Granty

Granty realizowane w Instytucie Informatyki

Kierownik grantu

dr hab. inż. Franciszek Seredyński

Lista wykonawców

dr Jarosław Skaruz

Okres realizacji

od 10-2008 do 9-2009

Opis grantu

Problemy włamań do sieciowych systemów informatycznych i związana z tym konieczność automatycznej detekcji takich włamań (ataków, intruzów) należą do jednych z najbardziej aktualnych zagadnień informatyki, wymagających szybkich i efektywnych rozwiązań. Prezentowany projekt badawczy dotyczy jednego z zagadnień tej problematyki, mianowicie zagadnienia wykrywania ataków na aplikacje WWW z użyciem poleceń języka SQL.

Jedną z najpopularniejszych metod wykonania ataku jest wykorzystanie formularzy znajdujących się na stronach WWW. Poprzez wpisanie znaków specjalnych oraz słów kluczowych języka SQL dokonywana jest zmiana postaci zapytania SQL zaimplementowanego przez programistę aplikacji. W rezultacie ataku zmodyfikowane zapytanie SQL jest wykonywane przez system zarządzania bazą danych, co prowadzi do ujawnienia informacji z bazy danych, do których użytkownik aplikacji WWW nie ma uprawnień. W projekcie, do rozwiązania problemu wykrywania ataków SQL proponuje się wykorzystanie trzech metod: rekurencyjnych sieci neuronowych, sztucznych systemów immunologicznych oraz ewolucyjnej metody określanej jako Gene Expression Programming (GEP).

Kierownik grantu

prof. dr hab. inż. Wojciech Penczek

Lista wykonawców

Artur Niewiadomski

Okres realizacji

od 2009-05-19 do 2010-06-01

Opis grantu

Głównym celem niniejszego projektu jest opracowanie nowej, oryginalnej metody weryfikacji modelowej dedykowanej dla systemów specyfikowanych w UML, pozwalającej na testowanie kluczowych własności systemu w początkowych fazach projektowania. Metoda ta ma polegać na zakodowaniu wszystkich możliwych wykonań systemu specyfikowanego w UML jako formuły zdaniowej. Następnie spełnialność tej formuły – w koniunkcji z symbolicznie zakodowaną testowaną własnością – będzie sprawdzana za pomocą istniejących, wyspecjalizowanych narzędzi, tzw. SAT-solverów. Jeżeli formuła ta będzie spełnialna, to znaczy że sprawdzana własność zachodzi w systemie, a SAT-solver zwróci wartościowanie zmiennych zdaniowych użytych do konstrukcji formuły. Wartościowanie to zostanie zdekodowane jako sekwencja stanów globalnych systemu. Umożliwi to wizualizację wykonania systemu, które prowadzi do stanu, w którym zachodzi testowana własność. Jeżeli system będzie sprawdzany pod kątem istnienia własności niepożądanych (np. zakleszczenia), to wizualizacja wykonania systemu, w którym taka własność zachodzi znacznie ułatwi projektantowi odnalezienie błędu.

Kierownik grantu

dr hab. inż. Franciszek Seredyński

Lista wykonawców

mgr Mirosław Szaban

Okres realizacji

od 25-06-2009 do 30-06-20010

Opis grantu

W ramach grantu zaproponowano konstrukcję nowej formy skrzynki podstawieniowej (S-bloku) skonstruowanej z użyciem AK i przeprowadzono analizę jej własności kryptograficznych takich jak: nieliniowość, autokorelacja, waga Hamming’a oraz ścisłe kryterium lawinowości, właściwych dla analizy funkcji boolowskich. Analizę tę przeprowadzono dwiema metodami konstrukcji funkcji boolowskiej z postaci S-bloku, mianowicie liniowej kombinacji elementarnych S-bloków (metoda 1) i analizy zbioru elementarnych S-bloków (metoda 2). Przeanalizowano S-bloki skonstruowane z użyciem AK, równoważne S-blokom (tablicom) należącym do algorytmu DES oraz równoważne S-blokom należącym do algorytmu Rijndael-AES. Ponadto dokonano analizy skalowalności S-bloków. Zaproponowano także konstrukcję dynamicznych S-bloków skonstruowanych przy pomocy AK i przeprowadzono ich analizę.
Z przeprowadzonej analizy wynika, że S-bloki niezależnie od liczby realizowanych przez nie wejść/wyjść można skonstruować poprzez użycie AK (dynamicznego narzędzia). Konstrukcja tego typu S-bloków w odróżnieniu od tradycyjnych statycznych S-bloków reprezentowanych w postaci tablic, daje szerokie możliwości konstruowania S-bloków z użyciem AK w łatwy i szybki sposób, jednocześnie zachowując ich wysoką jakość kryptograficzną.
Lista publikacji:

  1. M. Szaban, F. Seredynski, Improving Quality of DES S-boxes by Cellular Automata-Based S-boxes, Journal of Supercomputing, Springer 2010; DOI: 10.1007/s11227-010-0398-y, w druku
  2. M. Szaban, F. Seredynski, Designing Cryptographically Strong S-boxes with Use of 1D Cellular Automata, Journal of Cellular Automata, 2010, w druku
  3. M. Szaban, F. Seredynski, Properties of Safe Cellular Automata-based S-Boxes, R. Wyrzykowski et al. (Eds.): PPAM 2009, Part II, Springer 2010, LNCS 6068, str. 585–592
  4. M. Szaban, J. P. Nowacki, A. Drabik, F. Seredynski, P. Bouvry, Application of Cellular Automata in Symmetric Key Cryptography, Materiały konferencyjne 4th International Conference on Advances in Information Technology (IAIT2010), Bangkok,Thailand, Springer CCIS, w druku
  5. M. Szaban, F. Seredynski, How to Design Secure S-boxes Based on 1D Cellular Automata, Pedro P.B. de Oliveira & Jarkko Kari (eds.), Materiały konferencyjne: 15th International Workshop On Cellular Automata and Discrete Complex Systems, Universidade Presbiteriana Mackenzie, Sao Paulo, Brasil, 2009, str. 291-299
  6. M. Szaban, F. Seredynski, CA-based Generator of S-boxes for Cryptography Use, Materiały konferencyjne the 24nd IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS 2010), Workshop NIDISC (On CD)

Kierownik grantu

prof. dr hab. inż. Wojciech Penczek

Lista wykonawców

dr Artur Niewiadomski, dr Jarosław Skaruz, dr Agata Półrola, dr Mariusz Jarocki, dr Maciej Szreter, dr Łukasz Mikulski

Okres realizacji

od 2011-12-27 do 2015-04-26

Opis grantu

Rozwój sieci Internet zmienił sposoby osiągania złożonych celów, realizowanych poprzez współdziałanie wielu usługobiorców i usługodawców. Mało sformalizowane kontakty przez pocztę elektroniczną zostały zastąpione najpierw przez interakcję użytkowników z serwisami WWW, a następnie przez wymianę danych między aplikacjami kooperujących podmiotów. Następnym naturalnym etapem jest automatyzacja budowy planów złożonych przedsięwzięć (np. budowa domu, podróż dookoła świata) oraz znajdowanie optymalnych ofert dla usług z tych planów, pochodzących z Internetu.
System PlanICS, rozwijany w projekcie badawczym, realizuje ten cel, poprzez rozwiązanie kilka kluczowych problemów. Pierwszy problem to brak jednolitej semantyki usług udostępnianych w sieci, co uniemożliwia ich automatyczne współdziałanie. Proponowane rozwiązanie w odróżnieniu od istniejących pozwala na budowanie ontologii dziedzinowych i rejestru usług, które nie muszą opisywać całego świata dostępnych usług, pozwalając integratorowi na rozwiązywanie tylko interesującej go klasy zadań, na przykład związanych z danym sektorem przemysłu czy usług. Pokazujemy, że bazę wiedzy (ontologię) o usługach sieciowych, dostarczającą informacje niezbędne do automatyzacji procesu planowania każdy integrator takich usług może zbudować sam, bez konieczności modyfikacji istniejących interfejsów sieciowych po stronie kooperantów.

Problem wnioskowania w powyższym systemie wiedzy związany jest z wykładniczą eksplozją liczby możliwych rozwiązań, a także dynamiką informacji. Oferty usługodawców są nie tylko zmienne w czasie, ale również zależne od (potencjalnie nieznanych) kontekstów, których odkrycie jest możliwe poprzez zapytania ofertowe. Zatem, PlanICS realizuje koncepcję planowania wielofazowego, a moduły planujące wykorzystują najnowsze metody ze sztucznej inteligencji, jak algorytmy genetyczne i symboliczne kodowanie poprzez translację do problemu spełnialności formuł logicznych. Wielofazowość połączona z efektywnością tych metod gwarantuje skuteczność procesu planowania, zarówno na poziomie planowanie abstrakcyjnego w typach (“jak to zrobić”) jak i konkretnego w usługach (“z kim można zrobić to optymalnie”). Każdy etap planowania wymagał rozwiązania specyficznych problemów. Na przykład przy planowaniu abstrakcyjnym ważna była konstrukcja algorytmów umożliwiających znajdowanie istotnie różnych rozwiązań, do czego przyczyniło się opracowanie metody kompaktowej reprezentacji planów abstrakcyjnych, bazującej na koncepcji wielo-zbiorów i porządków częściowych.

Głównym wynikiem projektu jest opracowanie i zastosowanie, dla dwóch faz planowania, algorytmów hybrydowych będących pomysłowym rozwiązaniem łączącym szybkość algorytmów genetycznych z precyzją rozwiązań bazujących na testowaniu problemu spełnialności formuł. Ponadto, została opracowana nowatorska metoda parametrycznego planowania, w której system podpowiada modyfikacje zapytania w celu uzyskania planu. Wyniki zostały opisane w licznych publikacjach oraz wykorzystane w modułach systemu PlanICS.

Kierownik grantu

dr hab. Stanisław Ambroszkiewicz

Lista wykonawców

Stanisław Ambroszkiewicz, Grzegorz Terlikowski, Marek Faderewski, Waldemar Bartyna, Dariusz Mikułowski Andrzej Salamończyk, Marek Pilski, Marcin Stępniak, Andrzej Ryszko, Anna Ambroszkiewicz

Okres realizacji

2010 – 2014

Opis grantu

Celem projektu było opracowanie nowych technologii informacyjnych (IT) dla systemów rozproszonych opartych na paradygmacie architektury zorientowanej na usługi (SOA). Centralnym punktem była automatyzacja dostępu zarówno do pojedynczych usług, jak i złożonych procesów biznesowych opartych na tych usługach. Kluczowe wyzwania obejmują: opracowanie właściwych języków opisu usług; umożliwienie dostawcom publikowania swoich usług, a klientom wyszukiwania potrzebnych im usług; tworzenie protokołów opartych na semantyce do kompozycji usług w ramach złożonych i potencjalnie długotrwałych procesów biznesowych. W wyniku realizacji projektu zaproponowano nowe rozwiązanie informatyczne do automatyzacji elektronicznych procesów biznesowych (patrz http://www.itsoa.ipipan.eu).

Powstał portal Neiberia (http://neiberia.com/) – to platforma komunikacyjna integrująca społeczne i biznesowe aspekty naszego życia, oferująca zaawansowane narzędzia i proponująca nową formę współpracy biznesowej on-line.
Wszystko w Neiberia jest szyte na miarę, ponieważ możesz wybierać spośród szerokiej gamy funkcjonalności w oparciu o własne potrzeby. Zarejestrowany użytkownik może mieć zarówno profil osobisty, jak i firmowy oraz tworzyć i uczestniczyć w społecznościach (nieformalnych lub zorientowanych na biznes) i e-rynkach. Zarówno społeczności, jak i e-rynki mogą być globalne, transnarodowe lub lokalne. Lokalność jest tutaj kluczowym czynnikiem, ponieważ w świecie, w którym wszystko ma tendencję do globalizacji, coraz więcej osób nie zna nawet swoich sąsiadów. Dlatego Neiberia ma „działać lokalnie” w przeciwieństwie do większości mediów społecznościowych i umożliwiać nam komunikację i prowadzenie interesów w naszych sąsiedztwach. Neiberia jest zintegrowana z nową technologią (wynalezioną przez nas) zwaną rynkami 3D, która wyświetla trójwymiarowe modele prawdziwych rynków miejskich w mediach społecznościowych.
Realizowany w Instytucie Podstaw Informatyki PAN i w Instytucie Informatyki UwS  pod kierownictwem dr hab. Stanisława Ambroszkiwicza
Doktorat Marka PIlskiego
Publikacje: 

  1. S. Ambroszkiewicz, W. Brzeziński, W. Cellary, A. Grzech and K. Zieliński (Eds.) : “SOA Infrastructure Tools. Concepts and Methods”,  Poznan University of Economics Press 2010 ISBN 978-83-7417- 544-9.
  2. S. Ambroszkiewicz, W. Bartyna, M. Faderewski, P. Kulma, A. Ryżko, et al.. Platform for development of electronic markets of sophisticated business services. In Ambroszkiewicz, S.; Brzeziński, J.; Cellary, W.; Grzech, A.; Zieliński, K. (Eds.) Service Oriented Architecture – Advanced Tools and Applications, Studies in Computational Intelligence Vol. 499, Springer, Heidelberg and New York 2013. ISBN 978-3-642-38956-6

Kierownik grantu

dr Anna Wawrzyńczak-Szaban

Lista wykonawców

dr Anna Wawrzyńczak-Szaban, dr Agnieszka Gil-Świderska, dr Mirosław Szaban, dr Renata Modzelewska-Łagodzin, mgr Piotr Kopka, Mateusz Kluczek

Okres realizacji

1.08.2013 – 8.10.2018

Opis grantu

W ramach projektu opracowano nową klasę algorytmów, zarówno dokładnych, jak i przybliżonych, do symulacji stochastycznego niestacjonarnego ruchu cząstek w dowolnej geometrii. Algorytmy te cechują się wysoką efektywnością, skalowalnością i łatwą implementacją w środowiskach równoległych i rozproszonych.
Dotychczas brakowało efektywnych metod symulacji trajektorii cząstki w polu magnetycznym z jednoczesnym uwzględnieniem strat i zysków energii. Istniejące algorytmy ograniczały się do niestacjonarnych ruchów o zadanej energii lub stacjonarnych symulacji w przestrzeni energii. Stosowane metody numeryczne, bazujące na dyskretyzacji przestrzeni, prowadziły do dużej złożoności obliczeniowej i trudności w skalowaniu.
W ramach projektu zastosowano innowacyjne podejście stochastyczne, traktujące trajektorię cząstki jako układ stochastycznych równań różniczkowych zwyczajnych. Połączenie tej metody z technikami Monte Carlo pozwoliło na lokalną symulację procesu, redukcję czasu obliczeniowego i niemal pełne zrównoleglenie obliczeń. Algorytm osiągnął wysoką skalowalność, umożliwiając łatwą implementację na maszynach wieloprocesorowych i systemach rozproszonych.
Dodatkowo opracowano algorytmy wykorzystujące podejście bayesowskie oraz metody inspirowane naturą (np. algorytmy ewolucyjne, GEO) do optymalizacji parametrów modelu symulacyjnego.
Algorytmy zostały przetestowane na przykładzie niestacjonarnego transportu cząstek promieniowania kosmicznego w turbulentnym międzyplanetarnym polu magnetycznym.