RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)4501110.22363/2312-8143-2025-26-2-155-167LZEWFUArticlesСтатьиResearch ArticleEnsuring the Survivability of a Complex Technical System Under Special ConditionsОбеспечение живучести сложной технической системы в специальных условияхhttps://orcid.org/0000-0002-0398-44269320-9713AlekseevVladimir V.АлексеевВладимир Витальевич

Doctor of Sciences (Techn.), Professor of the Department of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

доктор технических наук, профессор кафедры механики и процессов управления, инженерная академия

vvalex1961@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0182-50954761-2024IvanovDmitry A.ИвановДмитрий Александрович

Postgraduate student of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

аспирант кафедры механики и процессов управления, инженерная академия

1142230113@pfur.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6014-69821818-9990RyzhovIlya G.РыжовИлья Геннадьевич

Postgraduate student of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

аспирант кафедры механики и процессов управления, инженерная академия

ryzhov.ilgen@gmail.comRUDN UniversityРоссийский университет дружбы народов0307202526215516714072025Copyright ©; 2025, Alekseev V.V., Ivanov D.A., Ryzhov I.G.Copyright ©; 2025, Алексеев В.В., Иванов Д.А., Рыжов И.Г.2025Alekseev V.V., Ivanov D.A., Ryzhov I.G.Алексеев В.В., Иванов Д.А., Рыжов И.Г.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/45011

The objective of the research presented in this article was to develop an algorithm for ensuring the survivability of a complex technical system under special conditions. The principles and methods of system analysis, formal verification and mathematical apparatus of temporal logic of actions were applied in the research. As a result of the study, an algorithm for searching logical errors in the design solution and software of a complex technical system based on temporal logic was developed. The distinguishing features of the algorithm include the capacity for formal verification of the design solution within the system and the incorporation of a mechanism to ensure the consistency of the design solution and implementation. The application of this algorithm is recommended for the assurance of survivability, encompassing both newly developed systems during the design and commissioning stages, and existing systems during the maintenance stage.

Цель исследования - разработка алгоритма обеспечения живучести сложной технической системы в специальных условиях. При проведении исследования были применены принципы и методы системного анализа, формальной верификации и математический аппарат темпоральной логики действий. В результате исследования был разработан алгоритм поиска логических ошибок в проектном решении и программном обеспечении сложной технической системы, базирующийся на темпоральной логике. Отличительными особенностями алгоритма являются возможность формальной верификации проектного решения по системе и наличие механизма обеспечения согласованности проектного решения и реализации. Алгоритм целесообразно применять для обеспечения живучести как вновь разрабатываемых систем на этапах проектирования и ввода в действие, так и уже существующих систем на этапе сопровождения.

algorithmverificationsurvivabilityinformation flowtemporal logiccompliance with the design solutionалгоритмверификацияинформационный потоктемпоральная логикасоответствие проектному решениюShubinsky IB. Functional reliability of information systems. Methods of analysis. Ulyanovsk: Pechatny Dvor Publ.; 2012. (In Russ.) ISBN: 978-5-7572-0327-0 EDN: QMXPUDШубинский И.Б. Функциональная надежность информационных систем : методы анализа. Ульяновск : Печатный двор, 2012. 296 с. ISBN: 978-5-7572-0327-0 EDN: QMXPUDGutgarts RD. Features of design and programm-ing when creating information systems. Software products and systems. 2020;33(3):385–395. (In Russ.) https://doi.org/10.15827/0236-235x.131.385-395 EDN: MQLBTZГутгарц Р.Д. Особенности проектирования и программирования при создании информационных систем // Программные продукты и системы. 2020. Т. 33. № 3. С. 385-395. https://doi.org/10.15827/0236-235x.131.385-395 EDN: MQLBTZBelov AS. et al. Proposal for determining the operational reliability of software of complex technical systems. Bulletin of Tula State University. Technical sciences. 2022;(9):143–148. (In Russ.) https://doi.org/10.24412/2071-6168-2022-9-143-148 EDN: LUVYDOБелов А.С., Добрышин М.М., Горшков А.Н., Шугуров Д.Е. Предложение по определению эксплуатационной надежности программного обеспечения сложных технических систем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 9. С. 143-148. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2022-9-143-148 EDN: LUVYDOVorotnikova TYu. Reliable code: static analysis of program code as a means of increasing the reliability of software for information systems. Information techno-logies in the UIS. 2020;(2):22–27. (In Russ.) EDN: YYTHONВоротникова Т.Ю. Надежный код : статический анализ программного кода как средство повышения надежности программного обеспечения информационных систем // Информационные технологии в УИС. 2020. № 2. С. 22-27. EDN: YYTHONAvetisyan AI, Belevantsev AA, Chuklyaev II. The technologies of static and dynamic analyses of detecting software vulnerabilities. Cybersecurity Issues. 2014;3(4):20–28. (In Russ.) EDN: SSYPXVАветисян А.И., Белеванцев А.А., Чукляев И.И. Технологии статического и динамического анализа уязвимостей программного обеспечения // Вопросы кибербезопасности. 2014. № 3 (4). С. 20-28. EDN: SSYPXVTimakov AA. Control of information flows in soft-ware blocks of databases based on formal verification. Programming and Computer Software. 2022;48(4):265–285. https://doi.org/10.1134/s0361768822040053 EDN: BATUIZТимаков А.А. Контроль информационных потоков в программных блоках баз данных на основе формальной верификации // Программирование. 2022. № 4. С. 27-49. https://doi.org/10.31857/S0132347422040057 EDN: WEMCXCSeifermann S, Heinrich R, Werle D, Reussner R. Detecting violations of access control and information flow policies in data flow diagrams. Journal of Systems and Software. 2022;184:111138. https://doi.org/10.1016/j.jss.2021.111138 EDN: QLGGWASeifermann S., Heinrich R., Werle D., Reussner R. Detecting violations of access control and information flow policies in data flow diagrams // Journal of Systems and Software. 2022. Vol. 184. P. 111138. https://doi.org/10.1016/j.jss.2021.111138 EDN: QLGGWADeMarco T. Structured analysis and system spe-cification. In: Broy, M., Denert, E. (eds.) Pioneers and Their Contributions to Software Engineering. Springer Berlin Heidelberg; 1979. P. 255–288. https://doi.org/10.1007/978-3-642-48354-7_9DeMarco T. Structured analysis and system specification // Pioneers and Their Contributions to Software Engineering / M. Broy, E. Denert (eds.). Springer Berlin Heidelberg, 1979. P. 255-288. https://doi.org/10.1007/978-3-642-48354-7_9Warren DS. Introduction to prolog. Prolog: The Next 50 Years. Cham: Springer Nature Switzerland; 2023. P. 3–19. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35254-6_1Warren D.S. Introduction to prolog. Prolog: The Next 50 Years. Cham : Springer Nature Switzerland, 2023. P. 3-19. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35254-6_1Tuma K, Scandariato R, Balliu M. Flaws in flows: Unveiling design flaws via information flow analysis. 2019 IEEE International Conference on Software Architecture (ICSA). 2019. p. 191–200. https://doi.org/10.1109/ICSA.2019.00028Tuma K., Scandariato R., Balliu M. Flaws in flows: Unveiling design flaws via information flow analysis // 2019 IEEE International Conference on Software Architecture (ICSA). IEEE, 2019. P. 191-200. https://doi.org/10.1109/ICSA.2019.00028Kanner AM. Application of TLA+ notation to describe the model of an isolated software environment of access subjects and its further verification. Information Security Issues. 2021;(3):8–11. https://doi.org/10.52190/2073-2600_2021_3_8 EDN: KXLLGDКаннер А.М. Применение TLA+ нотации для описания модели изолированной программной среды субъектов доступа и ее дальнейшей верификации // Вопросы защиты информации. 2021. № 3. С. 8-11. https://doi.org/10.52190/2073-2600_2021_3_8 EDN: KXLLGDLamport L. Specifying systems: the TLA+ language and tools for hardware and software engineers. Boston: Addison–Wesley Publ.; 2002. ISBN 032114306X, 978-0-32114-306-8Lamport L. Specifying systems: The TLA+ language and tools for hardware and software engineers. Boston : Addison-Wesley Publ.; 2002. 364 c. ISBN: 032114306X, 9780321143068Karpov YuG. Model checking. Verification of parallel and distributed software systems. SPb.: BHV-Petersburg; 2010. (In Russ.) ISBN 978-9775-0404-1Карпов Ю.Г. Model checking. Верификация па-раллельных и распределенных программных систем. СПб. : БХВ-Петербург, 2010. 560 с. ISBN: 978-9775-0404-1Tuma K, Peldszus S, Strüber D, Scandariato R, Jürjens Ja. Checking security compliance between models and code. Software and systems modeling. 2023;22(1):273–296. https://doi.org/10.1007/s10270-022-00991-5 EDN: QYOWHYTuma K., Peldszus S., Strüber D., Scandariato R., Jürjens Ja. Checking security compliance between models and code // Software and systems modeling. 2023. Vol. 22. No. 1. P. 273-296. https://doi.org/10.1007/s10270-022-00991-5 EDN: QYOWHYPeldszus S. Security Compliance in Model-Driven Software Development. Ernst Denert Award for Software Engineering 2022: Practice Meets Foundations. Cham: Springer Nature Switzerland; 2024. p. 73–104. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44412-8_4Peldszus S. Security Compliance in Model-Driven Software Development // Ernst Denert Award for Software Engineering 2022: Practice Meets Foundations. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024. P. 73-104. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44412-8_4Kolenchenko YuV, Petrov KA, Yemelyanov DM, Ismagilov IR. Development of an agent application to prevent leaks of sensitive information. Tinchurin readings-2020. Energy and digital transformation. 2020:64–67. (In Russ.) EDN: GKLNCMКоленченко Ю.В., Петров К.А., Емельянов Д.М., Исмагилов И.Р. Разработка приложения-агента для пре-дотвращения утечек чувствительной информации // Тинчуринские чтения-2020. Энергетика и цифровая трансформация. 2020. С. 64-67. EDN: GKLNCMWąsowski A, Berger T. Domain-Specific Languages. Springer International Publ.; 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-23669-3Wąsowski A., Berger T. Domain-Specific Languages. Springer International Publ.; 2023. 486 p. https://doi.org/10.1007/978-3-031-23669-3Krausz M, Peldszus S, Regazzoni F, Berger T, Güneysu T. 120 Domain-Specific Languages for Security. 2024. Available from: https://arxiv.org/abs/2408.06219 (accessed: 12.09.2024)Krausz M., Peldszus S., Regazzoni F., Berger T., Güneysu T. 120 Domain-Specific Languages for Security. 2024. URL: https://arxiv.org/abs/2408.06219 (accessed: 12.09.2024)Timakov AA, Ryzhov IG, Lysikov AV. Certificate of state registration of computer program No. 2023612260 Russian Federation. Generation of TLA+ specifications based on program blocks of databases: No. 2022686671: declared 30.12.2022: published 01.02.2023.Тимаков А.А., Рыжов И.Г., Лысиков А.В. Генерация TLA+ спецификаций на основе программных блоков баз данных / Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2023612260, 01.02.2023. Заявка № 2022686671 от 30.12.2022. EDN: JPAFHWYakovlev AV, Alekseev VV, Volchikhina MV, Petrenko SV. A Combinatorial Model for Determining Information Loss in Organizational and Technical Systems. Mathematics. 2022;10(19):3448. https://doi.org/10.3390/math10193448 EDN: ZFYIJSYakovlev A.V., Alekseev V.V., Volchikhina M.V., Petrenko S.V. A Combinatorial Model for Determining Information Loss in Organizational and Technical Systems // Mathematics. 2022. Vol. 10. No. 19. P. 3448. https://doi.org/10.3390/math10193448 EDN: ZFYIJSMakhutov NA, Petrov VP, Reznikov DO. Assess-ment of survivability of complex technical systems. Problems of safety and emergency situations. 2009;(3):47–66. (In Russ.) EDN: MEGOYJМахутов Н.А., Петров В.П., Резников Д.О. Оценка живучести сложных технических систем // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2009. № 3. С. 47-66. EDN: MEGOYJCherkesov GN, Nedosekin AO, Vinogradov VV. Analysis of the functional survivability of structurally complex technical systems. Reliability. 2018;18(2):17–24. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-2-17-24 EDN: USQARXЧеркесов Г.Н., Недосекин А.О., Виноградов В.В. Анализ функциональной живучести структурно-сложных технических систем // Надежность. 2018. Т. 18. № 2. С. 17-24. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2018-18-2-17-24 EDN: USQARXAlymov N. Some issues of assessing the surviv-ability of technical systems. Infocommunication techno-logies: current issues of the digital economy. Collection of scientific papers of the I International Scientific and Practical Conference. Ekaterinburg: Reliability; 2021. p. 188–192. (In Russ.) EDN: VEKBVCАлымов Н. Некоторые вопросы оценки живучести технических систем // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы цифровой экономики : сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2021. С. 188-192. EDN: VEKBVCZhao S, Yang Y, Wang Z, He Zh, Qiu LK, Qiu L. Retrieval augmented generation (rag) and beyond: A com-prehensive survey on how to make your llms use external data more wisely. 2024. Available from: https://arxiv.org/html/2409.14924v1 (accessed: 12.09.2024)Zhao S., Yang Y., Wang Z., He Zh., Qiu L.K., Qiu L. Retrieval augmented generation (RAG) and beyond: A comprehensive survey on how to make your llms use external data more wisely. URL: https://arxiv.org/html/2409.14924v1 (accessed: 12.09.2024).