Модели и алгоритмы повышения уровня информационной безопасности корпоративных информационно-телекоммуникационных сетей

Актуальность темы

Современные корпоративные информационно-телекоммуникационные сети (КИТС) представляют собой сложную распределенную систему, характеризующуюся наличием множества взаимодействующих ресурсов и одновременно протекающих системных и прикладных информационных и телекоммуникационных процессов. Учитывая тенденцию к созданию единого информационного пространства и, как следствие, подключения корпоративных сетей к глобальной сети Интернет, следует ожидать в будущем атак на такие системы с целью их разрушения или получения коммерческой выгоды.

Создание КИТС — сложная комплексная задача, требующая согласованного решения ряда вопросов:

— выбора рациональной структуры (определяется состав элементов и звеньев системы, их расположение, способы соединения);

— выбора типа линий и каналов связи между звеньями КИТС и оценки их пропускной способностиобеспечения способности доступа пользователей к общесетевым ресурсам;

— распределения аппаратных, информационных и программных ресурсов по звеньям КИТС, защиты информации (ЗИ), циркулирующей в сети и др.

Совершенствование современных КИТС должно производиться не только в области повышения степени автоматизации процессов управления и передачи информации, но и в сфере информационных потенциалов за превосходство над конкурентом в количестве, качестве и скорости получения, передачи, анализа и применения информации. Потери от нарушения целостности или конфиденциальности информации в КИТС могут носить поистине катастрофический характер [2,4].

Применение новых информационных и телекоммуникационных технологий немыслимо без повышенного внимания к вопросам информационной безопасности (ИБ). Информация должна быть доступна только тем, кому она предназначена, и скрыта от сторонних наблюдателей. Разрушение информационного ресурса, его временная недоступность или несанкционированное использование могут нанести предприятию значительный материальный ущерб. Без должной степени ЗИ внедрение информационных технологий может оказаться экономически невыгодным в результате значительного ущерба из-за потерь конфиденциальных данных, хранящихся и обрабатываемых в компьютерных сетях.

Учитывая тенденцию к созданию единого информационного пространства и, как следствие, подключения КИТС к глобальной сети Интернет, следует ожидать в будущем атак на такие системы с целью их разрушения или получения коммерческой выгоды;

Содержание проблемы ЗИ в КИТС, как типовой автоматизированной (информационной) системе, специалистами интерпретируются следующим образом. По мере развития и усложнения средств, методов и форм автоматизации процессов обработки информации повышается ее уязвимость. Основными факторами, способствующими повышению этой уязвимости, являются:

1. Резкое увеличение объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой в КИТС.

2. Сосредоточение в единой БД информации различного назначения и различных принадлежностей.

3. Резкое расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к ресурсам КИТС и находящимся в ней данных.

4. Усложнение режимов функционирования КИТС — широкое внедрение многопрограммного режима, а также режимов разделения времени и реального времени.

В этих условиях возникает уязвимость двух видов:

— возможность уничтожения или искажения информации (т.е. нарушение ее физической целостности);

— возможность несанкционированного использования информации (т.е. опасность утечки информации ограниченного пользования).

Основными потенциально возможными каналами утечки информации являются:

1. Прямое хищение носителей и документов.

2. Запоминание или копирование информации.

3. Несанкционированное подключение к аппаратуре и линиям связи или незаконное использование аппаратуры системы (чаще всего терминалов пользователей).

4. Несанкционированный доступ к информации за счет специального программного обеспечения.

Широкомасштабная стандартизация и унификация средств вычислительной техники, программного обеспечения, протоколов информационного взаимодействия в значительной степени расширяют возможности несанкционированного воздействия на информацию в современных КИТС Подобное положение дел резко обостряет проблему ЗИ в современных корпоративных сетях.

Существующие в настоящее время работы обладают рядом существенных недостатков, к которым относятся следующие: не разработана единая методология обеспечения защищенности информации в современных КИТС на этапах проектирования, эксплуатации и реконструкциинедостаточно полно формализованы модели и методы построения системы ЗИ в КИТС.

Таким образом, актуальность работы связана с необходимостью: повышения эффективности и устойчивости функционирования, современных КИТС в условиях жесткого информационного противодействияразработки и совершенствования математического аппарата анализа КИТС с целью обеспечения защищенности информации, циркулирующей и обрабатываемой в них.

Реализация методов для обеспечения эффективного функционирования системы защиты в конкретных корпоративных сетях требует разработки жестких мер защиты для предотвращения случайных и умышленных нарушений их функционирования. Для противодействия компьютерным преступлениям или хотя бы уменьшения ущерба от них необходимо грамотно выбирать меры и средства обеспечения ЗИ от умышленного разрушения, кражи, порчи и несанкционированного доступа. Считается, что наибольшее «зло» КИТС наносят «внутренние» злоумышленники, т. е. те, кто так или инае связан непосредственно с КИТС предприятия. Именно проблема защиты от внутренних злоумышленников является сейчас наиболее актуальной и менее исследованной. В частности, не имеется ясного представления о методах работы внутренних нарушителей.

Объект исследования. Объектом исследования являются корпоративные информационно-телекомуникационные сети.

Предмет исследования. Предметом исследования являются методы, алгоритмы и процедуры обеспечения управления иформационной безопасностью и защиты информации корпоративных информционно-телекоммуникационных сетей в условиях атак на информационные ресурсы и процессы.

Научная проблема. Суть научной проблемы заключается в том, что, с одной стороны, необходимо полностью обеспечить требования безопасного функционирования КИТС в условиях атак злоумышленников на информационные ресурсы и процессы, с другой стороны, наблюдается недостаточность научно-методического аппарата, позволяющего это сделать с достаточной полнотой.

Поэтому необходимо разработать математический аппарат анализа современных КИТС с целью управления их информационной безопасностью в условиях атак злоумышленников, включая оптимизацию состава комплекса средств защиты информации, а это, в сою очередь, включает: общий подход к построению информационно-вычислительного процесса и комплексных систем защиты информации в современных КИТСмодели, методы и алгоритмы оптимизации системы защиты информации в современных КИТС, включая оценки возможности достижения злоумышленниками своих целей, успешного функционирования системы защиты, стоимости потерь при достижении злоумышленником всех целей.

Целью работы является разработка моделей и алгоритмов управления информационной безопасностью и защиты информации и КИТС от преднамеренного несанкционированного вмешательства в процесс функционирования КИТС или несанкционированного доступа к циркулирующей в ней информации.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать современное состояние проблемы управления информационной безопасностью и защиты информации в КИТС, в первую очередь в условиях атак злоумышленников на информационные ресурсы и процессы, выявить общие пути ее решения.

2. Разработать алгоритмическую и методологическую основу построения системы управления информационной безопасностью и защиты информации и методику оценки ее эффективности.

3. Провести экспериментальное исследование модели системы защиты информации с помощью программной реализации ее основных механизмов.

Научная новнзна работы заключается в том, что:

1. Разработана математическая модель действий нарушителя по реализации им своих целей в защищаемой КИТС, позволяющая оценивать качество функционирования системы защиты информации в условиях информационной атаки.

2. Предложена методика управления информационной безопасностью КИТС в условиях атак злоумышленников, включающая комплекс математических и алгоритмических моделей оптимизации состава механизмов защиты информации.

3. Разработан комплекс программ, позволяющий моделировать действия злоумышленника и исследовать различные варианты построения системы защиты в КИТС.

Методы исследования основаны на элементах дискретной математики, теории вероятности, теории системного анализа и методах лабораторного эксперимента.

Достоверность научных положений, выводов и практических результатов и рекомендаций подтверждена корректным обоснованием и анализом концептуальных и математических моделей рассматриваемых способов управления информационной безопасностью и защитой информации в КИТ-Снаглядной технической интерпретацией моделейданными экспериментальных исследований.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

— разработанные и предложенные модели и алгоритмы могут быть использованы при разработке, эксплуатации и реконструкции современных КИТС;

— алгоритмы доведены до рабочих программ и позволяют решать достаточно широкий круг научно-технических задач. Разработана математическая модель действий злоумышленника по реализации им своих целей в системе вычислительных средств защищаемой КИТС, позволяющая оценивать качество функционирования системы защиты информации.

Реализация результатов работы. Результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, были использованы в корпоративной сети ОАО ВЗ «Электроприбор» г. Владимир при повышение уровня информационной безопасности сетиво Владимирском филиале «ЦентрТелеком» при формировании защитных механизмов действующей АБСна кафедре «Информатика и защита информации» ВлГУ при проведении гб НИР по теме «Методы, способы и модели безопасного управления в распределенных информационных и телекоммуникационных системах», а также в учебном процессе специальности 90 104 — «Комплексная защита объектов информатизации» в дисциплинах «Комплексная система защиты информации на предприятии», «Защита информационных процессов в компьютерных системах».

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, были представлены на: Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в учебном процессе и управлении», г. Шуя, ШГПУ, 2007 г.- Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные информационные технологии в учебном процессе», Москва-Покров, МГПУ им. М. А. Шолохова, 2007 г.- Межрегиональном семинаре «Комплексная защита объектов информатизации», Владимир, 2005 г.- научных конференциях преподавателей и сотрудников ВлГУ, 2006, 2007 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных статей и тезисов докладов, из них одна статья опубликована в журнале «Программные продукты и системы «из перечня, рекомендованного ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ.

Структурно диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из наименований и приложения.

Выводы к главе 4.

Результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и алгоритмов оптимизации состава средств защиты и управления безопасностью на основе анализа рисков показали их работоспособность и практическую значимость для выработки рекомендаций и предложений по созданию новых и усовершенствованию существующих систем защиты информации в корпоративных информационно-телекоммуникационных сетях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполнено научное исследование, связанное с разработкой новых моделей и алгоритмов защиты информации в корпоративных информационно-телекоммуникационных сетях. Получены следующие результаты.

1. Атаку злоумышленника в корпоративной информационно-телекоммуникационной сети предложено рассматривать как последовательность угроз информации, причем в предлагаемой модели за время атаки может быть реализовано несколько однотипных угроз. На основе данного подхода предложен алгоритм определения вероятности реализации злоумышленником своей цели за время атаки.

2. Показано, что управлять уровнем безопасности КИТС в условиях атак целесообразно на основе процедур оценки рисков безопасности. Уточнены и детализированы основные этапы, показатели и шкалы исходных и промежуточных данных процедуры оценки рисков применительно к КИТС.

3. Предложен обобщенный алгоритм управления рисками в КИТС, отличительной особенностью которого является учет параметров возможной атаки злоумышленника, что позволяет более точно оценивать качество защитных механизмов в КИТС, учитывать экономическую эффективность выбираемых защитных механизмов. На основе данного алгоритма разработана методика сравнительной оценки различных вариантов построения системы защиты информации КИТС.

4. Разработан комплекс программ, позволяющий моделировать действия злоумышленника и исследовать различные варианты построения системы защиты в АИБС. Моделирование разработанных алгоритмов показало их работоспособность, что позволяет использовать данные модели при проектировании и модернизации КИТС, добиваться существенного повышения уровня информационной безопасности.

5. Результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и алгоритмов оптимизации состава средств защиты показали их работоспособность и практическую значимость для выработки рекомендаций и предложений по созданию новых и усовершенствованию существующих систем защиты информации в КИТС.