Информационные технологии

Инфокоммуникационную систему в смысле приведенного выше определения понятия «информации» можно рассматривать как совокупность баз данных, знаний и алгоритмов их взаимодействия (включая передачу и прием), реализуемых на основе операционных систем, прикладного и специального программного обеспечения, в ряде случаев содержащих в своем составе некоторые компоненты, приводящие к снижению вероятности реализации целевой функции взаимодействующими системами. Неважно, преднамеренно или не преднамеренно. Эти компоненты могут быть следствием, как преднамеренных действий, так и носить случайный характер. И с этой точки зрения информационная война, как основанная на информационном конфликте форма взаимодействия социальных и/или технических компонентов, может быть определена как следствие конфликта информационных технологий и/или их компонентов.

При этом любая конкретная информационная технология выступает одновременно как источник и как цель конфликта, содержащая в своем составе элементы, потенциально способные на основе разрушения (некоторой коррекции) существующих и организации новых связей между элементами инфокоммуникационной системы (в том числе, протоколов обмена, правил структуризации информации и аналогичными) как провоцировать конфликт, так и снимать, устранять его в процессе функционирования в общей информационной среде. Таким образом, в качестве основных элементов информационной технологии можно рассматривать такой потенциально опасный компонент (как последовательность унитарных кодов, построенных на основе запрещенных комбинаций), процесс его реализации (как последовательность действий процессоров инфокоммуникационной системы, реализующих указанную последовательность) и процесс или последовательность процессов, направленных на нейтрализацию конфликтного компонента.

Взаимодействие средств информационного воздействия и средств их нейтрализации лежат в основе информационного конфликта и могут рассматриваться как его базис. При этом информационный конфликт является неотъемлемой частью, практически, любого взаимодействия инфокоммуникационных систем в случае отсутствия централизованного управления[4] и/или наличия нераспределенного ресурса в доступном информационном пространстве. Следует отметить, что информационный конфликт, как один из процессов, характеризующий взаимодействие инфокоммуникационных систем, не может рассматриваться в отрыве от решения основных задач этими системами, процесса реализации ими основной целевой функции (целевого предназначения).

При выборе исходных данных и проведении исследований процесса взаимодействия инфокоммуникационных систем целесообразно провести декомпозицию рассматриваемых объектов, в частности, выделить классификационные признаки и провести классификацию их видовых признаков, выделить номенклатуру показателей для каждого уровня рассмотрения процесса конфликтного функционирования объектов, использующих информационные технологии в качестве основного элемента.

Одним из основных вопросов при определении и уточнении исходных данных для моделирования объектов сферы информационных технологий является выбор критерия, определяющего их принадлежность к ней, поскольку таковыми их делает применение в них (главным образом, в известных объектах, использующих традиционные принципы построения и применения) специализированных информационно-технических средств, обеспечивающих их функционирование в единой системе, согласованно с другими устройствами и средствами. В соответствии с известной концепцией введения единой системы управления на основе создания единой информационной системы и стандартизации протоколов и форматов сигналов в таких системах, различные объекты, в том числе вооружения и военной техники, получают возможность функционировать в новом качестве, которое определяется значительным расширением располагаемой информационной базы, содержащей как необходимые сведения (например, метеорологические данные, карты местности с нанесенным расположением своих ресурсов и аналогичные), так и сведения, которые могут быть использованы только в конкретных и достаточно редких случаях (данные из области искусства, языкознания, медицины и другие), но которые, по мнению зарубежных специалистов, тем не менее, повышают вероятность выполнения решаемой инфокоммуникационной системой задачи.

При рассмотрении инфокоммуникационных систем, функционирующих на основе информационных технологий, целесообразно выделить два направления – собственно информационные технологии (методы обработки, хранения и обмена информацией) и их применение в сервисных устройствах для повышения эффективности их функционирования и вероятности решения с их помощью задач информационного обмена, в частности, в АСУ коммерческих и военных систем. Это обусловлено, главным образом тем, что в основе конкретных применений информационных технологий может находиться единый объект – основа этих технологий, - процессорная обработка сигналов и данных.

Вместе с тем необходимо отметить и конкурирующий процесс, который пока доминирует в области применения новых информационных технологий, особенно, критических и связанный, прежде всего, с внедрением автоматизированных коммерческих и военных систем управления и связи. С одной стороны, автоматизация процессов сбора, передачи, обработки, хранения и отображения информации существенно повышает возможности органов управления, однако, с другой – возрастает зависимость устойчивости управления от надежности функционирования комплексов средств автоматизации, особенно в условиях реализации информационных воздействий (не обязательно преднамеренных) на эти устройства и элементы. А это, в свою очередь, прежде всего, отражается на требовании надежности самих средств, реализующих информационные технологии - необходимость применения резервирования, программных и аппаратных обходов пораженных областей и реализацию концепции «мягких» отказов.

Несмотря на многообразие созданных и разрабатываемых на основе информационных технологий средств и специфических способов их применения, в их основе лежит единая схема, ядром которой является концепция объединения в единый комплекс системы датчиков, исполнительных устройств и собственно информационной системы. Обобщенная структурно-функциональная схема такого комплекса, использующего информационные технологии, приведена на рис.1.1. Такая схема реализует принцип автоматизированных систем управления.

Комплекс включает три основных элемента: подсистему хранения информации (баз данных или баз знаний), подсистему обработки информации и подсистему исполнительных устройств и датчиков. В соответствии с качественными и количественными показателями, а также принципами построения, функционирования и применения этих подсистем можно условно разделить использованные в них информационные технологии на три группы, в которых может использоваться адаптивное и/или детерминированное управление их функционированием. В зависимости от уровня сложности и располагаемого информационного ресурса доля этих составляющих может изменяться от 0,1 до 0,98. Величина информационного ресурса характеризует способность автоматизированной системы получать, хранить, обрабатывать и передавать для использования информационные потоки определенной емкости и скорости.

Рис. 1.1. Обобщенная структурно-функциональная схема информационной системы

Первая группа наиболее характерна для выделенных (самодостаточных, консервативных, закрытых для информационных потоков с точки зрения внешних связей с другими устройствами) в отдельное устройство процессорных систем обработки сигналов, например, принимаемых видео изображений, системах мульдемов и кодеков и аналогичных приборов. Это могут быть также, например, входные и коммутационные устройства радиостанций, системы неконтактных взрывателей, наведения и самонаведения оружия активного, полуактивного и пассивного типов, системы контроля, автоматизированные системы картографирования или другие аналогичные системы.

Характерной особенностью этой группы технологий является наличие не более 1...4 входных потоков данных и, в подавляющем большинстве случаев, наличие только одного исполнительного устройства. Эти устройства, как отмечено выше, функционируют автономно (самодостаточно) и реализуют не боле 1...2 конкретных проблемно – ориентированных функций, поэтому не нуждаются в большом объеме постоянно хранимой исходной информации, также как и буферная память таких устройств ограничена периодом обработки одиночного пакета и не превышает обычно 256-512 Кб. Специфика решаемых такими устройствами задач также не требует высокой скорости обработки поступающего на их вход сигнала и в большинстве случаев для их успешного решения вполне достаточно использовать 8-16 разрядов входного кода при 1-2 Мгц (максимум 4,5-5,2 МГц) тактовой частоты выборки при последовательной обработке или сдвига при конвейерной обработке.

При решении конкретных задач эти требования к параметрам информационной системы могут быть и уменьшены. Например, в телекоммуникационных системах типа «Soldier Radio/Computer», «Land Warrior» и аналогичных используются на нижних уровнях Spark–процессоры с тактовой частотой не более 1,12 МГц, но с малым потреблением, что в данном случае более важно. В этих системах процессор производит кодирование/декодирование принимаемых цифровых сообщений, выводит графическую информацию на дисплей, следит за состоянием владельца и производит независимо от него обмен служебной информацией (приказами, координатами, метеоусловиями, медицинской информацией и аналогичной) с командным пунктом и отображает их на экране дисплея. Сигнальные процессоры устройств этой группы используются также в других системах информационного обмена, таких, как JTIDS и других аналогичных.

Связь между элементами в этих системах осуществляется по шине (внутренней или внешней) или по прямому проводу (экранированному). Программно-аппаратное взаимодействие обычно строится на основе “вшитых” программ, их замена производится простой перестановкой микросхемы или соответствующих перемычек на плате. Как правило, в этих системах для упрощения связи предусмотрено цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразование.

Таким образом, информационные технологии этой группы обеспечивают поддержку работы обычных штатных устройств, существенно расширяя при этом их возможности. Требования по надежности к этим системам обычно соответствуют группе массового применения.

Вторая группа (условно открытые и условно закрытые системы) информационных технологий предназначена для использования в системах более высокого уровня, например, интегрированных системах сбора, хранения и обработки информации, автоматизированных банковских систем, кибернетизированных и роботизированных системах вооружения и военной техники системах управления, контроля, связи и информационной поддержки. В состав устройств, использующих информационные технологии второй группы, могут входить устройства уровня информационных технологий первой группы, которые обеспечивают нормальное функционирование выделенных датчиков и устройств, входящих в состав устройств второй группы. Типичными примерами применения таких информационных технологий второй группы могут служить система мультимедийной связи, реализующая концепцию C⁴I и C⁴IFTW, экспертные системы в штабах различного уровня, которые в настоящее время рассматриваются как первый шаг на пути к системам искусственного интеллекта, интегрированная системы разведки, распознавания образов и предсказания изменения обстановки (например, на поле боя), внешняя (в настоящее время) и внутренняя (в обозримом будущем) роботизированная система управления оружием и подвижными объектами (танками, ДПЛА и БЛА различного типа, самолетами и др.).

В отличие от систем первой группы эффективность этих систем пропорциональна количеству и интенсивности входных потоков, поэтому естественно стремление разработчиков использовать процессорные системы с максимальной информационной мощностью. Это процессоры с тактовыми частотами до 150-500 Мгц с их умножением (до 2-2,5 раз) при шине от 16 до 64 разрядов. Такие процессорные системы используются, например, в системах IEWCS, на нижнем уровне обработки поступающей информации. Естественно, мощность процессорной системы определяется уровнем обслуживания, которое, в свою очередь, полностью определяется информационной емкостью входных и выходных каналов. Характер решаемых этими системами задач обуславливает необходимость использования больших объемов памяти для хранения накопленных данных в сосредоточенном режиме до 1-10 Гбайт и в распределенном режиме – до 0,1-1 Тбайт. Такие объемы памяти приводят к торможению работы системы, особенно, в режиме поиска исходной информации, что, однако, не является решающим фактором, поскольку процессы, которые используются на этом уровне, имеют более высокую производительность, чем в системах первой группы, а обработка основана на параллельном функционировании нескольких процессорных устройств.

Типовой набор системы этого уровня включает несколько устройств (исполнительных или датчиков) первого уровня, распределенную или сосредоточенную систему сбора данных и управления, систему связи с другими системами второй группы и/или с системами третьей группы. Например, в микро БЛА для управления функционированием электромеханических систем на основе получаемых от датчиков данных используется процессорная система типа ADU-70812, для приема и передачи данных сигнальные процессоры серии TMS, а для решения задач управления движением применяется достаточно мощная ЭВМ, которая может быть расположена на значительном удалении от БЛА. В отличие от устройств первой группы, где подсистема телекоммуникации не выделялась в самостоятельный элемент, в данном случае система связи становится полноправным элементом, от которого зависит нормальное функционирование также, как и от других. Это могут быть кабельные соединения (со скоростью передачи от 0,1-0,5 Кбит/с на дальности несколько км до 10 Мбит/с при дальности связи до нескольких сотен м, например, в системах ACCS или ABSC) или радиоканалы (со скоростью передачи от 1,2-2,4 Кбит/с на нижнем уровне управления до 1,2-4Мбит/с – на верхнем). Поскольку эти каналы являются одним из уязвимых элементов этих систем, то в настоящее время принята концепция повышения уровня их защищенности двумя способами. Во-первых, за счет технических и программных мер по повышению помехоустойчивости:

Ø использования гибких модульных пакетов, состоящих из совместимых и взаимодействующих аппаратных средств, программного обеспечения, модулей базы данных и адаптивных гарантий защиты,

Ø использования кодов с коррекцией ошибок

Ø выбора и изменения частот передачи, например, применение ППРЧ, цифровой обработки сигналов т др.,

Ø за счет адаптивных самообучающихся систем, обеспечивающих биологическую, физическую и электронную защиту личности и ее живучесть;

и, во-вторых, за счет уменьшения объемов и времени информационного обмена путем применения заранее заготовленных баз данных, систем предсказания действий и других мер.

Третья группа информационных технологий строится на основе первых двух как надсистема, которая осуществляет координацию их совместной работы, управление и распределение ресурсов на всех уровнях управления. К ним относятся глобальные информационные, информационно-справочные и информационно-управляющие системы (ГИС и ИУС, соответственно), функционирующие на основе коммутируемых (телефонных) мировых каналов или радиолиний, спутниковых систем связи. Поскольку эти системы в каждом конкретном случае образуются путем совместной работы нескольких систем второго уровня, то, во-первых, они еще более «медленные», чем системы второй группы, а во-вторых, система управления ресурсами в них всегда распределенная.

Традиционно эти системы считаются открытыми и в этом их главные достоинство и недостаток. Достоинство заключается в возможности легко и просто объединить сколь угодно большое число информационных систем для решения общей задачи. Именно это их свойство является доминирующим при реализации базовых концепций управления войсками и оружием зарубежных армий. Недостаток состоит в легкости этого подключения, когда информационные ресурсы становятся доступными для поражения или несанкционированного использования. Типовыми представителями таких систем являются информационные сети InterNet, UseNet, MilNet, и другие, построенные по принципам технологии «двойного применения».

Используемые для обработки входных потоков процессоры или процессорные системы (при реализации серверных или узловых функций) работают на тактовых частотах до 400-800 МГц при шине 32-128 разрядов[5]. Такая информационная мощность обусловлена не информационными потоками от абонентов, а их количеством. Так, на одном сервере (например, средней фирмы, небольшой государственной организации, штаба дивизии и аналогичные) одновременно может обрабатываться до 10000 запросов при емкости каждого от 28-64 Кбит/с при кабельном соединении по коммутируемым каналам до 1,024-2,048 Мбит/с при использовании высокоскоростных спутниковых каналов. При этом за счет возможности интеграции информационных ресурсов общая емкость базы данных и знаний может превышать 100 Тбайт. Буферная память в этих системах особой роли не играет, но ее суммарная величина может достигать на некоторых этапах работы более 100 Мбайт.

Необходимо отметить, что разделение информационных технологий и объектов, в которых они применены, на указанные три группы, является, как и отмечалось, условным, поскольку в чистом виде выделить ту или иную информационную технологию из комплекса, практически, невозможно, так как искусственный разрыв связей с другими составляющими значительно утрирует ее содержание и может привести к ошибкам в оценке ее значимости. Это же можно отнести и к проблеме выделения подсистемы принятия решений и подсистемы доведения этого решения до адресного элемента (телекоммуникационной подсистемы).

Большое значение при оценке информационной технологии имеет используемый тип обработки информации. Так, технологии первой группы используют, главным образом, сосредоточенный тип обработки информации. Все необходимое в этих системах имеется, поскольку они самодостаточны и, к тому же, алгоритмы обработки, достаточно просты. Системы второй группы используют, примерно, в равной доле, сосредоточенный и распределенный типы обработки информации. Увеличение доли распределенной обработки обусловлено с одной стороны, повышением информационных потоков, имеющих важное значение для всей группы устройств этого типа, объединенных системой связи, а с другой - появлением возможности равномерно перераспределить информационные ресурсы внутри всей системы. В объектах третьей группы основная доля обработки относится к распределенной.

Распределение информационных ресурсов в этих группах может осуществляться по трем признакам:

Ø функциональному - данное устройство содержит специализированные блоки обработки и только оно может обработать данный пакет;

Ø аппаратному - данное устройство находится в одном блоке с источником информации, или находится в непосредственной близости от него (по месту расположения), поэтому требует для обмена данными минимальных ресурсов;

Ø временному - данное устройство работает в данный момент во временном окне, где должна производиться обработка данных, в этом случае все устройства равнозначны и взаимозаменяемы, что повышает надежность системы в целом.

В любом объекте, использующем при функционировании информационные технологии, например, различных ведомствах, министерствах, тактическом звене управления, как и в других сферах применения информационных технологий, наблюдается иерархическое разделение функций и ресурсов информационной поддержки различных объектов (рис.1.2). Так, например, есть группа условно изолированных объектов (автоматизированных станков, механизмов, самолетов, космических аппаратов и других), каждый из которых для внутренних нужд использует информационные датчики и с помощью средств обработки (информационные технологии первой группы) производит контрольные функции по измерению параметров обрабатываемых деталей, производит прицеливание и наведение оружия. Это осуществляется только за счет внутренних ресурсов.

Рис. 1.2. Взаимодействие информационных технологий

Однако, например, при идентификации обнаруженного объекта в ряде случаев по телекоммуникационной подсистеме производится запрос системы второй группы. При обнаружении нового подлежащего информационной обработке объекта производится передача информации о нем системам второго уровня, которые распределяют эту информацию среди доступных объектов и передают ее системам третьего уровня. Таким образом, реализуется принцип «что знает один, то знают все…, кому это нужно».

Необходимо отметить, что даже в таком элементарном примере используются сразу несколько информационных технологий. Одна из наиболее важных – связь на основе мультимедийного интерфейса, позволяющая передавать одновременно данные в формате видео, аудио и текста. Также на основе этих технологий проводится выделение и обработка принимаемых сигналов. Технологиями первого-второго уровня проводится обнаружение и распознавание объекта, но задачи, например, в военной области – наведения оружия или проведение атаки решаются только на основе технологий первой группы.

Как видно из рис.1.2, третья группа информационных технологий – это технологии информационных сетей. Технология информационных сетей рассматривается с точки зрения ее практического применения в ближайшее время как наиболее перспективная. Именно ее использование заложено в ряде проектов на создание автоматизированных систем обработки информации, управления войсками и оружием для органов гражданского и военного управления, как за рубежом, так и у нас в стране. Ее основной принцип заключается в том, что информация (в смысле баз данных и знаний) есть общий, коллективно используемый ресурс с дублированием, хранимый в распределенной системе с высокой устойчивостью.

Информация (в смысле приведенного выше определения) является главным ресурсом любой инфокоммуникационной системы, поскольку именно ради обработки в интересах системы управления она и создана. Поэтому термин «инфокоммуникационная система», который сейчас широко используется в области информационных технологий, в контексте распределенной системы может трактоваться как «информационная сеть». Такая система предназначена, в основном, для выдачи органу управления информации, синтезируемой, обрабатываемой и хранимой в ней для использования в процессах управления различными объектами. Управляющие воздействия пока формируются потребителем информации, в большинстве случаев человеком. Реально у любой системы управления, а тем более автоматизированной, функционирующей в интересах органа управления, есть информационная сеть (телекоммуникационная подсистема), состоящая из источников информации, средств или систем ее передачи, хранения, обработки и визуального отображения (рис.1.1 и 1.2). В этом смысле совокупность информационных объектов может быть определена как информационная сеть. Такая сеть строится на основе источников информации, средств ее хранения и обработки (ЭВМ различных типов) и рабочих (информационных) станций должностных лиц органов управления.

Анализ приведенных данных позволяет в качестве основных особенностей инфокоммуникационных систем выделить следующие:

Ø интеграция систем на функциональном, аппаратном и программном уровнях, обеспечивающая совмещение функций систем, стандартизацию и унификацию их программного обеспечения и осуществление взаимодействия пользователей во всем информационном пространстве системы управления;

Ø повышение вероятности выполнения целевой функции информационной системы за счет введения программно-аппаратной избыточности, которая одновременно является и одним из уязвимых элементов, что в свою очередь требует наличия системы контроля за избыточными фрагментами информационной системы, поскольку любая избыточность является потенциальным источником конфликта;

Ø уменьшение времени принятия решений и повышение уровня их адекватности за счет введения экспертных и самообучающихся систем с признаками искусственного интеллекта, обеспечивающих информационную поддержку и телекоммуникационных подсистем;

Ø возрастание доли цифровых сигналов в общем потоке информационного обмена, что обеспечивает повышение уровня защищенности канала, удельной плотности информационного потока (бит на Вт), достоверности передаваемой информации.

Кроме того, необходимо отметить появление у инфокоммуникационных систем новых, нетрадиционных разведпризнаков, к которым можно отнести:

Ø повышенный уровень структуризации потока, что выражается в появлении фрагментов с уровнем коэффициента автокорреляции не ниже 0,8, а также шифрованных пакетов с уровнем коэффициента автокорреляции не выше 0,03;

Ø наличие в потоке файловых форматов (стандартные адресации на точки входа и указатели форматов);

Ø повышение количества (частости) повторения стандартных действий (переключение каналов, разгрузка очереди и аналогичных) при функционировании системы;

Ø наличие в общем потоке информационного обмена маркеров военного стандарта, в частности, MIL-STD – 178X.

Среди информационных технологий, используемых в инфокоммуникационных системах, в качестве основных можно выделить такие, как

Ø процессорная обработка сигнала, которая применяется в средствах радиообмена для поддержки протокола обмена, обнаружения и выделения сигнала из потока шума и решения аналогичных задач, в телевизионных передатчиках и других видеосистемах для кодирования изображения и сжатия видеоинформации, в системах наведения и контроля точности для определения технологической ошибки, в различных системах автоматического управления устройствами и приборами, в системах контроля и индикации работы оборудования (первая группа). Реализуется на основе встроенных аппаратных средств – сигнальных процессоров, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) или базовых матричных кристаллов;

Ø организация информационного обмена с удаленным центром обработки при адаптивном управлении системой передачи, в частности, неподвижных изображений, выбор оптимального или рационального способа доставки сообщений (кодирования, трафика, параметров передаваемого сигнала и другие);

Ø использование самообучающихся систем (интеллектуальных и/или экспертных) для решения задач информационной поддержки деятельности как отдельных, в том числе и должностных, лиц, так и органов управления, особенно при планировании;

Ø распознавание образов, например, в системах охранной сигнализации, для автоматизированного обнаружения и идентификации обнаруженных объектов, восстановление изображений при повреждении системы наблюдения или постановке помех, предсказание перемещений наблюдаемого объекта путем пролонгации траектории его движения, наведение с учетом накопленной базы знаний о цели и метеорологических параметрах. Реализуется при размещении системы на подвижных объектах на основе однокристальных или одноплатных ЭВМ (мини или микро), на стационарных объектах – на основе рабочих станций;

Ø сбор, хранение, поиск и корреляционная обработка информации для выявление заложенных в ней закономерной и построения баз данных и, частично, баз знаний. Реализуется на базовых ЭВМ с развитой системой вынесенных терминалов на основе применения экспертных систем различного уровня сложности и развития, может использоваться мировая сеть телефонной и радиосвязи для организации распределенных баз данных и/или знаний;

Ø предсказание поведения сложной системы при неполных данных, оценка степени адекватности (выполнимости) принимаемых решений при ведении различных, в том числе и запланированных, действий или проведении деловых игр. Реализуется базовыми ЭВМ с программами (на основе нейросетевых технологий) с распределенной системой рабочих станций и терминалов.

Необходимо отметить, что эти информационные технологии часто используются комплексно. При этом для решения различных задач применяется различный состав средств, используются различные методы решения задач с требуемым для этого уровнем информационной поддержки. Например, экспертные системы могут применяться для решения задачи распознавания объектов в самых различных областях деятельности от систем охранной сигнализации до процессов наведении оружия (с програмно-аппаратными ресурсами, характерными для первой группы с использование технологии третьего уровня) или для логического анализа различных процессов в реальном масштабе времени (с ресурсами третьей группы и технологиями второго и третьего уровней). Программные продукты, предназначенные для поддержки систем предсказания изменения расположения объектов на местности (в частности, совмещенных с геоинформационными системами MapInfo, GeoInfo и аналогичными) могут поставляться в мини варианте для использования в бортовых компьютерах БЛА или в системе Solder Radio/Computer, а также в макро варианте (полной поставки) для работы совместно с экспертными системами.

При этом необходимо отметить, что для моделирования любого аспекта функционирования рассмотренных выше информационных систем любого уровня или ее элементов необходим достаточно обширный набор исходных данных, как по номенклатуре, так и по количественной оценке и, прежде всего, возможному диапазону изменения этих параметров при работе в штатном и/или форсированном режимах. Совершенно очевидно, что именно эти технологии являются основой любой кибервойны – ее основным методом и целью.