Реализация процессов выполнения пакетов заданий в системах Flow Shop подвержена влиянию отказов приборов и их простоев при восстановлении. Поддержание заданного уровня надежности систем обеспечивается периодическим техническим обслуживанием их приборов, связанным с устранением неполадок, являющихся причинами отказов. В течение интервалов времени обслуживания приборы являются недоступными для реализации назначенных им функций. Планирование обслуживания приборов позволяет определить интервалы времени между их реализациями. Однако положение реализаций обслуживания приборов может не являться фиксированным, а только -  входить во временны́е интервалы заданной длительности (временны́е «окна»). В этом случае положение реализаций обслуживания приборов оптимизируется с учетом характера процессов выполнения пакетов заданий в системах. В то же время выполняемые в системах задания, включаемые в пакеты, могут входить в состав заказов, для которых заданы директивные сроки окончания исполнения. Вследствие этого актуальна задача оптимизации составов пакетов заданий, включения пакетов в интервалы доступности приборов не фиксированной длительности, порядков выполнения пакетов в этих интервалах при вхождении заданий в заказы, с определенными для них директивными сроками. При незначительных размерах задач их решения могут быть получены путем использования смешанного целочисленного линейного программирования.

Цель работы состоит в формировании новой математической модели целочисленного программирования оптимизации решений указанного вида. Для ее достижения использованы методы построения моделей математического программирования. На первом этапе реализовано формирование нелинейной математической модели. Получены выражения, используемые для построения ограничений, соответствующих распределению всех заданий по пакетам. C целью снижения временны́х затрат на получение решений проведена линеаризация модели. Для ее верификации разработано приложение в среде IBM ILOG CPLEX. В ходе исследований получены результаты, которые показали эффективность модели для решения задач планирования выполнения пакетов заданий в системах Flow Shop при изменяющейся периодичности обслуживания и условии вхождения заданий в заказы с определенными для них директивными сроками исполнения. Результаты имеют практическую значимость при решении задач малой размерности построения расписаний выполнения пакетов заданий в производственных системах.

В условиях стремительного роста масштаба и критичности IoT‑инфраструктур особенно актуальной становится задача обеспечения отказоустойчивости гибридных систем, сочетающих туманные и облачные вычисления, способных поддерживать заданный уровень сервиса при сбоях узлов и каналов связи.

Целью исследования является разработка и оценка математической модели отказоустойчивости для распределенной IoT‑среды, а также выработка подходов к динамической балансировке нагрузки с учетом показателей надежности, сетевых задержек и интенсивности загрузки узлов.

В работе использованы методы теории непрерывных марковских цепей, теории массового обслуживания, а также эксперимент на туманных узлах и облачном сервере с варьированием сетевых параметров и сценариев отказов.

Результаты. В ходе исследования были получены решения по построению интегральной метрики, объединяющей надежность, задержку и загрузку, а также алгоритмические правила перераспределения задач между туманными и облачными узлами, обеспечивающие устойчивое функционирование IoT‑сети при частичных отказах инфраструктуры. Экспериментальные результаты показали, что применение предложенной модели для динамической балансировки нагрузки позволяет снизить среднее время простоя системы на 32 % и уменьшить задержки для критических задач в 4–6 раз по сравнению с чисто облачными архитектурами.

Научная новизна работы заключается в разработке математической модели отказоустойчивости гибридной IoT‑системы на основе непрерывных марковских цепей, которая интегрирует показатели надежности узлов, сетевых задержек и коэффициентов загрузки в единую интегральную метрику устойчивости, а также метода динамической балансировки нагрузки в туманно-облачной архитектуре, использующего интегральную метрику в качестве критерия перераспределения задач между узлами для минимизации простоев и задержек при частичных отказах инфраструктуры.

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии аппарата математического моделирования отказоустойчивости распределенных IoT‑систем и в предложении формализованного критерия оценки их устойчивости в динамических условиях эксплуатации.

Практическая значимость заключается в возможности использования разработанной модели и интегральной метрики при проектировании и настройке гибридных архитектур Интернета вещей, выборе параметров резервирования и правил перераспределения нагрузки, а также при разработке рекомендаций по оптимизации потоков данных для повышения стабильности и производительности реальных телекоммуникационных и индустриальных IoT‑платформ.

Актуальность. Рост трафика реального времени (видеосвязь, стриминг, облачные сервисы) предъявляет повышенные требования к качеству обслуживания в сетях. Традиционные методы балансировки нагрузки, ориентированные только на загрузку узлов сети, не учитывают потерю пакетов, задержку и джиттер. Существует потребность в усовершенствованных алгоритмах балансировки для программно-конфигурируемых сетей, способных динамически учитывать, как нагрузку трафика на узлы сети, так и его качественные характеристики.

Цель: разработка, теоретическое обоснование и экспериментальная апробация методики балансировки сетевого трафика на базе комбинированного параметра качества для программно-конфигурируемых сетей, обеспечивающей соблюдение требований к качеству обслуживания клиентского трафика.

Методы: теоретический анализ SLA операторов связи для выявления ключевых параметров качества обслуживания в сетях, математическое моделирование и формализация процедуры нормализации разнородных параметров качества, метод балансировка трафика на основе модифицированного алгоритма Enhanced Weighted Round–Robin, с использованием разработанного программного обеспечения имитационного моделирования балансировки трафика в сети SDN.

Решение. Разработана методика динамической балансировки, с интегрированным расчетом комбинированного параметра качества обслуживания в сетях. Предложен механизм нормализации параметров качества в единый весовой коэффициент на основе анализа отраслевых стандартов. Экспериментально доказана эффективность: методика обеспечила равномерное распределение нагрузки и улучшение комбинированного показателя качества обслуживания в сетях на 46 % по сравнению с методикой балансировки только по нагрузке.

Новизна. Впервые разработана оригинальная адаптивная модель математической нормализации разнородных параметров Quality of Service. Создано специализированное программное обеспечение для имитационного моделирования и визуализации метода балансировки с учетом Quality of Service.

Практическая значимость. Разработка готового инструмента для моделирования и тестирования устойчивости инфраструктуры. Демонстрация практической реализации интеллектуальной балансировки для внедрения в контроллеры SDN.

В работе исследуется компромисс между энергетической и спектральной эффективностью в многосотовых системах massive MIMO. Актуальность исследования обусловлена необходимостью одновременного повышения пропускной способности и снижения энергопотребления базовых станций в беспроводных сетях следующего поколения при росте числа антенн и обслуживаемых пользователей.

Цель исследования. Выявить влияние числа антенн базовой станции, количества обслуживаемых пользователей, схем линейной обработки сигналов и параметров аппаратной реализации на энергетическую эффективность многосотовых систем massive MIMO и определить конфигурации, обеспечивающие наилучший компромисс между энергетической и спектральной эффективностью.

Используемые методы. В статье разработана математическая модель системы massive MIMO, учитывающая число антенн базовой станции M, количество пользовательских устройств K, а также различные схемы линейной обработки сигналов (MR, ZF, RZF, S-MMSE, M-MMSE). В модель включены параметры потребляемой мощности, отражающие особенности аппаратной реализации, рассмотренные в виде двух наборов характеристик элементной базы. Оценка энергетической и спектральной эффективности выполнена на основе имитационного моделирования для различных конфигураций системы.

Результаты. Показано, что оптимальное соотношение числа антенн к количеству пользователей M/K ≈ 3–4 обеспечивает максимальную энергетическую эффективность без существенного снижения спектральной производительности. Установлено, что алгоритмы M-MMSE и S-MMSE демонстрируют наилучшие показатели энергетической эффективности при умеренной вычислительной сложности, особенно при использовании улучшенной аппаратной базы. Полученные зависимости подтверждают наличие выраженного оптимума энергетической эффективности при увеличении числа антенн базовой станции.

Новизна работы заключается в комплексном анализе компромисса между энергетической и спектральной эффективностью в многосотовых системах massive MIMO с одновременным учетом схем линейной обработки сигналов и параметров аппаратной реализации, что позволяет обосновать практические рекомендации по выбору конфигурации базовых станций в условиях технологических ограничений.

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании и оптимизации энергоэффективных многосотовых систем massive MIMO для беспроводных сетей связи следующего поколения с учетом технологических ограничений аппаратной реализации и требований к качеству обслуживания.

Цифроаналоговые преобразователи широко и эффективно применяются в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения, когда необходимо преобразование цифрового кода управления в аналоговый параметр – ток или напряжение. Их используют, в том числе и в цифроаналоговых синтезаторах частоты для получения требуемой формы огибающей синтезируемого сигнала, широко применяют в видео- и аудиоинтерфейсах, в цифровых осциллографах и в источниках прецизионных сигналов. В настоящее время основными проблемами при построении прецизионных и (или) быстродействующих цифроаналоговых преобразователей являются технологические ограничения производства, а именно – конечная точность реализации аналоговых элементов – прежде всего, аналоговых ключей напряжения (тока) и резисторов матрицы R-2R. Поэтому актуален структурный метод преодоления существующих технологических проблем.

Цель настоящей работы заключается в теоретическом обосновании нового подхода к идеологии цифроаналогового преобразования и в построении структур цифроаналоговых преобразователей повышенной точности и (или) быстродействия.

Решение проблемы заключается в увеличении числа опорных сигналов на входах парциальных цифроаналоговых преобразователей вне зависимости от их внутренней структуры, но при безусловном обеспечении жесткого дробно-кратного (нониусного) соотношения величин опорных сигналов. При этом сопряжение нониусных опорных сигналов необходимо производить всего в двух точках – в начале и в конце шкалы, причем на постоянном токе. Точность сопряжения нониусных шкал (опорных сигналов) должна соответствовать конечной точности цифроаналогового преобразования.

Новизна и оригинальность предлагаемого метода заключается в существенном расширении диапазона преобразования цифрового кода управления в аналоговый параметр, т. е. в получении нового качества цифроаналогового преобразования.

Возможность практической реализации новой структуры цифроаналогового преобразователя подтверждена теоретическими расчетами и схемотехническим моделированием с помощью пакета Microcap12, которое показало корректность разработанного метода. Предлагаемое решение позволяет обойти технологические ограничения производства на потенциально достижимую точность преобразования при изготовлении микросхем цифроаналогового преобразователя и обеспечивает качественно новые возможности техники цифроаналогового преобразования.

Актуальность работы обуславливается широким распространением сетей стандарта IEEE 802.11. В статье рассматриваются ключевые нововведения, связанные с переходом от седьмого поколения стандарта Wi-Fi IEEE 802.11be, известного как Wi-Fi 7, к восьмому поколению стандарта IEEE 802.11bn, получившему название Wi-Fi 8. В частности, акцент сделан на улучшениях пропускной способности, внедрении более совершенных методов модуляции и поддержке многоканальных передач, что позволяет значительно повысить скорость и стабильность соединений. Восьмое поколение стандарта должно привнести принципиально новые подходы к организации взаимодействия между клиентским устройством и точкой доступа. В отличие от 802.11be, в 802.11bn предполагается реализация возможности одновременной работы одного клиента с несколькими точками доступа, и наоборот, что принципиально изменит большинство существующих механизмов управления радиосредой, но то же время обеспечит недостижимую ранее потенциальную непрерывность работы в рамках распределенной в пространстве беспроводной инфраструктуры. Рассматриваются также актуальные задачи, стоящие перед индустрией, включая проблему совместимости с предыдущими поколениями стандартов и сложности, возникающие при проектировании беспроводных локальных вычислительных сетей.

Целью данной работы является систематизированный обзор основных особенностей последнего дополнения стандарта IEEE 802.11be, известного как Wi-Fi 7, и разрабатываемого в настоящий момент следующего поколения IEEE 802.11bn, получившего название Wi-Fi 8.

Методы: анализ профессиональной и научной литературы, текстов стандартов и практики их использования в отрасли.

В ходе решения поставленной задачи в работе представлен обзор основных улучшений, ожидаемых в стандарте IEEE 802.11bn. Особое внимание уделяется изменению подходов к проектированию беспроводных локальных вычислительных сетей в контексте новых технологий, таких как Distributed Multi-Link Operation и Multi-AP Coordination.

Теоретическая значимость состоит в анализе основных аспектов нововведений IEEE 802.11be и IEEE 802.11bn. Обозначены научные проблемы, которые требуют переработки и усложнения существующих моделей и методов. К ним относятся: динамическое распределение ресурсов в многодиапазонных сетях, оптимизация использования спектрального ресурса, развитие алгоритмов управления радиоресурсами, развитие алгоритмов обеспечения хендовера.

Практическая значимость: полученный результат может быть использован при постановке задач проектирования сетей Wi-Fi седьмого и восьмого поколений.

В современных индустриальных сетях Industrial Ethernet обнаружение аномалий и кибератак требует учета протокольной семантики трафика. Актуальность исследования обусловлена ростом числа атак на промышленные системы управления, усилением интеграции производственных и корпоративных сетей, а также широким использованием промышленных протоколов, часть которых изначально не ориентировалась на современные требования к кибербезопасности. Традиционные сигнатурные средства обнаружения ограниченно выявляют ранее неизвестные и скрытные атаки, тогда как подходы, основанные только на статистических характеристиках потоков, нередко теряют важную информацию о логике обмена, ролях сообщений и особенностях прикладного уровня промышленных протоколов. Дополнительную сложность создает дефицит размеченных данных, характерный для реальных промышленных объектов, что затрудняет обучение устойчивых моделей обнаружения атак.

Цель: разработать способ представления промышленного трафика в виде токенизированных последовательностей, пригодных для применения трансформерных моделей в малых сетях Industrial Ethernet.

Методы. Использованы потоково-сессионное агрегирование пакетов, семантическая токенизация полей протоколов Modbus/TCP и OPC UA, эмбеддинги с позиционным кодированием, предварительное обучение в self-supervised режиме и последующее дообучение модели на задаче классификации сессий. Оценка подхода выполнена на наборе данных Malware in Smart Factory.

Результаты. Разработано протокольно-ориентированное представление сетевых сессий, сохраняющее контекст обмена и особенности промышленных протоколов. На наборе данных Malware in Smart Factory трансформерная модель достигла F1-меры 99,3 % при обнаружении атак и превзошла модели LSTM и CNN; предварительное обучение дополнительно повысило качество классификации.

Теоретическая и практическая значимость. Предложенный подход формирует единый входной формат для анализа трафика Modbus/TCP и OPC UA и может использоваться при построении систем обнаружения аномалий и вторжений в малых промышленных сетях.

Протокол точного времени получил широкое распространение во многих сферах, включая такие критически важные отрасли, как энергетический и промышленный комплексы, экономика и связь ‒ где точность синхронизации является необходимым условием функционирования. Несвоевременность получения данных, вызванная возникновением отклонения шкалы времени, может привести к неисправности, что недопустимо. Общедоступность данного протокола делает его привлекательным для потенциального нарушителя, который может вмешаться в работу устройств. Следовательно, все большую актуальность приобретает задача выявления подобных воздействий на начальном этапе с целью недопущения дальнейшего рассогласования системы.

Цель: исследовать вероятные стратегии атак на элементы системы синхронизации, функционирующие по алгоритму поиска лучшего источника; на основе сформированных стратегий атак разработать имитационные модели функционирования элементов системы синхронизации в условиях воздействия атак.

Методы: сбор, систематизация и анализ научно-технической информации, имитационное моделирование с применением агентного подхода.

Результаты: разработан комплекс имитационных моделей процесса функционирования элементов системы синхронизации, функционирующих по алгоритму поиска лучшего источника в условиях воздействия информационных атак.

Теоретическая значимость: на основе комплекса разработанных моделей возможно отслеживать состояния портов устройств протокола точного времени, определять время сходимости алгоритма поиска лучшего источника и в целом отслеживать процесс функционирования элементов системы синхронизации, исходя из атрибутов портов устройств, характеристик каналов связи и различных стратегий проведения атак.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы на реальных сетях связи для выявления скомпрометированных устройств системы синхронизации при наличии информации о характеристиках узлов связи. Имея в наличии статистику оценки времени сходимости алгоритма поиска лучшего источника и сведения о состоянии портов устройств, можно сделать вывод о вероятных объектах атаки и предпринять шаги по ликвидации деструктивных воздействий.

Постановка задачи. Развитие современных технологий приводит к тому, что в процессе реализации многоэтапных атак злоумышленники используют интеллектуальные и высокотехнологические инструменты для сокрытия своего воздействия на сетевую инфраструктуру. Противостояние данным атакам является одной из основных задач мониторинга информационной безопасности сети передачи данных. На основе существующей проблемы постоянно требуются новые инструменты противодействия или же оптимизации работы существующих систем обнаружения аномалий, которые позволяют не только эффективнее получать необходимую информацию, но и на ее основе улучшить прогнозирование потенциальных кибератак в будущем.

Цель исследования: определить взаимосвязь вероятностно-временны́х характеристик процесса мониторинга сетевой безопасности.

Результаты. Предложена структура средства мониторинга сетевой безопасности, в которой используются потоковые двухслойные рекуррентные нейронные сети с управляемыми синапсами для классификации и прогнозирования многоэтапных атак. Проведено моделирование процесса мониторинга сетевой безопасности сети передачи данных с целью определения влияния на него различных факторов. Создано программное обеспечение для расчета вероятностно-временны́х характеристик процесса мониторинга сетевой безопасности сети передачи данных в условиях воздействия злоумышленника.

Теоретическая значимость: использование предлагаемой модели и программного обеспечения позволяет сформировать требования к различным подпроцессам мониторинга сетевой безопасности сети передачи данных.

Практическая значимость: применение предлагаемой модели возможно в качестве основы при разработке систем по предотвращению многоэтапных атак злоумышленника.

Актуальность. Для исследований и тестирования средств обнаружения атак требуются репрезентативные наборы сетевого трафика, однако их сбор и разметка трудозатратны, а распространение ограничено требованиями конфиденциальности и рисками утечек. Синтетические данные позволяют увеличить объем выборок и моделировать редкие сценарии и сценарии «нулевого дня» при сохранении статистических свойств сетевого трафика.

Цель: повышение качества и воспроизводимости формирования синтетических табличных признаков
сетевого трафика на примере Android-приложений за счет применения диффузионной модели Tabular Denoising Diffusion (TabDDPM) и комплексной валидации результатов генерации на согласованном наборе метрик.

Методы. Использована диффузионная генеративная модель TabDDPM, применимая к произвольным табличным наборам данных. Эффективность генерации оценивается методами статистического анализа: сравнение распределений и зависимостей признаков, проверка полезности в прикладной задаче, а также оценка отличия синтетических данных от реальных.

Результат. Выполнен комплексный анализ качества TabDDPM при генерации табличных признаков сетевого трафика атак или нежелательных приложений. Показана возможность формирования контролируемых синтезированных наборов данных, сохраняющих характерные паттерны трафика и обеспечивающих масштабирование обучающих выборок без прямого копирования исходных записей.

Новизна. Предложен согласованный протокол постгенерационной валидации синтетического трафика, сочетающий метрики реалистичности, полезности и неотличимости, что снижает риск некорректных выводов при разрозненной оценке. Для количественной оценки качества генерации синтезируемых данных предложен интегральный показатель качества на основе партициальных метрик.

Теоретическая значимость состоит в развитии методического подхода к верификации табличных диффузионных моделей для задач кибербезопасности.

Практическая значимость заключается в возможности применения получаемых синтетических наборов данных для моделирования компьютерных атак, сценариев «нулевого дня», стресс-тестирования и обучения / проверки систем обнаружения вторжений.