Наукова діяльність кафедри захисту інформації (ЗІ)


Науковий напрям кафедри захисту інформації пов’язаний переважно з дослідженням і розробкою технічних засобів захисту інформації, систем захисту комп’ютерних мереж,нових принципів побудови та методології проектування засобів вимірювання імітансу, з розвитком теоретичних основ синтезу й аналізу число-імпульсних функціональних перетворювачів.

У своїй діяльності кафедра тісно співпрацює із Західним регіональним навчально-науковим центром захисту інформації Національного університету «Львівська політехніка».

Співробітники кафедри активно розвивають цілу низку напрямів наукових досліджень.

Напрям побудови та розробка системи захисту інформації у комп’ютерних мережах із використанням систем приманок очолює доцент А. З. Піскозуб. До наукових досліджень у ньому залучені аспіранти Н. П. Тимошик, Р. П. Тимошик, П. В. Хромчак, А. В. Новак. Цей напрям є перспективним у сфері захисту комп’ютерних систем та мереж, адже системи-приманки — це ефективний інструмент виявлення й аналізу мережевих атак. Завдяки зібраній із систем-приманок інформації аналітики мережевої безпеки отримують дані про нові засоби та підходи у здійсненні мережевих атак.

Колектив кафедри вперше в Україні розробив моделі та алгоритми системи інтроспекційного аналізу для системи стійкого до виявлення та прихованого збирання інформації із систем приманок. Розроблені моделі базуються на принципах взаємодії контрагентів, елементах теорії ігор, теорії нечітких множин, ланцюгах маркова та баєсівських мережах і дають змогу визначити критичні для моніторингу та збору інформації елементи інформаційної системи, яка виконує роль приманки. Завдяки використанню методів групового врахування аргументів вдалося створити систему протидії атакам.

Упродовж 2006–2009 рр. з цього напряму виконано такі роботи:
  • запропоновано модель комплексної системи захисту приманок від атак «відмова в обслуговуванні» на системи-приманки;
  • реалізовано систему розпізнавання DoS атак для приманок за допомогою комбінаторного алгоритму МГВА динамічною реконфігурацією;
  • підготовлено концепцію системи розпізнавання аномалій та атак із маршрутизацією підозрілої мережної активності в мережі приманок для підвищення «видимості» систем пасток;
  • розроблено систему стійкого та прихованого перехоплення подій у приманці;
  • розроблено математичне та програмне забезпечення для реалізації механізму прихованого збирання інформації;
  • розроблено методи реверсивного реінженірінгу процесорних команд та виділення сегментів подій,що стосуються виконання команд у віртуалізованій операційній системі під керуванням ОС Linux;
  • розроблено методику надання дезінформації противнику для приховування факту віртуалізованості системи та протидії виявленню приманок із боку зловмисника;
  • сформульовано основні вимоги для моніторів віртуальних машин, які були б здатні забезпечити механізм інтроспекційного аналізу пам’яті, процесора, системних подій, та інтерфейс інтроспекції файлового масиву.
Сучасний прогрес у галузі глобальних та локальних інформаційних мереж потребує нових методів безпечної передачі інформації каналами телекомунікацій при забезпеченні високої швидкодії та зростання обсягів інформаційних потоків. Тому актуальною стала розробка цілісної теорії для оптимізації структури та технології функціонування захищених інформаційних мереж. Цей напрям очолює доц. Л. Т. Пархуць. Зокрема, науковці працюють над такими завданнями:
  • створення моделі процесу обміну інформацією в захищеній інформаційній мережі,
  • розробка підходів та створення матриці чутливості системи захисту інформації,
  • оптимальна організація архітектури захищеної інформаційної мережі,
  • оцінка ефективності алгоритмів комутації інформаційних потоків,
  • розробка алгоритмів для оптимізації організації мережі та методів глобального і локального управління у ній,
  • дослідження та реалізація методів і алгоритмів адаптивної маршрутизації,
  • розробка методів кількісної та якісної оптимізації архітектури та методів знаходження оптимальної конфігурації мережі.
Результати роботи впроваджено в навчальному процесі кафедри для бакалаврів напряму 6.170101 «Безпека інформаційно-комунікаційних технологій» та фахівців спеціальності 7.160105 «Захист інформації в комп’ютерних системах і мережах».
Запропоновані методи оптимізації та алгоритми функціонування основних вузлів та елементів інформаційної мережі дозволяють суттєво покращити якість та ефективність роботи інформаційної мережі при її модернізації та отримати кращі результати для проектування нової.

Науковий напрям розвитку теоретичних основ визначення ефективності захисту мовної інформації розробляють працівники кафедри проф. В. Б. Дудикевич, доц. Л. Т. Пархуць. Зокрема, вони займаються дослідженням мовної та акустичної інформації; аналізом та визначенням методів опису й розпізнавання акустичних сигналів, типових природних та штучних шляхів витоку акустичних та мовних сигналів; оцінкою ризиків утрати інформації.

Зараз на кафедрі проводяться роботи на державне замовлення за темою «Розвиток методів та способів технічного захисту інформації», якою керує проф. В. Б.Дудикевич.

Науковий напрям з розвитку теоретичних основ синтезу й аналізу ЧІФП започаткував проф. В. Б. Дудикевич на кафедрі автоматики й телемеханіки в 1975 р. Напрям стосується розробки нових принципів побудови ЧІФП, призначених для опрацювання число-імпульсних кодів (ЧІК) у реальному масштабі часу. Розвинуто теорію оцінки метрологічної і технологічної доцільності використання ЧІФП, яка дозволяє комплексно враховувати їх основні характеристики. Створено теорію синтезу ЧІФП з імпульсними зворотними зв’язками,що забезпечують суттєве покращення їх характеристик. На основі запропонованих нових принципів побудови синтезовано ЧІФП для реалізації логарифмічних, степеневих, показникових, тригонометричних та інших функцій. Запропоновано методику аналізу точності базових елементів ЧІФП у статичному режимі їх роботи. Отримані наукові результати використані для розробки низькочастотного частотоміра, цифрових блоків дозиметричних пристроїв,цифрового дворівневого синтезатора частоти, імпульсного функціонального процесора.

У наукових дослідженнях цього напряму задіяні працівники кафедри: професори В. Б. Дудикевич, В. М. Максимович, доценти А. Я. Горпенюк, А. Е. Лагун, Л. В. Мороз, В. І. Отенко, З. М. Стрілецький, О. І. Гарасимчук, асистенти Р. Д. Баран, Б. Д. Будз, Н. М.Лужецька, М.Ю.Стахів. У межах цієї тематики були виконані науково-дослідні роботи за планом Міністерства освіти і науки України: «Швидкодіючі перетворювачі інформації для вимірювальних приладів і систем» (1996—1997),"Високоточні перетворювачі інформації для вимірювальних приладів і систем" (1998–1999), «Методи аналізу, синтезу, математичного та фізичного моделювання перетворювачів інформації для вимірювальних приладів і систем» (2000–2001), «Проблемно-орієнтовані перетворювачі інформації» (2002–2003), «Теоретичні засади створення швидкодіючих проблемно-орієнтованих перетворювачів інформації» (2004–2005), «Розвиток теорії аналізу і синтезу проблемно-орієнтованих перетворювачів інформації» (2006–2007).

За участю працівників кафедри були також виконані та впроваджені НДР: «Розробка науково методичних та технічних пропозицій для реалізації радіологічних вимірювань» (ВО «Оріон», Тернопіль), «Проектування та логічне моделювання функціональних базових елементів та ВІС числоімпульсного функціонального процесора на основі БМК ХМЗ» (НДІ мікроприладів, Київ).

Робота з розвитку методів і засобів опрацювання вихідних сигналів дозиметричних детекторів стосується удосконалення принципів побудови сучасних дозиметричних пристроїв. Розроблено оригінальні апаратні і програмні засоби опрацювання вихідних сигналів дозиметричних детекторів, що забезпечують покращення метрологічних характеристик пристроїв. Створено імітаційні моделі джерел випромінення, детекторів і засобів опрацювання, які дозволяють аналізувати статичні і статистичні характеристики дозиметрів у процесі їх проектування. Дозиметричні пристрої різного призначення, створені на основі нових принципів їх побудови, серійно випускаються і використовуються у різних галузях.

Ця робота є результатом співпраці науковців Національного університету «Львівська політехніка», Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій і Науково-виробничого приватного підприємства «Спаринг-Віст Центр». У наукових роботах цього напряму задіяні професори В. Б.Дудикевич, В. М.Максимович і доцент О. І. Гарасимчук.

У науковому напрямі, який очолює професор В. В. Хома, розроблено нові принципи побудови та методології проектування засобів вимірювання імітансу для широкого кола прикладних задач на основі використання можливостей сучасних методів та пристроїв цифрового оброблення сигналів.Створено універсальну математичну модель активних вимірювальних перетворювачів «імітанс-напруга», розвиваються методи покращення метрологічних характеристик вимірювачів імітансу прямої дії, які ґрунтуються на використанні структурно-алгоритмічної корекції похибок, що дозволяє на три порядки розширити діапазон робочих частот вимірювачів. Розвинуто теорію побудови цифрових автокомпенсаційних вимірювачів імітансу з обробкою інтегральних значень сигналів в аспекті підвищення ефективності зрівноваження. Закладено новий напрям у теорії вимірювання імітансу — автокомпенсаційні вимірювачі з одновимірною системою зрівноваження, перевагами яких є поєднання високої швидкодії із точністю цифрових астатичних компенсаторів змінного струму.

Набули розвитку дослідження, пов’язані зі створенням реографічних пристроїв для діагностики стану серцево-судинної системи (проф. В. В. Хома, доц. Я. Р. Совин), аналізаторів імпедансу телефонних ліній для виявлення несанкціонованого підключення (проф. В. В. Хома, асист. В. М. Іванюк), а також системи імпульсної рефлектометрії для виявлення та класифікації неоднорідностей проводових ліній зв’язку (проф. В. В.Хома, асп. Б.Ю.Дудикевич).

Під керівництвом проф. В. Д. Погребенника було розроблено теоретичні засади побудови автоматизованих засобів оперативного вимірювання інтегральних параметрів водного середовища та донних відкладень в умовах дії інтенсивних завад і шумів. Запропоновано нові інформативні параметри — вихровий компонент швидкості течії та сумарну концентрацію домішок у воді, які дають змогу проводити безпосередні спостереження дрібномасштабних вихрових утворень та оперативно виявляти рівень забруднення. Розроблено нову методологію процесів відбору інформації для систем оперативного моніторингу,яка ґрунтується на використанні лінійних і нелінійних ефектів взаємодії акустичних коливань із середовищами, на розробці нових методів вимірювання інформативних параметрів багаторазово відбитих сигналів,що забезпечило високу точність і вірогідність класифікації створених вимірювальних акустичних систем.

Набули розвитку дослідження, пов’язані зі створенням комп’ютерної системи екологічної безпеки водних об’єктів Львівської області (проф. В. Д. Погребенник, асп. О. Ю. Огуряєва), комп’ютерної системи експрес-аналізу елементного складу водного середовища (проф. В. Д. Погребенник, асп. А. В. Пашук), а також ультразвукової системи охоронної сигналізації (проф. В. Д. Погребенник, асп. Р. В. Політило).

Оскільки сучасний рівень розвитку науки є основою для створення та освоєння принципово нових інформаційно-вимірювальних технологій, засобів і систем, які є пріоритетними напрямами фундаментальних та прикладних досліджень, науковці кафедри захисту інформації активно займаються пошуком нових методів та засобів вимірювання температури, перетворення теплової енергії на електричну шляхом запровадження нових високоефективних термометричних та термоелектричних матеріалів, які можуть бути використані як первинні перетворювачі температури.

На кафедрі виконувалися і виконуються держбюджетні науково-дослідні роботи «Дослідження термоелектричних інтерметалічних напівпровідникових матеріалів ZrNiSn та TiNiSn як робочих елементів енергоощадних джерел електричного струму» (2006) та «Дослідження термоелектричного інтерметалічного напівпровідникового матеріалу TiCoSb як робочого елемента енергоощадних джерел електричного струму» (2008).

Опубліковано понад 50 наукових праць у фахових наукових журналах, із них 15 статей — у журналах «філадельфійського списку». За результатами досліджень докторську дисертацію захистив у 2008 р. В. О. Ромака, який на цей час працює на посаді професора кафедри.

За участю працівників кафедри розроблені та впроваджені:
  • імпульсний функціональний процесор (професори В. Б.Дудикевич і В. М.Максимович, доц. А. Я. Горпенюк);
  • цифрові блоки радіометра-дозиметра гамма-бета-випромінювань РКС-01 «СТОРА», дозиметра-радіометра гамма-бета-випромінювань ДКС-01М "СЕЛВІС«,дозиметра-радіометра гамма-бета-випромінювань пошукового МКС-07 «ПОШУК», дозиметра-радіометра універсального «МКС-У» (проф. В. Б.Дудикевич, проф. В. М.Максимович);
  • програмні й апаратні засоби імітації вихідних сигналів дозиметричних детекторів (проф. В. М. Максимович, доц. О. І. Гарасимчук);<
  • низка нових ЧІФП і пристроїв на їх основі (проф. В. Б. Дудикевич, проф. В.М.Максимович, доц. А.Я.Горпенюк, доц. А. Е. Лагун), зокрема базові вузли ЧІФП, обернено-пропорційний перетворювач ЧІК та логарифмічний перетворювач ЧІК — усі зі змінною розрядністю, дворівневий синтезатор частоти, двійково-десятковий обернено-пропорційний перетворювач ЧІК та низькочастотний частотомір;
  • перетворювач параметрів імітансу для мікропроцесорного мультиметра ЦК-4801, портативний цифровий вимірювач CLR АК-121 (проф. В. В.Хома),вимірювальний канал комп’ютерного аналізатора показників кровообігу на основі методу імпедансної плетизмографії (проф. В. В. Хома, доц. Я. Р.Совин);
  • комп’ютерні інформаційно-вимірювальні системи типу «Акватест» (проф. В. Д. Погребенник, асп. А. В. Романюк), які здійснюють селективні та інтегральні вимірювання параметрів багатокомпонентних водних розчинів та передавання інформації за допомогою інтерфейсу RS-232 та інформаційної технології CDMA.
Кафедра ЗІ бере участь у формуванні фахового щорічного вісника Національного університету «Львівська політехніка» «Автоматика, вимірювання та керування», у якому публікуються статті науковців, що відображають результати досліджень у галузі вимірювань і засобів керування із застосуванням сучасної аналогової і цифрової техніки, зокрема мікропроцесорних систем. Крім того, проводяться регулярні міжвідомчі міжрегіональні семінари Наукової ради НАН України «Технічні засоби захисту інформації».

Співробітники кафедри також беруть активну участь у діяльності державних, освітніх та наукових структур, зокрема Комітету Верховної Ради України з питань національної безпеки і оборони, Львівського регіонального відділення Міжнародної академії комп’ютерних наук і систем, Науково-методичної комісії МОН України з інформаційної безпеки, Експертної ради Державної акредитаційної комісії МОН України з комп’ютерних наук і технологій та національної безпеки.

До наукової роботи кафедри залучаються кращі студенти (Б.Дудикевич, В. Романко, К. Фідря, І. Опірський, В. Ракобовчук,Ю.Гарасим, В.Стеренчук), чиї досягнення відзначені дипломами і стипендіями вищих органів влади.

Кафедра ЗІ з наукової та методичної роботи активно співпрацює зі спорідненими кафедрами вищих навчальних закладів Києва, Харкова, Вінниці, Дніпропетровська, Миколаєва,Севастополя, Чернівців.