Магистерский диплом (ВКР) на тему Анализ устойчивости сетей к информационным влияниям, оценка скорости распространения информации при условии использование различных стратегий распространения

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ.. 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ПО ИНФОРМАЦИОННОМУ
ВОЗДЕЙСТВИЮ В СЕТЯХ.. 9

1.1 Социальные сети как средство информационного обмена,
методы анализа социальных сетей и информационных процессов в них. 9

1.2 Анализ современных источников и литературы, обзор
научных исследований по тематике работы.. 16

1.3 Обоснование актуальности темы работы и постановка
задачи. 18

Выводы.. 20

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВЛИЯНИЙ В СЕТИ.. 22

2.1 Методы распространения информационных воздействий в
социальных сетях. 22

2.2 Методы противодействия информационным воздействиям в
социальных сетях. 26

2.3 Методы имитационного моделирования информационных
воздействий для динамического анализа устойчивости сети. 29

2.4 Методы моделирование структуры сети. 36

2.4.1 Свойства и особенности
топологии сетей, основные структурные характеристики сетей  36

2.4.2 Анализ существующих
методов генерации структуры сети для моделей. 40

Выводы.. 42

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
В СОЦИАЛЬНОЙ СЕТИ.. 44

3.1 Метод генерации структуры сегмента сети. 44

3.2 Математическая модель информационных влияний в
сегменте сети. 52

3.2.1 Формальное описание узла. 52

3.2.2 Моделирование процесса информационного обмена. 54

3.3 Этапы реализации программной модели на основе
предложенной математической модели  55

Выводы.. 61

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ СТРАТЕГИЙ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ. ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА РЕАЛИЗОВАННОЙ МОДЕЛИ.. 63

4.1 Описание стратегий распространения информации. 63

4.2 Сравнение результатов применения различных стратегий в
условиях одинаковой структуры сети. 72

4.3 Влияние структуры сети и характеристик узлов на
скорость распространения информации  76

Выводы.. 87

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 89

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ… 91

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 97

Приложение А. Листинг программного кода (фрагменты) 97

Приложение Б. Экранные копии программной модели. 112

Введение:

Социальные сети (СС) в
настоящее время стали одним из основных источников информации для пользователей
сети Интернет [1-3]. Они предоставляют инструменты для межличностной и массовой
коммуникации, поиска данных, просмотра новостей и т.д. В то же время СС стали
удобной средой для распространения информационно влияний (ИВ) и манипулирования
общественным мнением, что вызывает угрозы, как для отдельных пользователей, так
и для общества и государства в целом [4-8]. В современном мире одной из главных
широкополосных угроз является именно ИВ через средства массовой информации,
социальные медиа и т.д. В отличие от информационно-кибернетических
(информационно-технических) воздействий, направленных на информационные
ресурсы, ИВ направлены на сознание и подсознание людей. Они преследуют цель
формирования определенных идей, взглядов, представлений, убеждений, побуждения
к определенным действиям или бездействию; одновременно он вызывает у людей
положительные или отрицательные эмоции, чувства и даже бурные массовые реакции.

С точки зрения
стремительной глобализации информационных процессов, глобализации мирового
информационного пространства и информационной экспансии со стороны других
государств актуальной становится задача анализа и прогнозирования процессов в
информационном пространстве, а, также, разработка методологических основ
обеспечения информационной безопасности и методов противодействия деструктивным
действиям. Одной из важнейших задач является предотвращение негативных
информационных влияний на индивидуальное, групповое и общественное сознание,
защита от враждебной или недружественной пропаганды, создание технологий
исследования, защиты и контрзащиты человека, общества и государства негативных
последствий информационно-психологического воздействия.

Современные научные
работы, направленные на исследование ИВ в социальных сетях в условиях
информационного противоборства (работы ученых Д. Губанов, А. Сазонов,  В. Горбулин, А. Пую, А. Додонов, Г. Почепцов,
С. Розторгуев) рассматривают два направления:

– методы информационных
атак: формирование, распространение и использование ИВ.

– методы
противодействия: выявление, прогнозирование последствий и защита от ИВ.

Поскольку СС являются
одним из каналов распространения ИВ, актуальна задача исследования процесса
распространения таких влияний СС для разработки методов прогнозирования
последствий и методов защиты. СС и протекающие в них процессы в настоящее время
активно исследуются разными учеными, однако развитие СС значительно опережает
темпы научных исследований.

Ввиду большого
распространения информационных противодействий, тема исследования имеет прямое
отношение к специальности «Информационная безопасность». В социальных сетях,
как и в Интернет сети в целом, пользователи могут встречаться со следующими
видами информационных угроз:

1) угрозы нарушения
конфиденциальности, доступности и целостности информации;

2) угрозы наличия
информационно-психологических воздействий, нарушение достоверности, полноты,
объективности, адекватности, полезности.

Угрозы обеих групп
являются объектами, на которые должны быть направлены методы противостояния и
усилия специалистов в сфере информационной безопасности.

Исследование
информационных атак на СС путем их моделирования позволит разработать и
реализовать превентивные и контрмеры для предотвращения негативных психо-информационных
влияний (ПИВ) на индивидуальное, групповое и общественное сознание, защиту от
враждебной или недружественной пропаганды. Также это позволяет разрабатывать
научно-методические основы и технологии защиты человека, общества и государства
от негативных последствий ИВ.

Работы ученых,
направленные на исследование процессов распространения ИВ (не технических) в СС,
можно разделить на следующие основные группы:

1) применяют сбор и
анализ данных из открытых частей веб-ресурсов СС, парсинг и анализ данных (Н.
Лабуш, Т. Батура, Е. Князева Е., Б. Хоган).

2) используют
математическое и программное моделирование СС и процессов в них, применение
теории комплексных сетей (А. Барабаши, Р. Альберт, Б. Боллобаш, О. Риордан, П.
Эрдьош, А. Реньи, П. Бакли, Д. Остхус, Дж. Чаес, К. Боргс, М. Грановветер, Д.
Губанов, А. Чхартышвили, Д. Горковенко, И. Гончаров, Б. Торопов).

3) исследуют
информационные атаки и ИВ на СС (В. Горбулин, А. Пую, Г. Почепцов, С.
Розторгуев).

Современные СС
используют различные методы противодействия парсингу информации по их
веб-ресурсам, в частности, растет объем закрытой части информации, а на сбор
открытой информации создают значительные временные задержки. Исходя из
последнего ‑ все более актуальной становится вторая группа методов.
Имитационные модели СС позволяют проводить исследования протекающих в них
процессов без значительных временных и финансовых затрат и без доступа к
данным, которые открыты только владельцам веб-ресурсов.

За последнее время
разработано множество подходов и моделей, каждая из которых имеет свои
преимущества и недостатки. Проведенный анализ показал, что подавляющее
большинство моделей и методов не учитывают индивидуальные характеристики узла
социальной сети (узел – пользователь СС), а именно поведение отдельного узла,
стратегию распространения информации, которую выбирает узел в процессе ИС и
т.д. Учитывая указанное, разработка методов и средств моделирования и
реализации различных стратегий распространения ИС в сегментах СС является
актуальной задачей, имеющей теоретическое и практическое значение.

Предметом исследования являются социальные сети в широком понимании данного термина
– СС как множество субъектов, имеющих между собой каналы взаимосвязи  и прибывающих в динамическом процессе
информационного взаимодействия. Предметом исследования, также, являются методы
моделирования социальных сетей и модели распространения в них информационных
воздействий.

Объектом исследования – являются способы и стратегии распространения информационных
влияний в соц. сетях и устойчивость сетей к таким воздействиям.

Цель исследования работы – определить факторы и характеристики
сети, а также способы выбора узлов для атак в сети, которые бы способствовали
увеличению скорости распространения. С другой стороны – определение выше
упомянутых факторов и их влияния на информационные процессы позволяет повышать
устойчивость сети к информационным влияниям.

Цель работы определяет
необходимость решения следующих основных задач:

1. Исследовать методы
генерации сетей и модели распространения информационных воздействий в
социальных.

2. Разработать
математическую модель распространения информационных воздействий в сегменте
социальной сети с учетом личностных характеристик узлов сети, что позволяет, на
основе анализа предложенных характеристик, применить различные поведенческие
стратегии субъектами информационного влияния.

3. Усовершенствовать
метод генерации сегмента социальной сети с возможностью моделирования различных
заранее определенных вариантов структуры сегмента сети (топологий).

4. Провести
экспериментальные исследования на программной модели, проверить эффективность
предложенных методов с точки зрения скорости распространения информационных
воздействий в сегменте социальной сети, определить факторы и структурные
особенности сети, которые имеют влияние на исследуемые процессы.

Магистерская работа
имеет элементы научной новизны. Так математическая модель, рассматриваемая в
работе, предложена впервые. Также в работе впервые вводится и формализуется
понятие поведенческих стратегий, как алгоритмов выбора целевых узлов для
информационной атаки. Предлагаемый подход к генерации сегмента сети, хоть и не
является абсолютно новым, имеет ряд авторских совершенствований и модификаций.
Реализованная на основе предложенной математической модели программная модель
может быть использована как инструмент для дальнейших исследований данного
направления.

Методы исследования.
Для решения задач математического моделирования структуры социальной сети и
процессов распространения информационных воздействий использованы теория
графов, теория сложных сетей, теория множеств. Для создания программной модели
на основе разработанной математической модели использованы методы объектно-ориентированного
программирования, методы визуализации графов и алгоритмы работы с графами. Для
моделирования объектов и субъектов влияния в социальных сетях, их характеристик
и стратегий поведения использованы теория множеств, основы социальной
психологии, теория информационных противоборств.

Заключение:

Темой магистерской
работы стало исследование в области оценки скорости распространения информации при
условии использование различных стратегий распространения и устойчивости сетей
к информационным влияниям.

В процессе выполнения дипломной
работы получены следующие результаты:

1. Проанализированы
методы и модели распространения информационных воздействий в социальных сетях,
анализ позволил выявить как комбинированные комплексные модели, которые должны
повысить адекватность и соответствие программного моделирования реальным
процессам, так и модели, ориентированные на исследование конкретных
характеристик. Анализ показал, что подавляющее большинство моделей и методов не
учитывают индивидуальные характеристики узла и поведение субъектов при
распространении информации, стратегию распространения информации, которую
выбирает узел в процессе информационных воздействий.

2. В работе предложена
математическая модель распространения информационных воздействий в сегменте соц.
сети, которая дает возможность применения различных поведенческих стратегий
субъектами ИВ на основе анализа личностных характеристик избираемых узлов для
атаки.

3. В работе предложен подход
к генерации структуры сегмента сети основанный на комбинации выбранных
кластеров (группы, лидерские группы, клики). Подход позволяет моделировать
структуру сети с предопределенной структрой и плотностью связей.

4. Проведенное экспериментальное исследование
программной модели, которое позволило получить некоторые оценки предложенных
стратегий распространения информации и сравнить результаты их применения при
различных начальных условиях.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ПО
ИНФОРМАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ В СЕТЯХ

1.1 Социальные сети как средство информационного
обмена, методы анализа социальных сетей и информационных процессов в них

Информация всегда
являлась важным фактором общественного развития. С ее помощью человечество
концентрировало многовековой опыт жизни предыдущих поколений. Дальнейшее
социальное развитие, безусловно, будет в первую очередь связано с
информатизацией. Владение информацией открывает новые модели управления,
формирует новые социальные структуры общества.

В последнее время за счет
развития коммуникаций и средств связи, к которым относятся и социальные сети,
территориальные и другие препятствия в информационном обмене, абсолютно
нивелированы.

В исследовании социальные
сети рассматриваются как средство информационных атак и при участии различных
технологий средство внушения и навязывания определенных идей и информационных
посылов. Так как социальная сеть является объектом моделирования в целях
исследования, то, первично, следует определить само понятие – «социальная
сеть», охарактеризовать ее структуру, особенности информационных связей и
функционирования.

Социальные сети – один из
популярных Интернет-сервисов для создания виртуальных сообществ, которыми
пользуется 90% пользователей Интернет среды.

Социальная сеть (Social
service networks) представляет собой Интернет сервис, сайт (чаще
Интернет-портал), позволяющий зарегистрированным на нем пользователям размещать
информацию о себе, общаться между собой, налаживая социальные связи,
обмениваться контентом. На базе технологий web 2.0 контент на этом сервисе
делают конкретно сами юзеры [1].

Социальная сеть –
социальная структура, состоящая из группы узлов, которыми выступают субъекты
(люди или организации, сообщества людей) и информационные связи между ними [9].

Современный уровень
развития и популярности социальных сетей (как сервиса) у пользователей обязан
следующим возможностям, предоставляемым пользователю подобными сервисами [2,
3]:

— возможность общения с
разными участниками сети в режиме реального времени. При этом пользователь
выбирает наиболее удобный для себя способ: текстовые сообщения, голосовую или
видеосвязь;

— информационный обмен,
получение информации от других участников сети;