Выбор показателей и критериев эффективности, пути повышения эффективности вычислений логических функций средств, систем, алгоритмов защиты информации

При выборе показателей и критериев эффективности вычисления логических функций средств и систем защиты информации на ЭВМ за основу примем подход, предложенный в [4].

Показателем пространственной эффективности является отношение количества ячеек памяти, необходимых для хранения таблицы истинности к количеству ячеек памяти, необходимых для хранения коэффициентов полиномиального представления: .

Показателем эффективность по трудоемкости вычислений будем считать отношение количества операций (тактов процессора), необходимых для вычисления значения функции при табличном представлении к количеству операций (тактов процессора), необходимых для вычисления значения функции пре полиномиальном представлении: .

Комплексным показателем эффективности будет являться произведение эффективности по трудоемкости и информационной эффективности: .

При задании системы булевых функций таблицей истинности. Полиномиальная реализация будет эффективной, если .

Критерием эффективности будет являться максимальное значение комплексного показателя эффективности: .

Анализ источников [3, 4, 6, 9, 16, 19, 21] позволил определить пути повышения эффективности средств и систем защиты информации, при вычислении их логических функций на ЭВМ (рис. 3).

Рис. 3 Пути повышения эффективности логических вычислений

Для логической функции или системы логических функций, описывающей функционирование средства или системы защиты информации необходимо, в соответствии с выбранным критерием, найти оптимальную форму представления. Но даже оптимальное представление может быть по-разному реализовано на ЭВМ. Например, при полиномиальном представлении можно вычисления производить последовательно, а можно применить алгоритмы распараллеливания вычисления термов [16, 22].

Следующим направлением повышения эффективности вычислений является приведение последовательностных устройств к такому виду, чтобы одной системой булевых функций описывалось несколько шагов функционирования. Это направление будет эффективным, когда полученная система позволит более полно использовать вычислительные возможности процессора, такие как, например, разрядность и набор команд. Такой подход реализован при получении арифметического полинома, описывающего несколько шагов функционирования рекуррентного регистра сдвига, устройства усложнения, кодера сверточного кода, автоматной модели защищенной информационной системы [23, 24].

Однотипные вычисления над большим количеством переменных в средствами вычислительной техники выполняются одновременно над всеми битами регистра. Выделив в реализуемом устройстве группы элементов, выполняющих однотипные операции, возможно применение кратных логических вычислений [3, 22].

Как было отмечено выше, в дискреционных моделях разграничения доступа используются матрицы доступа. Определение прав доступа с использованием матрицы доступа можно свести к вычислению системы булевых функций. Однако, в зависимости от количества объектов доступа, такая булева функция может быть определена не на всех наборах. Алгоритм оптимизации не полностью определенных булевых функций позволяет выбрать наиболее оптимальную форму представления [6].

Таким образом, можно сделать вывод, что для оптимальной реализации на ЭВМ средств и систем защиты информации, использующих интенсивные логические вычисления необходимо не только выбрать оптимальную форму представления системы булевых функций, но и попытаться найти оптимальный способ вычисления, наиболее рационально использующий ресурсы ЭВМ: память, процессорное время, набор команд.