В начало

БИБЛИОГРАФИЯ

III. ПОСТРОЕНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ

ГЛАВА 12. Построение комплексных систем защиты информации

12.1. Концепция создания защищенных КС

При разработке и построении комплексной системы защиты информации в компьютерных системах необходимо придерживаться определенных методологических принципов проведения исследований, проектирования, производства, эксплуатации и развития таких систем. Системы защиты информации относятся к классу сложных систем и для их построения могут использоваться основные принципы построения сложных систем с учетом специфики решаемых задач:

• параллельная разработка КС и СЗИ;
• системный подход к построению защищенных КС;
• многоуровневая структура СЗИ;
• иерархическая система управления СЗИ;
• блочная архитектура защищенных КС;
• возможность развития СЗИ;
• дружественный интерфейс защищенных КС с пользователями и обслуживающим персоналом.

Первый из приведенных принципов построения СЗИ требует проведения одновременной параллельной разработки КС и механизмов защиты. Только в этом случае возможно эффективно обеспечить реализацию всех остальных принципов. Причем в процессе разработки защищенных КС должен соблюдаться разумный компромисс между созданием встроенных неразделимых механизмов защиты и блочных унифицированных средств и процедур защиты. Только на этапе разработки КС можно полностью учесть взаимное влияние блоков и устройств собственно КС и механизмов защиты, добиться системности защиты оптимальным образом.

Принцип системности является одним из основных концептуальных и методологических принципов построения защищенных КС. Он предполагает:

• анализ всех возможных угроз безопасности информации;
• обеспечение защиты на всех жизненных циклах КС;
• защиту информации во всех звеньях КС;
• комплексное использование механизмов защиты.

Потенциальные угрозы выявляются в процессе создания и исследования модели угроз. В результате исследований должны быть получены данные о возможных угрозах безопасности информации, о степени их опасности и вероятности реализации. При построении СЗИ учитываются потенциальные угрозы, реализация которых может привести к существенному ущербу и вероятность таких событий не является очень близкой к нулю.

Защита ресурсов КС должна осуществляться на этапах разработки, производства, эксплуатации и модернизации, а также по всей технологической цепочке ввода, обработки, передачи, хранения и выдачи информации. Реализация этих принципов позволяет обеспечить создание СЗИ, в которой отсутствуют слабые звенья как на различных жизненных циклах КС, так и в любых элементах и режимах работы КС.

Механизмы защиты, которые используются при построении защищенных систем, должны быть взаимоувязаны по месту, времени и характеру действия. Комплексность предполагает также использование в оптимальном сочетании различных методов и средств защиты информации: технических, программных, криптографических, организационных и правовых. Любая, даже простая СЗИ является комплексной.

Система защиты информации должна иметь несколько уровней, перекрывающих друг друга, т. е. такие системы целесообразно строить по принципу построения матрешек. Чтобы добраться до закрытой информации, злоумышленнику необходимо «взломать» все уровни защиты (рис. 28).

Рис. 28. Многоуровневая КСЗИ

Например, для отдельного объекта КС можно выделить 6 уровней (рубежей) защиты:

1. охрана по периметру территории объекта;
2. охрана по периметру здания;
3. охрана помещения;
4. защита аппаратных средств;
5. защита программных средств;
6. защита информации.

Комплексные системы защиты информации всегда должны иметь централизованное управление. В распределенных КС пение защитой может осуществляться по иерархическому принципу. Централизация управления защитой информации объясняется необходимостью проведения единой политики в области опасности информационных ресурсов в рамках предприятия, организации, корпорации, министерства. Для осуществления централизованного управления в СЗИ должны быть предусмотрены специальные средства дистанционного контроля, распределения Ключей, разграничения доступа, изготовления атрибутов идентификации и другие.

Одним из важных принципов построения защищенных КС является использование блочной архитектуры. Применение данного принципа позволяет получить целый ряд преимуществ:

• упрощается разработка, отладка, контроль и верификация устройств (программ, алгоритмов);
• допускается параллельность разработки блоков;
• используются унифицированные стандартные блоки;
• упрощается модернизация систем;
• удобство и простота эксплуатации.

Основываясь на принципе блочной архитектуры защищенной КС, можно представить структуру идеальной защищенной системы. В такой системе имеется минимальное ядро защиты, отвечающее нижней границе защищенности систем определенного класса (например, ПЭВМ). Если в системе необходимо обеспечить более высокий уровень защиты, то это достигается за счет согласованного подключения аппаратных блоков или инсталляции дополнительных программных средств (аналог режима «Plug and Play» в ОС Windows 98).

В случае необходимости могут быть использованы более совершенные блоки КС, чтобы не допустить снижения эффективности применения системы по прямому назначению. Это объясняется потреблением части ресурсов КС вводимыми блоками защиты.

Стандартные входные и выходные интерфейсы блоков позволяют упростить процесс модернизации СЗИ, альтернативно использовать аппаратные или программные блоки. Здесь просматривается аналогия с семиуровневой моделью ОSI.

При разработке сложной КС, например, вычислительной сети, необходимо предусматривать возможность ее развития в двух направлениях: увеличения числа пользователей и наращивания возможностей сети по мере совершенствования информационных технологий.

С этой целью при разработке КС предусматривается определенный запас ресурсов по сравнению с потребностями на момент разработки. Наибольший запас производительности необходимо предусмотреть для наиболее консервативной части сложных систем - каналов связи. Часть резерва ресурсов КС может быть востребована при развитии СЗИ. На практике резерв ресурсов, предусмотренный на этапе разработки, исчерпывается уже на момент полного ввода в эксплуатацию сложных систем. Поэтому при разработке КС предусматривается возможность модернизации системы. В этом смысле сложные системы должны быть развивающимися или открытыми. Термин открытости в этой трактовке относится и к защищенным КС. Причем механизмы защиты, постоянно совершенствуясь, вызывают необходимость наращивания ресурсов КС. Новые возможности, режимы КС, а также появление новых угроз в свою очередь стимулируют развитие новых механизмов защиты. Важное место в процессе создания открытых систем играют международные стандарты в области взаимодействия устройств, подсистем. Они позволяют использовать подсистемы различных типов, имеющих стандартные интерфейсы взаимодействия.

Комплексная система защиты информации должна быть дружественной по отношению к пользователям и обслуживающему персоналу. Она должна быть максимально автоматизирована и не должна требовать от пользователя выполнять значительный объем действий, связанных с СЗИ. Комплексная СЗИ не должна создавать ограничений в выполнении пользователем своих функциональных обязанностей. В СЗИ необходимо предусмотреть меры снятия защиты с отказавших устройств для восстановления их работоспособности.

12.2. Этапы создания комплексной системы защиты информации

Система защиты информации должна создаваться совместно с создаваемой компьютерной системой. При построении системы защиты могут использоваться существующие средства защиты, или же они разрабатываются специально для конкретной КС. В зависимости от особенностей компьютерной системы, условий ее эксплуатации и требований к защите информации процесс создания КСЗИ может не содержать отдельных этапов, или содержание их может несколько отличаться от общепринятых норм при разработке сложных аппаратно-программных систем. Но обычно разработка таких систем включает следующие этапы:

• разработка технического задания;
• эскизное проектирование;
• техническое проектирование;
• рабочее проектирование;
• производство опытного образца.

Одним из основных этапов разработки КСЗИ является этап разработки технического задания. Именно на этом этапе решаются практически все специфические задачи, характерные именно для разработки КСЗИ.

Процесс разработки систем, заканчивающийся выработкой технического задания, называют научно-исследовательской разработкой, а остальную часть работы по созданию сложной системы называют опытно-конструкторской разработкой. Опытно-конструкторская разработка аппаратно-программных средств ведется с применением систем автоматизации проектирования, алгоритмы проектирования хорошо изучены и отработаны. Поэтому особый интерес представляет рассмотрение процесса научно-исследовательского проектирования.

12.3. Научно-исследовательская разработка КСЗИ

Целью этого этапа является разработка технического задания на проектирование КСЗИ. Техническое задание содержит основные технические требования к разрабатываемой КСЗИ, а также согласованные взаимные обязательства заказчика и исполнителя разработки. Технические требования определяют значения основных технических характеристик, выполняемые функции, режимы работы, взаимодействие с внешними системами и т. д.

Аппаратные средства оцениваются следующими характеристиками: быстродействие, производительность, емкость запоминающих устройств, разрядность, стоимость, характеристики надежности и др. Программные средства характеризуются требуемым объемом оперативной и внешней памяти, системой программирования, в которой разработаны эти средства, совместимостью с ОС и другими программными средствами, временем выполнения, стоимостью и т. д.

Получение значений этих характеристик, а также состава выполняемых функций и режимов работы средств защиты, порядка их использования и взаимодействия с внешними системами составляют основное содержание этапа научно-исследовательской разработки. Для проведения исследований на этом этапе заказчик может привлекать исполнителя или научно-исследовательское учреждение, либо организует совместную их работу.

Научно-исследовательская разработка начинается с анализа угроз безопасности информации, анализа защищаемой КС и анализа конфиденциальности и важности информации в КС (рис. 29).

Рис. 29. Последовательность и содержание научно-исследовательской разработки КСЗИ

Прежде всего производится анализ конфиденциальности и важности информации, которая должна обрабатываться, храниться и передаваться в КС. На основе анализа делается вывод о целесообразности создания КСЗИ. Если информация не является конфиденциальной и легко может быть восстановлена, то создавать СЗИ нет необходимости. Не имеет смысла также создавать КСЗИ в КС, если потеря целостности и конфиденциальности информации связана с незначительными потерями.

В этих случаях достаточно использовать штатные средства КС и, возможно, страхование от утраты информации.

При анализе информации определяются потоки конфиденциальной информации, элементы КС, в которых она обрабатывается и хранится. На этом этапе рассматриваются также вопросы разграничения доступа к информации отдельных пользователей и целых сегментов КС. На основе анализа информации определяются требования к ее защищенности. Требования задаются путем присвоения определенного грифа конфиденциальности, установления правил разграничения доступа.

Очень важная исходная информация для построения КСЗИ получается в результате анализа защищаемой КС. Так как КСЗИ является подсистемой КС, то взаимодействие системы защиты с КС можно определить как внутреннее, а взаимодействие с внешней средой - как внешнее (рис. 30).

Рис. 30. Схема взаимодействия КСЗИ

Внутренние условия взаимодействия определяются архитектурой КС. При построении КСЗИ учитываются:

• географическое положение КС;
• тип КС (распределенная или сосредоточенная);
• структуры КС (техническая, программная, информационная и т. д.);
• производительность и надежность элементов КС;
• типы используемых аппаратных и программных средств и режимы их работы;
• угрозы безопасности информации, которые порождаются внутри КС (отказы аппаратных и программных средств, алгоритмические ошибки и т. п.).

Учитываются следующие внешние условия:

• взаимодействие с внешними системами;
• случайные и преднамеренные угрозы.

Анализ угроз безопасности является одним из обязательных условий построения КСЗИ. По результатам проведенного анализа строится модель угроз безопасности информации в КС. Модель угроз безопасности информации в КС содержит систематизированные данные о случайных и преднамеренных угрозах безопасности информации в конкретной КС. Систематизация данных модели предполагает наличие сведений обо всех возможных угрозах, их опасности, временных рамках действия, вероятности реализации. Часто модель угроз рассматривается как композиция модели злоумышленника и модели случайных угроз. Модели представляются в виде таблиц, графов или на вербальном уровне. При построении модели злоумышленника используются два подхода:

1. модель ориентируется только на высококвалифицированного злоумышленника-профессионала, оснащенного всем необходимым и имеющего легальный доступ на всех рубежах защиты;
2. модель учитывает квалификацию злоумышленника, его оснащенность (возможности) и официальный статус в КС.

Первый подход проще реализуется и позволяет определить верхнюю границу преднамеренных угроз безопасности информации.

Второй подход отличается гибкостью и позволяет учитывать особенности КС в полной мере. Градация злоумышленников по их квалификации может быть различной. Например, может быть выделено три класса злоумышленников:

1. высококвалифицированный злоумышленник-профессионал;
2. квалифицированный злоумышленник-непрофессионал;
3. неквалифицированный злоумышленник-непрофессионал.

Класс злоумышленника, его оснащенность и статус на объекте определяют возможности злоумышленника по несанкционированному доступу к ресурсам КС.

Угрозы, связанные с непреднамеренными действиями, хорошо изучены, и большая часть их может быть формализована. Сюда следует отнести угрозы безопасности, которые связаны с конечной надежностью технических систем. Угрозы, порождаемые стихией или человеком, формализовать сложнее. Но с другой стороны, по ним накоплен большой объем статистических данных. На основании этих данных можно прогнозировать проявление угроз этого класса.

Модель злоумышленника и модель случайных угроз позволяют получить полный спектр угроз и их характеристик. В совокупности с исходными данными, полученными в результате анализа информации, особенностей архитектуры проектируемой КС, модели угроз безопасности информации позволяют получить исходные данные для построения модели КСЗИ.

12.4. Моделирование КСЗИ

Оценка эффективности функционирования КСЗИ представляет собой сложную научно-техническую задачу. Комплексная СЗИ оценивается в процессе разработки КС, в период эксплуатации и при создании (модернизации) СЗИ для уже существующих КС. При разработке сложных систем распространенным методом проектирования является синтез с последующим анализом. Система синтезируется путем согласованного объединения блоков, устройств, подсистем и анализируется (оценивается) эффективность полученного решения. Из множества синтезированных систем выбирается лучшая по результатам анализа, который осуществляется с помощью моделирования.

Моделирование КСЗИ заключается в построении образа (модели) системы, с определенной точностью воспроизводящего процессы, происходящие в реальной системе [30]. Реализация модели позволяет получать и исследовать характеристики реальной системы.

Для оценки систем используются аналитические и имитационные модели. В аналитических моделях функционирование исследуемой системы записывается в виде математических или логических соотношений. Для этих целей используется мощный математический аппарат: алгебра, функциональный анализ, разностные уравнения, теория вероятностей, математическая статистика, теория множеств, теория массового обслуживания и т. д.

При имитационном моделировании моделируемая система представляется в виде некоторого аналога реальной системы. В процессе имитационного моделирования на ЭВМ реализуются алгоритмы изменения основных характеристик реальной системы в соответствии с эквивалентными реальным процессам математическими и логическими зависимостями.

Модели делятся также на детерминированные и стохастические. Модели, которые оперируют со случайными величинами, называются стохастическими. Так как на процессы защиты информации основное влияние оказывают случайные факторы, то модели систем защиты являются стохастическими.

Моделирование КСЗИ является сложной задачей, потому что такие системы относятся к классу сложных организационно-технических систем, которым присущи следующие особенности [30]:

• сложность формального представления процессов функционирования таких систем, главным образом, из-за сложности формализации действий человека;
• многообразие архитектур сложной системы, которое обуславливается многообразием структур ее подсистем и множественностью путей объединения подсистем в единую систему;
• большое число взаимосвязанных между собой элементов и подсистем;
• сложность функций, выполняемых системой;
• функционирование систем в условиях неполной определенности и случайности процессов, оказывающих воздействие на систему;
• наличие множества критериев оценки эффективности функционирования сложной системы;
• существование интегрированных признаков, присущих системе в целом, но не свойственных каждому элементу в отдельности (например, система с резервированием является надежной, при ненадежных элементах);
• наличие управления, часто имеющего сложную иерархическую структуру;
• разветвленность и высокая интенсивность информационных потоков.

Для преодоления этих сложностей применяются:

1. специальные методы неформального моделирования;
2. декомпозиция общей задачи на ряд частных задач;
3. макромоделирование.

12.4.1. Специальные методы неформального моделирования

Специальные методы неформального моделирования основаны на применении неформальной теории систем. Основными составными частями неформальной теории систем являются [8]:

• структурирование архитектуры и процессов функционирования сложных систем;
• неформальные методы оценивания;
• неформальные методы поиска оптимальных решений.

Структурирование является развитием формального описания систем, распространенного на организационно-технические системы.

Примером структурированного процесса является конвейерное производство. В основе такого производства лежат два принципа:

• строгая регламентация технологического процесса производства;
• специализация исполнителей и оборудования.

Предполагается, что конструкция производимой продукции отвечает следующим требованиям:

• изделие состоит из конструктивных иерархических элементов (блоков, узлов, схем, деталей и т.п.);
• максимальная простота, унифицированность и стандартность конструктивных решений и технологических операций.

В настоящее время процесс производства технических средств КС достаточно полно структурирован. Структурное программирование также вписывается в рамки структурированных процессов. На основе обобщения принципов и методов структурного программирования могут быть сформулированы условия структурированного описания изучаемых систем и процессов их функционирования [8]:

1. полнота отображения основных элементов и их взаимосвязей;
2. адекватность;
3. простота внутренней организации элементов описания и взаимосвязей элементов между собой;
4. стандартность и унифицированность внутренней структуры элементов и структуры взаимосвязей между ними;
5. модульность;
6. гибкость, под которой понимается возможность расширения и изменения структуры одних компонентов модели без существенных изменений других компонентов;
7. доступность изучения и использования модели любому специалисту средней квалификации соответствующего профиля.

В процессе проектирования систем необходимо получить их характеристики. Некоторые характеристики могут быть получены путем измерения. Другие получаются с использованием аналитических соотношений, а также в процессе обработки статистических данных. Однако существуют характеристики сложных систем, которые не могут быть получены приведенными методами. К таким характеристикам СЗИ относятся вероятности реализации некоторых угроз, отдельные характеристики эффективности систем защиты и другие.

Указанные характеристики могут быть получены единственно доступными методами - методами неформального оценивания. Сущность методов заключается в привлечении для получения некоторых характеристик специалистов-экспертов в соответствующих областях знаний.

Наибольшее распространение из неформальных методов оценивания получили методы экспертных оценок. Метод экспертных оценок представляет собой алгоритм подбора специалистов-экспертов, задания правил получения независимых оценок каждым экспертом и последующей статистической обработки полученных результатов. Методы экспертных оценок используются Давно, хорошо отработаны. В некоторых случаях они являются единственно возможными методами оценивания характеристик систем.

Неформальные методы поиска оптимальных решений могут быть распределены по двум группам:

• методы неформального сведения сложной задачи к формальному описанию и решение задачи формальными методами;
• неформальный поиск оптимального решения.

Для моделирования систем защиты информации целесообразно использовать следующие теории и методы, позволяющие свести решение задачи к формальным алгоритмам:

• теория нечетких множеств;
• теория конфликтов;
• теория графов;
• формально-эвристические методы;
• эволюционное моделирование.

Методы теории нечетких множеств позволяют получать аналитические выражения для количественных оценок нечетких условий принадлежности элементов к тому или иному множеству. Теория нечетких множеств хорошо согласуется с условиями моделирования систем защиты, так как многие исходные данные моделирования (например, характеристики угроз и отдельных механизмов защиты) не являются строго определенными.

Теория конфликтов является относительно новым направлением исследования сложных человеко-машинных систем. Конфликт между злоумышленником и системой защиты, разворачивающийся на фоне случайных угроз, является классическим для применения теории конфликта. Две противоборствующие стороны преследуют строго противоположные цели. Конфликт развивается в условиях неоднозначности и слабой предсказуемости процессов, способности сторон оперативно изменять цели. Теория конфликтов является развитием теории игр. Теория игр позволяет:

• структурировать задачу, представить ее в обозримом виде, найти области количественных оценок, упорядочений, предпочтений, выявить доминирующие стратегии, если они существуют;
• до конца решить задачи, которые описываются стохастическими моделями.

Теория игр позволяет найти решение, оптимальное или рациональное в среднем. Она исходит из принципа минимизации среднего риска. Такой подход не вполне адекватно отражает поведение сторон в реальных конфликтах, каждый из которых является уникальным. В теории конфликтов предпринята попытка преодоления этих недостатков теории игр. Теория конфликтов позволяет решать ряд практических задач исследования сложных систем. Однако она еще не получила широкого распространения и открыта для дальнейшего развития.

Из теории графов для исследования систем защиты информации в наибольшей степени применим аппарат сетей Петри. Управление условиями в узлах сети Петри позволяет моделировать процессы преодоления защиты злоумышленником. Аппарат сетей Петри позволяет формализовать процесс исследования эффективности СЗИ.

К формально-эвристическим методам отнесены методы поиска оптимальных решений не на основе строгих математических, логических соотношений, а основываясь на опыте человека, имеющихся знаниях и интуиции. Получаемые решения могут быть далеки от оптимальных, но они всегда будут лучше решений, получаемых без эвристических методов.

Наибольшее распространение из эвристических методов получили лабиринтные и концептуальные методы.

В соответствии с лабиринтной моделью задача представляется Человеку в виде лабиринта возможных путей решения. Предполагается, что человек обладает способностью быстрого отсечения бесперспективных путей движения по лабиринту. В результате среди оставшихся путей с большой вероятностью находится путь, Ведущий к решению поставленной задачи.

Концептуальный метод предполагает выполнение действий с концептами. Под концептами понимаются обобщенные элементы и связи между ними. Концепты получаются человеком, возможно и неосознанно, в процессе построения структурированной модели. В соответствии с концептуальным методом набор концепт универсален и ему соответствуют имеющиеся у человека механизмы вычисления, трансформации и формирования отношений. Человек проводит мысленный эксперимент со структурированной мочью и порождает ограниченный участок лабиринта, в котором уже несложно найти решение.

Эволюционное моделирование представляет собой разновидность имитационного моделирования. Особенность его заключается в том, что в процессе моделирования совершенствуется алгоритм моделирования.

Сущность неформальных методов непосредственного поиска оптимальных решений состоит в том, что человек участвует не только в построении модели, но и в процессе ее реализации.

12.4.2. Декомпозиция общей задачи оценки эффективности функционирования КСЗИ

Сложность выполняемых функций, значительная доля нечетко определенных исходных данных, большое количество механизмов защиты, сложность их взаимных связей и многие другие факторы делают практически неразрешимой проблему оценки эффективности системы в целом с помощью одного какого-либо метода моделирования.

Для решения этой проблемы применяется метод декомпозиции (разделения) общей задачи оценки эффективности на ряд частных задач. Так, задача оценки эффективности КСЗИ может разбиваться на частные задачи:

• оценку эффективности защиты от сбоев и отказов аппаратных и программных средств;
• оценку эффективности защиты от НСДИ;
• оценку эффективности защиты от ПЭМИН и т. д.

При оценке эффективности защиты от отказов, приводящих к уничтожению информации, используется, например, такая величина, как вероятность безотказной работы Р(t) системы за время t.

Этот показатель вычисляется по формуле:

P(t)=1-P_отк(t)

где Р_отк(t) - вероятность отказа системы за время t.

Величина Р_отк(t), в свою очередь, определяется в соответствии с известным выражением:

Р_отк(t) = е^-λt,

где λ - интенсивность отказов системы.

Таким образом, частная задача оценки влияния отказов на безопасность информации может быть довольно просто решена известными формальными методами.

Довольно просто решается частная задача оценки эффективности метода шифрования при условии, что атака на шифр возможна только путем перебора ключей, и известен метод шифрования.

Среднее время взлома шифра при этих условиях определяется по формуле:

,

где Т - среднее время взлома шифра; А - число символов, которые могут быть использованы при выборе ключа (мощность алфавита шифрования); S - длина ключа, выраженная в количестве символов; t - время проверки одного ключа.

Время t зависит от производительности, используемой для атаки на шифр КС и сложности алгоритма шифрования. При расчете криптостойкости обычно считается, что злоумышленник имеет в своем распоряжении КС наивысшей производительности, существующей или перспективной.

В свою очередь частные задачи могут быть декомпозированы на подзадачи.

Главная сложность метода декомпозиции при оценке систем заключается в учете взаимосвязи и взаимного влияния частных задач оценивания и оптимизации. Это влияние учитывается как в решении задачи декомпозиции, так и в процессе получения интегральных оценок. Например, при решении задачи защиты информации от электромагнитных излучений используется экранирование металлическими экранами, а для повышения надежного функционирования системы необходимо резервирование блоков, в том числе и блоков, обеспечивающих бесперебойное питание. Решение этих двух частных задач взаимосвязано, например, при создании КСЗИ на летательных аппаратах, где существуют строгие ограничения на вес. При декомпозиции задачи оптимизации комплексной системы защиты приходится всякий раз учитывать общий лимит веса оборудования.

12.4.3. Макромоделирование

При оценке сложных систем используется также макромоделирование. Такое моделирование осуществляется для общей оценки системы. Задача при этом упрощается за счет использования при построении модели только основных характеристик. К моделированию прибегают в основном для получения предварительных оценок систем.

В качестве макромодели можно рассматривать модель КСЗИ, представленной на рис. 30. Если в КСЗИ используется к уровней защиты, то в зависимости от выбранной модели злоумышленника ему необходимо преодолеть k-m уровней защиты, где m – номер наивысшего уровня защиты, который злоумышленник беспрепятственно преодолевает в соответствии со своим официальным статусом. Если злоумышленник не имеет никакого официального статуса на объекте КС, то ему, в общем случае, необходимо преодолеть все к уровней защиты, чтобы получить доступ к информации. Для такого злоумышленника вероятность получения несанкционированного доступа к информации Р_нсд может быть рассчитана по формуле:

,

где P_i - вероятность преодоления злоумышленником i-го уровня защиты.

На макроуровне можно, например, исследовать требуемое число уровней защиты, их эффективность по отношению к предполагаемой модели нарушителя с учетом особенностей КС и финансовых возможностей проектирования и построения КСЗИ.

12.5. Выбор показателей эффективности и критериев оптимальности КСЗИ

Эффективность систем оценивается с помощью показателей эффективности. Иногда используется термин - показатель качества. Показателями качества, как правило, характеризуют степень совершенства какого-либо товара, устройства, машины. В отношении сложных человеко-машинных систем предпочтительнее использование термина показатель эффективности функционирования, который характеризует степень соответствия оцениваемой системы своему назначению.

Показатели эффективности системы, как правило, представляют собой некоторое множество функций у_k от характеристик системы х_i:

,

где К - мощность множества показателей эффективности системы, N - мощность множества характеристик системы.

Характеристиками системы х₁, x₂, ..., х_n называются первичные данные, отражающие свойства и особенности системы. Используются количественные и качественные характеристики. Количественные характеристики систем имеют числовое выражение. Их называют также параметрами. К количественным характеристикам относят разрядность устройства, быстродействие процессора и памяти, длину пароля, длину ключа шифрования и т. п. Качественные характеристики определяют наличие (отсутствие) определенных режимов, защитных механизмов или сравнительную степень свойств систем («хорошо», «удовлетворительно», «лучше», «хуже»).

Примером показателя эффективности является криптостойкость шифра, которая выражается временем или стоимостью взлома шифра. Этот показатель для шифра DES, например, зависит от одной характеристики - разрядности ключа. Для методов замены криптостойкость зависит от количества используемых алфавитов замены, а для методов перестановок - от размерности таблицы и количества используемых маршрутов Гамильтона.

Для того чтобы оценить эффективность системы защиты информации или сравнить системы по их эффективности, необходимо задать некоторое правило предпочтения. Такое правило или соотношение, основанное на использовании показателей эффективности, называют критерием эффективности. Для получения критерия эффективности при использовании некоторого множества k показателей используют ряд подходов.

1. Выбирается один главный показатель, и оптимальной считается система, для которой этот показатель достигает экстремума. При условии, что остальные показатели удовлетворяют системе ограничений, заданных в виде неравенств. Например, оптимальной может считаться система, удовлетворяющая следующему критерию эффективности:

при С ≤ C_доп, G ≤ G_доп,

где Р_нз - вероятность непреодоления злоумышленником системы защиты за определенное время, С и G - стоимостные и весовые показатели, соответственно, которые не должны превышать допустимых значений.

2. Методы, основанные на ранжировании показателей по важности. При сравнении систем одноименные показатели эффективности сопоставляются в порядке убывания их важности по определенным алгоритмам.

Примерами таких методов могут служить лексикографический метод и метод последовательных уступок.

Лексикографический метод применим, если степень различия показателей по важности велика. Две системы сравниваются сначала по наиболее важному показателю. Оптимальной считается такая система, у которой лучше этот показатель. При равенстве самых важных показателей сравниваются показатели, занимающие по рангу вторую позицию. При равенстве и этих показателей сравнение продолжается до получения предпочтения в i-м показателе.

Метод последовательных уступок предполагает оптимизацию системы по наиболее важному показателю Y₁.

Определяется допустимая величина изменения показателя Y₁ которая называется уступкой. Измененная величина показателя: (∆₁ - величина уступки) фиксируется. Определяется оптимальная величина показателя Y₂ при фиксированном значении выбирается уступка ∆₂ и процесс повторяется до получения Y_K-1.

3. Мультипликативные и аддитивные методы получения критериев эффективности основываются на объединении всех или части показателей с помощью операций умножения или сложения в обобщенные показатели (Z_П, Z_С). Показатели, используемые в обобщенных показателях, называют частными (у_i, y_j).

Если в произведение (сумму) включается часть показателей, то остальные частные показатели включаются в ограничения. Показатели, образующие произведение (сумму), могут иметь весовые коэффициенты k_i (k_j). В общем виде эти методы можно представить следующим образом:

; .

4. Оценка эффективности СЗИ может осуществляться также методом Парето. Сущность метода заключается в следующем. При использовании n показателей эффективности системе соответствует точка в n-мерном пространстве. В n-мерном пространстве строится область парето-оптимальных решений. В этой области располагаются несравнимые решения, для которых улучшение какого-либо показателя невозможно без ухудшения других показателей эффективности. Выбор наилучшего решения из числа парето-оптимальных может осуществляться по различным правилам.

12.6. Математическая постановка задачи разработки комплексной системы защиты информации

После выбора показателей эффективности и критерия эффективности может быть осуществлена математическая постановка задачи разработки КСЗИ. На этом этапе уже известны:

• F = {f₁, f₂, …, f_n} - функции, которые должна выполнять КСЗИ;
• М = {m₁, m₂, …, m_k} - возможные механизмы защиты;
• U = {u₁, u₂, …, u_p} - способы управления КСЗИ.
• Y = {y₁, y₂, …, y_w}-показатели эффективности КСЗИ;

Показатели эффективности зависят от выполняемых функций, механизмов защиты и способов управления КСЗИ: У=Ф(F, М, U).

Критерий эффективности получается с использованием показателей эффективности: К=Е(У).

Тогда математическая постановка задачи разработки КСЗИ в общем случае может быть представлена в следующем виде:

найти extrS(F, М*, U*), при М* М, U* U, которым соответствуют У* Уд, где Уд - множество допустимых значений показателей эффективности КСЗИ.

То есть, требуется создать или выбрать такие механизмы защиты информации и способы управления системой защиты, при которых обеспечивается выполнение всего множества требуемых функций и достигается максимум или минимум выбранного критерия, а также выполняются ограничения на некоторые показатели эффективности.

Такая постановка применима не только для решения общей, но и частных задач оценки эффективности комплексной системы деты информации.

12.7. Подходы к оценке эффективности КСЗИ

Эффективность КСЗИ оценивается как на этапе разработки, так и в процессе эксплуатации. В оценке эффективности КСЗИ, в зависимости от используемых показателей и способов их получения, можно выделить три подхода:

• классический;
• официальный;
• экспериментальный.

12.7.1. Классический подход

Под классическим подходом к оценке эффективности понимается использование критериев эффективности, полученных с помощью показателей эффективности. Значения показателей эффективности получаются путем моделирования или вычисляются по характеристикам реальной КС. Такой подход используется при разработке и модернизации КСЗИ. Однако возможности классических методов комплексного оценивания эффективности применительно к КСЗИ ограничены в силу ряда причин. Высокая степень неопределенности исходных данных, сложность формализации процессов функционирования, отсутствие общепризнанных методик расчета показателей эффективности и выбора критериев оптимальности создают значительные трудности для применения классических методов оценки эффективности.

12.7.2. Официальный подход

Большую практическую значимость имеет подход к определению эффективности КСЗИ, который условно можно назвать официальным. Политика безопасности информационных технологий проводится государством и должна опираться на нормативные акты. В этих документах необходимо определить требования к защищенности информации различных категорий конфиденциальности и важности.

Требования могут задаваться перечнем механизмов защиты информации, которые необходимо иметь в КС, чтобы она соответствовала определенному классу защиты. Используя такие документы, можно оценить эффективность КСЗИ. В этом случае критерием эффективности КСЗИ является ее класс защищенности.

Несомненным достоинством таких классификаторов (стандартов) является простота использования. Основным недостатком официального подхода к определению эффективности систем зашиты, является то, что не определяется эффективность конкретного механизма защиты, а констатируется лишь факт его наличия или отсутствия. Этот недостаток в какой-то мере компенсируется заданием в некоторых документах достаточно подробных требований к этим механизмам защиты.

Во всех развитых странах разработаны свои стандарты защищенности компьютерных систем критического применения. Так, министерстве обороны США используется стандарт ТСSЕС (Department of Defence Trusted Computer System Evaluation Criteria) [42], который известен как Оранжевая книга.

Согласно Оранжевой книге для оценки информационных систем рассматривается четыре группы безопасности: А, В, С, D. В некоторых случаях группы безопасности делятся дополнительно на классы безопасности.

Группа А (гарантированная или проверяемая защита) обеспечивает гарантированный уровень безопасности. Методы защиты, реализованные в системе, могут быть проверены формальными методами. В этой группе имеется только один класс - А1.

Группа В (полномочная или полная защита) представляет полную защиту КС. В этой группе выделены классы безопасности В1, В2 и В3.

Класс В1 (защита через грифы или метки) обеспечивается использованием в КС грифов секретности, определяющих доступ пользователей к частям системы.

Класс В2 (структурированная защита) достигается разделением информации на защищенные и незащищенные блоки и контролем доступа к ним пользователей.

Класс В3 (области или домены безопасности) предусматривает разделение КС на подсистемы с различным уровнем безопасности и контролем доступа к ним пользователей.

Группа С (избирательная защита) представляет избирательную защиту подсистем с контролем доступа к ним пользователей. В этой группе выделены классы безопасности С1 и С2.

Класс С1 (избирательная защита информации) предусматривает разделение в КС пользователей и данных. Этот класс обеспечивает самый низкий уровень защиты КС.

Класс С2 (защита через управляемый или контролируемый доступ) обеспечивается раздельным доступом пользователей к данным.

Группу D (минимальной безопасности) составляют КС, проверенные на безопасность, но которые не могут быть отнесены к классам А, В или С.

Организация защиты информации в вычислительных сетях министерства обороны США осуществляется в соответствии с требованиями руководства «The Trusted Network Interpretation of Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Guidelines». Этот документ получил название Красная книга (как и предыдущий - по цвету обложки).

Подобные стандарты защищенности КС приняты и в других развитых странах. Так, в 1991 году Франция, Германия, Нидерланды и Великобритания приняли согласованные «Европейские критерии», в которых рассмотрено 7 классов безопасности от Е0 до Е6.

В Российской Федерации аналогичный стандарт разработан в 1992 году Государственной технической комиссией (ГТК) при Президенте РФ. Этим стандартом является руководящий документ ГТК «Концепция защиты средств вычислительной техники и автоматизированных систем от НСД к информации» [14].

Устанавливается семь классов защищенности средств вычислительной техники (СВТ) от НСД к информации (табл. 2). Самый низкий класс - седьмой, самый высокий - первый.

Классы подразделяются на четыре группы, отличающиеся качественным уровнем защиты:

• первая группа содержит только один седьмой класс;
• вторая группа характеризуется дискреционной защитой и содержит шестой и пятый классы;
• третья группа характеризуется мандатной защитой и содержит четвертый, третий и второй классы; четвертая группа характеризуется верифицированной защитой и содержит только первый класс.

Таблица 2

Показатели защищенности по классам СВТ

Обозначения: «-» - нет требований к данному классу; «+» - новые или дополнительные требования; «=» - требования совпадают с требованиями к СВТ предыдущего класса; КСЗ – комплекс средств защиты.

Седьмой класс присваивают СВТ, к которым предъявлялись требования по защите от НСД к информации, но при оценке защищенность СВТ оказалась ниже уровня требований шестого класса.

Кроме требований к защищенности отдельных элементов СВТ, в Руководящем документе приведены требования к защищенности автоматизированных систем (АС) [14]. В отличие от СВТ автоматизированные системы являются функционально ориентированными. При создании АС учитываются особенности пользовательской информации, технология обработки, хранения и передачи информации, конкретные модели угроз.

Устанавливается девять классов защищенности АС от НСД к информации. Классы подразделяются на три группы, отличающиеся особенностями обработки информации в АС. Третья группа классифицирует АС, с которыми работает один пользователь, допущенный ко всей информации АС, размещенной на носителях одного уровня конфиденциальности. Группа содержит два класса - 3Б и 3А. Во вторую группу сведены АС, пользователи которых имеют одинаковые права доступа ко всей информации АС. Группа содержит два класса - 2Б и 2А. Первую группу составляют многопользовательские АС, в которых пользователи имеют разные права доступа к информации. Группа включает пять классов - 1Д, 1Г, 1В, 1Б, 1А.

Требования ко всем девяти классам защищенности АС сведены в табл. 3.

Таблица 3

Требования к защищенности автоматизированных систем

Обозначения: «+» - есть требования к данному классу; СЗИ НСД - система зашиты информации от несанкционированного доступа.

Для примера целесообразно рассмотреть подробно требования к одному из представительных классов защищенности, а именно - к классу 1В.

В подсистеме управления доступом автоматизированной системы должны осуществляться:

• идентификация и проверка подлинности субъектов доступа при входе в систему по идентификатору (коду) и паролю условно-постоянного действия длиной не менее шести буквенно-цифровых символов;
• идентификация терминалов, ЭВМ, узлов сети ЭВМ, каналов связи, внешних устройств ЭВМ по логическим именам и/или адресам;
• идентификация программ, томов, каталогов, файлов, записей, полей записей по именам;
• контроль доступа субъектов к защищаемым ресурсам в соответствии с матрицей доступа;
• управление потоками информации с помощью меток конфиденциальности. При этом уровень конфиденциальности накопителей должен быть не ниже уровня конфиденциальности записываемой на него информации.

Подсистема регистрации и учета должна обеспечивать:

• регистрацию входа/выхода субъектов доступа в систему из системы, либо регистрацию загрузки и инициализации операционной системы и ее программного останова;
• регистрацию выдачи печатных (графических) документов на «твердую» копию;
• регистрацию запуска/завершения программ и процессов (заданий, задач), предназначенных для обработки защищаемых файлов;
• регистрацию попыток доступа программных средств к следующим дополнительным защищаемым объектам доступа: терминалам, ЭВМ, узлам сети ЭВМ, линиям (каналам) связи, внешним устройствам ЭВМ, программам, томам, каталогам, файлам, записям, полям записей;
• регистрацию изменений полномочий субъектов доступа и статуса объектов доступа;
• автоматический учет создаваемых защищаемых файлов с помощью их дополнительной маркировки, используемой в подсистеме управления доступом. Маркировка должна отражать уровень конфиденциальности объекта;
• учет всех защищаемых носителей информации с помощью их любой маркировки;
• очистку (обнуление, обезличивание) освобождаемых областей оперативной памяти ЭВМ и внешних накопителей. Очистка осуществляется путем записи последовательности 1 и 0 в любую освобождаемую область памяти, использованную для хранения защищаемой информации;
• сигнализацию попыток нарушения защиты.

Подсистема обеспечения целостности предусматривает:

• обеспечение целостности программных средств СЗИ НСД, а также неизменность программной среды. Целостность СЗИ НСД проверяется при загрузке системы по контрольным суммам компонент СЗИ, а целостность программной среды обеспечивается использованием трансляторов с языков высокого уровня и отсутствием средств модификации объектного кода программ при обработке и (или) хранении защищаемой информации;
• охрану СВТ (устройств и носителей информации), что предполагает охрану территории и здания, где размещается АС, с помощью технических средств и специального персонала, строгий пропускной режим, специальное оборудование помещений АС;
• наличие администратора (службы) защиты информации, ответственного за ведение, нормальное функционирование и контроль работы СЗИ НСД. Администратор должен иметь свой терминал и необходимые средства оперативного контроля и воздействия на безопасность АС;
• периодическое тестирование всех функций СЗИ НСД с помощью специальных программ не реже одного раза в год;
• наличие средств восстановления СЗИ НСД (ведение двух копий программных средств СЗИ НСД и их периодическое обновление и контроль работоспособности);
• использование сертифицированных средств защиты.

Представленный перечень является тем минимумом требований, которым необходимо следовать, чтобы обеспечить конфиденциальность защищаемой информации.

Стандарт требований ТСSЕС соответствует информационным системам с применением ЭВМ общего пользования (main frame) и мини ЭВМ. Для персональных ЭВМ (ПЭВМ) и локальных сетей ПЭВМ требования безопасности должны быть несколько иными. Такие требования изложены [42] в стандарте The Trusted Network Interpretation of Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Guidelines, получившем название Красная книга. Неофициальные названия стандартов США Оранжевая книга и Красная книга связаны с соответствующим цветом обложек этих документов.

12.7.3. Экспериментальный подход

Под экспериментальным подходом понимается организация процесса определения эффективности существующих КСЗИ путем попыток преодоления защитных механизмов системы специалистами, выступающими в роли злоумышленников. Такие исследования проводятся следующим образом. В качестве условного злоумышленника выбирается один или несколько специалистов в области информационной борьбы наивысшей квалификации. Составляется план проведения эксперимента. В нем определяются очередность и материально-техническое обеспечение проведения экспериментов по определению слабых звеньев в системе защиты. При этом могут моделироваться действия злоумышленников, соответствующие различным моделям поведения нарушителей: от неквалифицированного злоумышленника, не имеющего официального статуса в исследуемой КС, до высококвалифицированного сотрудника службы безопасности.

Служба безопасности до момента преодоления защиты «злоумышленниками» должна ввести в КСЗИ новые механизмы защиты (изменить старые), чтобы избежать «взлома» системы защиты.

Такой подход к оценке эффективности позволяет получать объективные данные о возможностях существующих КСЗИ, но требует высокой квалификации исполнителей и больших материальных и временных затрат. Для проведения экспериментов необходимо иметь самое современное оборудование (средства инженерно-технической разведки, аппаратно-программные и испытательные комплексы (стенды) и т. п.)

12.8. Создание организационной структуры КСЗИ

Одной из основных составляющих КСЗИ является организационная структура, которая создается для выполнения организационных мер защиты, эксплуатации технических, программных и криптографических средств защиты, а также для контроля за выполнением установленных правил эксплуатации КС обслуживающим персоналом и пользователями. Такие структуры входят в состав службы безопасности ведомств, корпораций, фирм, организаций. Они могут иметь различный количественный состав и внутреннюю структуру. Это может быть отдел, группа или отдельное должностное лицо. Непосредственной эксплуатацией средств защиты и выполнением организационных мероприятий занимаются органы защиты информации, размещаемые на объектах КС. Их называют объектовыми органами защиты информации или органами обеспечения безопасности информации (ОБИ). Если объекты КС располагаются на одной территории с другими объектами ведомства, корпорации, фирмы, то часть функций, таких как охрана, разведывательная и контрразведывательная и некоторые другие выполняются соответствующими отделами службы безопасности. Подразделение (должностное лицо) ОБИ может входить организационно и в состав вычислительных центров или отделов автоматизации. При этом службы безопасности сохраняют за собой функции контроля и методического обеспечения функционирования КСЗИ. Количественный состав и его структура органа ОБИ определяется после завершения разработки КСЗИ. При создании органа ОБИ используются данные, полученные в результате разработки КСЗИ:

• официальный статус КС и информации, обрабатываемой в системе;
• перечень организационных мероприятий защиты и их характеристики;
• степень автоматизации КСЗИ;
• особенности технической структуры и режимы функционирования КС.

Органы ОБИ создаются в соответствии с законодательством РФ, регулирующим взаимоотношения граждан и юридических лиц в сфере информационных технологий. В зависимости от владельца, конфиденциальности и важности обрабатываемой в КС информации определяется юридический статус самой КС и органа ОБИ. В соответствии со статусом органа ОБИ определяются его юридические права и обязанности, определяется порядок взаимодействия с государственными органами, осуществляющими обеспечение безопасности информации в государстве.

При создании органов ОБИ руководствуются также требованиями подзаконных актов (Постановлений Правительства, решений Государственной технической комиссии и ФАПСИ, ГОСТов и других), а также руководящими документами ведомств.

В результате разработки КСЗИ определяется перечень организационных мероприятий защиты информации, которые представляют собой действия, выполняемые сотрудниками служб безопасности, органов ОБИ, обслуживающим персоналом и пользователями, в интересах обеспечения безопасности информации. Все организационные мероприятия защиты можно разделить на два класса:

1. защитные мероприятия, непосредственно направленные на обеспечение безопасности информации;
2. эксплуатационные мероприятия, связанные с организацией эксплуатации сложных систем.

Подавляющее большинство защитных, организационных мероприятий связано с обслуживанием технических, программных и криптографических средств защиты. Примерами таких мероприятий являются: использование паролей и материальных идентификаторов, контроль доступа к информационным ресурсам путем выполнения определенных действий при получении сигнала о нарушении правил разграничения доступа и анализа журнала контроля, дублирование и восстановление информации и др.

Некоторые функции системы защиты могут быть реализованы только за счет организационных мероприятий, например, доступ в помещение с информационными ресурсами может осуществлять контролер. Защита от пожара реализуется путем вызова пожарной команды, эвакуации информационных ресурсов, использования средств тушения пожара.

Часто организационные мероприятия дополняют технические, программные и криптографические средства, образуя еще один уровень защиты. Так зеркальное дублирование, которое выполняется без вмешательства человека, может быть дополнено периодическим дублированием информации на съемные магнитные носители. Автоматизированный контроль вскрытия дверей, корпусов, крышек и других элементов защиты внутреннего монтажа устройств от несанкционированной модификации может быть дополнен опечатыванием этих элементов (использованием специальных защитных знаков) и контролем целостности печатей (защитных знаков) должностными лицами.

Под эксплуатационными организационными мероприятиями понимается комплекс мероприятий, связанных с необходимостью технической эксплуатации системы защиты информации, как подсистемы сложной человеко-машинной системы. Задачи, решаемые в процессе технической эксплуатации КС, приведены в п. 13.2.

Эффективность функционирования КСЗИ во многом определяется уровнем руководства всем процессом ОБИ. Орган управления КСЗИ готовит предложения руководству организации при формировании и корректировке политики безопасности, определяет права и обязанности должностных лиц, планирует и обеспечивает выполнение технического обслуживания, осуществляет методическое руководство подчиненными структурами, организует контроль и анализ эффективности КСЗИ, осуществляет подбор, расстановку и обучение специалистов.

При отборе специалистов для работы в подразделении ОБИ, кроме деловых качеств, необходимо учитывать и морально-психологические данные кандидатов. Каждый специалист должен приобрести знания и навыки в эксплуатации механизмов защиты. Специалисты подразделений обслуживания и пользователи должны быть обучены работе в защищенных КС. Перед получением допуска все обязательно проходят тестирование.

В процессе создания организационной структуры КСЗИ используются следующие документы: законы, постановления Правительства, решения Государственной технической комиссии, ГОСТы, ведомственные директивы, инструкции и методические материалы. Кроме того, используется документация, полученная с установленными средствами защиты. В процессе эксплуатации КСЗИ документы разрабатываются и ведутся силами подразделений ОБИ.

Рабочие места должностных лиц подразделения ОБИ оборудуются средствами, полученными от разработчиков. Это пульты управления, мониторы, средства дистанционного контроля и т. п. Кроме того, на рабочих местах должны быть средства связи, инструкции, эксплуатационная документация, а также средства пожаротушения.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные принципы построения защищенных КС.
2. Дайте краткую характеристику этапов создания КСЗИ.
3. В чем заключается сущность специальных методов неформального моделирования?
4. Поясните сущность методов декомпозиции и макромоделирование.
5. Выполните сравнительный анализ подходов к оценке эффективности КСЗИ.

ГЛАВА 13. Организация функционирования комплексных систем защиты информации

13.1. Применение КСЗИ по назначению

13.1.1. Организация доступа к ресурсам КС

Функционирование КСЗИ зависит не только от характеристик созданной системы, но и от эффективности ее использования на этапе эксплуатации КС. Основными задачами этапа эксплуатации являются максимальное использование возможностей КСЗИ, заложенных в систему при построении, и совершенствование ее защитных функций в соответствии с изменяющимися условиями.

Процесс эксплуатации КСЗИ можно разделить на применение системы по прямому назначению, что предполагает выполнение всего комплекса мероприятий, непосредственно связанных с защитой информации в КС, и техническую эксплуатацию (рис. 31). Применение по назначению предусматривает организацию доступа к ресурсам КС и обеспечение их целостности.

Под организацией доступа к ресурсам понимается весь комплекс мер, который выполняется в процессе эксплуатации КС для предотвращения несанкционированного воздействия на технические и программные средства, а также на информацию.

Организация доступа к ресурсам предполагает:

• разграничение прав пользователей и обслуживающего персонала по доступу к ресурсам КС в соответствии с функциональными обязанностями должностных лиц;
• организацию работы с конфиденциальными информационными ресурсами на объекте;
• защиту от технических средств разведки;
• охрану объекта;
• эксплуатацию системы разграничения доступа.

Рис. 31. Содержание процесса эксплуатации КСЗИ

Права должностных лиц по доступу к ресурсам КС устанавливаются руководством организации, в интересах которой используется КС. Каждому должностному лицу определяются для использования технические ресурсы (рабочая станция, сервер, аппаратура передачи данных и т.д.), разрешенные режимы и время работы. Руководством устанавливается уровень компетенции должностных лиц по манипулированию информацией. Лицо, ответственное за ОБИ в КС, на основании решения руководителя о разграничении доступа должностных лиц обеспечивает ввод соответствующих полномочий доступа в систему разграничения доступа.

Руководство совместно со службой безопасности определяет порядок работы с конфиденциальными информационными ресурсами, не используемыми непосредственно в КС, хотя бы и временно. К таким ресурсам относятся конфиденциальная печатная продукция, в том числе и полученная с помощью КС, а также машинные носители информации, находящиеся вне устройств КС. Учетом, хранением и выдачей таких ресурсов занимаются должностные лица из службы безопасности, либо другие должностные лица по совместительству.

Службой безопасности выполняется весь комплекс мероприятий противодействия техническим средствам разведки. Контролируется применение пассивных средств защиты от ЭМИ и наводок. Активные средства защиты от угроз этого класса используются в соответствии с графиком работы объекта. Периодически осуществляются проверки помещений на отсутствие в них закладных устройств аудио- и видеоразведки, а также обеспечивается защищенность линий связи от прослушивания.

Охрана объекта КС обеспечивает разграничение непосредственного доступа людей на контролируемую территорию, в здания и помещения. Подразделение охраны (охранник) может находиться на объекте, а может охранять несколько объектов. В последнем случае на объекте находятся только технические средства охраны и сигнализации. В соответствии с принятой политикой безопасности руководство совместно со службой безопасности определяют структуру системы охраны. Количественный состав и режим работы подразделения охраны определяется важностью и конфиденциальностью информации КС, а также используемыми техническими средствами охраны и сигнализации.

Система разграничения доступа (СРД) является одной из главных составляющих комплексной системы защиты информации. В этой системе можно выделить следующие компоненты:

• средства аутентификации субъекта доступа;
• средства разграничения доступа к техническим устройствам компьютерной системы;
• средства разграничения доступа к программам и данным;
• средства блокировки неправомочных действий;
• средства регистрации событий;
• дежурный оператор системы разграничения доступа.

Эффективность функционирования системы разграничения доступа во многом определяется надежностью механизмов аутентификации. Особое значение имеет аутентификация при взаимодействии удаленных процессов, которая всегда осуществляется с применением методов криптографии. При эксплуатации механизмов аутентификации основными задачами являются: генерация или изготовление идентификаторов, их учет и хранение, передача идентификаторов пользователю и контроль над правильностью выполнения процедур аутентификации в КС. При компрометации атрибутов доступа (пароля, персонального кода и т. п.) необходимо срочное их исключение из списка разрешенных. Эти действия должны выполняться дежурным оператором системы разграничения доступа.

В больших распределенных КС проблема генерации и доставки атрибутов идентификации и ключей шифрования не является тривиальной задачей. Так, например, распределение секретных ключей шифрования должно осуществляться вне защищаемой компьютерной системы. Значения идентификаторов пользователя не должны храниться и передаваться в системе в открытом виде. На время ввода и сравнения идентификаторов необходимо применять особые меры защиты от подсматривания набора пароля и воздействия вредительских программ типа клавиатурных шпионов и программ-имитаторов СРД.

Средства разграничения доступа к техническим средствам препятствуют несанкционированным действиям злоумышленника, таким как включение технического средства, загрузка операционной системы, ввод-вывод информации, использование нештатных устройств и т. д. Разграничение доступа осуществляется оператором СРД путем использования технических и программных средств. Так оператор СРД может контролировать использование ключей от замков подачи питания непосредственно на техническое средство или на все устройства, находящиеся в отдельном помещении, дистанционно управлять блокировкой подачи питания на устройство или блокировкой загрузки ОС. На аппаратном или программном уровне оператор может изменять техническую структуру средств, которые может использовать конкретный пользователь.

Средства разграничения доступа к программам и данным используются наиболее интенсивно и во многом определяют характеристики СРД. Эти средства являются аппаратно-программными. Они настраиваются должностными лицами подразделения, обеспечивающего безопасность информации, и изменяются при изменении полномочий пользователя или при изменении программной и информационной структуры. Доступ к файлам регулируется диспетчером доступа. Доступ к записям и отдельным полям записей в файлах баз данных регулируется также с помощью систем управления базами данных.

Эффективность СРД можно повысить за счет шифрования файлов, хранящихся на внешних запоминающих устройствах, а также за счет полного стирания файлов при их уничтожении и стирания временных файлов. Даже если злоумышленник получит доступ к машинному носителю путем, например, несанкционированного копирования, то получить доступ к информации он не сможет без ключа шифрования.

В распределенных КС доступ между подсистемами, например удаленными ЛВС, регулируется с помощью межсетевых экранов. Межсетевой экран необходимо использовать для управления обменом между защищенной и незащищенной компьютерными системами. При этом регулируется доступ как из незащищенной КС в защищенную, так и доступ из защищенной системы в незащищенную. Компьютер, реализующий функции межсетевого экрана, целесообразно размещать на рабочем месте оператора КСЗИ.

Средства блокировки неправомочных действий субъектов доступа являются неотъемлемой компонентой СРД. Если атрибуты субъекта доступа или алгоритм его действий не являются разрешенными для данного субъекта, то дальнейшая работа в КС такого нарушителя прекращается до вмешательства оператора КСЗИ. Средства блокировки исключают или в значительной степени затрудняют автоматический подбор атрибутов доступа.

Средства регистрации событий также являются обязательной компонентой СРД. Журналы регистрации событий располагаются на ВЗУ. В таких журналах записываются данные о входе пользователей в систему и о выходе из нее, о всех попытках выполнения несанкционированных действий, о доступе к определенным ресурсам и т. п. Настройка журнала на фиксацию определенных событий и периодический анализ его содержимого осуществляется дежурным оператором и вышестоящими должностными лицами из подразделения ОБИ. Процесс настройки и анализа журнала целесообразно автоматизировать программным путем.

Непосредственное управление СРД осуществляет дежурный оператор КСЗИ, который, как правило, выполняет и функции дежурного администратора КС. Он загружает ОС, обеспечивает требуемую конфигурацию и режимы работы КС, вводит в СРД полномочия и атрибуты пользователей, осуществляет контроль и управляет доступом пользователей к ресурсам КС.

13.1.2. Обеспечение целостности и доступности информации в КС

На этапе эксплуатации КС целостность и доступность информации в системе обеспечивается путем:

• дублирования информации;
• повышения отказоустойчивости КС;
• противодействия перегрузкам и «зависаниям» системы;
• использования строго определенного множества программ;
• контроля целостности информации в КС;
• особой регламентации процессов технического обслуживания и проведения доработок;
• выполнения комплекса антивирусных мероприятий.

Одним из главных условий обеспечения целостности и доступности информации в КС является ее дублирование. Стратегия дублирования выбирается с учетом важности информации, требований к непрерывности работы КС, трудоемкости восстановления данных. Дублирование информации обеспечивается дежурным администратором КС.

Целостность и доступность информации поддерживается также путем резервирования аппаратных средств, блокировок ошибочных действий людей, использования надежных элементов КС и отказоустойчивых систем. Устраняются также преднамеренные угрозы перегрузки элементов систем. Для этого используются механизмы измерения интенсивности поступления заявок на выполнение (передачу) и механизмы ограничения или полного блокирования передачи таких заявок. Должна быть предусмотрена также возможность определения причин резкого увеличения потока заявок на выполнение программ или передачу информации.

В сложных системах практически невозможно избежать ситуаций, приводящих к «зависаниям» систем или их фрагментов. В результате сбоев аппаратных или программных средств, алгоритмических ошибок, допущенных на этапе разработки, ошибок операторов в системе происходят зацикливания программ, непредусмотренные остановы и другие ситуации, выход из которых возможен лишь путем прерывания вычислительного процесса и последующего его восстановления. На этапе эксплуатации ведется статистика и осуществляется анализ таких ситуаций. «Зависания» своевременно обнаруживаются, и вычислительный процесс восстанавливается. При восстановлении, как правило, необходимо повторить выполнение прерванной программы с начала или с контрольной точки, если используется механизм контрольных точек. Такой механизм используется при выполнении сложных вычислительных программ, требующих значительного времени для их реализации.

В защищенной КС должно использоваться только разрешенное программное обеспечение. Перечень официально разрешенных к использованию программ, а также периодичность и способы контроля их целостности должны быть определены перед началом эксплуатации КС.

В защищенных КС, сданных в эксплуатацию, как правило, нет необходимости использовать трансляторы и компиляторы, программы-отладчики, средства трассировки программ и тому подобные программные средства. Работы по созданию и модернизации программного обеспечения должны производиться в автономных КС или, как исключение, в сегментах защищенной КС, при условии использования надежных аппаратно-программных средств, исключающих возможность проведения мониторинга и несанкционированного внедрения исполняемых файлов в защищаемой КС.

Простейшим методом контроля целостности программ является метод контрольных сумм. Для исключения возможности внесения изменений в контролируемый файл с последующей коррекцией контрольной суммы необходимо хранить контрольную сумму в зашифрованном виде или использовать секретный алгоритм вычисления контрольной суммы.

Однако наиболее приемлемым методом контроля целостности информации является использование хэш-функции. Значение хэш-функции практически невозможно подделать без знания ключа. Поэтому следует хранить в зашифрованном виде или в памяти, недоступной злоумышленнику, только ключ хеширования (стартовый вектор хеширования).

Контроль состава программного обеспечения и целостности (неизменности) программ осуществляется при плановых проверках комиссиями и должностными лицами, а также дежурным оператором КСЗИ по определенному плану, неизвестному пользователям. Для осуществления контроля используются специальные программные средства. В вычислительных сетях такая «ревизия» программного обеспечения может осуществляться дистанционно с рабочего места оператора КСЗИ.

Особое внимание руководства и должностных лиц подразделения ОБИ должно быть сосредоточено на обеспечении целостности структур КС и конфиденциальности информации, защите от хищения и несанкционированного копирования информационных ресурсов во время проведения технического обслуживания, восстановления работоспособности, ликвидации аварий, а также в период модернизации КС. Так как на время проведения таких специальных работ отключаются (или находятся в неработоспособном состоянии) многие технические и программные средства защиты, то их отсутствие компенсируется системой организационных мероприятий:

• подготовка КС к выполнению работ;
• допуск специалистов к выполнению работ;
• организация работ на объекте;
• завершение работ.

Перед проведением работ, по возможности, должны предприниматься следующие шаги:

• отключить фрагмент КС, на котором необходимо выполнять работы, от функционирующей КС;
• снять носители информации с устройств;
• осуществить стирание информации в памяти КС;
• подготовить помещение для работы специалистов.

Перед проведением специальных работ необходимо всеми доступными способами изолировать ту часть КС, на которой предполагается выполнять работы, от функционирующей части КС. Для этого могут быть использованы аппаратные и программные блокировки и физические отключения цепей.

Все съемные носители с конфиденциальной информацией должны быть сняты с устройств и храниться в заземленных металлических шкафах в специальном помещении. Информация на несъемных носителях стирается путем трехкратной записи, например, двоичной последовательности чередующихся 1 и 0. На объекте необходимо определить порядок действий в случае не возможности стереть информацию до проведения специальных работ, например, при отказе накопителя на магнитных дисках. В этом случае восстановление работоспособности должно выполняться под непосредственным контролем должностного лица из подразделения ОБИ. При восстановлении функции записи на носитель первой же операцией осуществляется стирание конфиденциальной информации. Если восстановление работоспособности накопителя с несъемным носителем информации невозможно, то устройство подлежит утилизации, включая физическое разрушение носителя.

При оборудовании помещения для проведения специальных работ осуществляется подготовка рабочих мест и обеспечивается изоляция рабочих мест от остальной части КС. На рабочих местах должны использоваться сертифицированные и проверенные на отсутствие закладок приборы (если они не поставлялись в комплекте КС). Меры по обеспечению изолированности рабочих мест от остальной КС имеют целью исключить доступ сотрудников, выполняющих специальные работы, к элементам функционирующей КС.

Допуск специалистов осуществляется на рабочие места в определенное время, и после выполнения всех подготовительных операций.

При прибытии специалистов из других организаций, например, для проведения доработок, кроме обычной проверки лиц, допускаемых на объект, должны проверяться на отсутствие закладок приборы, устройства, которые доставлены для выполнения работ.

В процессе выполнения специальных работ необходимо исключить использование не проверенных аппаратных и программных средств, отклонения от установленной документацией технологии проведения работ, доступ к носителям с конфиденциальной информацией и к функционирующим в рабочих режимах элементам КС.

Специальные работы завершаются контролем работоспособности КС и отсутствия закладок. Проверка на отсутствие аппаратных закладок осуществляется путем осмотра устройств и тестирования их во всех режимах. Отсутствие программных закладок проверяется по контрольным суммам, а также путем тестирования. Результаты доработок принимаются комиссией и оформляются актом, в котором должны быть отражены результаты проверки работоспособности и отсутствия закладок. После проверок осуществляется восстановление информации и задействуются все механизмы защиты.

Для защиты КС от компьютерных вирусов необходимо руководствоваться рекомендациями, изложенными в п. 10.6.

В автономных КС непосредственную ответственность за выполнение комплекса антивирусных мероприятий целесообразно возложить на пользователя КС. В ЛВС такая работа организуется должностными лицами подразделения ОБИ. Исполняемые файлы, в том числе саморазархивирующиеся и содержащие макрокоманды, должны вводиться в ЛВС под контролем дежурного оператора КСЗИ и подвергаться проверке на отсутствие вирусов.

Успех эксплуатации КСЗИ в большой степени зависит от уровня организации управления процессом эксплуатации. Иерархическая система управления позволяет организовать реализацию политики безопасности информации на этапе эксплуатации КС. При организации системы управления следует придерживаться следующих принципов:

• уровень компетенции руководителя должен соответствовать его статусу в системе управления;
• строгая регламентация действий должностных лиц;
• документирование алгоритмов обеспечения защиты информации;
• непрерывность управления;
• адаптивность системы управления.
• контроль над реализацией политики безопасности;

Каждое должностное лицо из руководства организации, службы безопасности или подразделения ОБИ должны иметь знания и навыки работы с КСЗИ в объеме, достаточном для выполнения своих функциональных обязанностей. Причем должностные лица должны располагать минимально возможными сведениями о конкретных механизмах защиты и о защищаемой информации. Это достигается за счет очень строгой регламентации их деятельности. Документирование всех алгоритмов эксплуатации КСЗИ позволяет, при необходимости, легко заменять должностных лиц, а также осуществлять контроль над их деятельностью. Реализация этого (принципа позволит избежать «незаменимости» отдельных сотрудников и наладить эффективный контроль деятельности должностных лиц.

Непрерывность управления КСЗИ достигается за счет организации дежурства операторов КСЗИ. Система управления должна быть гибкой и оперативно адаптироваться к изменяющимся условиям функционирования.

13.2. Техническая эксплуатация КСЗИ

Техническая эксплуатация сложной системы включает в себя комплекс мероприятий, обеспечивающий эффективное использование системы по назначению. Комплексная СЗИ является подсистемой КС и ее техническая эксплуатация организуется в соответствии с общим подходом обеспечения эффективности применения КС.

Подробное изложение задач технической эксплуатации КС выходит за рамки учебного пособия. Здесь же уместно привести лишь общую характеристику задач, решаемых в процессе технической эксплуатации КСЗИ. К этим задачам относятся:

• организационные задачи;
• поддержание работоспособности КСЗИ;
• обеспечение технической эксплуатации.

К организационным задачам относятся:

• планирование технической эксплуатации;
• организация дежурства;
• работа с кадрами;
• работа с документами.

Планирование технической эксплуатации осуществляется на длительные сроки (полгода, год и более). Используется также среднесрочное (квартал, месяц) и краткосрочное планирование (неделя, сутки). На длительные сроки планируются полугодовое техническое обслуживание и работа комиссий, поставки оборудования, запасных изделий и приборов, ремонты устройств и т. п. Среднесрочное планирование и краткосрочное применяются при организации технического обслуживания, проведении доработок, организации дежурства и др.

Для непрерывного выполнения организационных мер защиты, и эксплуатации всех механизмов защиты организуется дежурство.

Режим дежурства зависит от режима использования КС. Дежурный оператор КСЗИ может выполнять по совместительству и функции общего администрирования в компьютерной сети. Рабочее место оператора КСЗИ, как правило, располагается в непосредственной близости от наиболее важных компонентов КС (серверов, межсетевых экранов и т. п.) и оборудуется всеми необходимыми средствами оперативного управления КСЗИ.

Работа с обслуживающим персоналом и пользователями сводится к подбору кадров, их обучению, воспитанию, к созданию условий для высокоэффективного труда.

В процессе технической эксплуатации используется четыре типа документов:

1. законы;
2. ведомственные руководящие документы;
3. документация предприятий-изготовителей;
4. документация, разрабатываемая в процессе эксплуатации.

В законах отражены общие вопросы эксплуатации КСЗИ. В ведомствах (министерствах, объединениях, корпорациях, государственных учреждениях) разрабатывают инструкции, директивы, государственные стандарты, методические рекомендации и т. п.

Предприятия-изготовители поставляют эксплуатационно-техническую документацию: технические описания, инструкции по эксплуатации, формуляры (паспорта) и др.

В организациях, эксплуатирующих КС, разрабатывают и ведут планирующую и учетно-отчетную документацию.

Одной из центральных задач технической эксплуатации является поддержание работоспособности систем. Работоспособность поддерживается в основном за счет проведения технического обслуживания, постоянного контроля работоспособности и ее восстановления в случае отказа. Работоспособность средств защиты информации контролируется постоянно с помощью аппаратно-программных средств встроенного контроля и периодически должностными лицами службы безопасности и комиссиями. Сроки проведения контроля и объем работ определяются в руководящих документах.

Успех технической эксплуатации зависит и от качества обеспечения, которое включает:

• материально-техническое обеспечение;
• транспортировка и хранение;
• метрологическое обеспечение;
• обеспечение безопасности эксплуатации.

Материально-техническое обеспечение позволяет удовлетворить потребность в расходных материалах, запасных изделиях и приборах, инструментах и других материальных средствах, необходимых для эксплуатации КСЗИ.

Транспортировка и хранение устройств защищенной КС должны предусматривать защиту от несанкционированного доступа к устройствам в пути и в хранилищах. Для обеспечения необходимых условий транспортировки и хранения выполняются мероприятия подготовки устройств согласно требованиям эксплуатационно-технической документации.

Метрологическое обеспечение позволяет поддерживать измерительные приборы в исправном состоянии.

В процессе эксплуатации важно обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и пользователей, прежде всего от угрозы поражения электрическим током, а также от возможных пожаров.

В целом от уровня технической эксплуатации во многом зависит эффективность использования КСЗИ.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте основные направления организации доступа к ресурсам КС.
2. Какими путями достигается целостность и доступность информации?
3. В чем заключается техническая эксплуатация КСЗИ?