автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Специальное математическое и программное обеспечение изоморфных представлений структурных элементов в реляционных системах управления базами данных

.q4 , -w— На правах рукописи

А v—

МОЛОДЧЕНКО Жанна Анатольевна

СПЕЦИАЛЬНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗОМОРФНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В РЕЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ

Специальность: 05.13.11 - Математическое и программное

обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва, 2011

4847452

Работа выполнена на кафедре вычислительной техники и информационных систем Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» (ВГЛТА)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Харин Валерий Николаевич

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Магарил-Ильяев Георгий Георгиевич

кандидат военных наук, старший научный сотрудник Вдовиченко Евгений Александрович

Ведущая организация

ЗАО Научно производственное предприятие «РЕЛЭКС»

Защита состоится «30» мая 2011 г. в 15:00, на заседании диссертационного совета Д 212.131.05 при МИРЭА

по адресу: г. Москва, пр-т Вернадского 78., в зале заседаний

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119454 г. Москва, пр-т Вернадского 78, диссертационный совет Д 212.131.05

Автореферат разослан 29.04.2011 Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.131.05 — Е.Г.Андрианова

к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое внедрение разнообразных информационных технологий в бизнесе, торговле, социальной сфере, реализуемых в виде коммерческих программных систем различного назначения, сопровождается тем, что они становятся потенциально уязвимыми как в части используемых методов, обеспечивающих их функционирование и защиту, так и обрабатываемых данных. Программные средства защиты таких систем, как правило, представляются в виде отдельных пакетов, разрабатываемых вне рамок единой концепции, и их интеграция в целевую программную систему связана с серьезными ограничениями.

Решение комплекса вопросов по организации защиты указанных программных систем рационально производить в рамках реляционных систем управления базами данных (РСУБД), на основе которых формируются современные информационные технологии.

В программных средствах защиты программных систем, к которым относятся и РСУБД, необходимо ориентироваться на унифицированные решения, которые единообразно можно было бы использовать для поддержания корректного функционирования ряда компонентов системы.

Для РСУБД представляется перспективным подход, использующий управление форматами бинарных строк на основе изоморфных представлений, базовые решения которого можно использовать в ряде направлений защиты программных систем. Бинарные строки являются унифицированной формой представления программных кодов и операндов (структурных элементов - СЭ) в основной памяти ЭВМ в процессе функционирования программной системы РСУБД.

При указанном подходе представление структурных элементов в РСУБД осуществляется в двух форматах. Один из этих форматов, называемый основным форматом (ОФ), представляет структурные элементы в памяти ЭВМ в виде, определенном архитектурой используемого компьютера и доступном для адекватной смысловой интерпретации и обработки. Второй, называемый буферным форматом (БФ), представляет СЭ в виде, недоступном для их корректной интерпретации.

При реализации запросов к СУБД, предусматривающих формирование представлений, релевантных запросу, и связанных с операциями чтения, модификации и записи в таблицы баз данных, производится конвертирование СЭ из буферного формата в основной формат. После реализации запроса СЭ конвертируются из основного формата в буферный формат.

Конвертирование многообразных форматов широко используется в вычислительной технике и программировании.

В то же время необходимо отметить недостаточность проработки моделей и методов для многоцелевого оперативного управления бинарными форматами при представлении структурных элементов в РСУБД.

Актуальность исследований определена необходимостью создания способов, моделей, алгоритмов и их программной реализации, обеспечивающих управляемое оперативное формирование изоморфных представлений структурных элементов в реляционных СУБД.

Тематика диссертационной работы соответствует научной программе Кафедры вычислительной техники и информационных систем Воронежской государственной лесотехнической академии ГРНТИ 68 47 01.50 49 «Автоматизация проектных работ при создании изделий микроэлектроники и лесного комплекса».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка перспективных способов, моделей и алгоритмов для обеспечения управляемого оперативного формирования изоморфных представлений структурных элементов РСУБД в процессе их хранения и обработки.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:

•анализ современных методов управления представлениями структурных элементов в реляционных СУБД;

•разработка способов, математических моделей и алгоритмов для представления структурных элементов в РСУБД на основе использования множества изоморфных форматов;

•разработка структуры и функциональности компонентов комплекса программных модулей для управляемого формирования дескрипторов изоморфных представлений структурных элементов в РСУБД;

•разработка модулей специального программного обеспечения, реализующих управляемое формирование представлений структурных элементов в РСУБД.

Методы исследования. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы элементы теории множеств, дискретной математики, теории вероятностей и технологий программирования.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся как элементы научной новизны:

• математические модели структурных элементов в РСУБД, отличающиеся введением атрибутов, определяющих управляемое изменение форматов представлений СЭ, что позволяет обеспечить целенаправленное форматирование структурных элементов в процессе их обработки и хранения;

•способы и алгоритмы стохастической генерации дескрипторов формата, отличающиеся определением варьируемых параметров генерации, что позволяет управлять временем генерации дескрипторов, показателями стойкости структурных элементов к семантическому анализу, обеспечивать локальную уникальность констант форматирования и целостность дескрипторов;

•способы и алгоритмы формирования полиморфных множеств дескрипторов формата, отличающиеся обеспечением уникальности дескрипторов формата в пределах полиморфного множества и полиморфных множеств второго порядка, что позволяет сформировать необходимую инфраструктуру дескрипторов для динамического форматирования структурных элементов в РСУБД;

•структура и функциональность комплекса модулей специального программного обеспечения, предназначенных для управляемого формирования представлений структурных элементов в РСУБД, отличающихся использованием предложенных моделей и способов генерации дескрипторов формата и полиморфных множеств уникальных дескрипторов форматов, что позволяет использовать их в качестве концептуальной основы многоцелевых средств программной защиты программных систем.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в создании элементов специального математического и программного обеспечения для управляемого форматирования структурных элементов в РСУБЛ

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационного исследования в виде элементов специального математического и

программного обеспечения средств изоморфного представления структурных элементов в РСУБД внедрены: в Саратовском государственном университете им Н.Г. Чернышевского (при разработке архитектур специальных аппаратных средств); в в/ч № 23626 (при ведении баз данных специального назначения).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы лесного комплекса» (Воронеж 2005), Международной научно-практической конференции «Наука и образование на службе лесного комплекса» (Воронеж 2005), Международных симпозиумах «Надежность и качество» (Пенза 2006, 2007).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 2 публикациях в издании, рекомендованном ВАК РФ, а также в 15 научно-технических публикациях. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежат: математические модели транспозиционных преобразований [1,2,8,12,15]; модели изоморфного представления структурных элементов в РСУБД [16]; алгоритмы генерации дескрипторов форматов [2,5,13,17]; способы и алгоритмы формирования уникальных полиморфных множеств [3,9,14]; структура и функциональность модулей стохастической генерации уникальных полиморфных множеств [4,6,7,10,11,18,19].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 119 страницах, списка литературы из 126 наименований, приложения, содержащего акты внедрения; содержит 28 рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цели и задачи работы, методы решения поставленных задач, отмечены основные результаты исследования, выносимые на защиту; определена их научная новизна и практическая значимость; приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе рассматриваются основные подходы, используемые при формировании программных средств защиты программных систем. Анализ этих подходов позволил сделать ряд заключений, на основании которых формируются цели и задачи исследований.

Для защиты коммерческих программных систем применяются многоуровневые средства, реализованные, как правило, в виде отдельных программ, не связанных в рамках единой концепции, что приводит к серьезным проблемам при интеграции средств защиты в систему.

Установлено, что многоцикловые итерационные алгоритмы на основе машинных команд XOR, традиционно рекомендуемые для обеспечения конфиденциальности данных в программных системах, обусловливают снижение производительности СУБД при обработке транзакций в процессе реализации запросов к базам данных.

Традиционные средства для защиты программных систем от несанкционированного анализа и изменения программного кода реализуются только для уже известных вредоносных программ (вирусов) и не рассчитаны на защиту от проникновения новых разновидностей

Отсутствует концептуальная унификация методов, используемых при защите программных кодов и данных, обрабатываемых в коммерческих программных системах.

На основании проведенного анализа и предложенного полиморфного подхода к решению задачи оперативного преобразования структурных элементов в процессе их обработки сформулированы цели и определены задачи исследования.

Во второй главе предложены модели представления структурных элементов в РСУБД на основе транспозиционных преобразований битовых строк и кластеров, составленных из битовых строк.

Традиционное представление чисел (и кодов) в 32-разрядной бинарной строке компьютера осуществляется путем присвоения по принятому соглашению каждой бинарной позиции разрядной строки (А(), идентифицируемой индексом /, определенного числового позиционного веса (vv,). Схему установления взаимно однозначного соответствия между i, А, и w, в бинарной строке (морфологию бинарной строки) принято называть форматом бинарной строки.

В табл.1 представлена морфология 32-разрядной строки, используемая в компьютерах многих производителей *\

*' В компьютерах фирмы IBM принят иной формат разрядной строки, чем изображенный в табл. I.

Таблица 1

/ 31 30 29 4 3 2 1 0

6, 31 30 29 4 3 2 1 0

W, 2JI 230 24 2J 21 2"

Для рассматриваемой морфологии бинарной строки 32-разрядное двоичное число А, представленное в этой строке, интерпретируется в виде полинома:

A- as¡*wn + a30*w30+ a2</*W29 + ....+a,*w,.....+ a¡*w2 + +a0*wo,

где a, - позиционные коэффициенты (значения битов), принимающие значение 0 или 1 в соответствующих разрядах бинарной строки,

w, - числовые позиционные веса элементов (битов) разрядной строки. Аналогичным образом интерпретируются и символьные строки. Морфология разрядной строки, приведенная в табл.1, принята по соглашению. Можно принять любые другие морфологии, устанавливающие взаимно однозначные соответствия между элементами /, Ь, и и»,.

Структурными элементами, используемыми в РСУБД, являются бинарные строки, поставленные в соответствие:

атрибутам (полям - столбцам таблицы);

экземплярам информационных объектов (записям - строкам таблицы); отдельным атрибутам в выбранной записи (ячейкам на пересечении записи и атрибута), представленным в реляционных таблицах,

строкам программного кода, реализующего функциональность компонентов системы, при их нахождении в основной памяти ЭВМ.

При представлении значений СЭ в ячейках основной (оперативной) памяти компьютера производится их консолидация в бинарные строки определенной длины, единообразно используемые при обменах между основной памятью и КЭШ.

Рассмотрение предлагаемых ниже моделей и алгоритмов иллюстрируется на примере бинарной строки размером 256 бит и ее 16-битных подстроках (кластерах).

В настоящем изложении принят ряд терминов, смысл которых интерпретируется следующим образом:

под «полиморфным множеством» вектора А(а|, а2, ....а„) мощности п, определенного на заданной морфологии бинарной строки, понимается множество представлений элементов а, этого вектора на множестве гипотетических форматов этой строки;

под «транспозицией» понимается отображение элемента вектора aiy определенного в i-й позиции исходной бинарной строки S (source line), в j-ю позицию результирующей строки D (destination line), или обратное представление;

под «дескриптором формата» понимается совокупное описание схем транспозиций всех элементов исходной бинарной строки при их представлениях в результирующей строке, или при обратном представлении.

Обоснован ряд утверждений, определяющих существование решений в предлагаемых способах и составляющих основу для их реализации.

Утверждение 1. Вектор А(аь а2, ....а„) мощности п представим полиморфными множествами Л//\ которые являются перечислимыми и конечными.

Утверждение 2. Полиморфное множество М вектора А(а|, а2, ....а„) мощности п имеет мощность п! (|Л/]=п!).

Утверждение 3. Представления вектора А(Э|, а2, ....а„) в его полиморфных подмножествах М, и ,Ц изоморфны друг другу.

Утверждение 4. Отображения форматов вектора А(аь а2, ....а„) в его полиморфных множествах биективны.

Для формализации транспозиционных конверсии форматов использовано представление ER-метода П. Чена.

В соответствии с данным методом в качестве сущностей Е представляются элементы (биты) двух бинарных n-разрядных строк S (исходная строка) и D (результирующая строка) с идентичной морфологией (например, представленной в табл. 1).

На исходной строке S определены элементы n-разрядного бинарного вектора A(a,,as, -. о„) своими позиционными коэффициентами а, в заданной морфологии разрядной строки.

Будем обозначать As - представление элементов бинарного вектора А(а,,аг, ... ,ап) в исходной строке и л" - их образ в результирующей строке.

Связь R определяет отношение элемента а„ представленного в позиции Ь, строки 5, к его образу в позиции строки D.

Предложена структурно-атрибутивная формализация (1) для элементарного битового транспозитора элемента а, как связь ц jj между парой битов (Ь* , Ь1' )

из представлений As и А".

Rfj :(is ,bf ,wf ,af)-* ( jD ,b f ,w f ,is ,w f ,a f ) , 0) где is - индекс элемента в исходной бинарной строке, /=0,л-1;

с -

6 j - i-й элемент (бит) исходной бинарной строки S, i = О, и -1;

f - индекс элемента в результирующей строке, j = о, л - i;

ь 9 -j-й элемент (бит) результирующего представления А° исходного бинарного вектора As, в который отображается ь f , j = о, л -1; <j

ai = 0[ 1 - значение позиционного коэффициента i-ro элемента (бита) исходного бинарного вектора, i = о, л -1;

w , =2' - числовой позиционный вес i-ro элемента (бита) исходного бинарного вектора, / = о, л - i ;

w f =2' - числовой позиционный вес j-ro элемента (бита) результирующего бинарного вектора, / = о,л - Г.

Для обратного преобразования предложено отображение

Rbß-.(jD ,bf ,wf ,is ,wf ,af)~* {is,b?,-w?,a?) (2)

Значения конкретного вида отображения (д Ь \ As —<■ Л") определяются в декартовом произведении множеств As к А° : (ЛхХ А°).

Предложена теоретико-множественная модель представлений структурных элементов в РСУБД, определяющая прямое преобразование исходного формата:

P=[As,AD,Asx А0}. (3)

Для обратного преобразования формата предложена теоретико-множественная модель

P~'={Ad, As, AdX As}. (4)

Для определения свойств элементов предложенных моделей (3,4) использована интерпретация сущностей и связей в транспозиционных преобразованиях элементов n-разрядной исходной бинарной строки S в элементы результирующей строки D в виде двудольного орграфа G (S.D, А) мощности п.

Двудольный орграф G (S.D.Ä) представлен двумя непересекающимися множествами одинаково лексикографически упорядоченных вершин и 6,eD мощности п каждое и множеством двудольных дуг (А=А U/f), каждое из которых А и А имеет мощность п, представляющих транспозиции элементов исходной бинарной строки 5 в элементы результирующей строки D и обратные транспозиции

Дуги Ä рассматриваемого орграфа представлены исключающими подмножествами А и А (А — AUA , А(\А- 0). При выполнении транспозиций в каждом виде

преобразований (прямом или обратном) используется только одно из этих подмножеств Ä или А.

Множества S и D представлены однотипно упорядоченными позиционными битовыми элементами (¿>/ ) и (4,° )

S={tHAs,bs3.....ь?.......}, £>={С^А0.....bf.......¿£,}, S П D =0 .

На множестве 5 определен бинарный вектор А(в1,в1, ....а.) мощности п своими позиционными коэффициентами а ( (/Iх).

Будем называть множество As - множеством, соответствующим основному формату исходной n-битной бинарной строки.

Будем называть множество А° - множеством, соответствующим буферному формату исходной n-битной бинарной строки.

Для каждой из дуг Л U А орграфа G (S, D, Ä ) определяется инцидентность ребра паре вершин из множеств S и D.

Графическая интерпретация двудольного графа С (S .D, Л) представлена на

рис.1.

Рис. I Графическая интерпретация двудольного орграфа ¿7 (5. Д А)

Для дуг и вершин орграфа С (5, О, А) определены следующие свойства и ограничения:

дуги АеА, соответствующие выражению (1), в графической интерпретации графа С (5, Д А ) определяют прямое преобразование формата и направлены от вершин, принадлежащих множеству 5, к вершинам, принадлежащих множеству О;

дуги А € А, соответствующие выражению (2), в графической интерпретации орграфа ¿7 (.!>, Д А ) определяют обратное преобразование формата и направлены от вершин, принадлежащих множеству Д к вершинам, принадлежащих множеству 5:

дуги орграфа О (5, О, А) соединяют вершины, принадлежащие разным долям вершин: (5, А) =0 и (О, Д А)= 0;

вершины орграфа С (5, О, А), рассматриваемые соотносительно с каждым из подмножеств дуг Л и А. имеют степень равную 1.

Множество дуг графа й (5, О, А) обычно представляют в виде матрицы смежности вершин множеств Я и £>.

Матрица смежности вершин графа в (5,Д А) является сильно разреженной, поскольку в любой ее строке и в любом ее столбце имеется только одна единица (в остальных позициях - нули).

Предложено более компактное представление матрицы смежности вершин графа С (5, О, А) в виде дескриптора формата йр.

Для определения совокупности битовых транспозиторов всех элементов (битов) бинарного п-разрядного вектора, определенного на множестве 5, предложено структурно-атрибутивное представление конвертора формата (СУ) битов исходного бинарного вектора А( а,, а2, .... от, ) в биты результирующего бинарного вектора, определенного на множестве £>.

с/г (Л , Л )- и Я,у .(/ ,6, .IV, ,а, )->(./ ,0у ,у>] ,1 ,а, ) (5)

Для конвертора формата, осуществляющего обратное преобразование, предложено его представление выражением

'•,7=0

Упорядоченную пару б,;=(Л у") индексов элементов ((?/ ) и ((>" ) будем называть связкой элементарной бинарной транспозиции.

Совокупность связок элементарных бинарных транспозиций для представления всех элементов (битов) исходной строки в результирующей строке будем называть дескриптором битового формата (£>£).

оьР = и'«'.у ° ) (7)

¡./-о

При фиксированном формате исходной и результирующей бинарных строк в качестве связки элементарной транспозиции достаточно при известном индексе элемента исходной строки указать индекс элемента (бита) исходной строки в строке назначения.

Это позволит упростить вид дескриптора формата до следующего выражения, в котором присутствует всего одна управляющая переменная, соответствующая значению индекса у-го бита в результирующей строке, в который происходит транспозиция ¡-го бита исходной строки

оьР = и'и0 )/

(8)

1,)= О

где (/"), - значение индекса_/', записанное в ;-й позиции дескриптора формата.

Для обратного преобразования дескриптор формата принимает вид

Будем называть дескриптор формата о £ , конвертирующий п-разрядный бинарный вектор из основного формата в буферный формат, дескриптором прямого преобразования формата и обозначать """ Оьг.

Будем называть дескриптор формата Л £ , конвертирующий вектор из буферного формата в основной формат, дескриптором обратного преобразования формата и обозначать О ' .

Определено ограничение применения метода транспозиций для целей изменения формата числа Л(а(, а2, .. . а„):

не обеспечивается недоступность для адекватной интерпретации числа А(а/, а2, ... .а„), если его позиционные коэффициенты представлены тождественными «О» или тождественными «1» во всех позициях рассматриваемой исходной бинарной строки.

Сформулированы и доказаны утверждения относительно существования и единственности обратных преобразований формата бинарной строки.

Утверждение 4: Если бинарное число А(а,, а2, ...., щ, ...а„) образовано из бинарного числа А(а(, а2, ...., а„ ....а„) путем транспозиционных преобразований, определенных дескриптором формата ЛгОьр, то существует дескриптор "" й ' , обеспечивающий восстановление бинарного числа А(аь а2, ...., а(, ,...а„) из его бинарного представления А(а|, а2...... а,, ....а„).

Утверждение 5: Существует один и только один дескриптор формата О ' , восстанавливающий представление результирующего бинарного числа в исходной бинарной строке.

Форматирование длинной бинарной строки (256 бит) сопряжено с большими вычислительными затратами. С целью снижения этих затрат предложена групповая транспозиция битов исходной строки в биты результирующей строки (кластерное форматирование).

Кластерное форматирование п-битовой строки, основано на следующих положениях:

элементы п-разрядной битовой строки могут быть представлены в виде к кластеров, каждый из которых определен как ш-битовая бинарная подстрока.

транспозиционные преобразования могут применяться к любым элементам исходной бинарной строки, в том числе представленным в виде кластера, включающею упорядоченный по индексу набор соседних битов

л -1

(9)

= О

Очевидно, что структура т-битовой бинарной подстроки может иметь множество различных представлений.

В каждом конкретном случае необходимо оговаривать структуру кластера и его представление в разрядной строке.

При кластерной транспозиции осуществляется групповая транспозиция совокупности битов исходной бинарной строки Я в определенную совокупность битов результирующей строки £>.

Для представления бинарного элемента 6, в виде кластерного элемента ср введем обозначения:

ср - обозначение кластера при кластерном представлении бинарной строки

р - индекс кластера в кластерном представлении бинарной строки 5, р=о,*-1;

Я - индекс кластера р в кластерном представлении бинарной строки 5 в строке Д 4=0,4-1;

1 - индекс бита Ь1 при его представлении в кластере, 1=о,ш-1.

Установление соответствия между индексами битового представления бинарной строки £ и ее кластерного представления определяется выражением I =р*ш+1.

Групповая битовая транспозиция, рассматриваемая в настоящем изложении, (кластерная транспозиция прямого преобразования) определяется совокупностью выражений (10).

Кластерная транспозиция обратного преобразования имеет вид (11). Предложены диверсифицированные представления прямого конвертора формата (12) 256-битной бинарной строки и конвертора обратного преобразования (13), основанные на композиции кластерных и битовых конверсии.

(10)

-> (0'В + (и - ШЛм-»-!)'^!"-!)'^ + ~ '))> ^(».-О'в^С»-!))

При аппаратной реализации хорошо распараллеливаемых функций кластер-но-битовой транспозиции обеспечивается высокая скорость конверсии форматов.

пЬ / О 1С О Я 5 ^Ч ¿Я Я

Я,,-О л )->(' ,ь, )

: (0Д ++1),и£„а?+1) +1),^,,^,,«*,)

(П)

-О^,(,-1). (' + (« -1)). ^„.„а^о*.,,) -

► «/ + (т - 1))Ач(т-1)> ^ч^-!).«;!^-!))

Предложенные модели битовых и кластерно-битовых конверторов формата для элементов бинарной строки определяют показатели мощности полиморфных множеств 1013 для битовой транспозиции 16-разрядной бинарной строки и 1026 для кластерно-битовой транспозиции 256-разрядной бинарной строки и ее обратного преобразования.

Р-Ч" О

0 и к: (ЛьД^м (12)

Знак «о» обозначает композицию двух преобразований форматов.

5) = и 4 -.и",- о

т-1

о (13)

Ч.Р'О

Мощность директивного дескриптора формата составляет 60 бит, (с учетом того, что значение связки элементарной транспозиции для последней строки дескриптора однозначно вычисляется, если известны значения связок всех предыдущих строк).

В третьей главе рассматриваются предложенные теоретико-множественные представления дескрипторов форматов ¿V, способы и алгоритмы их генерации и обеспечения уникальности в составе определенных множеств дескрипторов

Обозначим 2|6={0,1, 2, ....,15} подмножество множества целых чисел от 0 до

15.

Обозначим / с индекс элемента Ь,с Я множества 5.

Обозначим) с индекс элемента ¿у с £) множества О

Обозначим через/1(/х) значение индекса] в Ь1 е Д представленное в списке связок конвертора битового формата индексом / в Ь, с 5.

С использованием введенных обозначений предложена формализация дескриптора битового формата ° р (14), определяющая схему прямых битовых транспозиций (на примере 16-разрядной бинарной строки) с учетом сформулированных ограничений двудольного орграфа.

" О ; = 1Ш,), Ш.МЬ), . . (14)

где

0(10) е {2]6},

.(иЖ^б-Ы), зСЬ) е {^16-Оо'

з('з) е {^16- Оо,ЛI,Лг}}.

Л14(1|4>С {2,6- ¿10^1, • • • Л|з}},

}Ч(Ь5)С {116~ • • • , .114 } } •

Исполнительный вид дескриптора * о * не содержит элементов /0, I/,...,¡¡¡, поскольку используется упорядочение элементов),.

Тогда с учетом сказанного дескрипторы прямого и обратного преобразований принимают вид

(15)

О I = {'«, I/, I*..., 'И)'

(16)

Аналогичные по форме выражения (17,18) предложены для дескрипторов прямой и обратной кластерных транспозиций.

°я = Уо,

(17)

{('(,, О, 12, .; I/5)

(18)

Верхний индекс указывает на битовые транспозиции в пределах 16-битной бинарной строки (одного кластера). Верхний индекс с указывает на транспозиции кластера из 16-разрядных бинарных подстрок. Для прямой и обратной кластерно-битовых транспозиций бинарной строки мощностью 256 бит, представленной в виде 16 кластеров по 16 бит каждый, предложены выражения (19,20).

¡/¡г глсГУ

о; 0*о|

(19)

=ш" оо"" о; , (20)

где символ «о» означает композицию дескрипторов форматов в алгоритме кластерно-битовой транспозиции Предложены два способа формирования деск-

рипторов форматов, соответствующие рассмотренным кластерно-битовым форматам 256-битной бинарной строки (16x16), и алгоритмы для генерации дескрипторов форматов.

В первом способе управляющие переменные генерируются случайным образом и включаются в состав дескриптора формата в соответствии с условиями, определяемыми моделями (14) и (15). Укрупненная блок-схема формирования дескриптора приведена на рис. 2.

Во втором способе для генерации дескриптора формата предложен эвристический алгоритм кластерно-битового распределения битов исходной бинарной строки на поле результирующей строки. Укрупненная блок-схема формирования дескриптора кластерно-битовой транспозиции приведена на рис. 3.

Начало

э с

Выделение стохастической

переменной (51) с использованием генератора случайных чисел

Выбранная 81 соответствует . ограничениям? .

* Да

Формирование позиционного веса соответствующего разряда

! Формирование дескриптора | формата

Формирование кластеров из элементов исходной строки. Определение их границ и адресов

Кластер

выбран

I Транспозиция битов внутри

I кластера б соответствии с

|___

I Формирование строки из I созданных кластеров

Транспозиция кластеров в строке в соответствии с 0Р

Формирование дескриптора формата

Начало

Генерация нового 0Р

"Сравнение нового О^-! с имеющимися в | | М-множестве • '

включается в состав рассматриваемого М-множества

п=2'°?

ДаТ

.........▼-------

М-множестео сформировано

Конец !

Рис 2 Укрупненная блок-схема формирования дескриптора формата на основе ГСЧ

(

Конец

Рис.3 Укрупненная блок-схема формирования кластерно-битового дескриптора формата

{ Конец

Рис 4 Укрупненная блок-схема формирования полиморфного М-множества

В обоих способах используется специальный генератор случайных чисел (ГСЧ), отличающиеся определением варьируемых параметров генерации, с экстракцией «слабых» дескрипторов, что позволяет управлять временем генерации дескрипторов, показателями стойкости структурных элементов к семантическому анализу, обеспечивать локальную уникальность констант форматирования и целостность дескрипторов.

Формирование множеств дескрипторов форматов для коллективной работы пользователей в составе распределенных реляционных СУБД производится в соответствии с предложенным эвристическим алгоритмом, обеспечивающим формирование уникальных дескрипторов в пределах изоморфных М-множеств (Мр) первого порядка мощностью 210 дескрипторов формата каждое и множеств второго порядка, содержащих 210 Мр-множеств (М2Р). Укрупненная блок-схема формирования М-множества (Мр) приведена на рис. 4.

В четвертой главе рассматриваются вопросы, связанные с практической реализацией предложенных моделей, методов и алгоритмов при разработке программных модулей инфраструктуры средств изоморфных представлений структурных элементов данных в реляционных СУБД.

Предложена структура и определена функциональность модулей программного комплекса специального программного обеспечения (рис. 5) стохастической генерации уникальных дескрипторов форматов и полиморфных форматирующих множеств, состоящего из шести функциональных и двух обеспечивающих модулей.

Рис. 5 Модульная структура специального программного обеспечения стохастической генерации уникальных дескрипторов форматов и форматирующих М-множеств

К функциональным модулям относятся: модуль стохастической генерации дескрипторов форматов модуль анализа целостности дескрипторов форматов ¿V; модуль генерации уникальных полиморфных множеств дескрипторов О^-; модуль обеспечения целостности сгенерированных полиморфных множеств; модуль формирования уникальных имен форматирующих множеств; модуль распределения форматирующих множеств К обеспечивающим модулям относятся: модуль коммуникационной подсистемы;

модуль мониторной подсистемы.

В модуле стохастической генерации дескрипторов форматов йр реализуются предложенные способы генерации уникальных дескрипторов для последующего формирования из них полиморфных Л/-множеств с мощностью 210 дескрипторов. В зависимости от конкретных условий применения может быть выбран тот или иной алгоритм из числа предложенных.

В модуле анализа целостности дескрипторов форматов на этапе их генерации производится арифметическое суммирование целочисленных констант форматирования, и производится сравнение полученной суммы с числом 120 (сумма первых 16 чисел натурального ряда целых чисел, счет начинается с нуля). Дополнительно осуществляется контроль четности в каждом столбце дескриптора. Если происходит совпадение контрольной суммы дескриптора с числом 120 и четность каждого столбца равна «0», дескриптор может быть использован в составе полиморфного множества. В противном случае сформированный дескриптор уничтожается.

В модуле генерации уникальных полиморфных множеств дескрипторов обеспечивается уникальность дескрипторов формата в пределах полиморфного множества и полиморфных множеств второго порядка, что позволяет сформировать необходимую инфраструктуру дескрипторов для динамического форматирования структурных элементов в РСУБД. В модуле генерации Мр-множеств дескрипторов ¿V осуществляется сравнение 120-битной строки очередного дескриптора, претендующего на включение в состав полиморфного множества, с каждой из 120-битных строк, представляющих уникальные дескрипторы, уже включенные в состав полиморфного множества. Если при этом обнаруживается совпадение новой строки с уже имеющейся строкой в полиморфном множестве, входящая строка (дескриптор, претендующий на включение в состав полиморфного множества) уничтожается. В противном случае анализируемая строка включается в состав полиморфного множества дескрипторов формата. Аналогичным образом производится генерация Мр-множеств второго порядка.

В табл. 2 приведены сведения об основных процедурах разработанного программного комплекса, полученные при тестировании программ на тестовых примерах, сформированных генератором тестовых примеров.

Таблица 2

Процедура Скорость реализации Примечание

Битовая транспозиция 1МВ блока СЭ 48,92 МЬ/сек. Рекомендуется применение аппаратных акселераторов для сокращения времени реализации до времени, сопоставимого с одним тактом синхронизации акселератора.

Генерация Ок (1-й способ), 1К блок 121,71 сек./блок

Генерация (2-й способ), 1К блок 239,54 сек./блок

Анализ целостности Ор, 1К блок 324,17 сек./блок

Генерация Мн, 1К блок 427,12 сек./блок

Анализ уникальности Мр, 1К блок 432,31 сек./блок

Присвоение уникальных имен 1К М1' 536, 24 сек./блок

Разработка программных средств, представляющих предложенные модели, способы и соответствующие им алгоритмы для модулей генерации уникальных дескрипторов форматов, произведена с использованием языка программирования TURBO-PASCAL в среле Delphi

В качестве инструментальной платформы использовался компьютер на базе процессора Intel Celeron с тактовой частотой 2 ГГц, ОЗУ 256МБ, HDD 140 Гб. Объем разработанных программ составляет порядка 600 Кбайт. Разработанные программные модули и элементы специального математического обеспечения позволили обеспечить практическое применение основных результатов работы в научно-технической сфере и учебном процессе.

Модуль управления транспозициями целесообразно встраивать в ядро СУБД, остальные модули рассмотренного программного комплекса реализуются на локальной рабочей станции.

Базовые решения способа изоморфных изменений форматов структурных элементов в РСУБД представляют основу для комплексной реализации ряда компонентов защиты программной системы.

В заключении приведены основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Математические модели структурных элементов в РСУБД, отличающиеся использованием атрибутов, обеспечивающих управляемое изменение форматов их представлений, что позволяет организовать форматирование структурных элементов при их обработки и хранении.

2.Способы и алгоритмы стохастической генерации дескрипторов формата, отличающиеся возможностью варьирования параметров генерации, что позволяет управлять временем генерации и показателями стойкости структурных элементов к семантическому анализу.

3. Способы и алгоритмы формирования полиморфных множеств дескрипторов формата, отличающиеся обеспечением уникальности дескрипторов формата в пределах полиморфных множеств первого и второго порядка, что позволяет организовать множественное динамическое форматирование структурных элементов в распределенных реляционных базах данных.

4. Структура и функциональность комплекса программных модулей, предназначенных для управляемого форматирования структурных элементов в РСУБД, отличающиеся использованием предложенных моделей и способов генерации дескрипторов формата и формирования уникальных множеств дескрипторов форматов, что позволяет использовать их в качестве концептуальной основы многоцелевых средств программной защиты программных систем.

5. Внедрение способов и программных модулей управляемого форматирования структурных элементов при разработке архитектур специальных аппаратных средств (Саратовский государственный университет им Н.Г. Чернышевского), при ведении баз данных специального назначения (в/ч №23626)

6. Внедрение способов, математических моделей и алгоритмов при организации обучения специалистов (в/ч №23626) и студентов ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» при организации учебного процесса.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Математические модели транспозиционных преобразований. Журнал «Информационно-измерительные и управляющие системы» М., 2007г. №12, том 5, стр. 5860.

2. Молодченко Ж.А. Кластерная транспозиция структурных элементов ре-

ляционных СУБД. Труды Института системного анализа Российской академии наук (ИCA РАН). -2010. -С.234-237.

Патенты и регистрация программ

2. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Дешифратор управляемой побитовой транспозиции информации, хранимой в персональной ЭВМ. Патент РФ на изобретение № 232000, зарегистрирован 20.03.2008 г. (заявка № 2007105175, приоритет от 13.02.07).

3. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Генератор случайных чисел. Патент РФ на изобретение № 2340931, зарегистрирован 10.12.2008 г. (заявка № 2007 111405, приоритет от 28.03 2007).

4. Молодченко Ж.А., Харин В Н. Программа преобразования форматов бинарных кодов. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2007613390 от 13.08.2007.

Статьи и материалы конференций

5. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Динамическое форматирование представлений объектов реляционных СУБД на основе кластерных транспозиций. Журнал «Естественные и технические науки». М, 2007, № 6, с.47-51.

6. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Алгоритм создания диверсифи-кационного метода битовых преобразований. Журнал «Естественные и технические науки». М., 2007, № 6(32), с.220-223.

7. Молодченко Ж.А. Алгоритм создания файловой системы уникальных форматирующих множеств. Журнал «Естественные и технические науки». М., 2007, № 6, с.51-55.

8. Молодченко Ж.А., Харин В.Н. Множественная транспозиция элементов форматирующих множеств // Сборник статей по материалам межвузовской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы лесного комплекса» том 2, с. 15-19. Воронеж, гос. лесотехн. акад.. . - Воронеж 2005- 264 с.

9. Молодченко Ж.А., Харин В Н. Синтез уникальных форматирующих множеств заданной мощности // Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции «Наука и образование на службе лесного комплекса» том 2, с.220-223. Воронеж, гос.лесотехн.акад. - Воронеж 2005- 452 с.

10. Молодченко Ж.А , Сотов Л С , Харин В.Н. Модуль генерации форматирующих сред в распределенных реляционных СУБД. Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО Том 1/Под ред.Н.К.Юркова - Пенза: Изд-во Пенз.гос ун-та,2006. - 410 с 179-182

11. Молодченко Ж.А , Сотов Л.С., Харин В Н. Модуль сервера форматирования в распределенных реляционных СУБД с повышенным уровнем ИБ. // Труды меж-

дународного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО Том 1/Под ред.Н.К. Юркова-Пенза: Изд-во Пенз.гос.ун-та,2006. - 410 с. 182-184.

12. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Стохастическое кластерное моделирование картезиана двудольного графа в рамках наложенных ограничений // Воронеж, гос.лесотехн.акад. - Воронеж, 2006. - 12 с. Рус.деп. в ВИНИТИ 03.10.2006 №1190-В 2006

13. Молодченко Ж.А., Сотов JI.C., Харин В.Н. Аппаратный акселератор сервера форматирования данных. // Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО 2007 /Под ред.Н.К.Юркова - Пенза: Изд-во Пенз.гос.ун-та,2007. - 410 с. 134-136.

14. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. К вопросу об архитектуре аналого-цифровых систем генерации случайных сигналов. //Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО 2007 /Под ред. Н.К. Юркова - Пенза:Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. - 410 с. 85-87.

15. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Моделирование архитектуры акселератора битовых перестановок с использованием САПР SYSTEM STUDIO фирмы SYNOPSYS.// «Гетеромагнитная микроэлектроника». Сб. науч. тр. / под ред. проф. A.A. Игнатьева.- Саратов: Изд-во Сарат.ун-та. 2008. - Вып.З. Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Прикладные аспекты. С. 60 - 66.

16. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Математические модели стохастического формирования изоморфных представлений структурных элементов данных в ЭВМ.// «Гетеромагнитная микроэлектроника». Сб. науч. тр. / под ред. проф. A.A. Игнатьева- Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 2008. - Вып.4. Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Устройства различного назначения. С. 29-41.

17. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Модели аппаратных акселераторов перестановок бинарных множеств.// «Гетеромагнитная микроэлектроника». Сб. науч. тр. / под ред. проф. A.A. Игнатьева,- Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 2008. -Вып.4. Гетеромагнитная микро- и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Устройства различного назначения. С. 11 - 22.

18. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Структура подсистемы стохастической генерации дескрипторов форматов. Аспирант и соискатель. М.:Спутник +, 2009, №4, с. 100-103

19. Молодченко Ж.А. Представление структурных элементов данных.//59 научно-техническая конференция. Сб.науч. тр. Ч. 1. Информационные технологии и системы. Вычислительная техника./ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики,- М.,2010 С. 173-177

Подписано в печать: 27.04.11

Объем: 1,5 усл.п л. Тираж 60 экз. Заказ № 783 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526. г Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90. uvvw.reglet.ru

Введение.

Глава 1. Обзор средств программной защиты программных систем.

1.1 Реляционные СУБД как основа современных информационных. систем.

1.2 Форматирование бинарных строк как унифицированный подход для построения локальных средств защиты программных систем.

1.3 Криптографические методы, препятствующие непосредственному использованию данных.

1.4 Транспозиционные преобразования форматов битовых данных.

1.5 Организация представлений в СУБД.

1.6 Цели и задачи исследования.

Глава 2. Способы и модели битовой транспозиции бинарной строки.

2.1 Свойства полиморфного множества уникальных форматов вектора.

2.2 Модели изоморфных представлений структурных элементов данных в РСУБД.

2.3 Кластерная транспозиция бинарной строки.

2.4 Способы транспозиционных конверсий форматов.

Глава 3. Способы и алгоритмы стохастической генерации дескрипторов форматов.

3.1 Теоретико-множественные представления дескриптора формата.

3.2 Способы генерации дескрипторов форматов.

3.3 Алгоритмы формирования дескрипторов форматов.

Глава 4. Структура и функциональность комплекса программных модулей стохастической генерации дескрипторов форматов и полиморфных форматирующих множеств.

4.1 Структура комплекса программных модулей стохастической генерации дескрипторов форматов.

4.2 Структура и вид информационных контейнеров дескрипторов форматов.

4.3 Функциональные модули программного комплекса стохастической генерации уникальных дескрипторов форматов.

Основные результаты работы.

Актуальность темы. Широкое внедрение разнообразных информационных технологий в бизнесе, торговле, социальной сфере, реализуемых в виде коммерческих программных систем различного назначения, сопровождается тем, что они становятся потенциально уязвимыми как в части используемых методов, обеспечивающих их функционирование и защиту, так и обрабатываемых данных. Программные средства защиты таких систем, как правило, представляются в виде отдельных пакетов, разрабатываемых вне рамок единой концепции, и их интеграция в целевую программную систему связана с серьезными ограничениями.

Решение комплекса вопросов по организации защиты указанных программных систем рационально производить в рамках реляционных систем управления базами данных (РСУБД), на основе которых формируются современные информационные технологии.

В программных средствах защиты программных систем, к которым относятся и РСУБД, необходимо ориентироваться на унифицированные решения, которые единообразно можно было бы использовать для поддержания корректного функционирования ряда компонентов системы.

Для РСУБД представляется перспективным подход, использующий управление форматами бинарных строк на основе изоморфных представлений, базовые решения которого можно использовать в ряде направлений защиты программных систем. Бинарные строки являются унифицированной формой представления программных кодов и операндов (структурных элементов - СЭ) в основной памяти ЭВМ в процессе функционирования программной системы РСУБД.

При указанном подходе представление структурных элементов в РСУБД осуществляется в двух форматах. Один из этих форматов, называемый основным форматом (ОФ), представляет структурные элементы в памяти ЭВМ в виде, определенном архитектурой используемого компьютера и доступном для адекватной смысловой интерпретации и обработки. Второй, называемый буферным форматом (БФ), представляет СЭ в виде, недоступном для их корректной интерпретации.

При реализации запросов к СУБД, предусматривающих формирование представлений, релевантных запросу, и связанных с операциями чтения, модификации и записи в таблицы баз данных, производится конвертирование СЭ из буферного формата в основной формат. После реализации запроса СЭ конвертируются из основного формата в буферный формат.

Конвертирование многообразных форматов широко используется в вычислительной технике и программировании.

В то же время необходимо отметить недостаточность проработки моделей и методов для многоцелевого оперативного управления бинарными форматами при представлении структурных элементов в РСУБД.

Актуальность исследований определена необходимостью создания способов, моделей, алгоритмов и их программной реализации, обеспечивающих управляемое оперативное формирование изоморфных представлений структурных элементов в реляционных СУБД.

Тематика диссертационной работы соответствует научной программе кафедры вычислительной техники и информационных систем Воронежской государственной лесотехнической академии ГРНТИ 68.47.01;50.49 «Автоматизация проектных работ при создании изделий микроэлектроники и лесного комплекса».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка перспективных способов, моделей и алгоритмов для обеспечения управляемого оперативного формирования изоморфных представлений структурных элементов РСУБД в процессе их хранения и обработки.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования: анализ современных методов управления представлениями структурных элементов в реляционных СУБД; разработка способов, математических моделей и алгоритмов для представления структурных элементов в РСУБД на основе использования множества изоморфных форматов; разработка структуры и функциональности компонентов комплекса программных модулей для управляемого формирования дескрипторов изоморфных представлений структурных элементов в РСУБД; разработка модулей специального программного обеспечения, реализующих управляемое формирование представлений структурных элементов в РСУБД.

Методы исследования. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы элементы теории множеств, дискретной математики, теории вероятностей и технологий программирования .

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся как элементы научной новизны: математические модели структурных элементов в РСУБД, отличающиеся введением атрибутов, определяющих управляемое изменение форматов представлений СЭ, что позволяет обеспечить целенаправленное форматирование структурных элементов в процессе их обработки и хранения; способы и алгоритмы стохастической генерации дескрипторов формата, отличающиеся определением варьируемых параметров генерации, что позволяет управлять временем генерации дескрипторов, показателями стойкости структурных элементов к семантическому анализу, обеспечивать локальную уникальность констант форматирования и целостность дескрипторов; способы и алгоритмы формирования полиморфных множеств дескрипторов формата, отличающиеся обеспечением уникальности дескрипторов формата в пределах полиморфного множества и полиморфных множеств второго порядка, что позволяет сформировать необходимую инфраструктуру дескрипторов для динамического форматирования структурных элементов в РСУБД; структура и функциональность комплекса модулей специального программного обеспечения, предназначенных для управляемого формирования представлений структурных элементов в РСУБД, отличающихся использованием предложенных моделей и способов генерации дескрипторов формата и полиморфных множеств уникальных дескрипторов форматов, что позволяет использовать их в качестве концептуальной основы многоцелевых средств программной защиты программных систем.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в создании элементов специального математического и программного обеспечения для управляемого форматирования структурных элементов в РСУБД.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационного исследования в виде элементов специального математического и программного обеспечения средств изоморфного представления структурных элементов в РСУБД внедрены: в Саратовском государственном университете им Н.Г. Чернышевского (при разработке архитектур специальных аппаратных средств); в в/ч № 23626 (при ведении баз данных специального назначения).

По основным результатам работы получены два патента РФ, произведена регистрация программы в ФИПС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы лесного комплекса» (Воронеж 2005), Международной научно-практической конференции «Наука и образование на службе лесного комплекса» (Воронеж 2005), Международных симпозиумах

Надежность и качество» (Пенза 2006, 2007), научно-техническая конференция МИРЭА (Москва 2010).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 2 публикациях в издании, рекомендованных ВАК РФ, а также в 15 научно-технических публикациях. В работах, опубликованных в соавторстве [60,64,67,68], соискателем предложены математические модели транспозиционных преобразований, [72,75] - модели изоморфных представлений структурных элементов данных в РСУБД. В работах [65,69,71,73] представлены алгоритмы генерации дескрипторов форматов; [59,61,70] - способы и алгоритмы формирования уникальных множеств; [62,63,66,74] - разработана структура и функциональность модулей стохастической генерации уникальных множеств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 118 страницах, списка литературы из 126 наименований, приложения, содержащего акты внедрения; содержит 28 рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны математические модели структурных элементов в РСУБД, отличающиеся использованием атрибутов, обеспечивающих управляемое изменение форматов их представлений, что позволяет организовать форматирование структурных элементов при их обработки и хранении.

2. Предложены способы и алгоритмы стохастической генерации дескрипторов формата, отличающиеся возможностью варьирования параметров генерации, что позволяет управлять временем генерации и показателями стойкости структурных элементов к семантическому анализу.

3. Представлены способы и алгоритмы формирования полиморфных множеств дескрипторов формата, отличающиеся обеспечением уникальности дескрипторов формата в пределах полиморфных множеств первого и второго порядка, что позволяет организовать множественное динамическое форматирование структурных элементов в распределенных реляционных базах данных.

4. Определена структура и функциональность комплекса программных модулей, предназначенных для управляемого форматирования структурных элементов в РСУБД, отличающиеся использованием предложенных моделей и способов генерации дескрипторов формата и формирования уникальных множеств дескрипторов форматов, что позволяет использовать их в качестве концептуальной основы многоцелевых средств программной защиты программных систем.

5. Внедрение способов и программных модулей управляемого формаI тирования структурных элементов при разработке архитектур специальных аппаратных средств (Саратовский государственный университет им Н.Г. Чернышевского), при ведении баз данных специального назначения (в/ч № 23626).

6. Внедрение способов, математических моделей и алгоритмов при организации обучения специалистов (в/ч № 23626) и студентов ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» при организации учебного процесса.

1. Акимов O.E. Дискретная математика: логика, группы, графы М.: Лаборатория базовых Знаний, 2001 - 376 с.

2. Анин Б. Защита компьютерной информации. СПб:БХВ, 2000. 384 с.

3. Асеев Г.Г. Абрамов О.М., Ситников Д.Э. Дискретная математика: Учеб. пособ. Ростов на Дону, Феникс, Харьков:Торсинг, 2003.-144 с.

4. Аскеров Т.М. Защита информации и информационная безопасность. Учебное пособие / под общей редакцией К.И. Курбакова. М.: Рос. Экон. Акад., 2001, 387 с.

5. Асосков A.B. и др. Поточные шрифты. М.: Кудиц- образ, 2003.-336 с.

6. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983.- 317 с.

7. Ахо А., Хопкрофт Д., Ульман Д. Структуры данных и алгоритмы: Пер. с англ.: М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. 384 с.

8. Баричев C.B. Криптография без секретов. М.: Наука, 1998. 120 с.

9. Бармен. Скотт. Разработка правил информационной безопасности. -М.: Вильяме. 2002.-208 с.

10. Ю.Берж к. Теория графов и ее применения. М.: ИЛ, 1962.

11. Брассар Ж. Современная криптология: Пер. с англ. М.: Полимед, 1999.

12. Бойченко И.А., Харин В.Н. Технологии маскирования программных кодов и данных в информационных системах лесного комплекса

13. Василенко О. Н. Теоретико-числовые алгоритмы в криптографии. М.: МЦНМО, 2003. 328 с

14. Введение в криптографию / Под общ. ред. В.В. Ященко. М.: МЦНМО, 2000. -307 с.

15. Винокуров А. ГОСТ не прост, а . очень прост. М., Монитор, № 1, 1995.

16. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 360 с

17. Гантер Р. Методы управления проектированием программного обеспечения: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 392 с.

18. Галатенко В.А. Информационная безопасность. М.: Финансы и статистика, 1997. 158 с.

19. Гайкович В.Ю., Ершов Д.В. Основы безопасности информационных технологий. М.: МИФИ, 1995. 298 с.

20. Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс / Пер. с англ. — М. : Издательский дом "Вильяме", 2004. 1088 с.

21. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных (кн1). М.: Энергоатомиздат, 1994. 400с.

22. ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. М. Госстандарт СССР, 1989.

23. ГОСТ 34.11.-94. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хеширования. М.: Госстандарт России, 1994. (2.13), (3.11).

24. Голицына О.Л., Максимов Н.В., Попов И.И. Базы данных: учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.-400.

25. Гроссман И., Магнус В. Группы и их графы. М.: Мир, 1971.

26. Грэй П. Логика, алгебра и базы данных. М.: Машиностроение, 1989.- 359 с.

27. Гук М. Юров В. Процессоры Pentium 4, Athlon и Duron. СПб.Литер, 2001-512 с.

28. Дал. У., Дейкстра Э. Хоор К. Структурное программирование: Пер. с англ. М.: Мир, 1975.-343 с.

29. Дейт Д. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1980.- 464 с.

30. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1995. -208 с.

31. Домашев A.B. и др. Программирование алгоритмов защиты информации. Учебное пособие.- М.: Нолидж, 2002, -416с.

32. Защита от несанкционированного доступа к информации. Термины и определения: Руководящий документ. М.: Гостехкомиссия России 1992 г.

33. Иванов Б.Н. Дискретная математика: алгоритмы и программы: Учебн. Пособие. М. Лаборатория Базовых Знаний, 2002 - 288с.

34. Иванов М.А. Криптографические методы защиты информации в компьютерных системах и сетях. М.:КУДИЦ-ОБРАЗ, 2001,368 с.

35. Камаев В.А., Костерин В.В. Технология программирования. М.: Высш. шк.,2005.-359 с.

36. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001.

37. Керниган Б.В., Ритчи Д.М. Языки программирования М.: Финансы и статистика, 1992.

38. Кнут Д. Искусство программирования. Т. 1: Основные алгоритмы. 3-е изд. Вильяме: М.—СПб.—Киев, 2000, 682 с.

39. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. М.: МЦНМО, 1999. 376 с.

40. Краковик А. Базы данных. М.: Мир, 1988. -246 с.

41. Кривко О.Б. Информационные технологии. М.: СОМИНТЭК. 2000.

42. Криптология наука о тайнописи // Компьютерное обозрение. 1999. №3. с. 10-17

43. Кузнецов О.П., Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера.-М.: Энергия, 1980.

44. Кузнецов С.Д. Базы данных. Модели и языки. Бином пресс, 2008, 720 с.

45. Лекции по теории графов/ Емеличев В.А, Мельников О.И, Сарванов В.И., Тышкевич Р.И. М.: Наука, 1990.

46. Липский В. Комбинаторика для программистов. М.: Мир, 1988

47. Лопатин В.Н. Информационная безопасность России: Человек. Общество Государство / Санкт-Петрбургский университет МВД России. СПб.:Фонд «Университет». 2000. 428 с.

48. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование. Второе издание. ВНУ, 2007, 528 с.

49. Мамаев E.B. MS SQL Server 7.0. проектирование и реализация баз данных.- СПб.: БХВ -Санкт-Петербург,2000,- 416 с.

50. Мартин Д. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: 1980.- 602 с.

51. Мартин Грабер. Введение в SQL. М.: 1996. -400 с.

52. Меженный O.A. TURBO Pascal М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 448 с.

53. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. 608 с.

54. Мелихов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. М.: Наука, 1971.

55. Мельников В. Защита информации в компьютерных системах, М.: «Финансы и статистика», «Электроинформ». 1997. 364 с.

56. Молодченко Ж.А. Кластерная транспозиция структурных элементов реляционных СУБД. Труды Института системного анализа Российской академии наук (ИСА РАН). 2010. с.234-237.

57. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Модуль генерации форматирующих сред в распределенных реляционных СУБД. Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО Том 1/Под ред.Н.К.Юркова Пенза:Изд-во Пенз.гос.ун-та,2006. - 410 с. 179-182.

58. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Стохастическое кластерное моделирование картезиана двудольного графа в рамках наложенных ограничений // Воронеж. Гос.Лесотехн.Акад. Воронеж 2006- 12 сРус.Деп. в ВИНИТИ 03.10.2006 №1190-В 2006

59. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Аппаратный акселератор сервера форматирования данных. Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО 2007 /Под ред.Н.К.Юркова Пенза:Изд-во Пенз.гос.ун-та,2007. - 410 с. 134-136.

60. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. К вопросу об архитектуре аналого-цифровых систем генерации случайных сигналов. Труды международного симпозиума НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО 2007 /Под ред.Н.К.Юркова Пенза:Изд-во Пенз.гос.ун-та,2007. - 410 с. 85-87.

61. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Алгоритм создания диверси-фикационного метода битовых преобразований. Естественные и технические науки. М.: Спутник +, 2007, № 6, с.35-39.

62. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Математические модели транспозиционных преобразований. М: Радиотехника. 2007г. №12 том 5 стр. 58-60.

63. Молодченко Ж.А., Сотов Л.С., Харин В.Н. Динамическое форматироваVние представлений объектов реляционных СУБД на основе кластерных транспозиций. Естественные и технические науки. М.: Спутник +, 2007, № 6, с.47-51.

64. Молодченко Ж.А. Алгоритм создания файловой системы уникальных форматирующих множеств. Естественные и технические науки. М.: Спутник +, 2007, №6, с.51-55

65. Молодченко Ж.А., Сотов JI.C., Харин В.Н. Структура подсистемы стохастической генерации дескрипторов форматов. Аспирант и соискатель. М.: Спутник +, 2009, № 4, с. 100-103

66. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики.- М.: МАИ, 1992.

67. Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов. — СПб: Питер, 2001.

68. Носов В.А. Специальные главы дискретной математики: Учебное пособие. М., 1990.

69. Партыка Т.Л., Попов И.И. Информационная безопасность. Учеб. пособ. для студентов среднего профессионального образования.- М.гФОРУМ: ИНФРА-М., 2002-368 с.

70. Петров A.A. Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты. М.:ДМК, 2000, 448 с.

71. Петров В.А., Пискарев A.C., Шеин A.B. Информационная безопасность, защита информации от НСД в АС: Учебн.пособие/МИФИ.-М., 1993.

72. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. Основные понятия, предельные теоремы, случайные процессы. М.: Наука, 1967 Сер. Справочная математическая библиотека. 298 с.

73. Расторгуев С.П. Программные методы защиты информации в компьютерах и сетях. М.:Яхтсмен, 1993.

74. Ревунков Г.И., Самохвалов Э.Н., Чистов В.В. Базы и банки данных и знаний. М.: Высш. шк., 1992.- 392 с.

75. Романовский И.В. Дискретный анализ. СПб:Невский диалект,2000-240 с.

76. Ростовцев А.Г., Михайлова Н.В. Методы криптоанализа и классических шифров. М.: Наука, 1995. 208 с.

77. Рудзицкий Б.М. Защита информации в вычислительных системах. -М.: Знание, 1982

78. Рыбников К.А. Введение в комбинаторный анализ. — М.:МГУ, 1972

79. Саймон А.Р. Стратегические технологии баз данных. М.: Знание, 1982.254 с.

80. Саломаа А. Криптография с открытым ключом. М.: Мир, 1996. -351 с.

81. Симмонс Г. Дж. Обзор методов аутентификации информации: Пер. с англ. // ТИИЭР, 1988. Т. 76. №5. С. 35-37.

82. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984.

83. Смирнов С.Н. Безопасность систем баз данных. Гелиос АРВ. 2007, 352 с.

84. Судоплатов C.B., Овчинникова Е.В. Элементы дискретной математики: Учебник. М.:ИНФРА-М, Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2002 - 280 с.

85. Тиори., Фрей. Проектирование структур баз данных. М: Мир, 1985. Том 1 287 е., том 2 - 320 с.

86. Тихомиров Ю.В. Microsoft SQL Server 7.0: разработка приложений СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 1999.- 472 с.

87. Тихомиров Ю.В. Microsoft SQL Server 7.0. -СПб.: БХВ -Петербург, 2001,-720 с.

88. Толковый словарь по вычислительным системам. М.: Машиностроение, 1989.- 568 с.

89. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. -СПб.: БХВ- Петербург, 2004 -800 с.

90. Уилсон Р.Дж. Введение в теорию графов. М.: Мир, 1977

91. Ульман Д. Основы систем баз данных. М.: Финансы и статистика, 1983. -334 с.

92. Уолкер Б.Дж., Блейк Я.Ф. Безопасность ЭВМ и организация их защиты.-М.: Связь, 1980.-112 с.

93. Юб.Ухлинов JI.M. Международные стандарты в области обеспечения безопасности данных в сетях ЭВМ.

94. Фомичев В.М. Дискретная математика и криптология. Курс лекций/ Под общ. ред. д-ра физ.-мат. н. Н.Д.Подуфалова. М.:ДИАЛОГ-МИФИ, 2003 -400 с.

95. Фомичев В.М. Информационная безопасность: Математические основы криптологии. М.: МИФИ, 1995.

96. Фридман А.Л. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. М.: Финансы и статистика, 2000. 321 с.

97. Фролов Г. Тайны тайнописи. М.: А/О «Безопасность» и «Инфорсервис Экспресс, Лтд», 1992.

98. Ш.Хаббард Д. Автоматизированное проектирование баз данных. М.: Мир, 1984.- 288 с.

99. Харрари Ф. Теория графов. М.: Наука, 1973.

100. Харин В.Н., Бойченко И.А., Сарайкин В.Г. Проектирование компонентов защиты данных в реляционной СУБД на основе CASE-технологий: Монография. М.: МГУЛ, 2002.- 137 с.

101. Ховард М., Лебланк Д. Защищенный код \ Пер. с англ. — 2-е изд., испр. — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2005. — 704 стр.

102. Холл М. Комбинаторика. М.: Мир, 1970. (гл. 5).

103. Хоффман Л.Дж. Современные методы защиты информации / Пер. с англ. -М: Сов. Радио, 1980.

104. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука, 1989,- 288 с.

105. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика 1985.- 344 с.

106. Чери С., Готлоб Г., Танка Л. Логическое программирование и базы данных. М.: Мир, 1992. 352 с.

107. Чертовский В.Д. Базы и банки данных: Учебное пособие. СПб: МГУП, 2001.200 с.

108. Шаймарданов Р.Б. Моделирование и автоматизация проектирования структур баз данных. М.: Радио и связь, 1984.- 120 с.

109. Шелест В. Программирование (учебное пособие). С-Петербург: БХВ-Петербург, 2002. -592 с.

110. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику: учебное пособие для вузов/под ред. В.А. Садовничего, М.:2003 284 с.

111. Ященко В.В. Введение в криптографию / Под ред. В.В.Ященко. М.: МЦНМО — ЧеРо, 1988

112. MS SQL Server 2000разработка приложений СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2002.

113. Microsoft SQL Server 2008 BHV - Справочное пособие, 2009. - 720 с