Безопасность информационных систем (отличный материал). Лекция Концепции и аспекты обеспечения информационной безопасности
 Скачать 1.99 Mb.
|
|
Рис. 5.1. Модель системы защиты с полным перекрытием Основой формального описания систем защиты традиционно считается модель системы защиты с полным перекрытием (рис. 5.1), в которой рассматривается взаимодействие "области угроз", "защищаемой области" и "системы защиты". Таким образом, имеем три множества:  — множество угроз безопасности,  — множество объектов (ресурсов) защищенной системы,  — множество механизмов безопасности АС.Элементы этих множеств находятся между собой в определенных отношениях, собственно и описывающих систему защиты. Для описания системы защиты обычно используется графовая модель. Множество отношений угроза-объект образует двухдольный граф  . Цель защиты состоит в том, чтобы перекрыть все возможные ребра в графе. Это достигается введением третьего набора  ; в результате получается трехдольный граф  .Развитие модели предполагает введение еще двух элементов (рис. 5.2). Здесь  — набор уязвимых мест, определяемый подмножеством декартова произведения  . Под уязвимостью системы защиты понимают возможность осуществления угрозы  в отношении объекта  . (На практике под уязвимостью системы защиты обычно понимают, те свойства системы, которые либо способствуют успешному осуществлению угрозы, либо могут быть использованы злоумышленником для её осуществления). Рис. 5.2. Модель системы защиты, содержащей уязвимости Определим B как набор барьеров, определяемый декартовым произведением  , представляющих собой пути осуществления угроз безопасности, перекрытые средствами защиты. В результате получаем систему, состоящую из пяти элементов:  , описывающую систему защиты с учетом наличия уязвимостей.Для системы с полным перекрытием для любой уязвимости имеется устраняющий ее барьер. Иными словами, в подобной системе защиты для всех возможных угроз безопасности существуют механизмы защиты, препятствующие осуществлению этих угроз. Данное условие является первым фактором, определяющим защищенность ИС, второй фактор — "прочность" и надёжность механизмов защиты. В идеале каждый механизм защиты должен исключать соответствующий путь реализации угрозы. В действительности же механизмы защиты обеспечивают лишь определённую степень сопротивляемости угрозам безопасности. Поэтому в качестве характеристик элемента набора барьеров  может рассматриваться набор  , где  — вероятность появления угрозы,  — величина ущерба при удачном осуществлении угрозы в отношении защищаемых объектов (уровень серьезности угрозы), а  — степень сопротивляемости механизма защиты  , характеризующаяся вероятностью его преодоления.Надёжность барьера характеризуется величиной остаточного риска  , связанного с возможностью осуществления угрозы  в отношении объекта информационной системы  при использовании механизма защиты mk. Эта величина определяется по формуле:  . Для нахождения примерной величины защищенности  можно использовать следующую простую формулу:  , где  является суммой всех остаточных рисков,  ,  .Суммарная величина остаточных рисков характеризует приблизительную совокупную уязвимость системы защиты, а защищенность определяется как величина, обратная уязвимости. При отсутствии в системе барьеров  , "перекрывающих" выявленные уязвимости, степень сопротивляемости механизма защиты  принимается равной нулю.На практике получение точных значений приведенных характеристик барьеров затруднено, поскольку понятия угрозы, ущерба и сопротивляемости механизма защиты трудно формализовать. Так, оценку ущерба в результате несанкционированного доступа к информации политического и военного характера точно определить вообще невозможно, а определение вероятности осуществления угрозы не может базироваться на статистическом анализе. Построение моделей системы защиты и анализ их свойств составляют предмет "теории безопасных систем", еще только оформляющейся в качестве самостоятельного направления. Вместе с тем, для защиты информации экономического характера, допускающей оценку ущерба, разработаны стоимостные методы оценки эффективности средств защиты. Для этих методов набор характеристик барьера дополняет величина  затраты на построение средства защиты барьера  . В этом случае выбор оптимального набора средств защиты связан с минимизацией суммарных затрат  , состоящих из затрат  на создание средств защиты и возможных затрат в результате успешного осуществления угроз  .Формальные подходы к решению задачи оценки защищенности из-за трудностей, связанных с формализацией, широкого практического распространения не получили. Значительно более действенным является использование неформальных классификационных подходов. Для этого применяют категорирование: нарушителей (по целям, квалификации и доступным вычислительным ресурсам); информации (по уровням критичности и конфиденциальности); средств защиты (по функциональности и гарантированности реализуемых возможностей), эффективности и рентабельности средств защиты и т. п. Лекция 6. Обеспечение безопасности В лекции рассказывается о методологических аспектах защиты информационных систем. Требования к архитектуре ИС для обеспечения безопасности ее функционирования Идеология открытых систем существенно отразилась на методологических аспектах и направлении развития сложных распределенных ИС. Она базируется на строгом соблюдении совокупности профилей, протоколов и стандартов де-факто и де-юре. Программные и аппаратные компоненты по этой идеологии должны отвечать важнейшим требованиям переносимости и возможности согласованной, совместной работы с другими удаленными компонентами. Это позволяет обеспечить совместимость компонент различных информационных систем, а также средств передачи данных. Задача сводится к максимально возможному повторному использованию разработанных и апробированных программных и информационных компонент при изменении вычислительных аппаратных платформ, ОС и процессов взаимодействия. При создании сложных, распределенных информационных систем, проектировании их архитектуры, инфраструктуры, выборе компонент и связей между ними следует учитывать помимо общих (открытость, масштабируемость, переносимость, мобильность, защита инвестиций и т.п.) ряд специфических концептуальных требований, направленных на обеспечение безопасности функционирования самой системы и данных: архитектура системы должна быть достаточно гибкой, т.е. должна допускать относительно простое, без коренных структурных изменений, развитие инфраструктуры и изменение конфигурации используемых средств, наращивание функций и ресурсов ИС в соответствии с расширением сфер и задач ее применения; должны быть обеспечены безопасность функционирования системы при различных видах угроз и надежная защита данных от ошибок проектирования, разрушения или потери информации, а также авторизация пользователей, управление рабочей загрузкой, резервированием данных и вычислительных ресурсов, максимально быстрым восстановлением функционирования ИС; следует обеспечить комфортный, максимально упрощенный доступ пользователей к сервисам и результатам функционирования ИС на основе современных графических средств, мнемосхем и наглядных пользовательских интерфейсов; систему должна сопровождать актуализированная, комплектная документация, обеспечивающая квалифицированную эксплуатацию и возможность развития ИС. Подчеркнем, что технические системы безопасности, какими бы мощными они ни были, сами по себе не могут гарантировать надежность программно-технического уровня защиты. Только сфокусированная на безопасность архитектура ИС способна сделать эффективным объединение сервисов, обеспечить управляемость информационной системы, ее способность развиваться и противостоять новым угрозам при сохранении таких свойств, как высокая производительность, простота и удобство использования. Для того чтобы выполнить эти требования архитектура ИС должна строиться на следующих принципах. Проектирование ИС на принципах открытых систем, следование признанным стандартам, использование апробированных решений, иерархическая организация ИС с небольшим числом сущностей на каждом уровне — все это способствует прозрачности и хорошей управляемости ИС. Непрерывность защиты в пространстве и времени, невозможность преодолеть защитные средства, исключение спонтанного или вызванного перехода в небезопасное состояние — при любых обстоятельствах, в том числе нештатных, защитное средство либо полностью выполняет свои функции, либо полностью блокирует доступ в систему или ее часть Усиление самого слабого звена, минимизация привилегий доступа, разделение функций обслуживающих сервисов и обязанностей персонала. Предполагается такое распределение ролей и ответственности, чтобы один человек не мог нарушить критически важный для организации процесс или создать брешь в защите по неведению или заказу злоумышленников. Применительно к программно-техническому уровню принцип минимизации привилегий предписывает выделять пользователям и администраторам только те права доступа, которые необходимы им для выполнения служебных обязанностей. Это позволяет уменьшить ущерб от случайных или умышленных некорректных действий пользователей и администраторов. Эшелонирование обороны, разнообразие защитных средств, простота и управляемость информационной системы и системой ее безопасности. Принцип эшелонирования обороны предписывает не полагаться на один защитный рубеж, каким бы надежным он ни казался. За средствами физической защиты должны следовать программно-технические средства, за идентификацией и аутентификацией — управление доступом, протоколирование и аудит. Эшелонированная оборона способна не только не пропустить злоумышленника, но и в некоторых случаях идентифицировать его благодаря протоколированию и аудиту. Разнообразие защитных средств предполагает создание различных по своему характеру оборонительных рубежей, чтобы от потенциального злоумышленника требовалось овладение разнообразными и, по возможности, несовместимыми между собой навыками. Простота и управляемость ИС в целом и защитных средств в особенности. Только в простой и управляемой системе можно проверить согласованность конфигурации различных компонентов и осуществлять централизованное администрирование. В этой связи важно отметить интегрирующую роль Web-сервиса, скрывающего разнообразие обслуживаемых объектов и предоставляющего единый, наглядный интерфейс. Соответственно, если объекты некоторого вида (например, таблицы базы данных) доступны через Интернет, необходимо заблокировать прямой доступ к ним, поскольку в противном случае система будет уязвимой, сложной и плохо управляемой. Продуманная и упорядоченная структура программных средств и баз данных. Топология внутренних и внешних сетей непосредственно отражается на достигаемом качестве и безопасности ИС, а также на трудоемкости их разработки. При строгом соблюдении правил структурного построения значительно облегчается достижение высоких показателей качества и безопасности, так как сокращается число возможных ошибок в реализующих программах, отказов и сбоев оборудования, упрощается их диагностика и локализация. В хорошо структурированной системе с четко выделенными компонентами (клиент, сервер приложений, ресурсный сервер) контрольные точки выделяются достаточно четко, что решает задачу доказательства достаточности применяемых средств защиты и обеспечения невозможности обхода этих средств потенциальным нарушителем. Высокие требования, предъявляемые к формированию архитектуры и инфраструктуры на стадии проектирования ИС, определяются тем, что именно на этой стадии можно в значительной степени минимизировать число уязвимостей, связанных с непредумышленными дестабилизирующими факторами, которые влияют на безопасность программных средств, баз данных и систем коммуникации. Анализ безопасности ИС при отсутствии злоумышленных факторов базируется на модели взаимодействия основных компонент ИС (рис. 6.1) [Липаев В. В., 1997]. В качестве объектов уязвимости рассматриваются: динамический вычислительный процесс обработки данных, автоматизированной подготовки решений и выработки управляющих воздействий; объектный код программ, исполняемых вычислительными средствами в процессе функционирования ИС; данные и информация, накопленная в базах данных; информация, выдаваемая потребителям и на исполнительные механизмы.  Рис. 6.1. Модель анализа безопасности информационных систем при отсутствии злоумышленных угроз Полное устранение перечисленных угроз принципиально невозможно. Задача состоит в выявлении факторов, от которых они зависят, в создании методов и средств уменьшения их влияния на безопасность ИС, а также в эффективном распределении ресурсов для обеспечения защиты, равнопрочной по отношению ко всем негативным воздействиям. Стандартизация подходов к обеспечению информационной безопасности Специалистам в области ИБ сегодня практически невозможно обойтись без знаний соответствующих профилей защиты, стандартов и спецификаций. Формальная причина состоит в том, что необходимость следования некоторым стандартам (например, криптографическим и "Руководящим документам" Гостехкомиссии РФ) закреплена законодательно. Убедительны и содержательные причины: стандарты и спецификации - одна из форм накопления и реализации знаний, прежде всего о процедурном и программно-техническом уровнях ИБ и ИС, в них зафиксированы апробированные, высококачественные решения и методологии, разработанные наиболее квалифицированными компаниями в области разработки ПО и безопасности программных средств. На верхнем уровне можно выделить две существенно отличающиеся друг от друга группы стандартов и спецификаций: 1. оценочные стандарты, предназначенные для оценки и классификации ИС и средств защиты по требованиям безопасности; 2. спецификации, регламентирующие различные аспекты реализации и использования средств и методов защиты. Эти группы дополняют друг друга. Оценочные стандарты описывают важнейшие с точки зрения ИБ понятия и аспекты ИС, играя роль организационных и архитектурных спецификаций. Специализированные стандарты и спецификации определяют, как именно строить ИС предписанной архитектуры и выполнять организационные и технические требования для обеспечения информационной безопасности (рис. 6.2, рис. 6.3).  |