Моделирование и разработка алгоритмов функционирования обманных систем защиты информационно-расчетных комплексов

Главная тенденция развития современного общества тесно связана с ф ростом информационной составляющей (информационные ресурсы, информационные технологии и т. п.) и, как следствие, информационной безопасности. Вопросы информационной безопасности на современном этапе рассматриваются как приоритетные в государственных структурах, в научных учреждениях и в коммерческих фирмах. Информационные системы специального назначения (банковские системы, силовые ведомства и т. п.), являясь приоритетными в структуре государства, не могут оставаться в вопросах обеспечения информационной безопасности только на уровне традиционных средств: криптографическая защита, совершенствование систем разделения доступа, ® реализация специальных требований для абонентского трафика, проведение организационных мероприятий по усилению режима и т. п.

Существующие на сегодняшний день методы и средства защиты информации в автоматизированных системах достаточно разнообразны, что, несомненно, отражает многообразие способов и средств возможных несанкционированных действий. Главным недостатком существующих методов и средств защиты информации, включая современные средства поиска уязви-мостей автоматизированных систем и обнаружения несанкционированных действий, является то, что они, в подавляющем большинстве случаев, позво-# ляют организовать защиту информации лишь от постфактум выявленных угроз, что отражает определенную степень пассивности обороны.

Адекватный уровень информационной безопасности в состоянии обеспечить только комплексный подход, предполагающий целенаправленное использование традиционных организационных и программно-технических правил обеспечения безопасности на единой концептуальной основе с одновременным поиском и глубоким изучением новых приемов и средств защиты [42, 79].

Одним из возможных направлений решения этой проблемы является применение новой технологии защиты системы от несанкционированного доступа к ресурсам сети, которая основана на использовании методов обмана. Такие системы получили название обманных систем защиты [4, 6, 70].

Суть обманных систем заключается в том, чтобы вовлечь нарушителя, будь то злоумышленник или легальный пользователь, нарушивший политику безопасности, в специфический диалог. При этом обманные системы имитируют уязвимости вычислительной системы. Тогда в простейшем случае при проведении атаки нарушитель вынужден постоянно решать альтернативную задачу: работает он с реальной системой или с системой обмана, затрачивая на преодоление дилеммы свой ресурс. Это повышает шансы администратора сети однозначно идентифицировать нарушителя или осуществить коррекцию политики безопасности, переходя от малоэффективной пассивной обороны к активным действиям.

Необходимо отметить, что технология обманных систем на современном этапе активно разрабатывается рядом зарубежных фирм для использования их в роли защитного механизма [57, 60]. Пока их суть (на основании открытых источников) сводится в основном к качественным рассуждениям и проведению различных экспериментов с операционными системами. Отсутствие моделей поведения противоборствующих сторон, отсутствие количественных показателей явно тормозит развитие этого направления защиты.

Целью работы является повышение надежности информационно-расчетного комплекса на основе разработки алгоритмов и модели функционирования систем защиты информации с использованием технологии обманных систем в условиях информационного противоборства.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные проблемные задачи:

— анализ предметной области;

— разработка модели функционирования обманной системы, включенную в общую систему защиты;

— определение критериев эффективности построения обманных систем в общей системе защиты информации;

— разработка аналитической модели поведения информационно-расчетного комплекса при реализации в качестве механизма защиты обманной системы;

— разработка алгоритма реализации компьютерного обмана;

— выработка рекомендаций по целесообразности использования обманной системы для повышения защиты ресурсов информационно-расчетного комплекса.

Для достижения цели исследований применялись следующие методы исследований: методы теории вероятности, теории игр, теории Марковских цепей, теории графов, классические разделы математического анализа.

Научная новизна положений, выносимых на защиту: Детально исследованы свойства обманных систем защиты, как одного из элементов общей системы защиты информации от несанкционированного доступа. При этом получены следующие новые научные результаты:

1. Разработан способ совершенствования канонических схем построения политики безопасности, снижающий фактор несанкционированного получения информации о ресурсах защищаемой системы.

2. Разработана концептуальная модель обманной системы и раскрыта суть ее функционирования, позволившая получить количественные показатели при автономном использовании таких систем, а также в сочетании с перспективными адаптивными системами защиты информации. Показана положительная роль обманных систем в общей системе защиты.

3. Разработана аналитическая модель обманной системы, применение которой позволяет выявить целесообразные стратегии поведения систем в двухстороннем динамическом информационном конфликте, как при случайном поиске уязвимостей, так и при использовании определенной стратегии их выявления.

4. Разработан алгоритм реализации компьютерного обмана, позволяющий оперативно выявить признаки атаки с целью своевременного принятия мер защиты с использованием обманных систем.

Практическая значимость.

Полученные в работе результаты позволяют:

— повысить уровень защищенности вычислительных сетей при использовании технологии обманных систем;

— осуществить комплексный подход к решению вопросов информационной безопасности в вычислительных сетях с целью достижения гарантированного уровня защищенности в соответствии с заданными требованиями;

— практически реализовать разработанные модели в существующих и перспективных информационных системах.

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, используются на производстве в НПО «Марс» и в учебном процессе и научных исследованиях на кафедре «Автоматизированных систем управления войсками и связи» Ульяновского высшего военного инженерного училища связи.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на следующих конференциях: научно-техническая конференция «Особенности боевого применения средств и комплексов связи в тактическом звене управления по опыту локальных войн и военных конфликтов» (г. Ульяновск, 2002), IX военно-научная техническая конференция «Актуальные вопросы совершенствования техники и систем военной связи на основе современных телекоммуникационных и информационных технологий» (г. Ульяновск, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 8 статьи и тезисы 5 докладов.

Объём диссертации и её структура. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы из 100 наименований и 1 приложения. Общий объём работы — 131 страница, 49 рисунков и 10 таблиц.

4.4 Выводы по разделу.

1. Процесс функционирования вычислительной системы можно рассматривать как множество взаимодействий между пользователем и ЭВМ,.

ЭВМ между собой и даже целых вычислительных сетей с отдельными узлами или другими сетями.

2. Для успешной реализации обмана в комплексе необходимо в первую очередь рассматривать его составные части, которые реализуются каждая на своем уровне компьютерной архитектуры.

3. Количество возможностей для компьютерного обмана представляет собой непрерывно увеличивающееся число, что делает необходимым постоянное совершенствования алгоритма обманной системы.

4. Использование алгоритма реализации компьютерного обмана позволяет, за счет применения системы обнаружения признаков НСД, достаточно эффективно и оперативно определить наличие атаки и своевременно принять адекватные меры защиты с использованием ОБС.

Заключение

.

С ростом сложности автоматизированных систем управления проблемы их защиты приобретают все возрастающее значение [98].

К настоящему времени в технологии обработки данных произошли существенные изменения, которые трансформировали суть проблемы защиты информации не только по семантической составляющей, но и по составляющим всего информационного цикла.

В результате диссертационных исследований получены следующие научные результаты:

1. Предложенный способ совершенствования схем построения политики безопасности с применением обманных систем, снижает фактор несанкционированного получения информации о ресурсах защищаемой системы. Использование обманных систем не требует внимания к повышению квалификации персонала в специальном отношении, так как все действия по защите возлагаются на администратора, что позволяет сократить круг лиц, допущенных к системе защиты, тем самым, уменьшая вероятность внутренних нарушений в сети.

2. Разработанная концептуальная модель обманной системы позволяет раскрыть суть ее функционирования, получить количественные показатели при автономном использовании таких систем, а также в сочетании с перспективными системами защиты информации. Проведенные исследования показали необходимость совместного использования системы адаптивной защиты и обманной системы, так как такое сочетание делает систему защиты более гибкой, более динамичной и способной адаптивно изменять свои параметры при обнаружении новых уязвимостей в системе. Эффективность такой системы составляет от 8% до 23% в зависимости от сочетания средств защиты.

3. Разработанная аналитическая модель обманной системы за счет использования жесткого и поглощающего экранов дает преимущество администраторам безопасности по увеличению времени, отводимого на анализ фактов нарушения политики безопасности. Также данная модель позволяет выявить целесообразные стратегии поведения систем в двухстороннем динамическом информационном конфликте, как при случайном поиске уязвимостей, так и при использовании определенной стратегии их выявления. Во всех стратегиях роль обманной системы положительна.

4. Разработанный алгоритм реализации компьютерного обмана позволяет, за счет применения системы обнаружения признаков несанкционированных действий, достаточно эффективно и оперативно определить наличие атаки и своевременно принять адекватные меры защиты с использованием обманных систем.

Применение обманных систем дает преимущества, даже если параметры системы защиты несколько хуже, чем параметры атакующей системы. В таком случае обманная система позволяет информационной системе в течение некоторого времени предпринять действия по резервированию информации и не дать преимущества противнику в овладении защищаемым информационным пространством.