Использование сетей Петри для моделирования способов распараллеливания алгоритмов защиты информации в системах с массивно-параллельными сопроцессорами

Цель исследований — разработка формализованного способа реализации алгоритмов защиты информации в многопроцессорных вычислительных системах и оценка их эффективности. Анализ архитектур современных вычислительных систем показал, что в большинстве вычислительных систем, кроме центрального, имеются сопроцессоры, предназначенные для выполнения специфических задач. Это могут быть графические или арифметические сопроцессоры, ресурсы которых не всегда используются полностью. Предлагается неиспользуемые ресурсы сопроцессоров использовать для повышения производительности программных средств защиты информации, функционирование которых связано с выполнением логических вычислений. Для этого разработан алгоритм, предусматривающий анализ архитектуры вычислительной системы, реализацию логических вычислений системой команд вычислителя, выделение независимых ветвей в алгоритме, определение трудоемкости вычислений каждого функционального блока и алгоритма в целом. Даже если система команд не поддерживает логические вычисления, имеется возможность их реализации на таком вычислителе. Это возможно при использовании математического аппарата представления логических функций арифметическими полиномами. Производительность программных средств защиты информации предложено определять путем моделирования с использованием временных сетей Петри. Рассмотрен пример построения сети Петри для моделирования реализации алгоритма шифрования ГОСТ 28147-89 в системе с центральным процессором и арифметическим сопроцессором. Определена трудоемкость вычислений функций отдельных блоков алгоритма ГОСТ 28147-89 при их реализации арифметическими полиномами. Эти значения являются исходными данными для построения модели и определяют время непримитивных событий. В качестве среды моделирования используется система CPN Tools. Результаты моделирования показали, что производительность повышается на 4 % при использовании ресурсов одноядерного арифметического сопроцессора.