев В.В. Помехоустойчивое кодирование в радиотехнических системах передачи информации. 4.1: Линейные коды. 4.2: Циклические коды. Мн.: МРТИ,1984.

75. Клюев Л.Л. Теория электрической связи.-Мн.: Дизайн ПРО, 1998.

76. Колесник В.Д., Мирончиков Е. Т. Декодирование циклических кодов. М.: Связь, 1968.

77. Финк JI. М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. радио, 1970.

78. Кларк Дж. мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. М.: Радио и связь, 1987.

79. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986.

80. Коржик В.И., Финк Л.М. Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений в каналах со случайной структурой. М.: Связь, 1976.

81. Блох Э.Л., Зяблов В.В. Обобщенные каскадные коды. -М.: Связь, 1976.

82. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1972, 1980.

83. Яглом A.M., Яглом Н.М. Вероятность и информация. М.: Наука, 1973.

84. Харкевич А.А. Борьба с помехами. М.: Наука, 1965.

85. Фано Р. Передача информации. Статистическая теория связи. М.: Мир, 1965

86. Бородин Л.Ф. Введение в теорию помехоустойчивого кодирования. М.: Советское радио, 1968, 354 с.

87. Крапивин В.Ф. Теоретико-игровые методы синтеза сложных систем в конфликтных ситуациях. М.: Советское радио, 1972, 190с.

88. Тупота А.В., Герасименко В.Г. Программные способы защиты информации при её передаче по открытым каналам связи // Информация и безопасность. Воронеж. 1998. Вып.1. С.72 73.

89. Кравец О.Я., Тупота А.В. Обеспечение целостности информации в распределённых системах на основе кодирования в конечных полях // Современные сложные системы управления: Сб. науч. тр. Междунар. конф. Т. 2. Воронеж: ВГАСУ, 2003. С.400-403.

90. Тупота А.В., Подвальный Е.С., Кравец О.Я. Модельные исследования систем связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты //

91. Социально-экономическое развитие регионов: реальность и перспективы: Сб. научн. тр. Междунар. научи, практ. конф. молодых учёных и специалистов. Воронеж: ООО "Новый взгляд", 2003. С.499-502.

92. Тупота Л.В., Тупота В.И., Герасименко В.Г. Помехоустойчивое кодирование мультимедийных данных в реальном масштабе времени // РусКрипто: Материалы V Междунар.конф. М., 2003. С. 326-329.

93. Тупота А.В. Кравец О.Я. Безызбыточное помехоустойчивое кодирование // Современные проблемы механики и прикладной математики. Сб. тр. Междунар. школы-семинара. Воронеж: ВГУ, 2004. С. 496-500.

94. Тупота А.В., Кравец О.Я. Обеспечение целостности информационного и программного обеспечения вычислительных машин и систем// Информационные технологии моделирования и управления: Междунар. сб. научн. тр. Научная Книга, 2004. Вып. 18. С. 168-171.

95. Кравец О.Я., Тупота А.В. Моделирование специализированных распределенных систем обработки информации с повышенной по-мехоустойчивостью//Фундаментальные исследования. М. 2004. №6. С.118-119.

96. Тупота А.В. Повышение эффективности подсистемы обеспечения функциональной устойчивости информационного и программного обеспечения вычислительных машин и систем. // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. Т. 1. №5. Воронеж. 2005. С.75-77.

97. Патент РФ № 2205510. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты / А.В. Тупота, В.И. Тупота, В.Г. Герасименко, Н.П. Мухин (РФ). Опубл. 27.05.2003. Бюл. №15.

98. Патент РФ № 2219670. Способ создания ключа для группы компьютеров вычислительной сети / А.В. Тупота, В.И. Тупота, В.Г. Герасименко (РФ). Опубл. 20.12.2003. Бюл. №35.

99. Патент РФ JVb 2215370. Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты / А.В.

100. Тупота, В.И. Тупота, В.Г. Герасименко, Н.П. Мухин (РФ). Опубл.2710.2003. Бюл. №30.

101. Патент РФ № 2230438. Способ формирования ключа шифрования-дешифрования / А.В. Тупота, О.Я. Кравец, В.И. Тупота (РФ). Опубл.1006.2004. Бюл. №16.

102. Патент РФ № 2239289. Способ передачи дискретной информации в системах с обратной связью / А.В. Тупота, В.Г. Герасименко, В.И. Тупота (РФ). Опубл. 27.10.2004. Бюл. №30.

103. В приложении представлены таблицы расчетов оценки загрузки линии связи для различных уровней создаваемых шумов и различных способов обработки передаваемых сообщений.