Системи і технології зв’язку, інформатизації та кібербезпеки
Про збірник ISSN 2786-6610 Проблематика: висвітлення питань телекомунікацій, інформатизації, кібербезпеки у тісному взаємозв'язку з загальноукраїнськими та міжнародними проблемами їх вивчення. Видавець: Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут Свідоцтво про державну реєстрацію друкованого ЗМІ: Серія КВ №'25184-15124Р Наказом МОН України № 185 від 20.02.2023 р. збірник "Системи і технології зв'язку, інформатизації та кібербезпеки" затверджено як фахове наукове видання категорії "Б" за спеціальностями: 125 – "Кібербезпека"; 126 – "Інформаційні системи та технології"; 255 – "Озброєння та військова техніка". Головний редактор: Заслужений працівник освіти України, кандидат технічних наук, професор Г.Д. Радзівілов. Редакційна колегія збірника Мови видання: українська, англійська. Періодичність: 2 рази на рік. Категорії читачів: Науковці, . Інструкції для авторів. Ліцензійні умови: автори зберігають авторське право, а також надають право публікувати оригінальні наукові статті, що містять результати експериментальних і теоретичних досліджень і не знаходяться на розгляді для опублікування в інших віданнях. Всі матеріали поширюється на умовах ліцензії, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому збірнику. Відкритий доступ: Збірник Військового інституту телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут дотримується політики відкритого доступу. Усі статті розміщуються безстроково і безкоштовно відразу після виходу номера. Повнотекстовий доступ в режимі реального часу до наукових статей збірника представлений на офіційному сайті збірника у розділі Архіви. Редакцією збірника було вжито заходів для забезпечення високих етичних та професійних стандартів. Дивись розділ Публікаційна етика.
Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут
ОПТИМІЗАЦІЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ЦИФРОВИХ ГРЕБІНЧАСТИХ ФІЛЬТРІВ НА БАЗІ СУЧАСНИХ МІКРОКОНТРОЛЕРІВ ДЛЯ ЗАДАЧ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ У РЕАЛЬНОМУ ЧАСІ
У статті представлено результати дослідження та практичної реалізації цифрових гребінчастих фільтрів на базі мікроконтролерів серії STM32 (ядро ARM Cortex-M4). Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення обчислювальної ефективності та зниження апаратних витрат у системах цифрової обробки сигналів реального часу. Вдосконалення методики реалізації гребінчастих фільтрів дозволяє оптимізувати процеси децимації в сучасних телекомунікаційних стандартах та покращити якість фільтрації періодичних завад у складних завадових умовах. Метою статті є дослідження комбінаційного методу програмної та апаратної реалізації рекурсивних та нерекурсивних гребінчастих фільтрів на базі мікроконтролера STM32 для забезпечення їх роботи у режимі реального часу при мінімальному використанні ресурсу пам’яті, а також оцінка їхніх частотних характеристик при обробці сигналів із заданою частотою дискретизації. Розглянуто математичні моделі рекурсивних і нерекурсивних гребінчастих фільтрів, а також особливості їхньої адаптації до архітектур із обмеженими обчислювальними ресурсами. Запропоновано методику оптимізації алгоритму через використання кільцевих буферів, механізмів прямого доступу до пам’яті та бібліотеки CMSIS-DSP. Проведено порівняльний аналіз завантаженості центрального процесора при використанні арифметики з плаваючою та фіксованою комою. Експериментально підтверджено ефективність запропонованих рішень для фільтрації періодичних завад у реальному часі. Практичне значення отриманих результатів: зниження обчислювального навантаження на центральний процесор; створення готових програмних шаблонів на базі бібліотеки CMSIS-DSP, що скорочує термін розробки та налагодження вбудованих систем на базі ядер Cortex-M; можливість реалізації фільтрів високого порядку на мікроконтролерах з обмеженими ресурсами без втрати частоти дискретизації.
Авторське право (c) 2026 Системи і технології зв’язку, інформатизації та кібербезпеки
МЕТОДИКА ПРОЄКТУВАННЯ РОЗПОДІЛЕНОЇ ЕЛЕКТРОННОЇ КОМУНІКАЦІЙНОЇ МЕРЕЖІ МОНІТОРИНГУ НА БАЗІ ТЕХНОЛОГІЇ LORA
У роботі розглядається задача проєктування розподіленої електронної комунікаційної мережі моніторингу протяжних територій на базі технології LoRa. Актуальність задачі зумовлена необхідністю забезпечення надійного контролю великих ділянок місцевості за умов відсутності розвиненої інфраструктури зв’язку, обмежених енергетичних ресурсів сенсорних вузлів і складних умов поширення сигналів. Проаналізовано існуючі підходи до побудови LoRa-мереж, зокрема архітектури LoRaWAN та багатохопові рішення для безпровідних сенсорних мереж. Встановлено, що більшість відомих підходів не враховує взаємозв’язок між параметрами сенсорного покриття та обмеженнями пропускної здатності мережі. Запропоновано методику проєктування розподіленої LoRa-мережі, що поєднує ймовірнісну модель сенсорного виявлення з моделлю багатохопової передачі даних та оцінкою навантаження каналу. Сенсорна підсистема описується узагальненою ймовірнісною моделлю (Elfes-подібною), що дозволяє перейти від заданої ймовірності виявлення до еквівалентного радіуса сенсорного вузла. Комунікаційна підсистема враховує обмеження фізичного рівня LoRa, зокрема коефіцієнт розширення спектра (spreading factor), час передачі пакета (time-on-air) та надійність передачі на одному хопі. У результаті отримано залежності для визначення мінімальної кількості сенсорних вузлів, максимальної довжини багатохопового ланцюга та граничної кількості вузлів у мережі за умов обмеженої пропускної здатності. Показано, що використання багатоешелонної структури сенсорного покриття дозволяє підвищити сумарну ймовірність виявлення завдяки комбінуванню результатів декількох незалежних спостережень. При цьому досягнення заданого рівня ймовірності виявлення може бути забезпечене різними комбінаціями кількості ешелонів та щільності розміщення вузлів, що дозволяє оптимізувати структуру мережі з урахуванням обмежень системи. Наукова новизна полягає в удосконаленні методики проєктування розподіленої сенсорної мережі, що поєднує ймовірнісну модель сенсорного виявлення з моделлю багатохопової передачі даних, а також у встановленні впливу багатоешелонної структури сенсорного покриття на сумарну ймовірність виявлення. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні систем моніторингу протяжних об’єктів, зокрема в умовах обмеженої інфраструктури та підвищених вимог до енергоефективності.
КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ ЦЕНТРУ ПЕРСПЕКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ЯК АДАПТИВНОГО БАГАТОКОНТУРНОГО ЦИКЛУ ФОРМУВАННЯ ОБОРОННО ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СПРОМОЖНОСТІ НА ОСНОВІ ОПЕРАТИВНОГО ДОСВІДУ
У статті розглянуто концептуальну модель центру перспективних технологій ADM як адаптивну багатоконтурну систему, призначеної для формування оборонно-технологічної спроможності на основі реального оперативного досвіду. Необхідність такого підходу зумовлена тим, що сучасні умови воєнного часу вимагають не лише швидкого реагування на окремі технічні проблеми, а й створення цілісного механізму, здатного перетворювати бойові потреби, дефіцит комплектуючих, пошкодження озброєння і військової техніки, а також нові вимоги практики на перевірені інженерні рішення. У межах дослідження ADM пропонується розглядати не тільки як виробничий, ремонтний або дослідно-конструкторський осередок, а як цілісну соціотехнічну систему, у якій взаємопов’язані кілька функціональних контурів. До них належать контури: виявлення та формалізації оперативної потреби, аналітичного й наукового осмислення проблеми, R&D та інженерного опрацювання, реверс-інжинірингу, технологічної реалізації, випробувань і верифікації, впровадження, підготовки персоналу, документування та оновлення бази знань. У роботі запропоновано формалізований опис: стану ADM, індексу оборонно-технологічної спроможності, невизначеності технічної проблеми, верифікованої придатності рішення, освітньо-кадрових контурів, умов допуску до впровадження та показників економічної ефективності. Окремо розкрито механізм керування, який забезпечує відбір і пріоритезацію кейсів, визначення траєкторії їх проходження через основні стадії, повернення на доопрацювання у разі невідповідності вимогам, а також адаптивне коригування дій залежно від ризиків, ресурсних обмежень і зміни оперативної ситуації. Прикладний сценарій відновлення дефіцитної деталі озброєння, що була пошкоджена в бойових умовах і не може бути швидко замінена штатним способом, демонструє практичну придатність запропонованої моделі. У висновках показано, що ADM здатний забезпечити контрольований перехід від початкової проблеми до верифікованого технічного рішення, навчального кейсу, цифрового сліду та елементу інституційної пам’яті. Окреслено подальші напрями розвитку моделі, зокрема її математичну деталізацію, кількісне оцінювання ефективності та прикладну апробацію в різних сценаріях оборонно-технологічного реагування.
ДЕЯКІ АСПЕКТИ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО ПРОЄКТУВАННЯ ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ ВІЙСЬКОВОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Розглянуто питання концептуального проєктування інфокомунікаційних систем військового призначення. Проєктування таких систем передбачає поетапне створення технічної та організаційної моделі майбутньої системи, здатної ефективно виконувати задані функції. Запропоновано декларативно-процедурну структуризацію розробки концепції таких систем. Концепція системи виступає в якості керівного і організуючого початку при формуванні проєкту системи, обґрунтуванні її технічного вигляду і тактико технічних вимог, що пред’являються до системи. Запропоновано механізм формування варіантів концепції на основі морфологічного методу Цвікі. Властивістю морфологічного підходу є спрямованість на пошук повноти і спільності варіантів побудови системи. Це дозволяє систематично виявити всю сукупність можливих варіантів, проаналізувати наслідки прийнятих рішень і врахувати наявність декількох цілей, для досягнення яких призначається проєктована система. Обґрунтовано застосування методу аналізу ієрархій для вибору варіанту, який найбільше відповідає вимогам зацікавлених осіб. Розглянуто питання визначення очікуваних результатів реалізації обраного варіанту концепції та їх методи. На основі отриманих оцінок глобального домінування альтернатив визначається відносна оцінка ефективності концепції за обраним показником. Якщо задано кілька показників, то в цьому випадку отримають інтегральну оцінку ефективності за цими показниками. В цілому розглянутий підхід не претендує на завершеність і може бути використаний в якості пілотажу для розробки відповідних методик концептуального проєктування інфокомунікаційних систем.
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОЦІНЮВАННЯ КІБЕРСТІЙКОСТІ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ЗАЛЕЖНО ВІД ТОПОЛОГІЇ ПОБУДОВИ НА ОСНОВІ МЕТОДУ АНАЛІЗУ ІЄРАРХІЙ
У сучасних умовах ведення військових дій та зростання кіберзагроз забезпечення кіберстійкості інформаційних систем військового призначення набуває критичного значення. Одним із ключових факторів, що впливають на рівень кіберстійкості, є топологія побудови мережі, яка визначає її здатність протистояти відмовам, атакам і деградації функціонування. Існуючі підходи до оцінювання кіберстійкості інформаційних систем, як правило, не враховують комплексного впливу структурних характеристик мережі або не забезпечують формалізованого багатокритеріального аналізу. Відсутність універсальної математичної моделі, яка дозволяє інтегрувати різнорідні топологічні показники та враховувати їхню відносну важливість, ускладнює обґрунтований вибір оптимальної структури мережі. Метою статті є розроблення математичної моделі оцінювання кіберстійкості інформаційних систем залежно від топології їхньої побудови на основі методу аналізу ієрархій Analytic Hierarchy Process, що дозволяє визначати пріоритетність альтернативних топологічних рішень. У роботі використано метод аналізу ієрархій для визначення вагових коефіцієнтів критеріїв кіберстійкості, зокрема робастності, алгебраїчної зв’язності, вершинної зв’язності, централізації та середньої довжини шляхів. Як альтернативи розглядаються типові мережеві топології (кільцева, подвійне кільце, дерево, часткова mesh-структура). Проведено формування матриць парних порівнянь критеріїв, альтернатив по кожному критерію, перевірку узгодженості суджень і розрахунок векторів пріоритетів. Запропоновано математичну модель, яка дозволяє здійснювати інтегральну оцінку кіберстійкості інформаційних систем на основі агрегування зважених критеріїв. Отримано ранжування мережевих топологій за рівнем кіберстійкості та визначено найбільш ефективні структурні рішення для умов підвищених кіберзагроз. Показано, що використання методу аналізу ієрархій забезпечує обґрунтованість прийняття рішень за умов багатокритеріальності та невизначеності. Розроблена модель дозволяє формалізувати процес оцінювання кіберстійкості інформаційних систем і враховувати вплив топологічних характеристик мережі. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та модернізації інформаційно-телекомунікаційних систем військового призначення. Подальші дослідження доцільно спрямувати на розширення моделі за рахунок використання нечітких, нейтрософських підходів та методу аналітичного мережевого процесу Analytic Hierarchy Process для підвищення точності і адекватності моделі.
МЕТОД КОМБІНОВАНОГО ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДИК ABC- ТА XYZ-АНАЛІЗІВ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ОРГАНІЗАЦІЇ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗБРОЙНИХ СИЛ УКРАЇНИ
У статті досліджено доцільність впровадження методик ABC- та XYZ-аналізів в систему метрологічного забезпечення Збройних Сил України з урахуванням сучасних умов бойових дій і досвіду інтеграції стандартів НАТО як інструментів оптимізації управлінських рішень, підвищення ефективності ресурсного забезпечення та підтримання належного технічного стану засобів вимірювальної техніки. Основні результати дослідження: Проаналізовано чинну нормативно-правову базу, визначено, що існуюча система має потенціал до цифровізації та функціонального вдосконалення. Розроблено адаптовану методику ABC-аналізу, що базується на багатофакторній оцінці вартості, точності, частоти використання і критичності засобів вимірювальної техніки. Запропоновано формулу для визначення інтегрального коефіцієнта важливості. Описано застосування XYZ-аналізу в умовах Збройних Сил України як методики прогнозування попиту та стабільності використання засобів вимірювальної техніки на основі коефіцієнта варіації. Запропоновано алгоритм класифікації засобів вимірювальної техніки за стабільністю. Інтегровано ABC- та XYZ-методики у комбіновану матрицю управління, що дозволяє формувати обґрунтовані рішення щодо пріоритетів калібрування, ремонту, виробництва (закупівлі) та списання засобів вимірювальної техніки. Надано практичні рекомендації щодо впровадження методу комбінованого використання методик ABC- та XYZ-аналізів, які включають алгоритм впровадження, використання інформаційних систем та очікувані вигоди — як організаційні, так і економічні та тактичні.
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ОБРОБКИ НЕСТРУКТУРОВАНОЇ ТЕКСТОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ В ІНФОРМАЦІЙНИХ, ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ОБОРОННОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
У статті проведено комплексний аналіз сучасних методів обробки неструктурованої текстової інформації, зокрема: лінгвістичних, статистичних, векторних моделей представлення тексту, машинного навчання та глибокого навчання, послідовного аналізу, і визначено їхні переваги й обмеження в умовах функціонування інформаційно-аналітичних систем оборонного призначення. Показано, що в умовах зростання обсягів інформаційних потоків і необхідності їх обробки у реальному масштабі часу більшість традиційних підходів характеризуються значними вимогами до обчислювальних ресурсів та затримками прийняття рішень, що зумовлено необхідністю повного аналізу неструктурованої текстової інформації. Встановлено, що існуючі методи не забезпечують належного балансу між точністю класифікації та швидкістю обробки на етапі первинної обробки та забезпеченням спроможності до подальшого глибинного аналізу на подальших етапах, що є критичним для систем підтримки прийняття рішень у військовій сфері. Запропоновано методику, яка базується на гібридному підході і забезпечує підвищення ефективності обробки текстових даних завдяки використанню багатоальтернативних послідовних вирішальних правил на етапі первинної обробки і трансформерних моделей для подальшого глибинного аналізу, що передбачає можливість раннього прийняття рішень на попередньому етапі та на неповній вибірці. Такий підхід дозволяє скорочувати обсяг оброблюваних даних та зменшувати час аналізу без суттєвого зниження достовірності результатів. На відміну від класичних методів класифікації, запропоноване рішення забезпечує гнучке управління процесом обробки неструктурованої вхідної текстової інформації. Запропоновано застосування сховищ типу Data Lake для інтеграції різнорідних джерел інформації та забезпечення масштабованості системи. Обґрунтовано, що впровадження запропонованої методики дозволяє підвищити оперативність обробки текстової інформації, знизити обчислювальні витрати та забезпечити необхідний рівень точності класифікації в умовах невизначеності та інформаційного перевантаження. Отримані результати можуть бути використані при створенні та модернізації інформаційно-аналітичних систем оборонного призначення, а також при інтеграції з існуючими платформами обробки даних у рамках сучасних військових стандартів.
МЕТОДИКИ СИНТЕЗУ І РЕДУКЦІЇ ML-АЛГОРИТМУ РОЗДІЛЕННЯ ДЕМОДУЛЯЦІЇ НЕРІВНОПОТУЖНИХ СИНХРОННИХ СИГНАЛІВ QPSK
У теорії багатокористувацького детектування цифрових сигналів (ЦС) найкращими за завадостійкістю є Maximum Likelihood (ML)-алгоритми, що передбачають формування апостеріорних імовірностей станів інформаційних групового і індивідуальних дискретних параметрів (ДП) кожного з користувачів. Відомі результати синтезу і аналізу завадостійкості ML-алгоритмів розділення-демодуляції взаємно неортогональних сигналів BPSK свідчать про їхню високу, потенційно досяжну завадостійкість і водночас про експоненціальну залежність їх складності від кількості і позиційності сигналів, що підлягають розділенню. На сьогодні вже одержані результати редукції (спрощень) таких алгоритмів до виду, прийнятного для практичних застосувань. Безумовний інтерес становлять відповіді на подальші питання про можливості подібних спрощень у випадках, коли взаємно неортогональні сигнали будуть складнішими, ніж двійкові. Представлено результати синтезу і розглядається можливість технологічно прийнятних спрощень алгоритму розділення-демодуляції двох взаємно неортогональних сигналів QPSK, оптимального за критерієм мінімуму ймовірності помилки в оцінці інформаційних ДП кожного з індивідуальних користувачів. Досліджується можливість апроксимацій аналітично складних гіперболічних передатних функцій компенсаційних трактів простими лінійно-ламаними. Запропонована структурна схема редуційованого алгоритму розділення-демодуляції двох взаємно неортогональних сигналів QPSK. Продемонстровано, що за забезпечення відміни в миттєвих потужностях між сигналами близько 9 дБ можна відмовитись від компенсації впливу менш потужного сигналу на більш потужний, що суттєво спрощує алгоритм розділення-демодуляції. Додаткове спрощення досягається відмовою від усунення опосередкуваного зворотного впливу менш потужного сигналу через більш потужний. Запропоновані спрощення призводять до втрат в завадостійкості в межах 1–2,5 дБ, залежно від ступеня взаємної неортогональності.
FIDELITY-ОРІЄНТОВАНА МАРШРУТИЗАЦІЯ В SDN-КЕРОВАНИХ КВАНТОВИХ МЕРЕЖАХ
У роботі досліджено підхід до підвищення стійкості та ефективності функціонування гібридних квантово-класичних мереж шляхом інтеграції метрики квантової fidelity у механізми динамічної маршрутизації архітектури програмно-конфігурованих мереж. Актуальність зумовлена необхідністю врахування специфічних характеристик квантових каналів, зокрема стохастичної деградації квантових станів під впливом шумів та зовнішніх перешкод, яка не враховується у стандартних класичних протоколах та недостатньо формалізована у відомих квантових алгоритмах маршрутизації. Попри наявність підходів до вибору шляхів із урахуванням fidelity, існуючі рішення переважно оперують детермінованими моделями або ігнорують проблему розмірнісної узгодженості при агрегуванні різнорідних метрик, що обмежує їхню придатність для динамічної адаптації в SDN-керованих архітектурах. Метою дослідження є розробка теоретико-модельного підходу до багатокритеріальної динамічної маршрутизації в SDN-керованих гібридних квантово-класичних мережах, який усуває методологічні обмеження відомих fidelity-орієнтованих алгоритмів шляхом нормалізації різнорідних параметрів, інтеграції стохастичної моделі деградації каналів та адаптації під централізоване управління. Для досягнення мети використано методи математичного моделювання, теорії графів та багатокритеріальної оптимізації. Запропоновано нормалізовану модель оцінки маршрутів, у якій затримка, пропускна здатність, ймовірність відмови та квантова fidelity приведені до єдиного безрозмірного діапазону, що забезпечує фізичну коректність адитивної функції ефективності. Алгоритмічна реалізація базується на SDN-контролері, який у динамічному режимі адаптує топологію передачі даних з використанням передбачувальної оцінки стану каналів. Результати імітаційного моделювання демонструють статистично значуще підвищення середньої інтегральної ефективності маршрутизації та зниження варіативності показників порівняно з класичними підходами, що підтверджено довірчими інтервалами та t-критерієм. Висновки мають теоретико-прикладний характер і можуть бути використані як основа для проєктування майбутніх стійких телекомунікаційних архітектур.
МЕТОДИКА ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМИ ЗВ’ЯЗКУ ЗА СТАНДАРТАМИ НАТО З ВИКОРИСТАННЯМ ГЕОПРОСТОРОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ
У сучасних умовах ведення бойових дій, що характеризуються активним застосуванням противником засобів радіоелектронної боротьби, високоточних засобів ураження та кіберзасобів, побудова ефективної системи військового зв’язку стає критичним фактором забезпечення управління військами. Гармонізація національних доктринальних і керівних документів за стандартами НАТО вимагає удосконалення формалізованого підходу до кількісного оцінювання ефективності систем зв’язку (СЗ), який одночасно враховує різнорідні суперечливі вимоги до системи, а також різноманітні зовнішні та внутрішні фактори, що впливають на функціонування системи. Аналіз наявних методик і програмних засобів показав, що вони мають обмежені функціональні можливості та дозволяють здійснювати окремі інженерні розрахунки. Водночас, відомий науково-методичний апарат комплексного оцінювання ефективності СЗ за критеріями постійної готовності, стійкості, мобільності, пропускної спроможності та розвідзахищеності у формулюванні задачі багатокритеріальної оптимізації не враховує можливості використання актуальної геопросторової інформації. У статті запропоновано удосконалену методику комплексної оцінки ефективності СЗ за стандартами НАТО, що формалізує задачу оцінювання як задачу багатокритеріальної оптимізації на Парето-множині з адитивною згорткою п’яти часткових показників. Особливістю методики, що визначає сутність її наукової новизни, є врахування та інтеграція геопросторового аналізу на основі графового моделювання інформаційних напрямків із використанням стандартів НАТО. Наведено математичний апарат нормалізації, агрегації та візуалізації результатів розрахунку за розробленою методикою. Практичною цінністю результатів досліджень є реалізація методики у вигляді програмного модуля, що пропонується для використання органами військового управління в процесі побудови системи зв’язку тактичної та оперативної ланок управління.
АНАЛІЗ МЕТОДІВ ВИЯВЛЕННЯ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ БЕЗДРОТОВИХ СЕНСОРНИХ МЕРЕЖ
У статті проведено комплексний аналіз сучасних методів виявлення безпілотних літальних апаратів із використанням сенсорних систем різних типів з урахуванням еволюції повітряних загроз і появи нових типів малорозмірних дронів. Предметом дослідження є методи виявлення безпілотних літальних апаратів (БпЛА) радіолокаційними, радіочастотними, акустичними та оптико-електронними/інфрачервоними підсистемами, а також принципи їх інтеграції в багатосенсорну інформаційно-керуючу архітектуру. Особливий акцент зроблено на домінуванні на полі бою малорозмірних FPV-дронів і появі апаратів з оптоволоконним каналом керування, які фактично є імунними до засобів радіоелектронної боротьби та «невидимими» для RF-детекторів, що формує критичний розрив у традиційних C-UAS (від англ. Counter-Unmanned Aircraft Systems) підходах. Систематизовано можливості та обмеження кожної сенсорної модальності. Показано, що ефективність радіолокаційних систем (РЛС) визначається малою ефективною площею розсіювання (ЕПР) цілі та умовами прямої видимості; при зменшенні ЕПР різко скорочується дальність детекції, а флуктуації ЕПР через обертання роторів ускладнюють супроводження. Водночас аналіз мікродоплерівських сигнатур розглянуто як перспективний інструмент розрізнення БпЛА та птахів, а також класифікації типу апарата за спектральними ознаками. Встановлено, що RF-методи забезпечують високу ймовірність виявлення лише для дронів з активним радіоканалом і є принципово непридатними для автономних та оптоволоконних платформ. Для акустичних систем визначено ключові переваги пасивності та NLOS (від англ. Non-Line-of-Sight) здатності, але підкреслено обмеження дальності, залежність від вітру й підвищений рівень хибних тривог у міському шумі. Для електронно-оптичного/інфрачервоного каналу зазначено критичну залежність від метеоумов, освітленості та теплового контрасту, а також потребу у зовнішньому цілевказанні через обмежене поле зору при великому збільшенні кратності оптичного модуля. Обґрунтовано необхідність переходу від одноканальних рішень до багатосенсорної архітектури зі злиттям даних MSDF (від англ. Multi-Sensor Data Fusion) та адаптивним зважуванням інформаційних потоків залежно від параметрів середовища і достовірності каналу. Запропоновано концептуальну модель інформаційно-керуючої системи (ІКС) спостереження на основі бездротових сенсорних мереж (БСМ) із індикаторами доступності вимірювань для різних сенсорів, що особливо важливо при відсутності RF компоненти для виявлення оптоволоконних БпЛА. Підкреслено роль алгоритмів штучного інтелекту для зниження хибних спрацювань, класифікації мікродоплерівських/візуальних/акустичних ознак і підвищення надійності прийняття рішень у реальному часі. Отримано висновок, що лише інтеграція кількох сенсорних модальностей у розподілену мережеву систему MSDF забезпечує необхідний рівень імовірності виявлення малорозмірних БпЛА в умовах стохастичних збурень зовнішнього середовища та еволюції способів керування дронами.
ЗАСТОСУВАННЯ СИМУЛЯЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА GAZEBO ДЛЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У ГАЛУЗІ РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ
У статті обґрунтовано доцільність застосування симуляційного середовища Gazebo як цифрового науково-експериментального полігону для дослідження автономних робототехнічних систем. Показано, що науковий потенціал Gazebo полягає не лише у візуалізації руху робота, а у створенні відтворюваного, параметризованого та метрично контрольованого середовища, у якому можуть бути задані модель світу, модель робота, сенсорна система, алгоритмічний стек, експериментальні сценарії, протокол дослідження та масив даних. Запропоновано методологічну схему Gazebo-експерименту у вигляді формалізованого дослідницького контуру, що поєднує фізичне моделювання, сенсорну генерацію даних, ROS2-інтеграцію, сценарне варіювання та кількісне оцінювання результатів. Для підвищення доказовості симуляційного дослідження сформовано систему метрик, яка охоплює похибку локалізації, похибку побудови карти, час виконання місії, довжину траєкторії, кількість зіткнень, небезпечних зближень, перепланувань, частку успішних запусків та інтегральний показник ризику місії. Сформульовано леми про відтворюваність симуляційної конфігурації, метричне спостереження результатів і порівняння алгоритмічних конфігурацій, на основі яких запропоновано теорему про метричну валідність симуляційного експерименту в Gazebo. Проведена модельна апробація на прикладі автономної навігації мобільного робота засвідчила закономірне погіршення показників ефективності за умов ускладнення сценаріїв і деградації сенсорної інформації. Отримані результати підтверджують можливість використання Gazebo як проміжної ланки між теоретичним моделюванням, програмною реалізацією алгоритмів і подальшою фізичною апробацією робототехнічних систем.
ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ РАДІОЕЛЕКТРОННОГО ОБЛАДНАННЯ ЗА ПАРАМЕТРАМИ ВІБРОСТІЙКОСТІ
Зазвичай показники надійності радіоелектронного обладнання (ймовірність безвідмовної роботи, середній наробіток до відмови, інтенсивність відмов, коефіцієнт готовності) визначаються на основі результатів випробувань або статистичного аналізу експлуатаційних даних. Проте в сучасних умовах широкого використання технічних систем іноземного виробництва, для яких відсутня повна технічна документація та обмежений обсяг апріорної інформації, оцінювання надійності таких зразків традиційними методами є ускладненим. Для розв’язання зазначеної задачі запропоновано використовувати непрямий підхід до оцінювання надійності, що базується на аналізі інженерних характеристик зразків озброєння та військової техніки, зокрема вібростійкості, структурної і параметричної надлишковості, довговічності елементної бази тощо. Враховуючи, що для мобільного радіоелектронного обладнання, встановленого на рухомих носіях, механічні вібраційні впливи є одним із визначальних факторів деградації конструктивних елементів, у роботі основну увагу приділено оцінюванню надійності на основі аналізу вібростійкості об’єктів контролю. Запропоновано фізичні та математичні моделі тримасових ієрархічних структур радіоелектронного обладнання, встановленого на рухомих об’єктах. На основі побудованих моделей виведено характеристичні рівняння для визначення власних частот коливань складних технічних систем, що дозволяє прогнозувати виникнення резонансних режимів та оцінювати їх потенційний вплив на експлуатаційну надійність. Окрему увагу приділено аналізу національних і міжнародних нормативних документів у сфері оцінювання надійності радіоелектронного обладнання. Актуальність дослідження обумовлена необхідністю інтеграції до системи технічного забезпечення Збройних Сил України та інших складових сектору безпеки і оборони значної кількості зразків іноземного виробництва, для яких відсутні формалізовані методики оцінювання надійності в умовах обмеженості вихідних даних. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості їх використання для підтримки прийняття рішень під час організації технічного обслуговування, ремонту та прогнозування ресурсу зразків озброєння і військової техніки іноземного виробництва.
ОЦІНКА ЗАБЕЗПЕЧЕНОСТІ КІБЕРБЕЗПЕКИ ОБОРОННОГО ВІДОМСТВА З УРАХУВАННЯМ ПЕРЕДОВИХ МІЖНАРОДНИХ ПРАКТИК
Вступ. У сучасних умовах інтенсивного розвитку інформаційних технологій та зростання кількості складних кіберзагроз особливого значення набуває забезпечення належного рівня кібербезпеки інформаційно комунікаційних систем відомчих структур, особливо у секторі безпеки й оборони. Зростаюча залежність від ІКС обумовлює необхідність формування системних підходів до оцінювання рівня їх захищеності. Проблематика. Існуючі міжнародні та державні стандарти, зокрема ДСТУ ISO/IEC 27001, а також методології NIST і моделі зрілості типу CMMC, визначають вимоги до забезпечення кібербезпеки, однак не забезпечують достатньо формалізованого, компактного та адаптованого під відомчі структури інструментарію оцінювання рівня її забезпеченості. Відсутність уніфікованого підходу ускладнює проведення порівняльного аналізу між підрозділами та формування узагальненої оцінки на рівні відомства. Мета. Метою дослідження є розроблення способу оцінювання забезпечення кібербезпеки у відомчих інформаційно-комунікаційних системах, який дозволяє здійснювати кількісну оцінку рівня впровадження заходів безпеки на основі вимог Системи управління інформаційною безпекою за ДСТУ ISO/IEC 27001. Матеріали й методи. У роботі використано підходи системного аналізу, методи експертного оцінювання та узагальнення державних та міжнародних практик у сфері кібербезпеки. Запропонований спосіб базується на оцінюванні трьох складових: документального забезпечення (наявність та актуальність політик і процедур), змістовної глибини опрацювання питань інформаційної безпеки (чек-листи відповідності ДСТУ ISO/IEC 27001) та технічного забезпечення (наявність і впровадження технічних засобів захисту). Оцінювання здійснюється шляхом застосування рівнозважених коефіцієнтів із подальшим агрегуванням результатів на рівні підрозділів і відомства. Результати. У результаті дослідження сформовано універсальний спосіб, який дозволяє проводити стандартизоване оцінювання рівня забезпеченості кібербезпеки підрозділів, визначати слабкі місця в організаційних, процесних та технічних компонентах, а також здійснювати порівняльний аналіз між підрозділами. Запропоновано підхід до визначення загального рівня кібербезпеки відомства на основі мінімального значення серед підрозділів, що відповідає принципу “найслабшої ланки”. Спосіб узгоджується з концепцією профілів безпеки та може бути інтегрований з інструментами автоматизованого контролю відповідності (SCAP/OpenSCAP). Висновки. Запропонований спосіб забезпечує підвищення об’єктивності, відтворюваності та формалізації процесу оцінювання забезпечення кібербезпеки у відомчих інформаційно комунікаційних мережах. Його застосування дозволяє підвищити ефективність управління кібербезпекою, забезпечити узгодженість із міжнародними стандартами та створити основу для подальшого розвитку нормативно-методичного забезпечення у сфері кіберзахисту державних інформаційних систем.
МОДЕЛЬ ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ ВІЙСЬКОВОГО ПРИЗНАЧЕННЯ З УРАХУВАННЯМ ВИМОГ КОНФІДЕНЦІЙНОСТІ, ЦІЛІСНОСТІ ТА ДОСТУПНОСТІ
У статті розглянуто особливості архітектури сучасних військових систем передачі даних, які класифіковано на три основні типи: тактичні мобільні мережі, стаціонарні вузли та хмарні платформи типу C4ISR. Показано, що кожен із зазначених типів має специфічні переваги та вразливості за умов дії радіоелектронних, кібернетичних та інфраструктурних загроз, а їх ефективне поєднання є критичним для забезпечення безперервного та захищеного управління військами. Теоретично обґрунтовано необхідність формалізації базових критеріїв інформаційної безпеки: конфіденційності, цілісності та доступності CIA у вигляді метричних функцій, на основі яких запропоновано інтегральний індекс ефективності безпеки SEI як зважену комбінацію складових CIA з урахуванням вагових коефіцієнтів, диференційованих за типами систем (тактичні, стаціонарні, хмарні). На основі розробленої моделі виконано порівняльний аналіз низки реальних систем (Delta, Kropyva, GIS Arta, BFT, JADC2), що дозволило кількісно оцінити рівень їхньої захищеності та виявити критичні зони ризику. Запропоновано матрицю інтерпретації значень SEI, яка забезпечує перехід від кількісних результатів багатокритеріальної оцінки до якісних висновків і рекомендацій щодо підвищення ефективності захисту. Наукова новизна роботи полягає у поєднанні архітектурного аналізу військових систем передачі даних із формалізованою моделлю SEI та інтерпретаційною матрицею, а практичне значення у можливості використання отриманих результатів для проєктування адаптивних, живучих і масштабованих систем зв’язку та підтримки прийняття рішень у сфері кіберзахисту. Додатково підкреслено, що запропонований підхід забезпечує інструментальну базу для системного порівняння різних архітектур за умов багатокомпонентних загроз. Отримані результати можуть бути використані під час планування модернізації існуючих військових платформ та створення нових рішень, орієнтованих на підвищення стійкості інформаційної інфраструктури. Застосування моделі SEI також відкриває можливості для подальшого розвитку методів ризик-орієнтованої оцінки та оптимізації заходів захисту в умовах мережоцентричних операцій.
МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ СТІЙКОСТІ КОРИСТУВАЧІВ ДО АТАК СОЦІАЛЬНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ НА ОСНОВІ ТЕОРІЙ НАВЧАННЯ ТА ДЕГРАДАЦІЇ ЗНАНЬ
У сучасних умовах зростання кількості кібератак, зокрема соціальної інженерії, людський фактор залишається одним із ключових елементів кібербезпеки організацій. Здатність протидіяти таким атакам значною мірою залежить від рівня навченості та обізнаності користувачів (стійкості), що формується в процесі навчання. Актуальність дослідження обґрунтовано з урахуванням посилення ролі людського фактора та поширення соціально-інженерних атак як на основі міжнародних стандартів і рекомендацій, так і на основі статистичних даних. Незважаючи на значну кількість досліджень, існуючі підходи (моделі), як правило, не враховують у явному вигляді рівень навченості та обізнаності користувача (його стійкість) як змінну, що безпосередньо впливає на здатність протидіяти атакам соціальної інженерії. У статті розглянуто питання кількісного оцінювання впливу навчання користувачів на рівень їхньої стійкості до атак соціальної інженерії, зокрема фішингу. Запропоновано модель визначення стійкості користувача під впливом навчання та деградації знань внаслідок забування або появи нових механізмів атак, обґрунтовано параметри моделювання на основі статистичних та емпіричних даних. Окрім цього, визначається залишковий ризик, пов’язаний із людським фактором для системи. Результати моделювання підтверджують адекватність запропонованої моделі реальним процесам навчання та втрати знань користувачем, зокрема через наявність ефекту насичення та деградації знань. Отримані результати можуть бути використані для визначення пріоритетних груп ризику, оптимізації періодичності навчання, а також врахування залишкового ризику, пов’язаного з людським фактором у моделях (методиках) оцінювання ризиків системи.
ДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ МЕРЕЖІ 4G/LTE ДО ВПЛИВУ НАВМИСНИХ ЗАВАД
Мобільні радіомережі 4G/LTE забезпечують передачу значних обсягів даних, низьку затримку, виняткову надійність та роботу у реальному масштабі часу. У деяких випадках мобільні мережі можуть розглядатися як значно дешевша альтернатива супутниковому низькоорбітальному зв’язку. При цьому оцінка впливів навмисних завад на мобільні мереж 4G/LTE дає змогу визначити надійність їх функціонування та окреслити межі їх альтернативного використання. Метою статті є викладення основних результатів експериментального дослідження стійкості мережі 4G/LTE до впливу навмисних вузькосмугових завад від засобів РЕБ. Наведено короткий опис принципів побудови мереж 4G/LTE. Зроблено наголос на тому, що використання у мережі технології MIMO дає можливість: збільшити пропускну здатність завдяки паралельному передаванню та прийманню декількох інформаційних потоків; мінімізувати вплив багатопроменевості на якість прийнятих сигналів. До наведеної функціональної схеми створеного макетного зразка мережі 4G/LTE включено: блок RRU Ericsson Radio 4486 B8B20B28 (робочі частоти у діапазоні 700 MHz, 4×4 MIMO), антени Ericsson Antenna 9011 1LM, блок BBU Ericsson Baseband 6318 та користувацькі пристрої у вигляді смартфонів Samsung S21, до програмного забезпечення яких інстальовано програму GSM NetMonitor. Результати випробувань мережі на стійкість до впливу навмисних завад від засобів РЕБ включають, зокрема, опис та аналіз експериментального підтвердження щодо: відсутності стійкості мережі 4G/LTE при встановленому на базових станція хендоверу за показником RSRP; наявності стійкості мережі 4G/LTE при встановленому на базових станціях хендоверу за показником RSRQ.
ВПЛИВ ТЕХНОЛОГІЙ ВИГОТОВЛЕННЯ МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ НА НАДІЙНІСТЬ ЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ
Мікрочип – головний елемент мікропроцесорної техніки, що складається з мільярдів транзисторів, які є одиницями і нулями в сучасних цифрових системах. І ось уже 50 років ведеться нескінченна технологічна гонитва за зменшенням розмірів цих елементів. Сучасні тенденції еволюції технологій у сфері комунікаційних систем окреслили перспективи та напрямки багатьох аспектів глобального розвитку людства в осяжному майбутньому. Зменшення масогабаритних розмірів мікрочипів відбувалось постійно, а кількість шарів транзисторів та їхня потужність подвоювалось що два-три роки. Застосування способів літографії досить довгий час дозволяло отримувати бажані результати, а покращення технології її використання сприяло постійному розвитку цифрових систем. Проте ефективність існуючих методів створення мікропроцесорної техніки почала знижуватись з початком двадцять першого століття. Це стало відомим як “закон Мура”(Moore’s law). Тож провідні науковці в цій галузі почали пошук нових способів виготовлення мікрочипів. Виходячи з широкого спектра галузей, де використовуються мікропроцесори, питання створення нових методів компонування мікрочипів, яке б сприяло їх зменшенню, є актуальним. У статті розглянуто варіанти існуючих методів створення мікрочипів та проведено аналіз їхніх недоліків. Вивчено питання розвитку інноваційних методів та способи їх практичної реалізації. Обґрунтовано перспективи подальшого розвитку цієї галузі. Отримані числові показники масогабаритних розмірів мікрочипів, створених за допомогою інноваційних методів, та запропоновано теоретичні основи подальшого розвитку напрямку літографії напівпровідникових мікроелементів. Визначено критичні параметри, які впливають на надійність мікропроцесорної техніки, в тому числі військового призначення.
АНАЛІЗ ТА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ НОРМАТИВНОЇ БАЗИ ТА ЇЇ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ МОДЕЛІ З ВИЗНАЧЕННЯМ ШЛЯХІВ УДОСКОНАЛЕННЯ ЕЛЕКТРОННОЇ КОМУНІКАЦІЙНОЇ МЕРЕЖІ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
У статті проводиться дослідження законодавства України у сфері електронних комунікацій, на підставі якого визначаються підсистеми та пропонується до розгляду нова модель електронної комунікаційної системи ЗС України. Основне визначення електронної комунікаційної системи, склад, назви та призначення підсистем відповідають чинним нормативним документам України у сфері електронних комунікацій. У складі системи розглядається найважливіший її елемент – електронна комунікаційна мережа, яка є складовою частиною та матеріальною основою системи управління військами (силами). Електронна комунікаційна мережа спеціального призначення будується на ресурсах електронної комунікаційної мережі ЗС України та електронної комунікаційної мережі загального користування. У роботі аналізується структура, ефективність функціонування електронної комунікаційної мережі, розробляються напрямки удосконалення нормативної бази та електронної комунікаційної мережі ЗС України. Пропонується до розгортання стаціонарна компонента електронної комунікаційної мережі ЗС України, яка створюється на використанні власних ліній електронних комунікаційних мереж, що призведе до забезпечення оперативного, надійного та безперебійного управління військами, значного скорочення часу надання електронних комунікаційних послуг, необхідної швидкості передачі інформації та ряд інших переваг стосовно оренди каналів (потоків) в електронній комунікаційній мережі загального користування. Обґрунтовується потреба в розгортанні мобільної (рухомої) компоненти й визначаються напрямки її удосконалення для надання та відновлення електронних комунікаційних послуг, нарощування та резервування стаціонарної компоненти електронної комунікаційної мережі ЗС України силами й засобами частин і підрозділів зв’язку. Запропонована модель електронної комунікаційної мережі ЗС України може стати основою системи управління військами (силами) та будуватися з дотриманням стандартів, доктрин і рекомендацій України та країн-партнерів. Мережа повинна бути інтегрована з електронними комунікаційними мережами сил оборони та електронною комунікаційною мережею загального користування з метою забезпечення єдиного інформаційного простору. Отже, результати дослідження мають практичну значущість для удосконалення електронної комунікаційної мережі ЗС України та підвищення бойової готовності військ у мирний час, в умовах надзвичайної ситуації, надзвичайного або воєнного стану.
ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ПІДВИЩЕННЯ ЗАВАДОСТІЙКОСТІ ВИЯВЛЕННЯ ТА ПЕЛЕНГАЦІЇ СИГНАЛІВ СТАНДАРТУ IEEE 802.11bf
Розвиток методів спільної ідентифікації та пеленгування дозволяє розділяти пеленги великої кількості джерел сигналів безпроводових систем зв’язку, що ведуть роботу в одному частотному діапазоні з поділом за часом [21–26]. У цій роботі акцент зроблено на виявленні цільових сигналів та виділення з них ідентифікаційних ознак джерела. Від успішності реалізації цих операцій суттєво залежатимуть і показники якості пеленгування. У статті досліджено можливості підвищення завадостійкості процесів виявлення, ідентифікації та пеленгації сигналів стандарту IEEE 802.11bf шляхом застосування двоканального кореляційно-інтерферометричного приймача. Запропоновано структурний принцип інноваційного рішення, що базується на просторово-часовій обробці сигналів з урахуванням кореляції каналів, частотного зсуву та умов релеївських замирань. Розроблено методику дослідження двоканального приймача, яка включає моделювання процесів прийому, кореляційного виявлення, оцінювання параметрів сигналу та визначення кута приходу. Сформовано формалізовані математичні моделі, що описують ймовірності бітової помилки, виявлення та хибної тривоги, а також точність пеленгації залежно від відношення сигнал/шум, коефіцієнта кореляції каналів та частотного зсуву. За результатами моделювання в MATLAB встановлено, що використання двоканального прийому забезпечує суттєве зниження ймовірності бітової помилки порівняно з одноканальним випадком, а також підвищення ймовірності правильного виявлення сигналу при фіксованому рівні хибної тривоги. Показано, що точність оцінки кута приходу сигналу значно залежить від кореляції каналів та частотного зсуву: зростання кореляції призводить до деградації інтерферометричних властивостей, тоді як частотний зсув викликає фазові похибки та збільшення середньоквадратичної помилки. Отримані результати підтверджують ефективність запропонованого підходу для підвищення завадостійкості систем радіомоніторингу та когнітивного радіо на базі IEEE 802.11bf.
МЕТОД ДВОРЕЖИМНОЇ ПРОСТОРОВО-ПОЛЯРИЗАЦІЙНОЇ МОДУЛЯЦІЇ ІЗ МОДИФІКОВАНИМИ АНСАМБЛЯМИ СИГНАЛІВ
У статті наведено вимоги до пропускної спроможності комунікаційної мережі вузлів зв’язку тактичної ланки управління Збройних Сил України в умовах відсічі відкритої збройної агресії рф. Розглянуто деякі з сучасних станцій широкосмугового доступу та технічне підґрунтя їх ефективного функціонування. Здійснено наголос на те, що при обмежених просторово-частотно-енергетичних ресурсах надважливою задачею є удосконалення відомих та розробка нових способів передачі інформації з метою наближення ефективності використання безпроводового каналу до теоретичних меж. Проаналізовано сімейство методів індексної модуляції сигналів, що дозволяють підвищити швидкість передачі цифрової інформації та/або покращити завадостійкість завдяки введенню додаткових сигнальних вимірів, що забезпечують формування та передачу певної частини інформаційних біт шляхом реалізації неявного інформаційно-керованого механізму перемикання стану активності допоміжних блоків передачі. Акцентовано увагу на методах просторової та індексної ортогонально-частотної модуляції сигналів. Запропоновано удосконалений метод дворежимної просторово поляризаційної модуляції, в основі якого – поєднання в єдину сигнально-кодову конструкцію відомих методів просторово-поляризаційної та дворежимної OFDM модуляції із модифікованими ансамблями сигналів BPSK, QPSK та 16-QAM. Наведено аналітичні вирази для розрахунку показників спектральної ефективності згаданої сигнально-кодової конструкції. Продемонстровано, що запропонована сигнальна конструкція зберігає переваги її складових – методу розширеної просторової модуляції, поляризаційної просторової модуляції та дворежимної OFDM-ІМ. Показано обмеження методу в частині вибору кількості антен, розміру субблоків піднесучих і видів модуляції сигналів. Наведено обчислювальну складність реалізації детектора максимальної правдоподібності та наголошено на необхідності розробки субоптимальних методів декодування сигналів.
ДІАГНОСТИЧНА МОДЕЛЬ ВИХІДНОГО ТРАНСЛЯТОРА КМОН ІНТЕГРАЛЬНОЇ МІКРОСХЕМИ
У цій статті розглядається актуальна науково-технічна задача забезпечення надійності функціонування сучасних зразків радіоелектронного озброєння шляхом удосконалення методів технічного діагностування їхньої елементної бази. Актуальність дослідження зумовлена стрімким переходом військової техніки на використання інтегральних мікросхем із високим ступенем інтеграції, що вимагає розробки неруйнівних та безконтактних способів контролю їхнього фактичного стану. Основна увага приділена розробці діагностичної моделі вихідного транслятора комплементарного метало-оксид-напівпровідника, яка адаптована для застосування у складі безконтактного індукційного методу діагностування. Проблематика роботи полягає у тому, що традиційні підходи до оцінки технічного стану часто ігнорують специфічні фізичні процеси деградації, притаманні саме структурам комплементарних метало-оксид-напівпровідників, що призводить до недостовірних прогнозів залишкового ресурсу. В основу запропонованого рішення покладено розвиток існуючих моделей для транзисторно-транзисторної логіки з їх докорінною модернізацією під фізику напівпровідникових процесів сучасних мікросхем. Наукова новизна отриманих результатів полягає у детальному врахуванні таких деградаційних чинників, як захоплення електричного заряду в підзатворному діелектрику, ін’єкція гарячих носіїв та негативна нестабільність порогової напруги. У процесі дослідження було аналітично встановлено стійкий математичний зв’язок між зміною вихідних струмів I^0, I^1 транслятора у логічних станах нуля та одиниці та сумарною деградацією порогової напруги транзисторів V_th(t). Це дозволило отримати універсальну розрахункову формулу для визначення індивідуального залишкового ресурсу компонента, що є ключовим показником для систем прогностичного технічного обслуговування. Запропонована модель дозволяє не лише констатувати факт наявності несправності, а й здійснювати глибоку локалізацію дефектів і прогнозувати подальшу працездатність радіоелектронного озброєння в умовах інтенсивної експлуатації. Практична значущість роботи підтверджується можливістю інтеграції розробленої моделі в автоматизовані системи діагностування, що забезпечить суттєве підвищення боєготовності підрозділів завдяки попередженню раптових відмов критично важливих електронних модулів. Таким чином, результати дослідження створюють підґрунтя для переходу до обслуговування військової техніки за її фактичним технічним станом, мінімізуючи ризики виходу з ладу систем зв’язку та управління.
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДИКИ ВІДНОВЛЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ ШЛЯХОМ ЗАСТОСУВАННЯ ПІДХОДУ ІНФРАСТРУКТУРА ЯК КОД
У статті досліджено підхід Інфраструктура як Код (IaC) як сучасний інструмент автоматизації розгортання, масштабування та відновлення інформаційних систем спеціального призначення. Обґрунтовано концепцію розділення життєвого циклу сервісів та життєвого циклу даних як ключової архітектурної передумови реалізації IaC-орієнтованого відновлення: збій ephemeral-рівня не впливає на цілісність persistent рівня, а відновлення системи зводиться до перестворення сервісів із репозиторію з наступним монтуванням сховища даних. Проведено синтетичний порівняльний експеримент для трьох сценаріїв відновлення типової on-premise трирівневої вебінформаційної системи: ручного відновлення за планом відновлення після катастроф – документом, часткового IaC та повного IaC-підходу. Кожен сценарій відтворювався п’ять разів; для оцінювання достовірності результатів застосовано критерій Стьюдента з довірчим інтервалом 95 %. За результатами вимірювань отримано кількісні оцінки метрик часу відновлення Time Recovery Service, коефіцієнта автоматизації та цільової точки відновлення Recovery Point Objective. Запропоновано математичну формалізацію показників ефективності IaC з урахуванням статистичного розкиду вимірювань. Встановлено, що повний IaC-підхід забезпечує скорочення часу відновлення сервісу до 30 хв порівняно з 315 хв при ручному відновленні – індекс ефективності 90,5 %, коефіцієнт автоматизації Ka = 87,5 %. Показано, що при правильній організації персистентного зберігання даних на рівнях 3–5 запропонованої ієрархії план відновлення після катастроф може бути функціонально замінений виконуваним IaC-репозиторієм, що гарантує детерміноване та відтворюване відновлення незалежно від наявності профільного фахівця.
РОЗРОБКА ПОТОКОВОЇ АРХІТЕКТУРИ КЛАСИФІКАЦІЇ ТРАФІКУ У МЕРЕЖАХ SDN В РЕЖИМІ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ
Розвиток сучасних мережевих інфраструктур характеризується зростаючою складністю та різноманітністю мережевого трафіку, що створює нові виклики для ефективного управління та безпеки мереж. Концепція програмно-визначених мереж запровадила революційну парадигму, що передбачає розділення площини керування та площини даних, централізацію мережевого інтелекту в контролері та програмування мережевої поведінки через стандартизовані протоколи. Традиційні підходи до класифікації мережевого трафіку стикаються з обмеженою видимістю мережевого трафіку, статичністю підходів до аналізу, неможливістю обробки в реальному часі та складністю інтеграції з інтелектуальними системами через відсутність стандартизованих інтерфейсів. Метою цього дослідження є розробка архітектурного підходу до збору та аналізу мережевих даних в режимі реального часу для задач класифікації трафіку в SDN-мережах на основі інтеграції контролера ONOS з платформою Apache Kafka. Розглядається інтеграція контролера ONOS з платформою потокової обробки Apache Kafka. Проаналізовано специфікацію OpenFlow Switch Specification версії 1.3.5 з метою визначення доступних типів повідомлень, статистичних метрик та подій для алгоритмів машинного навчання. Розгорнуто тестовий стенд з топологією fat-tree з 14 OpenFlow-комутаторами та 16 хостами. Система продемонструвала середню затримку обробки подій 71 мс (на 29 % краще цільового показника 100 мс), при цьому 92 % усіх подій оброблено з затримкою менше 100 мс. Пропускна здатність склала 174 події на секунду в середньому, з піковими значеннями до 218 подій на секунду. За 2 години безперервної роботи оброблено понад 1,25 мільйона подій без жодної втрати даних. Додаткове навантаження на ONOS контролер склало лише 3,7 % CPU та 145 МБ оперативної памʼяті. Запропонована архітектура на основі інтеграції ONOS та Apache Kafka забезпечує ефективний, масштабований та малоінвазивний збір мережевих даних у режимі реального часу в програмно-визначених мережах. Встановлено 100 % покриття базових метрик та 76–87 % покриття метрик вищих рівнів протоколу, достатнє для застосування алгоритмів машинного навчання.
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ЕВОЛЮЦІЇ ЛЮДИНО-МАШИННОГО ІНТЕРФЕЙСУ НА ОСНОВІ ЕНТРОПІЇ, ДОВІРИ ТА ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКІВ
У статті розглядається формалізація людино-машинного інтерфейсу як динамічної системи, яка динамічно переходить від стану емпіричної неузгодженості до більш впорядкованої та передбачуваної взаємодії в контурі «людина – робот – середовище». Запропоновано математичну модель яка через інтегральні характеристики ентропії, довіри, середньої зв’язності та ваги участі оператора описує процес взаємодії людино-машинного інтерфейсу. Такий підхід дозволяє перейти від інтуїтивного опису до формалізованого аналізу еволюції системи. Модель побудована у вигляді операторної структури, що поєднує проєкцію фізичного стану у простір цифрових двійників, генерацію та оцінювання сценаріїв, формування структури взаємодії та вибір керуючих дій з урахуванням обмежень безпеки. Особливу увагу приділено ролі невизначеностей середовища, які визначають рівень ентропії та істотно впливають на швидкість і характер переходу системи до узгодженого режиму. Показано, що за умов, коли система накопичує інформацію швидше, ніж зростає рівень випадкових збурень, відбувається поступове зменшення ентропії та посилення зв’язків між її компонентами. Це природно призводить до зростання довіри між людиною та машиною. У свою чергу, довіра визначає, наскільки система може брати на себе частину функцій керування, зменшуючи навантаження на оператора. Для узагальненої оцінки ефективності додатково введено інтегральний індекс, що дозволяє кількісно порівнювати різні режими функціонування. Практичну перевірку моделі виконано у середовищі Gazebo із використанням ансамблевого прогнозування та адаптивної матриці взаємодії. Отримані результати співпадають з теоретичними висновками та демонструють стабільну динаміку основних характеристик системи. Зокрема, у порівнянні з базовими підходами спостерігається зменшення ентропії на 25–40%, зростання довіри більше ніж дворазове, а також суттєве зниження навантаження на оператора. Таким чином, отримані результати підтверджують, що перехід до структурованої взаємодії відбувається насамперед у просторі цифрових двійників і забезпечується замкненим контуром прогнозування, узгодження та прийняття рішень. Запропонований підхід може бути використаний як основа для розробки адаптивних людино-машинних інтерфейсів у робототехнічних системах, що працюють в умовах невизначеності.
МОДЕЛЬ ДВОРІВНЕВОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ЗНАНЬ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМАХ КІБЕРЗАХИСТУ НА ОНТОЛОГІЧНІЙ ОСНОВІ
У контексті підвищення ефективності управління знаннями в інтелектуальних системах кіберзахисту (ІСК) вирішується завдання організації знань на основі онтології кіберзагроз із використанням таксономій MITRE ATT&CK, MITRE CAPEC та наборів даних від European Repository of Cyber Incidents (EuRepoC). Актуальність зазначеного обумовлена необхідністю оперативної інтеграції зростаючих обсягів отриманих даних про кібератаки з наявним семантичним ядром ІСК. До того ж, існуючі підходи до уніфікації та формалізації гетерогенних даних у домені кіберзахисту не забезпечують оперативної та контрольованої інтеграції нових знань у семантичне ядро повноцінного формування єдиного когерентного, семантично інтероперабельного простору знань, натомість зосереджені виключно на поверхневій консолідації онтологічних ресурсів окремих постачальників, що супроводжується обмеженою гнучкістю масштабування та високим рівнем абстракції, який ускладнює відображення причинно-наслідкових зв’язків між елементами кіберзагроз. У зв’язку з цим, розроблено модель дворівневої організації знань в ІСК на онтологічній основі. Суть запропонованої моделі полягає у формалізації процесу контрольованої інтеграції динамічних потоків фрагментованих даних з домену кіберзахисту через процедуру контекстної узгодженості між динамічним і статичним рівнями на основі розрахунку комплексного показника готовності кандидатів у знання. Оцінка ефективності застосування запропонованої моделі проводилася шляхом автоматизованого послідовного надходження 36 824 векторів даних з 4 наборів даних (MITRE та EuRepoC). В результаті до онтології було додано 23 830 нових сутностей з середнім показником їх готовності до формалізації 0,76 та загальним показником узгодженості онтології на рівні 99 %, що свідчить про збереження здатності онтології підтримувати формування логічних висновків в межах поточного контексту при істотному збагаченні фактологічного змісту.
БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНА МЕТОДИКА ОЦІНЮВАННЯ ЗАХИЩЕНОСТІ IoT-ПРИСТРОЇВ НА ОСНОВІ СИНТЕЗУ МЕТОДІВ AHP ТА TOPSIS
Стрімке зростання кількості підключених пристроїв Інтернету речей формує нові виклики у сфері кібербезпеки: відсутність уніфікованого інструментарію кількісного оцінювання захищеності IoT-пристроїв ускладнює прийняття обґрунтованих рішень під час їх проєктування, закупівлі, інтеграції та аудиту. У статті запропоновано теоретико-методичні засади багатокритеріальної методики оцінювання рівня захищеності IoT-пристроїв, що ґрунтується на гібридному синтезі методу аналітичного ієрархічного процесу та методу ранжування альтернатив за схожістю до ідеального рішення. Методика охоплює п’ять послідовних етапів: формування ієрархічної системи критеріїв безпеки на підставі вимог міжнародних стандартів ETSI EN 303 645 v3.1.3 та NIST IR 8425; попарне порівняння критеріїв за шкалою Сааті з перевіркою узгодженості суджень (CR ≤ 0,10); нормалізацію матриці оцінок пристроїв; розрахунок зваженої нормалізованої матриці та інтегрального індексу захищеності методом TOPSIS; формування шкали інтерпретації результатів і рекомендацій. Система критеріїв включає сім вимірюваних показників, об’єднаних у чотири функціональні групи: автентифікація, захищена комунікація, управління оновленнями та захист даних. Кожен критерій прив’язано до конкретної вимоги стандарту ETSI EN 303 645 та NIST IR 8425, що забезпечує нормативну обґрунтованість методики. Повний математичний апарат методу — від формування матриці попарних порівнянь і розрахунку вектора пріоритетів до обчислення евклідових відстаней і коефіцієнта відносної близькості — викладено у вигляді покрокового алгоритму з відповідними формулами. Запропонована методика є практичним інструментом для задач безпекового аудиту, проєктування захищених IoT-систем та підтримки прийняття рішень при виборі IoT-пристроїв.
МЕТОД ПРІОРИТЕЗАЦІЇ ЗАХОДІВ КІБЕРБЕЗПЕКИ ТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ПРОМИСЛОВИХ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ ДЛЯ ПРОТИДІЇ ДЕСТРУКТИВНИМ КІБЕРАТАКАМ В УМОВАХ ОБМЕЖЕНИХ РЕСУРСІВ
У статті вирішується завдання забезпечення функціонування технологічних систем промислових об’єктів критичної інфраструктури в умовах обмежених ресурсів та постійно зростаючих кіберзагроз. Під впливом поточних воєнних і соціально-економічних факторів ресурсне забезпечення промислових об’єктів критичної інфраструктури має тенденцію до скорочення та обмеження, що зумовлює необхідність оптимізації розподілу наявних ресурсів для реалізації заходів кібербезпеки, особливо по відношенню до такого критично важливого компоненту, як технологічна система. Дослідження спрямоване на визначення ролі і місця запропонованого методу, його поетапного опису з відображенням чіткого й злагодженого алгоритму пріоритезації заходів кібербезпеки технологічних систем промислових об’єктів критичної інфраструктури для протидії деструктивним кібератакам в умовах обмежених ресурсів. Описані підходи спираються на основи теорії управління ресурсами й елементи операційних досліджень, зокрема задачі розподілу, пріоритезації та оптимізації обмежених ресурсів. Разом з тим, метод дозволяє приймати управлінські рішення щодо кібербезпеки технологічних систем в умовах невизначеності. В якості математичного апарату для виконання одного з ключових підетапів методу, який дозволяє здійснити моделювання потенційних деструктивних кібератак на активи технологічної системи, запропоновано використати імітаційно-аналітичне структурне моделювання із застосуванням кольорових сіток Петрі. Для вирішення завдань окремих підетапів методу, що зумовлюють прийняття рішень в умовах невизначеності, обрано PERT-підхід. Практична цінність використання методу полягає у можливості його застосування для підтримки прийняття управлінських рішень під час формування Плану реалізації заходів кібербезпеки для протидії деструктивним кібератакам на технологічні системи промислових об’єктів критичної інфраструктури на рік. Таким чином, метод враховує низку реальних практичних факторів, які є необхідними елементами для визначення найбільш ресурсооптимальних і ефективних заходів кібербезпеки для протидії деструктивним кібератакам на технологічну систему промислового об’єкта критичної інфраструктури в умовах обмежених ресурсів та враховує обґрунтування прийнятих рішень з їхнім відповідним документальним оформленням.
ПРОБЛЕМА РЕАГУВАННЯ НА КІБЕРІНЦИДЕНТИ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ В РЕАЛЬНОМУ МАСШТАБІ ЧАСУ
Кібернетичний підхід до розгляду систем управління базується на визначенні в їхньому складі технічного комплексу управління, каналів прямого (зворотного) зв’язку, пристрою зв’язку з об’єктом. Проходження інформації керуючого впливу на об’єкт управління та інформації про його стан утворюють цикл управління. Управління багатокомпонентним об’єктом управління здійснюється при посередництві множини пристроїв зв’язку з об’єктом та відповідної кількості циклів управління. Непрацездатність і/або неправильна робота технічних засобів циклів управління призводить до втрати (зменшення) якості управління. Одним із видів цільового призначення об’єктів критичної інфраструктури є управління технологічними процесами в реальному масштабі часу. Використання мережі Інтернет для утворення каналів прямого (зворотного) зв’язку обумовлює загрозу інциденту безпеки критичної інфраструктури у формі кібератаки. Фахівець із реагування на кіберінциденти повинен здійснювати своєчасне виявлення та аналіз, стримування, усунення кібератаки, а також відновлювати штатне функціонування системи управління технологічними процесами у реальному масштабі часу. Наразі існуючий науковий апарат не відповідає вимогам практики, що складає наукову проблему. До розгляду пропонується пристосування методології підтримки прийняття рішень оперативного персоналу систем управління технологічними процесами реального часу. Новизною викладеного підходу є відокремлення ситуацій непрацездатності та неправильної роботи технічних засобів, викликаних відмовою від наслідків кібератаки. Визначено фактори для оцінки тривалості часового відрізку від виявлення перших ознак до прояву цілі кібератаки.