Software & Systems

Использование компьютерных технологий обработки информации при построении автоматизированных систем (АС) в специфических областях человеческой деятельности привело к тому, что вопрос защиты обрабатываемой информации от несанкционированного доступа приобрел особое значение, а показатель информационной безопасности стал одной из ключевых характеристик АС, определяя возможности их применения.

Важность и актуальность проблемы информационной безопасности в АС подчеркивается и тем фактом, что в основных развитых странах деятельность в этой области лицензируется, разработанные изделия подлежат сертификации, а на государственном уровне приняты документы, определяющие требования к подобным разработкам.

Официальный подход к определению эффективности защиты информации в АС выражается государственной политикой информационной безопасности и опирается на соответствующие нормативные акты. Нормативные акты, в частности, определяют требования к защищенности информации различных категорий конфиденциальности и важности. Как правило, требования задаются перечнем механизмов защиты информации, которые необходимо иметь в АС, чтобы она соответствовала определенному классу защиты. Основным недостатком официального подхода к определению эффективности защиты информации является то, что он не позволяет определить эффективность конкретного механизма защиты, а констатирует лишь факт его наличия или отсутствия. Таким образом, руководствуясь официальным подходом, эффективность защиты информации от несанкционированного доступа в АС определяется качественно, в статике.

Однако необходимость непрерывного обеспечения защиты информации и возможность изменения условий функционирования АС обусловливают особое значение анализа и оценки изменения уровня защищенности с течением времени, в динамике. В качестве примера изменения условий функционирования АС может выступать изменение числа пользователей системы, аппаратной и программной среды, условий информационного взаимодействия объектов и субъектов защиты.

Автоматизированные системы согласно ГОСТу [1] состоят из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности и реализуют информационную технологию выполнения установленных функций.

Cложные АС обладают характерными особенностями, среди которых можно выделить такие, как [2]:

-    целостность выполнения единой поставленной перед системой задачи с требуемой эффективностью;

-    большие размеры и высокая стоимость системы;

-    многомерность различных показателей, характеризующих свойства системы;

-    наличие в системе сложных связей;

-    высокая степень автоматизации;

-    статистическая природа управляющих сигналов, внешних возмущений и нагрузок;

-    многообразие структур с различными иерархическими уровнями с постоянно меняющимся составом.

Основными техническими средствами АС являются компьютерные системы (КС). Детализация перечисленных особенностей АС применительно к КС позволяет говорить также и об особенностях структуры, состава и функционирования КС. Такими особенностями являются:

-    разнообразие используемых аппаратных средств;

-    сложность алгоритмического и программного обеспечения;

-    одновременное использование нескольких протоколов взаимодействия и форматов представления данных.

Перечисленные особенности сложных КС обусловливают возникновение специфических ситуаций в процессе их функционирования, вызванных как различными ошибками программного обеспечения, всевозможными отказами и сбоями аппаратных средств, так и злоумышленными действиями субъектов, имеющих доступ к системе. Подобные ситуации, с одной стороны, отрицательно влияют на функции обработки информации, выполняемые системой, и, с другой стороны, создают условия для реализации угроз несанкционированного доступа к обрабатываемой информации.

Таким образом, взаимосвязь упомянутых специфических ситуаций, возникающих в процессе функционирования КС, с необходимостью защиты информации от несанкционированного доступа обусловливает необходимость решения задач, связанных с функционированием КС в условиях информационного конфликта (ИК). В число таких задач входят исследование взаимодействия информационных объектов АС и анализ уровня защищенности информации в случайных (обусловленных ошибками в функционировании программного и/или аппаратного обеспечения) и преднамеренных (вызванных специальным искажением данных и/или процедур их обработки) конфликтах.

Рассмотрим обобщенную модель КС, изображенную на рисунке 1.

Модель состоит из ряда элементов kq, связей между ними и множества величин, описывающих процесс функционирования системы и образующих в общем случае следующие подмножества:

-    совокупность входных данных, образующих входной информационный поток системы ;

-    совокупность внутренних (собственных) параметров системы ;

-    совокупность воздействий внешней среды ;

-    совокупность выходных данных, образующих выходной информационный поток системы .

В общем случае процесс функционирования системы S описывается во времени оператором Fs: .

Кроме того, будем считать, что функционирование системы обеспечивает решение множества задач W, реализуемых с помощью операций обработки информации, состоящих из сбора, накопления, ввода, вывода, приема, передачи, записи, хранения, регистрации, уничтожения и преобразования [3].

Рассматривая процесс функционирования системы S как смену состояний z1(t), z2(t)…zk(t) во времени, можно положить, что совокупность всех возможных значений состояний  называется пространством состояний Z системы, причем . При этом очевидно, что множество задач W является порождающим для множества состояний системы Z с точки зрения переходов системы S из состояния zk в zk+1 в силу необходимости выполнения операций обработки информации, приводящих к реализации множества задач W.

Однако для функционирования КС характерны определенные состояния , в которых система оказывается как из-за внутренних сбоев, так и из-за определенного внешнего воздействия. Если при таком состоянии zk системы существует хотя бы одна задача , которую она не может корректно (правильно) разрешить совокупностью операций обработки информации, возникает конфликтная ситуация.

Возникновению конфликтной ситуации характерно такое сочетание влияний элементов внешней среды Е и изменения собственных параметров, при котором возможно наступление ИК. В качестве таких элементов внешнего воздействия могут выступать другие КС, комплексы средств автоматизации (КСА), отдельные рабочие станции в сети, другие информационные объекты либо злоумышленные действия человека или некоторой системы информационного нападения [2] (рис. 2).

С учетом сказанного под ИК в общем случае понимается такое специфическое состояние КС в едином информационном пространстве, при котором исключается возможность корректного выполнения хотя бы одной задачи системы в силу внешнего воздействия либо внутренних сбоев, ошибок или отказов аппаратного, программного или алгоритмического обеспечения системы.

Существует другое определение [4], где под ИК понимается специфическое функционирование КС в общем информационном пространстве, при котором целевая функция хотя бы одной автоматизированной системы содержит конфликтный компонент, реализация которого приводит к уменьшению вероятности реализации целевых функций взаимодействующих с ней КС. Однако в [4] не уточняется, каким образом конфликтный компонент попадает в целевую функцию системы.

Предложенная там же типизация ИК, основанная на взаимосвязях входного потока данных, целевой функции системы и дискриминантной поверхности в системе координат входных информационных потоков и реакций системы требует особого рассмотрения. Все конфликты, возникающие в КС, предлагается различать по двум родам (видам, типам). Конфликты, приводящие к деформации дискриминантной поверхности за счет искажения входного потока данных при неизменности вида целевой функции, относятся к первому виду. Ко второму виду относятся конфликты, приводящие к изменению целевой функции при неизменности входного информационного потока, то есть искажающие движение рабочей точки по неизменной дискриминантной поверхности. Иными словами, ИК первого вида возникают вследствие искажения входной информации, в результате которого произошло событие, приведшие к нарушению работы КС и возникновению собственно ИК. Конфликты второго вида возникают вследствие изменения функционирования системы S посредством внешнего вмешательства, например, несанкционированного доступа и предумышленного изменения программного или алгоритмического обеспечения системы. Однако указанные виды конфликтов являются полярными в описании процесса функционирования КС и требуют рассмотрения конфликтов третьего вида, то есть таких конфликтов, которые возникают в системе из-за искажения целевой функции системы посредством изменения входного информационного потока. Примерами конфликтов третьего вида могут служить вирусы, «троянские кони», ошибки и закладки в программном обеспече- нии и т.д.

В таблицу 1 сведены три вида ИК, разнесенные с учетом взаимного влияния входного информационного потока X, целевой функции Fs системы и выходного информационного потока Y.

Таблица 1

Модели ИК АС

Возникновение в КС ИК связано с реализацией какой-либо угрозы или фактора, влияющего на функционирование системы или на защищаемую информацию. В ГОСТе [3] приведена классификация факторов, воздействующих на защищаемую информацию и подлежащих учету при организации защиты информации. Все факторы условно разбиты на несколько групп по признаку отношения к природе возникновения (рис. 3).

ИК, возникающие вследствие реализации данных факторов, могут быть отнесены к рассмотренным выше трем видам. Кроме того, один и тот же фактор может приводить к ИК разных видов. Например, использование программных закладок, уязвимостей или ошибок в программном обеспечении КС может обеспечить возможность искажения целевой функции системы за счет как внешнего воздействия Е, так и скрытой специфической реакции на специальные данные входного информационного потока X.

Защита информации от несанкционированного доступа при возникновении угрозы реализации ИК может быть обеспечена посредством реализации и поддержания требуемого уровня защищенности КС. Это означает, что для обеспечения необходимого уровня защищенности информации, обрабатываемой в КС, целесообразно применение системы защиты информации (СЗИ) от несанкционированного доступа. СЗИ должна обеспечивать защиту информации КС не только за счет контроля данных входного и выходного информационных потоков и внутреннего состояния объекта, но и посредством определения фактора, способствующего возникновению ИК и адаптации CЗИ к нему. Таким образом, для защиты информации, обрабатываемой в КС, от несанкционированного доступа при угрозе реализации ИК трех указанных видов необходимо использовать адаптивную СЗИ (АСЗИ), в задачу которой входила бы выработка корректирующего воздействия на систему, определяемого в результате анализа условий функционирования КС и уровня защищенности информации (рис. 4).

Под адаптацией понимается процесс изменения структуры, алгоритмов и параметров системы S на основе информации, получаемой в процессе управления с целью достижения оптимального (в смысле принятого критерия) состояния или поведения системы при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы системы во взаимодействии с внешней средой Е.

В нашем случае очевидно, что принятым критерием является безопасность информации.

Функционирование такой адаптивной СЗИ предполагает:

-    изменение параметров и структуры системы в результате наблюдения и обработки текущей информации так, чтобы АСЗИ с течением времени улучшила свое функционирование, достигая в конечном итоге оптимального состояния;

-    использование обучения для получения в условиях неопределенности информации о состояниях и характеристиках защищаемой КС, необходимой для оптимального функционирования (обучение понимается как процесс выработки в АСЗИ определенных свойств ее реакции на системные события путем испытаний и корректировок);

-    текущее накопление информации о процессе функционирования КС и событий безопасности для обеспечения безопасности информации;

-    прогнозирование состояний КС и внешнего воздействия.

Таким образом, АСЗИ должна реализовывать следующие функции:

-    распознавать происхождение фактора, приводящего к ИК, вырабатывать корректирующее воздействие путем изменения конфигурации (перенастройки) КС, которое бы исключало возникновение ИК, вызываемого данным фактором;

-    выдавать рекомендации конкретному пользователю КС по устранению причин, приведших к аварийным ситуациям в работе КС;

-    позволять ведение аудита системных событий для обобщения, накопления и обработки с целью исключения элементов, вызывающих конфликт, из структуры КС в ходе последующей модернизации.

Список литературы

1. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. [Сборник]. – М.- Изд-во стандартов. -2000.

2. Гаценко О.Ю. Защита информации. Основы организационного управления. - СПб.: Изд. дом «Сентябрь», 2001.

3. ГОСТ Р 51275-99. Защита информации. Объект информатизации. Факторы, воздействующие на информацию. Общие положения. – М.: Изд-во стандартов. -1999.

4. Толстых Н.Н., Голод В.В., Марейченко И.В. Метод оценки безопасности информации в автоматизированных системах. // Программные продукты и системы. – 2003. - №3.