Оценка собственной характеристики киберфизической системы методом сетевых исчислений

Автор(ы): Промыслов В.Г., Семенков К.В., Жарко Е.Ф.

Выпуск: 105

Рубрика: Системный анализ

Год: 2023

Библиография: Промыслов В.Г., Семенков К.В., Жарко Е.Ф. Оценка собственной характеристики киберфизической системы методом сетевых исчислений // Управление большими системами. Выпуск 105. М.: ИПУ РАН, 2023. С.6-29. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2023.105.1

Дата опубликования: 30.09.2023

Ключевые слова: киберфизическая система, моделирование, Network Calculus, теория сетевых исчислений, мини- и макси-плюс алгебра, кривая обслуживания, доступность, безопасность

Аннотация: Рассматриваются подходы к решению частной задачи обеспечения безопасности киберфизических систем, к которым относятся многие объекты критической информационной инфраструктуры, включая такие сферы как транспорт, связь, энергетика и промышленность, а именно, к оценке доступности как максимальной задержки передачи и обработки данных. Анализируются способы оценки собственной характеристики киберфизических систем – так называемой кривой обслуживания, которая представляет собой детерминированные ограничения, связывающие вход системы и минимальный поток на выходе системы. Оценка кривой обслуживания рассматривается в рамках метода сетевых исчислений и подходов мини- и макси-плюс алгебры, которые составляют математическую основу метода. Для оценки кривой обслуживания взят один ранее разработанный метод, использующий свойство дуальности преобразований мини- и макси-плюс алгебры, и предложен новый метод, основанный на связи двух видов кривых обслуживания – мини- и макси-кривой обслуживания. Методы рассматриваются с учетом их применения для реальных систем и существующих ограничений на возможности измерения, в частности, конечности временного интервала измерений. На основе анализа двух методов делается вывод, что каждый из них дает возможную кривую обслуживания, но они требуют дополнительных данных для того, чтобы полученная кривая соответствовала режиму максимального быстродействия системы.

Author(s): Promyslov V., Semenkov K., Jharko E.

Article title: Evaluation of the intrinsic characteristics of a cyberphysical system by the method of network calculus

Issue: 105

Year: 2023

Keywords: cyberphysical system, Network Calculus, mini/maxi plus algebra, service curve, availability, safety and security

Abstract: The paper analyzes the evaluation of the system's own characteristics, the so-called service curve, set in the form of deterministic constraints linking the input of the system and the minimum flow at the output of the system. The service curve estimation is considered within the framework of the Network Calculus method and mini-maxi plus algebra approaches, which form the mathematical basis of the method. To evaluate the service curve, one previously developed method related to the duality of mini and maxi plus algebra transformations is taken, and a new method based on the connection of two types of mini and maxi service curves is proposed. The methods are considered taking into account their application to real systems and existing limitations on measurement capabilities, in particular the finiteness of the definition of the observed data flows. The analysis of the both methods shows that each of the them gives an acceptable service curve, but they need improvement for the calculated service curve to correspond to the maximum system performance mode.