V. A. Bogatyrev, A. V. Bogatyrev, S. V. Bogatyryev

Read the full article 


 A Markov model is suggested for secure information systems, functioning under conditions of destructive impacts, which aftereffects are found by on-line and test control. It is assumed that on-line control, in contrast to the test one, is char- acterized by the limited control completeness, but does not require the stopping of computational process. The aim of re- search is to create models that optimize intervals of test control initialization by the criterion of probability maximization for system stay in the ready state to secure fulfillment of the functional requests and minimization of the dangerous system states in view of the uncertainty and intensity variance of the destructive impacts. Variants of testing intervals optimization are con- sidered depending on the intensity of destructive impacts by the criterion of the maximum system availability for the safe execution of queries. Optimization is carried out with and without adaptation to the actual intensity change of destructive impacts.  The efficiency of adaptive change for testing periods is shown depending on the observed activity of destructive impacts. The solution of optimization problem is obtained by built-in tools of computer mathematics Mathcad 15, including symbolic mathematics for solution of systems of algebraic equations. The proposed models and methods of determining the optimal testing intervals can find their application in the system design of computer systems and networks of critical applications, working under conditions of destabilizing actions with the increased requirements for their safety.

Keywords:   Markov model, control, dangerous states, destructive impacts, optimization

Acknowledgements. The work is done within the framework of S&R “Methods and Models for Integrated Security and Operation Stability of Computer Systems”.

1. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. СПб: Питер, 2005. 479 с.
2. Kopetz H. Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications. Springer, 2011.
396 p.
3. Wang S.-C., Yan K.-Q., Ho C.-L., Wang S.-S. The optimal generalized Byzantine agreement in clusterbased
wireless sensor networks // Computer Standards and Interfaces. 2014. V. 34. N 5. P. 821–830.
4. Abd-El-Barr M., Gebali F. Reliability analysis and fault tolerance for hypercube multi-computer networks //
Information Sciences. 2014. V. 276. P. 295–318.
5. Dolev D., Függer M., Posch M., Schmid U., Steininger A., Lenzen C. Rigorously modeling self-stabilizing
fault-tolerant circuits: an ultra-robust clocking scheme for systems-on-chip // Journal of Computer and System
Sciences. 2014. V. 80. N 4. P. 860–900.
6. Li H., Liu H., Gao H., Shi P. Reliable fuzzy control for active suspension systems with actuator delay and
fault // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. 2012. V. 20. N 2. P. 342–357.
7. Shooman M.L. Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis, and Design.
John Wiley & Sons Inc., 2002. 527 p.
8. Sorin D.J. Fault Tolerant Computer Architecture. Morgan & Claypool, 2009. 103 p.
9. Koren I., Krishna C.M. Fault Tolerant Systems. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2009. 378 p.
10. Gómez A., Carril L.M., Valin R., Mouriño J.C., Cotelo C. Fault-tolerant virtual cluster experiments on federated
sites using BonFIRE // Future Generation Computer Systems. 2014. V. 34. P. 17–25.
11. Bogatyrеv V.A, Bogatyrеv S.V., Golubev I.Yu. Optimization and the process of task distribution between
computer system clusters // Automatic Control and Computer Sciences. 2012. V. 84. N 3. P. 103–111.
12. Bogatyrеv V.A. Fault tolerance of clusters configurations with direct connection of storage devices // Automatic
Control and Computer Sciences. 2011. V. 45. N 6. P. 330–337.
13. Bogatyrеv V.A. Exchange of duplicated computing complexes in fault tolerant systems // Automatic Control
and Computer Sciences. 2011. V. 46. N 5. P. 268–276.
14. Алиев Т.И. Проектирование систем с приоритетами // Изв. вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 4.
С. 30–35.
15. Богатырев В.А., Богатырев С.В., Богатырев А.В. Функциональная надежность вычислительных сис-
тем с перераспределением запросов // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 10. С. 53–56.
16. Колбанев М.О., Татарникова Т.М., Воробьев А.И. Модель обработки клиентских запросов // Теле-
коммуникации. 2013. № 9. С. 42–47.
17. Богатырев В.А. Отказоустойчивость и сохранение эффективности функционирования многомагист-
ральных распределенных вычислительных систем // Информационные технологии. 1999. № 9. С. 44–
18. Богатырев В.А. К повышению надежности вычислительных систем на основе динамического рас-
пределения функций // Изв. вузов СССР. Приборостроение. 1981. Т. 23. № 8. С. 62–65.
19. Богатырев В.А. Богатырев С.В. Критерии оптимальности многоуровневых отказоустойчивых ком-
пьютерных систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 5 (63). C. 92–97.
20. Перегуда А.И., Тимашов Д.А. Вероятностный анализ показателей надежности подсистем СУЗ с уче-
том периодического контроля исправности // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2009. № 4. С. 45–53.
21. Богатырев В.А. Мультипроцессорные системы с динамическим перераспределением запросов через
общую магистраль // Изв. вузов СССР. Приборостроение. 1985. № 3. С. 33–38.
22. Богатырев В.А. Оценка вероятности безотказной работы функционально-распределенных вычисли-
тельных систем при иерархической структуре узлов // Изв. вузов. Приборостроение. 2000. Т. 43. №
3. С. 67–70.
23. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Надежность системы управления агрегатами и машинами комму-
нального хозяйства // Технико-технологические проблемы сервиса. 2008. № 4 (6). С. 23–27.
24. Богатырев В.А., Богатырев С.В., Парантаев Г.В. Балансировки нагрузки в системах управления ма-
шинами и агрегатами коммунально-бытовой сферы // Технико-технологические проблемы сервиса.
2008. № 3 (5). С. 54–58.
25. Гатчин Ю.А., Жаринов И.О., Коробейников А.Г. Математические модели оценки инфраструктуры
системы защиты информации на предприятии // Научно-технический вестник информационных тех-
нологий, механики и оптики. 2012. № 2 (78). С. 92–95.
Copyright 2001-2017 ©
Scientific and Technical Journal
of Information Technologies, Mechanics and Optics.
All rights reserved.