Разработка модели защиты информации бортовой цифровой вычислительной системы

В настоящее время наблюдается развитие и широкое применение различного рода вычислительных систем (ВС) во многих сферах человеческой деятельности. Одним из наиболее активно развивающихся направлений этого процесса является разработка и применение ВС на мобильных объектах. Такого рода ВС получили название бортовых цифровых вычислительных систем (БЦВС). БЦВС используются для решения широкого круга задач таких, как сбор, обработка и хранение информации, принятие решений, управление и контроль над работой бортовой аппаратуры. Характерной особенностью условий применения БЦВС является наличие большого количества внешних и внутренних дестабилизирующих факторов (угроз), которые могут негативно воздействовать на информацию в БЦВС. В связи с этим возникает необходимость решения задач связанных с информационной безопасностью БЦВС.

Современная концепция информационной безопасности основывается на идее повышения системности подхода к решению задач защиты информации, суть которого заключается в объединении всех методов и средств, направленных на обеспечение, информационной безопасности, в единый механизм — систему защиты информации (СЗИ). Методы разработки СЗИ представлены в работах: В. А. Герасименко /1/- В.В. Мельникова/2/- В. В. Левкина, A.A. Малюка, В. А. Петрова, A.B. Прелова /3/- S. Castano /4/- M.B. Мецатуняна /5/.

Для построения СЗИ, к настоящему времени, разработан широкий спектр различных средств защиты информации. При выборе набора средств защиты информации, который будет составлять СЗИ необходимо осуществлять оценку защищенности системы, которую обеспечивает тот или иной набор. Известные в настоящее время подходы к оценке защищенности информационных систем /6 — 9/ предполагают присвоение системе соответствующего класса защиты, который определяется составом подсистем СЗИ и функциями, которые они выполняют. Однако эти подходы не позволяют количественно оценить насколько эффективно средства защиты будут противодействовать угрозам, т. е. какой уровень безопасности информации они будут обеспечивать. Такая ситуация может привести к тому, что разработанная СЗИ будет содержать избыточные программные и аппаратные компоненты защиты и будет обеспечивать недостаточный уровень безопасности информации, что является недопустимым для БЦВС в условиях: ограниченных вычислительных и территориальных ресурсов мобильного объекта, большого количества потенциально возможных угроз информации и использования бортовых систем, как правило, в зонах повышенного риска, где от безопасности информации может зависеть не только возможность выполнения той или иной задачи, но и жизнь людей.

Необходимым инструментом для решения такого рода проблем являются средства математического моделирования и в частности модели синтеза. Однако арсенал известных моделей синтеза невелик, они являются весьма абстрактными и большинство из них требуют для моделирования информацию, получение которой либо невозможно, либо вызывает значительные трудности.

В связи с вышеизложенным актуальными являются вопросы разработки новых моделей защиты информации и определения возможностей их использования для решения оптимизационных задач, связанных с выбором средств защиты информации при построении СЗИ БЦВС.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка модели защиты информации БЦВС, позволяющей при синтезе СЗИ решать задачи количественно обоснованного выбора необходимого набора средств защиты информации, определения методов ее исследования и применения в процессе проектирования СЗИ БЦВС.

В соответствии с поставленной целью основные задачи работы формулируются следующим образом:

— выявление множества потенциальных угроз безопасности информации БЦВС;

— определение и классификация средств защиты информации, которые могут использоваться для противодействия выявленным угрозам;

— оценка известных моделей защиты информации и выбор подходов к построению модели защиты информации БЦВС;

— разработка модели защиты информации БЦВС и определение методов ее исследования;

— определение процедуры использования модели защиты информации БЦВС в процессе проектирования СЗИ БЦВС.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Модель защиты информации БЦВС. •.

2. Методика экспертной оценки эффективности средств защиты информации.

3. Методика проектирования СЗИ БЦВС.

4. Способ и устройство защиты конфиденциальной информации от несанкционированного доступа в каналах коммуникации БЦВС.

Новые научные результаты.

1. Разработана модель защиты информации БЦВС, которая учитывает особенности организационного построения СЗИ БЦВС и обеспечивает возможность оценки уровня безопасности информации, экономической эф-. фективности и стоимости, соответствующих тому или иному набору средств защиты информации.

2. Разработана методика экспертной оценки эффективности средств защиты информации, обеспечивающая возможность количественной оценки эффективности альтернативных вариантов средств защиты информации на основе качественных оценок экспертов.

3. Разработана методика проектирования СЗИ БЦВС, которая обеспечивает возможность построения СЗИ с требуемым уровнем безопасности информации и минимальными затратами на средства защиты.

4. Предложены новые способ и устройство защиты конфиденциальной информации от несанкционированного доступа в каналах коммуникации БЦВС.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная в диссертационной работе модель защиты информации может быть использована при проектировании СЗИ БЦВС с целью решения задач, связанных с количественно обоснованным выбором средств защиты информации, которые будут составлять СЗИ и определения схемы организационного построения СЗИ.

2. Разработанная методика экспертной оценки может использоваться при проектировании СЗИ, при проведении геолого-разведывательной деятельности, в медицинской и технической диагностике, когда возникает необходимость определения приоритетов альтернативных решений в нечетком пространстве исходных данных.

3. Разработанная методика проектирования СЗИ БЦВС может использоваться для реализации интегрированного построения СЗИ и БЦВС, при необходимости обеспечения требуемого уровня безопасности информации с минимальными затратами на средства защиты.

4. Предложенные способ и устройство защиты информации от несанкционированного доступа могут быть использованы в БЦВС, сетях связи и компьютерах, когда возникает необходимость скоростной передачи конфиденциальной информации.

Использование результатов работы. Материалы диссертации использованы в работах Научно-конструкторского бюро вычислительных систем (г. Таганрог), Факультета информационной безопасности ТРТУ (г. Таганрог), Научно-исследовательского института многопроцессорных вычислительных систем (г. Таганрог), Кафедры безопасности информационных технологий ТРТУ (г. Таганрог), Конструкторского бюро «Спецвузавтома-тика» (г. Ростов на Дону), Государственного предприятия «Радиогеодезия» (г. Геленджик).

Акты об использовании научных результатов, представленных в диссертационной работе, приведены в приложении к диссертации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях:

III Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, электроника и системы управления» (г. Таганрог, 1996);

VII Всероссийских Туполевских чтениях (г. Казань, 1996);

Международной научной конференции «Технология и конструирование в электронной аппаратуре» (г. Одесса, 1999);

XIV Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные САПР 99» (г. Геленджик, 1999).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Объем и структура работы. Основное содержание работы изложено на 148 страницах текста, с иллюстрациями. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературных источников из 67 наименований на 7 страницах и 6 приложений.

4.4. Выводы.

1. Разработана структура программного комплекса поддержки проектирования СЗИ БЦВС. Ее использование позволяет реализовать указанный комплекс в среде ОС Windows 95. Эта структура легла в основу разработки программного комплекса «ПРОЕКТ-ЗАЩИТА» .

2. Разработан программный комплекс поддержки проектирования СЗИ БЦВС «ПРОЕКТ-ЗАЩИТА». Предлагаемый комплекс позволяет при.

146 синтезе СЗИ автоматизировать выполнение процедур, связанных с количественно обоснованным выбором варианта построения СЗИ. К указанным процедурам относятся: разработка модели защиты информации БЦВС, экспертная оценка эффективности и стоимости средств защиты информации, вычисление уровня безопасности информации, экономической эффективности и стоимости, соответствующих выбранному варианту построения СЗИ. По сравнению с известными аналогами предлагаемый комплекс обеспечивает более широкий спектр функциональных возможностей в части автоматизированного решения задач, связанных с синтезом СЗИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Входе выполнения диссертационной работы были получены следующие результаты:

1. На основе анализа особенностей бортовых вычислительных систем, связанных с их информационной безопасностью, выявлены вероятные угрозы информации БЦВС, их типы и источники, а также определены основные направления воздействий угроз. Эта информация позволила обоснованно подойти к разработке модели защиты информации БЦВС.

2. Разработана схема организационного построения СЗИ БЦВС, которая определяет, на каких рубежах защиты будет осуществляться противодействие каждой угрозе информации. Использование этой схемы позволяет осуществлять декомпозицию СЗИ в соответствии с рубежами защиты, характерными для бортовых вычислительных систем.

3. Разработана модель защиты информации БЦВС. Предлагаемая модель позволяет решать задачи количественно обоснованного выбора варианта построения СЗИ БЦВС на основе оценки уровня безопасности информации, экономической эффективности и стоимости, соответствующих тому или иному набору средств защиты информации. Разработанная модель может быть использована без определения точных характеристик защищаемой системы и дополнительных функциональных зависимостей, получение которых является трудной, а во многих случаях и неразрешимой задачей. Это позволяет применять предлагаемую модель как при синтезе СЗИ для уже спроектированной, так и для только разрабатываемой БЦВС. В последнем случае обеспечивается возможность распараллеливания процессов проектирования СЗИ и БЦВС.

4. Разработана методика исследования модели защиты информации БЦВС.

Предлагаемая методика позволяет в процессе синтеза СЗИ БЦВС решать оптимизационные задачи, связанные с поиском наилучшего набора средств защиты информации с учетом их эффективности и стоимости.

5. Разработана методика экспертной оценки эффективности средств защиты информации. Предлагаемая методика позволяет количественно оценивать эффективность альтернативных вариантов средств защиты информации на основе качественных оценок экспертов с учетом значимости каждого эксперта, важности каждого критерия оценки, наличия как несвязанных, так и связанных рангов, согласованности или несогласованности мнений экспертов.

6. Разработана методика проектирования СЗИ БЦВС. Предлагаемая методика позволяет проектировать СЗИ с требуемым уровнем безопасности информации и минимальными затратами на средства защиты. Предлагаемым в методике этапам проектирования СЗИ можно поставить в соответствие этапы проектирования БЦВС, что позволяет интегрировать процесс разработки СЗИ с процессом разработки БЦВС.

7. Предложены новые способ и устройство защиты информации от несанкционированного доступа в каналах коммуникации БЦВС. Их использование позволяет повысить скорость закрытия конфиденциальной информации при взаимодействии между БЦВС и внешними источниками или приемниками информации.