DIFFERENTIAL-GAME MODEL OF INFORMATION PROTECTION FOR COMPUTER SYSTEMS OF TRANSPORT INFRASTRUCTURE
DOI:
https://doi.org/10.32703/2617-9040-2021-38-198-19Keywords:
information security, cyberattack, cybersecurity strategy, cyberattack strategy, differential game models, graph model.Abstract
The article considers the reliability and protection of information of computer systems of transport infrastructure and describes the synthesis and analysis of differential game models and methods of modeling cyberattack processes on the server of computer information and diagnostic systems of the railway power supply distance. A unified differential-game model of the cyberattack process on the multi-task server of the information-diagnostic computer system of the lower level of the railway has been developed, which allows to obtain optimal strategies for information protection in cyberattacks. The results of modeling the cyberattack process are presented, to assess the integrated indicators of server security, using the optimal strategies for each of the functions. The appearance of the unified model of the computer information system is shown, and the graphs of the transient processes of the probability of the server being in a protected state and the probability of server failure for any of the functionalities are given.
References
ЛІТЕРАТУРА
Калинюк І. О. Організація корпоративної системи моніторингу та діагностики тягових електричних мереж // Зб. наук. праць ін-ту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. 2011. № 61. С. 37-41.
Aminifar F., Fotuhi-Firuzabad M., Safdarian A., Davoudi A., and Shahidehpour M. Synchrophasor measurement technology in power systems: Panorama and state-of-the-art // Access, IEEE. 2014. Vol. 2. P. 1607-1628. DOI: 10.1109/ACCESS.2015.2389659.
НД T3I 1.1-001-99. Технічний захист інформації на програмно-керованих АТС загального користування. Основні положення. [Чинний від 1999-05-28]. Київ: адміністрація Держспецзв’язку, 1999. С. 26.
Воронко І. О. Основні проблеми вразливості WAMS та відповідні принципи захисту систем моніторингу та діагностики // Modern directions of scientific research development: the 4 th International scientific and practical conference Chicago, September 28-30, 2021. Chicago, USA: BoScience Publisher, 2021. С 128-131.
Воронко І. О. Захист інформації в комп’ютерних системах і мережах на основі теорії ігор // Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології у виробництві та освіті: стан, досягнення, перспективи розвитку: мат. всеукр. наук.-практ. інтернет-конф., м. Черкаси 18-22 березня 2013 р. Черкаси, 2013. С. 54-57.
Воронко І. О. Застосування методів теорії ігор для моделювання процесів нападу на інформацію в промислових комп’ютерних системах та мережах // Проблемы экономики и управления на железнодорожном
транспорте: мат. VIII межд. науч.-практ. конф., г. Судак 08-11 октября 2013 г., г. Судак, АР Крым, 2013. С. 256-258.
Грищук Р. В. Теоретичні основи моделювання процесів нападу на інформацію методами теорій диференціальних ігор та диференціальних перетворень: монографія. Житомир: Рута, 2010. 280 с.
Вентцель Е. С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология [2-е изд.]. М.: Наука, 1988. 208 с.
Manshaei M., Zhu Q. and Alpcan T. Basar, T., & Hubaux, J. P. Game theory meets network security and privacy // ACM Computing Surveys. 2013. Vol. 48. P. 51-61. DOI: https://doi.org/10.1145/2480741.2480742
Lin, Wei. Differential Games For Multi-agent Systems Under Distributed Information// Electronic Theses and Dissertations, University of Central Florida, 2013. 128 P. URL: http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5973 (дата звернення 2.11.2021).
Грищук Р.В. Корченко О. Г. Методологія синтезу та аналізу диференціально-ігрових моделей та методів моделювання процесів кібернападу на державні інформаційні ресурси // Захист інформації. 2012. № 3. С. 115-122. 12. Грабар І. Г. Р. В. Грищук, К. В. Молодецька. Безпекова синергетика: кібернетичний та інформаційний аспекти: монографія; за заг. ред. д.т.н., проф. Р. В. Грищука. Житомир : ЖНАЕУ, 2019. 280 с.
Воронко І. О. Диференціально-ігрова модель надійності мікропроцесорних систем моніторингу тягових електричних мереж // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. Х.: УкрДАЗТ, 2013. № 5. С. 8-15.
Стасюк О. І., Баранов В. Л., Баранов Г. Л., Фролова О. Г. Диференціальні перетворення для комп’ютерного моделювання керуючих систем: [навч. посібн. для студ. вищ. навч. закл.]. К.: КУЕТТ, 2005. 135 с.
Stasiuk A. I., Hryshchuk R. V., Goncharova L. L. A Mathematical Cybersecurity Model of a Computer Network for the Control of Power Supply of Traction Substations //Cybernetics and Systems Analysis. 2017. Vol 53. P 476–484. DOI:https://doi.org/10.1007/s10559-017-9949-z
Zhi Li, Haitao Xu, Yanzhu Liu. A differential game model of intrusion detection system in cloud computing // International Journal of Distributed Sensor Networks. 2017. Vol. 13(1). DOI: https://doi.org/10.1177/1550147716687995
Пухов Г. Е. Дифференциальные спектры и их модели. К.: Наук. думка, 1990. 184 с.
Пухов Г.Е. Дифференциальные преобразования функций и уравнений. К.: Наук. думка, 1984. 420 с.
REFERENCES
Kalyniuk I. O. (2011). Orhanizatsiia korporatyvnoi systemy monitorynhu ta diahnostyky tiahovykh elektrychnykh merezh [Organization of corporate system of monitoring and diagnostics of traction electric networks] // Zb. nauk. prats in-tu problem modeliuvannia v enerhetytsi im. H.Ie. Pukhova NAN Ukrainy, 61. 37-41. [in Ukrainian].
Aminifar F., Fotuhi-Firuzabad M., Safdarian A., Davoudi A., and Shahidehpour M. (2014) Synchrophasor measurement technology in power systems: Panorama and state-of-the-art // Access, IEEE, 2. 1607-1628. DOI: 10.1109/ACCESS.2015.2389659.
Tekhnichnyi zakhyst informatsii na prohramno-kerovanykh ATS zahalnoho korystuvannia. Osnovni polozhennia [Technical protection of information on software-controlled public PBXs. Substantive provisions] (1999). ND T3I 1.1-001-99 from 28th May 1999. Kyiv: administratsiia Derzhspetszviazku. [in Ukrainian].
Voronko I. O. (2021) Osnovni problemy vrazlyvosti WAMS ta vidpovidni pryntsypy zakhystu system monitorynhu ta diahnostyky [The main problems of WAMS vulnerability and the corresponding principles of protection of monitoring and diagnostic systems]// Modern directions of scientific research development: the 4 th International scientific and practical conference (128-131) Chicago, USA: BoScience Publisher. [in Ukrainian].
Voronko I. O. (2013) Zakhyst informatsii v kompiuternykh systemakh i merezhakh na osnovi teorii ihor [Information security in computer systems and networks based on game theory] // Avtomatyzatsiia ta kompiuterno-intehrovani tekhnolohii u vyrobnytstvi ta osviti: stan, dosiahnennia, perspektyvy rozvytku: mat. vseukr. nauk.-prakt. internet-konf., (54-57). Cherkasy. [in Ukrainian].
Voronko I. O. (2013) Zastosuvannia metodiv teorii ihor dlia modeliuvannia protsesiv napadu na informatsiiu v promyslovykh kompiuternykh systemakh ta merezhakh [Application of game theory methods for modeling information attack processes in industrial computer systems and networks] // Problemы эkonomyky y upravlenyia na zheleznodorozhnom transporte: mat. VIII mezhd. nauch.-prakt. konf., (256-258) h. Sudak, AR Krыm. [in Ukrainian].
Hryshchuk R. V. (2010) Teoretychni osnovy modeliuvannia protsesiv napadu na informatsiiu metodamy teorii dyferentsialnykh ihor ta dyferentsialnykh peretvoren [Theoretical bases of modeling of processes of attack on information by methods of theories of differential games and differential transformations]: monohrafiia. Zhytomyr: Ruta. 280. [in Ukrainian].
Venttsel E. S. (1988) Yssledovanye operatsyi: Zadachy, pryntsypы, metodolohyia [Operations research: Tasks, principles, methodology]. M.: Nauka. 208. [in Russian].
Manshaei M., Zhu Q. and Alpcan T. Basar, T., & Hubaux, J. P. (2013) Game theory meets network security and privacy// ACM Computing Surveys, 48. 51-61. DOI: https://doi.org/10.1145/2480741.2480742.
Lin, Wei (2013). Differential Games For Multi-agent Systems Under Distributed Information// Electronic Theses and Dissertations.128. Retrieved from URL: http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5973.
Hryshchuk R.V. Korchenko O. H. (2012) Metodolohiia syntezu ta analizu dyferentsialno-ihrovykh modelei ta metodiv modeliuvannia protsesiv kibernapadu na derzhavni informatsiini resursy [Methodology of synthesis and analysis of differential game models and methods of modeling cyberattack processes on state information resources] // Zakhyst informatsii, 3. 115-122. [in Ukrainian].
Hrabar I. H. R. V. Hryshchuk, K. V. Molodetska (2019) Bezpekova synerhetyka: kibernetychnyi ta informatsiinyi aspekty [Security synergetics: cybernetic and informational aspects]: monohrafiia; za zah. red. d.t.n., prof. R. V. Hryshchuka.
Zhytomyr: ZhNAEU. 280. [in Ukrainian].
Voronko I. O. (2013) Dyferentsialno-ihrova model nadiinosti mikroprotsesornykh system monitorynhu tiahovykh elektrychnykh merezh [Differential game model of reliability of microprocessor monitoring systems of traction electric networks]// Informatsiino-keruiuchi systemy na zaliznychnomu transporti. Kh.: UkrDAZT, 5. 8-15. [in Ukrainian].
Stasiuk O. I., Baranov V. L., Baranov H. L., Frolova O. H. (2005) Dyferentsialni peretvorennia dlia kompiuternoho modeliuvannia keruiuchykh system [Differential transformations for computer modeling of control systems]: navch. posibn. dlia stud. vyshch. navch. zakl. K.: KUETT. 135. [in Ukrainian].
Stasiuk A. I., Hryshchuk R. V., Goncharova L. L. (2017) A Mathematical Cybersecurity Model of a Computer Network for the Control of Power Supply of Traction Substations //Cybernetics and Systems Analysis, 53. 476–484. DOI: https://doi.org/10.1007/s10559-017-9949-z.
Zhi Li, Haitao Xu, Yanzhu Liu. (2017) A differential game model of intrusion detection system in cloud computing // International Journal of Distributed Sensor Networks, 13(1). DOI: https://doi.org/10.1177/1550147716687995
Pukhov H. E. (1990) Dyfferentsyalnыe spektrы y ykh modely [Differential spectra and their models]. K.: Nauk. dumka.184. [in Russian].
Pukhov H.E. (1984) Dyfferentsyalnыe preobrazovanyia funktsyi y uravnenyi[Differential transformations of functions and equations]. K.: Nauk. dumka. 420. [in Russian].
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright: This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
