Информационные системы и технологии

М.В. Одинцов, С.Н. Гончаров, Е.П. Погодин ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ КВАНТОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Создание безопасного канала является важнейшей задачей для обеспечения безопасной передачи конфиденциальной информации. По своей сути, секретный канал – это физическая среда распространения, гарантирующая с определенной вероятностью невозможность считывания и сохранения целостности информации во время ее передачи. Традиционные каналы связи не обеспечивают безопасности в силу своей физической природы. С развитием квантовой криптографии, в основе которой лежат фундаментальные принципы квантовой механики, наметилось новое решение проблемы безопасного канала. Квантово-механический подход необходимо рассматривать как одну из первых попыток построения канала со строгим теоретическим обоснованием его безопасности.
В настоящее время квантовая криптография интенсивно развивается, разработаны протоколы обмена информации, использующие квантово-механический подход к защите передаваемых данных и рассчитанные на практическую реализацию.
В докладе рассмотрен один из протоколов обмена информации, основанный на квантово-механическом подходе, – квантовый протокол распределения ключей. Цель протокола распределения ключей – обеспечение участников обмена информации общим конфиденциальным ключом (ключами) таким образом, чтобы злоумышленник, прослушивающий канал связи, не смог раскрыть передаваемый ключ.
В отличие от традиционных методов передачи информации, основанных на изменении (модуляции) таких физических параметров электрического сигнала, как частота, фаза и амплитуда, передача информации в квантовом канале осуществляется при помощи отдельных поляризованных фотонов. При этом согласно принципу неопределенности существует теоретическая возможность создания квантового канала, состояние которого изменяется в результате прослушивания. Действительно, результат будет случайным, если выбрать два различных базиса и метод измерения для одного базиса использовать для измерения поляризации фотонов другого базиса. Причем адекватный метод измерения позволяет детерминированно установить состояние поляризации единичного фотона.
Характерная особенность рассмотренного квантового протокола распределения ключей заключается в факте искажения передаваемой информации в результате активности злоумышленника. Все известные в настоящее время протоколы квантовой криптографии позволяют обнаружить пассивный перехват в квантовом канале.

А.В. Окатьев, В.И. Гунин, В.В. Боголюбов ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ СО СЛОЖНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В настоящее время к системам безопасности для особо важных объектов предъявляются высокие требования по качеству и надежности. Данные системы обладают сложным поведением, т.е. на ответ события, произошедшего в системе, может совершиться одно из нескольких действий в зависимости от информации, хранимой в системе на момент выполнения события. На данный момент при реализации такого программного обеспечения в основном используется традиционный подход, когда логика управления реализуется при помощи специальных переменных, называемых флагами, и многочисленных конструкций ветвления. В результате такое решение поставленной задачи имеет следующие недостатки:

• запутанность логики управления.
• сложность чтения кода программного обеспечения и, как следствие, взаимозаменяемость разработчиков, т.е. очень сложным становится привлечение других разработчиков в связи со сложностью понимания кодов программного обеспечения.
• вероятность содержания некоторого количество ошибок.
• сложное проектирование системы.
• система становится практически не расширяемой, и по мере усложнения системы для внесения изменений в существующую систему требуются значительные трудозатраты.
• отладка и устранение ошибок также требуют значительных трудозатрат.

В докладе рассматривается парадигма программирования – автоматное программирование. Оно позволяет решить практически все описанные выше проблемы. В докладе рассматриваются процессы проектирования, документирования, создания программного кода при создании системы с использованием автоматного программирования. В докладе проводится сравнение подходов автоматного программирования и традиционного программирования с использованием флагов и ветвлений на примере системы фильтрации и группировки данных.

Д.В. Осин, А.В. Трищенков ПОСТРОЕНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ ФАЗИРОВАНИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
ФГУП «РФЯЦ-ФНИИЭФ», г. Саров

Достаточно давно и интенсивно проводятся теоретические и экспериментальные исследования, связанные с дальним распространением звука в океане. Свойства сигнала, прошедшего через океаническую толщу, определяется интегральным влиянием расположенных по трассе неоднородностей. Использование теоретических представлений о взаимодействии звука с неоднородностями среды дает возможность по характеристикам принятого сигнала судить об усредненных по трассе параметрах неоднородности. 
Одним из перспективных методов дистанционной диагностики неоднородностей мелкого моря является низкочастотная маломодовая акустическая томография. Для ее реализации необходимо обеспечить селективное возбуждение и прием модовых сигналов. Наиболее эффективным инструментом возбуждения маломодовых сигналов в волноводе являются вертикально развитые антенные решетки излучателей (ФАР-Фазированные Антенные Решетки).
Из опыта известно, что задача создания требуемого амплитудно-фазового распределения (АФР) на апертуре линейной ФАР может быть существенно осложнена наличием взаимодействия между излучателями. Такое взаимодействие, если оно достаточно сильно, может привести к искажению реального АФР на антенне относительно заданного. 
Таким образом, возникает необходимость в построении алгоритмов управления ФАР, позволяющих обеспечить требуемое АФР колебаний излучателей и использующих минимальный набор предварительных экспериментальных данных.
Поскольку практический интерес представляет формирование на апертуре ФАР излучений именно большой мощности, то в данной работе рассматривается и исследуется в основном проблема формирования АФР с амплитудами, близко лежащими к верхнему участку насыщения нагрузочных кривых и непосредственно на самом участке нелинейности. Изучение вопроса формирования АФР в этом направлении потребовало:

• построения алгоритмов, аппроксимирующих с заданной точностью амплитудные нагрузочные характеристики излучателей
• разработки эффективных алгоритмов фазирования ФАР для разных аппроксимаций и их программная реализация
• создания математической модели ФАР и численная программная реализация
• на созданной модели исследовались скорость и условия сходимости, предельный цикл и сложность реализации алгоритма.

А.А. Рыжов¹⁾, М.В. Голихин¹⁾, А.В. Новиков²⁾ РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К МАЖОРИТАРНОМУ МОНИТОРИНГУ КАНАЛОВ ДАННЫХ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
1) ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». г. Саров
2) ЭХП г. Лесной Свердловской обл.
      
При разработке надежных систем, предназначенных для управления и контроля объектами, немаловажное значение уделяется обеспечению стабильности работы. Особенностью данной проблемы является необходимость построения такой автоматизированной системы управления, которая обеспечивает определенную гибкость в настройке параметров в соответствии с конкретными условиями применения. Именно для этого в данную систему управления вводят дополнительные устройства, которые позволяют производить обмен информацией на определенном расстоянии и добиваться точного управления объектами при ограниченных затратах, тем самым обеспечивая безотказность работы. В процессе обмена между устройствами может возникнуть различные сбои при обработке и передаче информации, в результате чего нарушится корректная работа. Такие сбои могут произойти как при обрыве канала связи, так и из-за подмены истинной информации на заведомо ложную. В данном докладе представлен метод мониторинга специализированных каналов связи, по которому осуществляется проверка передаваемых данных на целостность и подлинность. В основе данного метода лежит реализация такого устройства, которое способствует обеспечению безопасности циркулирующей информации. Принцип работы данного метода:

1. Передающее устройство осуществляет передачу данных по последовательному каналу, принимающее устройство, приняв данные, вычисляет контрольную сумму, и предает ее на устройство мониторинга специализированных каналов связи.
2. Устройство мониторинга специализированных каналов связи сравнивает контрольную сумму, полученную от принимающего устройства, с хранящейся в самом устройстве, и отправляет определенный код, разрешающий либо запрещающий дальнейшую трансляцию данных, передающему устройству.
3. Передающее устройство, получив код разрешения, передает принимающему устройству следующую последовательность данных, после этого принимающее устройство предает ранее принятую последовательность исполнительному устройству и перезаписывает ее на новую.

Главная роль в этом методе отводится именно устройству мониторинга специализированных каналов связи, т.е. именно это устройство и осуществляет проверку передаваемых данных на целостность и подлинность.

С.В. Серикова, А.В. Трищенков СПОСОБЫ СТРУКТУРИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЕГО ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Использование формализованного представления процессов и сложных систем является базовым аспектом разработки, компоновки, функционального наполнения и внедрения в процессы ЖЦ изделий автоматизированных систем, реализующих различные проблемные области выпуска наукоёмкой продукции. Способы формализации процесса проектирования базируются на применении математического аппарата таких научных дисциплин, как системный анализ, оптимизация и моделирование.
Методом моделирования называется метод, состоящий в опосредованном практическом или теоретическом оперировании объектом, при котором исследуется не сам интересующий исследователя объект, а используется вспомогательная естественная или искусственная система. Она способна замещать изучаемый объект на определенных этапах познания и давать информацию о моделируемом объекте.
Способ представления информации о проектируемой системе должен удовлетворять следующим требованиям: быть пригодным для любой формы информации о системе: аналитической, графической, вербальной; обеспечивать возможность редактирования: добавление, замену, исключение информации; быть максимально приспособленным к компьютерной обработке; обеспечивать целостность и неизбыточность информации. В наибольшей степени этим требованиям соответствует фреймовое представление. Фреймовая структура, благодаря механизму наследования, является идеальной формой отображения многоуровневой структуры, каковой обладает любая сложная система. В работе проведена интерпретация процесса проектирования в пространстве состояний и подзадач во фреймовой структуре.
Главной целью при моделировании процесса проектирования является синтез адекватной информационной модели. Частичная адекватность модели достигается, если количественные характеристики реализованной системы равны характеристикам, полученным по модели, а информация о качественных характеристиках, отображаемых в чертежах и решениях, достаточна для постройки и эксплуатации системы и является истинной. Из противоречия между адекватностью и сложностью вытекает задача синтеза минимальной по сложности информационной модели при заданном уровне адекватности. Она может служить основой для автоматизации структурирования знаний о проектируемой системе и их извлечения из теории проектирования.

А.С. Ульянов, И.В. Ерошкина, В.А. Уточников, Н.Ю. Катаева, Г.Г. Манзиенко, А.А. Ильченко КОМПЬЮТЕРНАЯ 3D-МОДЕЛЬ ХРАМА ИОАННА ПРЕДТЕЧИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Данная работа посвящена созданию компьютерной 3D-модели храма Иоанна Предтечи, объединяющего в единой интерактивной среде реалистичную модель восстановленного храма Иоанна Предтечи Свято-Успенской Саровской пустыни с различной тематической информацией, касающейся истории храма.
Актуальность данной разработки заключается в повышении инвестиционной привлекательности ЗАТО г. Саров, популяризации Саровского монастыря, его исторического прошлого, настоящего и будущего, возможности использования разработанной 3D-модели при обсуждении виртуальных вариантов реставрации, строительства и благоустройства храма. 
Компьютерная 3D-модель позволяет осуществлять виртуальный осмотр внешнего и внутреннего убранства храма на разных этапах его строительства и реконструкции, получать различную тематическую информацию, касающуюся истории храма (тексты, фотографии, чертежи, схемы и т.п.). 
Доступ к пространственной и описательной информации, касающейся истории храма, осуществляется через веб-приложение, в которое интегрирована 3D – модель. 
Разработанная компьютерная 3D-модель храма Иоанна Предтечи представляет собой комплексный продукт, состоящий из интерактивной трёхмерной модели окружающей территории, и информационной базы с системой обновлённых векторных карт, поиска и анализа данных, обеспечивающий следующие функциональные возможности:

• создание трёхмерной модели территории в существующем виде, включая фотореалистичный план местности;
• обновление векторных карт, трёхмерной подосновы;
• моделирование внутреннего интерьера здания;
• получение обзора окружающей панорамы.