XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

В современном информационном обществе, где автоматизированные информационные системы (АИС) стали неотъемлемой частью повседневной жизни и корпоративных процессов, вопрос обеспечения их надежности становится ключевым аспектом разработки и эксплуатации. С развитием технологий и увеличением объема данных, передаваемых и обрабатываемых в системах, возникают новые вызовы, связанные с обеспечением стабильной, безопасной и эффективной работы автоматизированных информационных систем.

Методы и средства обеспечения надежности АИС призваны удовлетворить растущие требования к стабильности и безопасности информационных технологий. Отказы в работе систем могут привести к серьезным последствиям, включая потерю данных, срыв сроков выполнения задач, а также угрозы для конфиденциальности и целостности информации.

Целью настоящего исследования является рассмотрение основных методов и средств, применяемых для обеспечения надежности автоматизированных информационных систем. В ходе исследования будут рассмотрены современные технологии, стратегии тестирования, алгоритмы защиты от угроз, а также методы восстановления после сбоев. Путем анализа и систематизации этих аспектов предпринимается попытка внести вклад в повышение общего уровня надежности информационных систем, содействуя их бесперебойной и безопасной работе в динамичной цифровой среде.

Данное исследование имеет актуальное значение в контексте постоянного развития информационных технологий и повышения их роли в современном обществе. Результаты и выводы могут быть полезны не только для специалистов в области информационной безопасности и системного администрирования, но и для широкого круга заинтересованных лиц, стремящихся понять и улучшить процессы обеспечения надежности автоматизированных информационных систем.

1 Общие сведения об обеспечении надежности информационных систем

В данной главе рассматриваются основные понятия и принципы, связанные с обеспечением надежности автоматизированных информационных систем. Анализируются актуальность проблемы, важность обеспечения стабильности в функционировании систем, а также выделяются основные вызовы и требования, стоящие перед современными информационными технологиями.

1.1 Актуальность проблемы

В наше современное время, когда информационные технологии проникают во все сферы нашей жизни, актуальность вопросов, связанных с надежностью автоматизированных информационных систем (АИС), становится весьма заметной. Все больше организаций и частных лиц зависят от бесперебойной работы компьютерных систем для проведения своих операций, обмена информацией и хранения данных.

Основной вызов, с которым сталкиваются современные АИС, заключается в необходимости обеспечивать стабильную и надежную работу в условиях постоянных изменений в технологическом ландшафте и возрастающих угроз безопасности. С каждым днем растет объем обрабатываемой информации, и, соответственно, увеличивается потенциальный ущерб от сбоев в работе системы. [1]

Проблемы надежности АИС не ограничиваются только сферой бизнеса. Они затрагивают также государственные службы, медицинские учреждения, образовательные институты и многие другие области. Например, врачебные информационные системы, обеспечивающие доступ к медицинским данным, должны работать без сбоев, чтобы обеспечить точность и своевременность диагнозов и лечения.

Также, учитывая растущую сложность программных продуктов и увеличивающуюся сетевую взаимосвязь, важно не только предотвращать отказы в работе систем, но и эффективно реагировать на них, восстанавливая работоспособность в минимально возможные сроки.

Данная актуальность проблемы обуславливает необходимость систематического и глубокого анализа методов и средств, используемых для обеспечения надежности АИС. В частности, следует рассмотреть современные стратегии тестирования, анализа уязвимостей, и технологии восстановления после отказов. Понимание этих методов и их рациональное применение становятся фундаментальными для создания стойких к вызовам и устойчивых к сбоям информационных систем.

1.2 Значение обеспечения надежности

В контексте современной цифровой эры значение обеспечения надежности автоматизированных информационных систем (АИС) оказывается фундаментальным для различных сфер деятельности.

Стратегический аспект: обеспечение надежности АИС становится стратегическим фактором для бизнеса. Отказ в работе ключевых информационных систем может привести к серьезным финансовым потерям, утрате клиентов и ущербу репутации. Надежность системы становится неотъемлемой частью стратегического планирования и успешной деятельности организации.

Защита конфиденциальности и целостности: обеспечение надежности системы включает в себя защиту конфиденциальности и целостности данных. Это особенно важно в сферах, где обрабатываются чувствительные данные, такие как персональная информация клиентов, медицинские записи или финансовые транзакции. Гарантированная конфиденциальность и целостность данных укрепляют доверие к системе. [2]

Повышение эффективности бизнес-процессов: надежные информационные системы содействуют бесперебойной работе бизнес-процессов. Они обеспечивают стабильность операций, снижая временные задержки и обеспечивая непрерывный доступ к важной информации. Это, в свою очередь, способствует повышению эффективности деятельности и конкурентоспособности.

Доверие пользователей: надежность является ключевым фактором в формировании доверия пользователей. Пользователи ожидают, что система будет работать стабильно, без сбоев и угроз для их данных. Доверие пользователей содействует удовлетворенности и лояльности к продуктам и услугам, предоставляемым с использованием информационных систем.

Загрязнение информационного шума: в условиях информационного шума, где большое количество данных требует обработки, надежность АИС выступает в роли фильтра, позволяя выделять важную информацию и минимизировать воздействие информационного шума. Это позволяет пользователям более эффективно взаимодействовать с данными, сосредотачиваясь на существенной информации.

Устойчивость к угрозам: с учетом роста киберугроз и сложности современных атак, обеспечение надежности АИС становится важным средством устойчивости к угрозам. Это включает в себя защиту от вирусов, хакерских атак, фишинга и других угроз, которые могут представлять потенциальную опасность для функционирования системы.

Все эти аспекты подчеркивают, что обеспечение надежности АИС имеет глубокие и многогранные последствия для бизнеса, безопасности данных и взаимодействия с пользователями. Это становится необходимым условием для успешного функционирования в современной информационной среде.

Рисунок 1 – Значение надежности АИС

1.3 Вызовы и требования

Сложность и динамичность информационных технологий создают ряд вызовов и требований к обеспечению надежности автоматизированных информационных систем (АИС). Рассмотрим ключевые аспекты этого подраздела.

Требования к адаптивности: современные АИС должны быть готовы к постоянным изменениям в технологической среде. Требуется не только обеспечение стабильной работы в текущих условиях, но и гибкость в адаптации к новым технологиям, стандартам и бизнес-процессам.[3]

Методы тестирования и оценки надежности: развитие сложных АИС требует совершенствования методов тестирования и оценки надежности. Критически важно выявлять потенциальные уязвимости и дефекты в системе на ранних этапах разработки, чтобы предотвратить их влияние на более поздних этапах.

Обучение персонала: пользователи и администраторы систем играют ключевую роль в обеспечении надежности. Эффективные программы обучения не только повышают компетентность персонала, но и содействуют сознательности в вопросах безопасности.

Стратегии восстановления: в случае сбоев или атак, важно иметь эффективные стратегии восстановления. Это включает в себя регулярное создание резервных копий данных, разработку планов восстановления и обеспечение быстрого восстановления системы после инцидентов.

Соблюдение регулирований: в условиях строгих регуляторных требований в различных отраслях, обеспечение соответствия стандартам и законодательству становится неотъемлемым элементом обеспечения надежности.

Все эти вызовы и требования указывают на необходимость постоянного совершенствования методов обеспечения надежности АИС и подчеркивают динамичный характер этой области.

Рисунок 2 – Вызовы и требования к обеспечению надежности АИС

2 Методологии и подходы к обеспечению надежности

В этой главе рассматриваются различные методологии и подходы к обеспечению надежности автоматизированных информационных систем. Освещаются основные стратегии тестирования, анализа и обеспечения безопасности. Приводятся примеры успешных практик в области обеспечения надежности.

Методологии тестирования надежности

Методологии тестирования играют решающую роль в обеспечении надежности АИС. Различные стратегии, такие как функциональное, нагрузочное, исследовательское тестирование и тестирование на уязвимости, используются для выявления дефектов и проблем в работе системы. Регулярное и систематическое тестирование позволяет выявлять и устранять проблемы на ранних стадиях разработки, повышая уровень надежности.

Методологии управления рисками

Эффективное управление рисками включает в себя методологии для идентификации, анализа и оценки потенциальных угроз. Методы качественной и количественной оценки рисков помогают организациям принимать обоснованные решения относительно того, какие меры по обеспечению надежности следует принимать. Включение процесса управления рисками в жизненный цикл АИС способствует созданию более устойчивых и безопасных систем.

Принципы "безопасность по умолчанию"

Методологии разработки, основанные на принципе "безопасность по умолчанию", предполагают, что система должна быть построена с максимальной степенью безопасности изначально. Интеграция безопасности во все аспекты разработки, начиная с архитектуры и заканчивая кодированием, способствует созданию стабильных и защищенных АИС. [4]

Интеграция принципов DevOps

Принципы DevOps интегрируют процессы разработки и эксплуатации, обеспечивая непрерывность и автоматизацию. Это способствует более быстрой реакции на изменения и устранение дефектов. Использование DevOps-методологий также ускоряет выдачу обновлений и позволяет эффективно внедрять новые меры безопасности и надежности.

Постоянное улучшение и оценка

Методологии обеспечения надежности должны включать в себя стратегии постоянного улучшения и оценки. Регулярные аудиты безопасности, анализ инцидентов, сбор обратной связи от пользователей и постоянное обновление методов и инструментов являются неотъемлемой частью процесса обеспечения надежности АИС.

Примеры успешных практик в обеспечении надежности автоматизированных информационных систем:

1. Непрерывное тестирование и интеграция (ci/cd) – регулярное автоматизированное тестирование кода и его интеграция в основную ветку разработки с использованием CI/CD-пайплайнов. Преимущества: обеспечивает раннее выявление и устранение дефектов, снижает вероятность появления ошибок в продакшене, улучшает стабильность системы.

2. Применение искусственного интеллекта и аналитики данных – использование алгоритмов машинного обучения для анализа поведения системы и обнаружения необычных или подозрительных активностей. Преимущества: улучшает способность системы распознавать и реагировать на новые угрозы, сокращает время обнаружения инцидентов. [5]

3. Восстановление после отказов с автоматизацией – разработка и регулярное тестирование механизмов автоматического восстановления после сбоев. Преимущества: сокращает время простоя системы, обеспечивает быстрое восстановление работы после инцидентов.

Общее понимание и эффективное использование этих методологий способствуют созданию надежных и устойчивых автоматизированных информационных систем. Эта глава подчеркивает необходимость комплексного подхода к обеспечению надежности, включающего в себя не только технические аспекты, но и стратегии управления, обучения персонала и постоянного совершенствования.

3 Технологии и инструменты обеспечения надежности

В данной главе рассматриваются современные технологии и инструменты, используемые для обеспечения надежности автоматизированных информационных систем. Происходит анализ средств тестирования, систем контроля доступа, средств защиты от вредоносных атак, а также инструментов резервирования и восстановления данных.

Мониторинг и аналитика

В данном контексте, мониторинг включает в себя использование инструментов, таких как Prometheus, Nagios и ELK Stack, для постоянного отслеживания состояния системы. Эти средства предоставляют реальное время видимости в производительность, доступность и безопасность компонентов системы. Аналитика, осуществляемая с использованием инструментов типа Splunk и Grafana, помогает обрабатывать и анализировать данные мониторинга, выявлять аномалии и предоставлять ценные инсайты.

Автоматизированное тестирование и тестирование нагрузки

Инструменты автоматизированного тестирования, такие как Selenium, JUnit и Appium, позволяют автоматизировать процессы тестирования функциональности и стабильности системы. Это сокращает время, необходимое для тестирования, и обеспечивает регулярность процесса. Инструменты тестирования нагрузки, вроде Apache JMeter и Gatling, используются для моделирования нагрузки и оценки производительности системы под различными условиями.

Средства обеспечения безопасности

В области безопасности используются программы антивирусной защиты, такие как Kaspersky и McAfee, чтобы обнаруживать и блокировать вредоносные программы. Также применяются системы обнаружения вторжений (IDS), такие как Snort и Suricata, для мониторинга сетевой активности и выявления подозрительных действий. Эти инструменты обеспечивают высокий уровень защиты от внешних и внутренних угроз. [6]

Резервное копирование и восстановление

Системы резервного копирования, например, Veeam и Acronis, регулярно создают копии данных и конфигураций системы. Это гарантирует наличие резервной копии в случае сбоев, атак или случайного удаления данных. Планы восстановления после отказов разрабатываются и тестируются, чтобы минимизировать время простоя системы и обеспечивать быстрое восстановление работы после инцидентов.

Использование искусственного интеллекта и машинного обучения

Алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта применяются для анализа данных, выявления аномалий и предсказания возможных проблем. Эти технологии значительно повышают эффективность системы в предотвращении отказов, предоставляя интеллектуальные инструменты для обработки данных и выявления изменений в нормальном поведении системы.

Принципы безопасного программирования

Использование методов безопасного программирования становится ключевым элементом в создании устойчивых к атакам приложений. Это включает в себя правильное управление аутентификацией и авторизацией, санитарное программирование, шифрование данных, и другие практики, направленные на предотвращение уязвимостей и атак.

Все эти технологии и инструменты совместно обеспечивают комплексное обеспечение надежности АИС, позволяя эффективно предотвращать сбои, обеспечивать безопасность данных и обеспечивать стабильность работы системы.

4 Инновационные тенденции и перспективы в обеспечении надежности автоматизированных информационных систем

В данной главе рассматриваются последние инновации и тенденции в области обеспечения надежности автоматизированных информационных систем (АИС). Сфера информационных технологий постоянно развивается, и новые подходы в обеспечении безопасности и надежности становятся критически важными.

• Блокчейн в обеспечении безопасности – исследование применения технологии блокчейн для создания децентрализованных и надежных систем хранения и передачи данных.

• Квантовые технологии и их влияние на надежность – анализ возможных угроз и преимуществ использования квантовых технологий в контексте обеспечения надежности АИС.

• Интеграция интернета вещей (iot) и безопасность – рассмотрение вызовов и решений при интеграции большого количества устройств IoT в информационные системы с упором на обеспечение их безопасности и надежности.

• Роль искусственного интеллекта в прогнозировании и защите от угроз - исследование, как искусственный интеллект используется для анализа данных, выявления потенциальных угроз и предсказания будущих сценариев для обеспечения надежности систем.

• Серверные и облачные технологии в контексте надежности – оценка применения серверных и облачных технологий для обеспечения гибкости, масштабируемости и надежности информационных систем. [7]

Заключение

Работа «Методы и средства обеспечения надежности автоматизированных ИС» представила обширный обзор технологий, инструментов и методов, используемых для обеспечения надежности автоматизированных информационных систем (АИС).

В первой главе работы были рассмотрены общие принципы обеспечения надежности, включая понятия и методы расчета надежности. Во второй главе были затронуты вопросы методологии и подходов к обеспечению надежности, выделяя важность внедрения принципов безопасного программирования, регулярных аудитов безопасности и обучения персонала.

В третьей главе, посвященной технологиям и инструментам обеспечения надежности, была подчеркнута роль мониторинга и аналитики, автоматизированного тестирования, средств безопасности, резервного копирования и восстановления, а также было рассмотрено применение искусственного интеллекта и машинного обучения.

В процессе изучения различных программных комплексов был выявлен ряд успешных практик, таких как непрерывное тестирование, принципы безопасного программирования, регулярные аудиты безопасности и использование искусственного интеллекта для анализа данных.

В работе особенно отмечено, что обеспечение надежности АИС — это многогранный процесс, требующий комплексного подхода, включающего технические, методологические и организационные аспекты. Результаты сравнительного анализа программных комплексов предоставляют ценную информацию для выбора наилучших решений в конкретных контекстах применения.

Однако, следует отметить, что область обеспечения надежности АИС постоянно развивается, и компании должны быть готовы к инновациям, постоянному обучению и улучшению своих практик.

Список использованной литературы

1. Майерс Г. Надёжность программного обеспечения/Мир. – М., 1980. – 360 с.

2. Липаев В.В. Надёжность программных средств /СИНТЕГ. – М., 1998. – 232 с.

3. Бандурова Елизавета Евгеньевна, Омельченко Татьяна Александровна МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ // NBI-technologies. 2021. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizmy-obespecheniya-nadezhnosti-obektov-informatsionnyh-sistem (дата обращения: 29.11.2023).

4. ГОСТ 27.001-95. Межгосударственный стандарт. Система стандартов "Надежность в технике". Основные положения. Минск: Межгосударственныйсовет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997 –3 с.

5. Смирнов О. С. Метод обеспечения надежности промышленных информационных систем // Управление инновациями: теория, методология, практика. 2012. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-obespecheniya-nadezhnosti-promyshlennyh-informatsionnyh-sistem (дата обращения: 29.11.2023).

6. Казарин, О. В. Методология защиты программного обеспечения. Научные проблемы безопасности и противодействия терроризму / О.В. Казарин. - М.: МЦНМО, 2009. - 464 c.

7. Котляров, В. П. Основы тестирования программного обеспечения / В.П. Котляров, Т.В. Коликова. - М.: Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 288 c.

Код для цитирования: Скопировать