6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
6.1. Понятие модели объекта
Моделирование — это замещение одного объект; (оригинала) другим (моделью) и фиксация или изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления или изучения свойств оригинала.
В общем случае объектом-оригиналом может быть любая естественная или искусственная, реальная или воображаемая система. Она имеет некоторое множество параметров S0 и характеризуется определенными свойствами. Количественной мерой свойств системы служит множество характеристик Y0. Система проявляет свои свойства по, влиянием внешних воздействий Х (рис. 20).
Множество параметров системы и их значений отражает ее внутреннее содержание — структуру и принципы функционирования или существования. Набор и значения параметров выделяют систему среди других систем. Характеристики системы — это в основном ее внешние признаки, которые важны при взаимодействии с другими системами. Значения характеристик отражают степень взаимосвязи между системами.
Характеристики системы находятся в функциональной зависимости от ее параметров. Каждая характеристика системы у0 е YQ определяется в основном или полностью ограниченным подмножеством параметров {S°K} e SQ. Остальные параметры не влияют или практически не влияют на значение данной характеристики системы. Исследователя интересуют, как правило, только некоторые характеристики изучаемой системы при конкретных внешних воздействиях на систему.
Рис. 20
Модель — это система со своими множествами параметров Sm и характеристик Ym. Оригинал и модель сходны по одним параметрам и различны по другим. Замещение одного объекта другим правомерно, если интересующие исследователя характеристики оригинала и модели определяются однотипными подмножествами параметров и связаны одинаковыми зависимостями с этими параметрами.
Таким образом, моделирование — аналогия, умозаключение, в котором посылки относятся к одному объекту, а выводы к другому. Главный вопрос при моделировании — это вопрос правомерности данной аналогии, т. e. вопрос адекватности модели оригиналу. Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и отличаться от него. Модель должна отражать те стороны оригинала, которые существенны с точки зрения поставленной цели. Как правило, существуют верхняя и нижняя границы степени соответствия модели оригиналу, вне которых моделирование бесполезно.
Какие виды моделей существуют? Классификаций моделей очень много, но, если внимательно их изучить, можно прийти к выводу, что все модели возможно объединить в четыре большие группы:
— модели физического подобия (материальные);
— аналоговые;
— символические (математические);
— инфологические (вербально-описательные).
В приведенной классификации группы моделей расположены в порядке увеличения их абстрактности и уменьшении их внешней схожести с моделируемым объектом.
Как уже было отмечено выше, моделирование — это процесс познания объекта исследования на их моделях и построения моделей объекта.
Приступая к построению модели, необходимо помнить, что:
— модель должна описывать систему с достаточной полнотой и точностью и обладать свойством эволюционности;
— степень абстрактности модели не должна вызывать сомнения в ее практической полезности;
— способ построения модели должен давать возможности проверки истинности модели в процессе ее построения;
— модели, включающие в себя большое количество числовых характеристик, должны поддаваться обработке с Помощью средств вычислительной техники.
6.2. Значение моделирования процессов КСЗИ
К моделям выдвигается ряд обязательных требований.
Во-первых, модель должна быть адекватной объекту, т. е. как можно более полно и правильно соответствовать ему с точки зрения выбранных для изучения свойств.
Во-вторых, модель должна быть полной. Это означает, что она должна давать принципиальную возможность с помощью соответствующих способов и методов изучения модели исследовать и сам объект, т. е. получить некоторые утверждения относительно его свойств, принципов работы, поведения в заданных условиях.
Таким образом, основной задачей моделирования является обеспечение исследователей технологией создания таких моделей, которые бы с достаточной полнотой и точностью отражали интересующие свойства объектов моделирования, поддавались исследованию более простыми и эффективными методами, а также допускали перенесение результатов такого исследования на реальные объекты.
Роль метода моделирования в сфере защиты информации также очень важна, поскольку в данной области модели подчас являются единственным инструментом анализа вследствие невозможности (или ограниченной возможности) проведения экспериментов с реальными объектами и системами.
Вопросы моделирования систем и процессов защиты информации широко исследуются и обсуждаются специалистами в данной области. Предпринимаются попытки систематизации и классификации существующих моделей. Для этого вводятся различные критерии:
— способ моделирования;
— характер моделируемой системы;
— масштаб моделирования.
По проблемной ориентации целесообразно выбрать четыре группы моделей защиты.
Концептуальные модели
В первой группе объединяются модели по общесистемному классификационному признаку, позволяющие выделить системный объект и определить его свойства. Проблема защиты информации решается в среде системного объекта и относительно системного объекта. Системный подход требует, прежде всего, концептуального решения поставленной задачи, и, таким образом, в первый класс входят модели, которые рассматривают проблему защиты на концептуальном уровне.
В концептуальных моделях анализируется совокупность возможных угроз для системы, каналов доступа к информации, уязвимых мест. Цели моделирования в этом случае — определение общей стратегии защиты и возможных нештатных каналов доступа к информации, принятие решения о размещении средств защиты в них, составе и структуре системы защиты, оценка уязвимости обрабатываемой информации, стоимостных расходов на проектирование и эксплуатацию системы защиты. В качестве объектов анализа, элементов предметной области, могут быть физические компоненты системы, а также структурные, информационные и управляющие связи между ними. При проектировании сложных систем защиты информации может использоваться определенный набор моделей Концептуального характера, совокупность которых позволяет в достаточной степени определить свойства системы и принять проектные решения.
Модели управления безопасностью
Вторую группу моделей целесообразно выделить в соответствии с классификационным признаком, отражающим основное функциональное назначение средств и систем защиты информации — управление безопасностью. По целевой классификации система защиты информации относится к системам управления. Для исследования свойств и закономерностей построения систем управления используются различные кибернетические модели, которые позволяют проектировать механизмы управления, определять оптимальные алгоритмы преобразовании информации для принятия решений и выработки управляющих воздействий на объекты управления.
Модели отношений доступа и действий
В третьей группе моделей предметом анализа являются отношения доступа между элементами системы и действий определенного элемента по отношению к другим элементам. В качестве отношений выступают права доступа и действий субъекта к объекту. Субъектом может быть любой активный элемент системы, способный манипулировать другими элементами (пассивными объектами). Права доступа и действий пользователей по отношению к ресурсам и информации системы и порожденные ими права доступа между элементами системы определяют множество отношений доступа и действий. Целью моделирования является выявление множества этих отношений, их допустимость и определенные возможности НСД к информации с помощью допустимых (разрешенных) преобразований первоначальных прав. В рамках моделей этой группы также могут решаться задачи оптимального структурного построения и размещения информационного обеспечения по правам доступа и действий.
Потоковые модели
К следующей группе относятся модели, связанные с технологией прохождения информации через структурные компоненты системы, определяемые в предметной области моделирования как объекты системы. В потоковых моделях с каждым объектом (субъекты являются частным случаем объектов) связывается свой класс защиты, который может изменяться в процессе работы системы по строго определенным правилам, а информационный поток от объекта к объекту разрешается, если классы защиты находятся в установленном отношении. На моделях проверяется, может ли в какой-либо объект попасть недопустимая информация. Объекты системы рассматриваются совместно со средствами защиты как звенья технологического процесса обработки данных. Средства защиты контролируют информационные потоки между объектами. В некоторых моделях средства защиты вводятся как самостоятельные объекты системы с контролирующими Функциями. Из содержания потоковых моделей можно сделать вывод о том, что они выделяются в самостоятельную группу по классификационному признаку определения динамики информационных процессов в условиях безопасности.
Анализ возможных направлений использования проблемно-ориентированных моделей при создании систем и средств защиты дал следующие результаты.
Различные виды моделей ориентируются на определенные фазы проектирования. На ранних стадиях проектирования (предпроектное обследование, технический проект) анализируются каналы доступа к информации, формируется концепция защиты. Концептуальные модели используются для определения целей защиты: какую информацию и ресурсы и от кого необходимо защищать. То есть формируется замысел системы защиты и стратегия защиты. Если преимущественным замыслом системы защиты является реализация целевой функции управления безопасностью, то для разработки могут быть применены модели управления безопасностью.
Применяя модели отношений доступа и действий, моделируются права доступа к защищаемой информации, выявляются порождаемые этими правами отношении доступа между элементами системы. Решается вопрос о структуре и виде представления служебной информации по правам доступа, в том числе для ее использования при принятии решений по управлению безопасностью.
На последующей фазе проектирования возможно использование моделей информационных потоков. Типичной задачей, решаемой на этих моделях, является принятие решения о размещении средств защиты.
Многие науки используют моделирование как метод экспертной оценки процессов и объектов. Причем основные принципы моделирования сохраняются в большинстве случаев, что позволяет экстраполировать, к примеру, экономические модели к использованию при моделировании процессов защиты информации. Большинство теорий сводится к дифференциации моделей по видам, приведенным в табл. 2.
6.3. Архитектурное построение комплексной системы защиты информации
Модель представляет образ реального объекта (процесса), выраженный в материальной или идеальной форме (т. е. через описание с помощью знаковых средств на каком-либо языке), отражающий наиболее существенные свойства объекта и замещающий его в ходе изучения.
Для сложного объекта может создаваться не одна, а несколько моделей различных типов. Совокупность моделей, отражающих общую организацию, состав компонентов КСЗИ и топологию их взаимодействия будем называть архитектурой комплексной системы защиты информации. Она охватывает формирование следующих моделей: кибернетической, функциональной, структурной и организационной. Рассмотрим кратко структуру и содержание этих моделей.
Кибернетическая модель. Для того чтобы сформировать и затем управлять сложной системой, необходима информация о структуре, параметрах и других важных характеристиках и свойствах субъекта и объекта управления, образующих систему. В данном случае такую информацию будет содержать в себе кибернетическая модель КСЗИ. Именно она позволит приступить к решению задачи управления системой защиты на объекте.
Исходя из получаемой на этапе формирования архитектуры КСЗИ информации, в эту описательную по своему типу модель будут включены сведения, отражающие роль и место КСЗИ в более большой и сложной системе. Например, место КСЗИ конкретного предприятия в общем государственной системе защиты информации. Эта модель демонстрирует различные виды связей данной системы защиты предприятия с другими системами.
Функциональная модель. Функциональная модель отображает состав, содержание и взаимосвязи тех функций, осуществление которых достигается целью деятельности моделируемых систем. Основными составляющими функциональной модели являются:
1. Перечень функций, предназначенных для непосредственного обеспечения защиты информации;
2. Перечень функций для управления механизмами непосредственной защиты;
3. Общее содержание функций, т. е. перечень их взаимосвязей, основных процедур КСЗИ;
4. Классификация функций, т. е. распределение их по функциональным подразделениям КСЗИ.
Функциональная модель включает в себя 2 вида функций:
1. Функции для непосредственного обеспечения защиты информации, а именно:
1.1. Предупреждение условия, порождающих дестабилизирующие факторы;
1.2. Предупреждение появления дестабилизирующих факторов;
1.3. Обнаружение проявления дестабилизирующих факторов;
1.4. Предупреждение воздействия дестабилизирующих факторов;
1.5. Обнаружение воздействия дестабилизирующих факторов;
1.6. Локализация воздействия дестабилизирующих Факторов;
1.7. Ликвидация последствия воздействия дестабилизирующих факторов;
2. Функции для управления механизмом непосредственной защиты:
2.1. Планирование;
2.2. Оперативно-диспетчерское управление;
2.3. Календарно-плановое руководство;
2.4. Обеспечение повседневной деятельности.
Информационная модель. Информационная модель отражает структуру, содержание, объем и направление циркуляции тех информационных потоков, которые необходимы для решения всех задач предприятия и КСЗИ.
Особенность информационной модели КСЗИ в том, что система защиты информации предприятия организуется с целью защиты информации в тех потоках, которые циркулируют как в процессе функционирования всего предприятия, так и в процессе функционирования КСЗИ.
Составными компонентами информационной модели являются:
1. Тип информационного потока по функциональному назначению;
2. Вид информации, циркулирующей в потоке;
3. Этапы циркуляции потока;
4. Схема циркуляции информации каждого вида;
5. Количественные характеристики потоков каждого вида.
В информационной модели циркулирует несколько видов информации:
1) корреспонденция;
2) техническая документация;
3) периодика (журналы и проч.);
4) книги;
5) фактографическая быстроменяющаяся информация;
6) фактографическая медленноменяющаяся информация (исходная и регламентная);
7) фактографическая постоянная информация.
Информация циркулирует в информационной модели в несколько этапов:
1 этап: генерирование информации;
2 этап: ввод в систему обработки;
3 этап: передача информации;
4 этап: прием, хранение, накопление информации;
5 этап: поиск информации;
6 этап: функциональная переработка информации;
7 этап: выдача информации для использования.
Организационная модель КСЗИ показывает состав, взаимосвязь и подчиненность в управленческой иерархии подразделений, входящих в состав комплексной системы защиты информации.
На построение данной модели влияет множество факторов различной природы: специфика задач, решаемых функциональными подразделениями, принципы и методы, выбранные в данной системе управления, технология реализации основных функций, кадровый состав сотрудников, и другие. По своим разновидностям все модели могут быть разделены на следующие группы:
— модели, в которых организационная структура системы управления КСЗИ построена по линейному принципу;
— модели, в которых организационная структура системы управления КСЗИ построена по функциональному принципу;
— модели, в которых организационная структура построена по линейно-функциональному принципу;
— модели, в которых организационная структура построена по матричному типу.
Данная модель формируется с учетом структуры системы управления предприятия, где создается или функционирует КСЗИ, а также с учетом состава основных функций, осуществляемых в системе защиты.
На рис. 21 представлен вариант построения организационной модели.
Рис. 21. Организационная модель КСЗИ
Структурная модель отражает содержание таких компонентов КСЗИ, как кадровый, организационно-правовой и ресурсный. При этом последний компонент представлен основными видами обеспечения: техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое.
Организационно-правовой компонент представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий и правовых актов, являющихся основой, регулирующей функционирование основных подсистем КСЗИ. Этот компонент играет связующую роль между кадровым и ресурсным.
Таким образом, рассмотренные модели представляют архитектуру КСЗИ. Они отражают различные стороны проектируемого (анализируемого) объекта и сами образуют систему, как это показано в организационной модели.