Тема 2.5. Повышение надежности информационной системы
Под надежностью понимается свойство системы выполнять возложенные на нее задачи в определенных условиях эксплуатации. При наступлении отказа информационная система не может выполнять все предусмотренные документацией задачи, т.е. переходит из исправного состояния в неисправное. Если при наступлении отказа информационная система способна выполнять заданные функции, сохраняя значения основных, характеристик в пределах, установленных технической документацией, то она находится в работоспособном состоянии.
С точки зрения обеспечения безопасности информации необходимо сохранять хотя бы работоспособное состояние системы. Для решения этой задачи необходимо обеспечить высокую надежность функционирования алгоритмов, программ и технических (аппаратных) средств.
Надежность системы достигается на этапах:
–разработки;
–производства;
–эксплуатации.
Для программных средств рассматриваются этапы разработки и эксплуатации. Этап разработки программных средств является определяющим при создании надежных информационных систем.
На этом этапе основными направлениями повышения надежности программных средств являются:
–корректная постановка задачи на разработку;
–использование прогрессивных технологий программирования;
–контроль правильности функционирования.
Эффективным является создание отказоустойчивых информационных систем, способных сохранять работоспособность при отказах отдельных устройств, блоков, схем.
Известны три основных подхода к созданию отказоустойчивых систем:
–простое резервирование;
–помехоустойчивое кодирование информации;
–создание адаптивных систем.
Любая отказоустойчивая система обладает избыточностью. Одним из наиболее простых и действенных путей создания отказоустойчивых систем является простое резервирование. Простое резервирование основано на использовании устройств, блоков, узлов, схем только в качестве резервных. При отказе основного элемента осуществляется переход на использование резервного.
Помехоустойчивое кодирование основано на использовании информационной избыточности. Рабочая информация в информационной системе дополняется определенным объемом специальной контрольной информации. Наличие этой контрольной информации (контрольных двоичных разрядов) позволяет путем выполнения определенных действий
40
над рабочей и контрольной информацией определять ошибки и даже исправлять их. Так как ошибки являются следствием отказов средств системы, то, используя исправляющие коды, можно парировать часть отказов.
Помехоустойчивое кодирование наиболее эффективно при парировании самоустраняющихся отказов, называемых сбоями. Помехоустойчивое кодирование при создании отказоустойчивых систем, как правило, используется в комплексе с другими подходами повышения отказоустойчивости.
Наиболее совершенными системами, устойчивыми к отказам, являются адаптивные системы. В них достигается разумный компромисс между уровнем избыточности, вводимым для обеспечения устойчивости (толерантности) системы к отказам, и эффективностью использования таких систем по назначению.
В адаптивных системах реализуется так называемый принцип элегантной деградации. Этот принцип предполагает сохранение работоспособного состояния системы при некотором снижении эффективности функционирования в случаях отказов ее элементов.
Одними из основных направлений повышения надежности в информационных системах при непреднамеренных угрозах являются сокращение числа ошибок пользователей и обслуживающего персонала, а также минимизация последствий этих ошибок. Для достижения этих целей необходимы:
–научная организация труда;
–воспитание и обучение пользователей и персонала;
–анализ и совершенствование процессов взаимодействия человека с системой;
Научная организация труда предполагает:
–оборудование рабочих мест;
–оптимальный режим труда и отдыха;
–дружественный интерфейс (связь, диалог) человека с системой.
Тема 2.6. Методы и средства защиты информации от шпионажа и несанкционированного доступа
Для защиты объектов информационных ресурсов от угроз шпионажа должны быть решены следующие задачи:
–создание системы охраны объекта;
–организация работ с конфиденциальными информационными ресурсами на объекте;
–противодействие наблюдению;
–противодействие подслушиванию;
–защита от злоумышленных действий персонала.
41
Объект, на котором производятся работы с ценной конфиденциальной информацией, имеет, как правило, несколько рубежей зашиты:
–контролируемая территория;
–здание:
–помещение;
–устройство, носитель информации;
–программа;
–информационные ресурсы.
От шпионажа и диверсий необходимо защищать первые четыре рубежа и обслуживающий персонал.
Для осуществления НСД злоумышленник может не применять никаких аппаратных или программных средств. Он осуществляет НСД, используя:
–знания о информационной системе и умения работать с ней;
–сведения о системе защиты информации;
–сбои, отказы технических и программных средств;
–ошибки, небрежность обслуживающего персонала и пользователей. Для защиты информации от НСД создается система разграничения
доступа к информации. Получить несанкционированный доступ к информации при наличии системы разграничения доступа (СРД) возможно только при сбоях и отказах системы, а также используя слабые места в комплексной системе защиты информации.
Для блокирования несанкционированного исследования и копирования информации используется комплекс средств и мер защиты, которые объединяются в систему защиты от исследования и копирования информации (СЗИК).
Таким образом, СРД и СЗИК могут рассматриваться как подсистемы системы защиты от НСД.
Исходной информацией для создания СРД является решение владельца (администратора) системы о допуске пользователей к определенным информационным ресурсам. Так как информация в системе хранится, обрабатывается и передается файлами (частями файлов), то доступ к информации регламентируется на уровне файлов (объектов доступа). Сложнее организуется доступ в базе данных, в которых он может регламентироваться к отдельным ее частям по определенным правилам. При определении полномочий доступа администратор устанавливает операции, которые разрешено выполнять пользователю (субъекту доступа).
В информационных системах нашли применение два подхода к организации разграничения доступа:
–матричный;
–полномочный (мандатный).
Матричное управление доступом предполагает использование матриц доступа. Матрица доступа представляет собой таблицу, в которой объекту доступа соответствует столбец, а субъекту доступа – строка. На пересечении столбцов и строк записываются операции, которые допускается выполнять
42
субъекту доступа с объектом доступа. Матричное управление доступом позволяет с максимальной детализацией установить права субъекта доступа по выполнению разрешенных операций над объектами доступа. Такой подход нагляден и легко реализуем. Однако в реальных системах из-за большого количества субъектов и объектов доступа матрица доступа достигает таких размеров, при которых сложно поддерживать ее в адекватном состоянии.
Полномочный или мандатный метод базируется на многоуровневой модели защиты. Документу присваивается уровень конфиденциальности (гриф секретности), а также могут присваиваться метки, отражающие категории конфиденциальности (секретности) документа. Таким образом, конфиденциальный документ имеет гриф конфиденциальности (конфиденциально, строго конфиденциально, секретно, совершенно секретно и т. д.) и может иметь одну или несколько меток, которые уточняют категории лиц, допущенных к этому документу («для руководящего состава», «для инженерно-технического состава» и т. д.). Субъектам доступа устанавливается уровень допуска, определяющего максимальный для данного субъекта уровень конфиденциальности документа, к которому разрешается допуск. Субъекту доступа устанавливаются также категории, которые связаны с метками документа.
Правило разграничения доступа заключается в следующем: лицо допускается к работе с документом только в том случае, если уровень допуска субъекта доступа равен или выше уровня конфиденциальности документа, а в наборе категорий, присвоенных данному субъекту доступа, содержатся все категории, определенные для данного документа.
Система разграничения доступа к информации должна содержать четыре функциональных блока;
–блок идентификации и аутентификации субъектов доступа;
–диспетчер доступа;
–блок криптографического преобразования информации при ее хранении и передаче;
–блок очистки памяти.
Идентификация и аутентификация субъектов осуществляется в момент их доступа к устройствам, в том числе и дистанционного доступа.
Диспетчер доступа реализуется в виде аппаратно-программных механизмов и обеспечивает необходимую дисциплину разграничения доступа субъектов к объектам доступа (в том числе и к аппаратным блокам, узлам, устройствам). Диспетчер доступа разграничивает доступ к внутренним ресурсам системы субъектов, уже получивших доступ к этим система. Необходимость использования диспетчера доступа возникает только в многопользовательских информационных системах.
Под криптографической защитой информации понимается такое преобразование исходной информации, в результате которого она становится
43
недоступной для ознакомления и использования лицами, не имеющими на это полномочий.
Известны различные подходы к классификации методов криптографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы: 1) шифрование; 2) стеганография; 3) кодирование; 4) сжатие.
Процесс шифрования заключается в проведении обратимых математических, логических, комбинаторных и других преобразований исходной информации, в результате которых зашифрованная информация представляет собой хаотический набор букв, цифр, других символов и двоичных кодов.
Для шифрования информации используются алгоритм преобразования и ключ. Как правило, алгоритм для определенного метода шифрования является неизменным. Исходными данными для алгоритма шифрования служат информация, подлежащая шифрованию, и ключ шифрования. Ключ содержит управляющую информацию, которая определяет выбор преобразования на определенных шагах алгоритма и величины операндов, используемые при реализации алгоритма шифрования. Преобразование шифрования может быть симметричным (с одним ключом) или ассиметричным (с двумя ключами) относительно преобразования расшифрования.
В отличие от других методов криптографического преобразования информации, методы стеганографии позволяют скрыть не только смысл хранящейся или передаваемой информации, но и сам факт хранения или передачи закрытой информации.
Содержанием процесса кодирования информации является замена смысловых конструкций исходной информации (слов, предложений) кодами. При кодировании и обратном преобразовании используются специальные таблицы или словари.
Сжатие информации может быть отнесено к методам криптографического преобразования информации с определенными оговорками. Целью сжатия является сокращение объема информации. В то же время сжатая информация не может быть прочитана или использована без обратного преобразования.
Даже если держать в секрете алгоритмы, то они могут быть сравнительно легко раскрыты статистическими методами обработки. Поэтому сжатые файлы конфиденциальной информации подвергаются последующему шифрованию. Для сокращения времени целесообразно совмещать процесс сжатия и шифрования информации.
44