ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра систем информационной безопасности
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
кпрактическим занятиям по дисциплинам «Информационные операции и атаки
враспределенных компьютерных системах»,
«Оценка эффективности противодействия ИОА в РКС», «Информационные операции и атаки
в распределенных информационных системах» для студентов специальностей
090301 «Компьютерная безопасность»,
090303 «Информационная безопасность автоматизированных систем»
очной формы обучения
Воронеж 2015
Составитель канд. техн. наук Д. Г. Плотников
УДК 004.05
Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам «Информационные операции и атаки в распределенных компьютерных системах», «Оценка эффективности противодействия ИОА в РКС», «Информационные операции и атаки в распределенных информационных системах» для студентов специальностей 090301 «Компьютерная безопасность», 090303 «Информационная безопасность автоматизированных систем» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Д. Г. Плотников. Воронеж, 2015. 67 с.
Методические указания к практическим занятиям направленны на изучение методов оценки возможных ущербов, анализ уязвимостей при операциях и атаках на системы.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MW-2013 и содержатся в файле Плотников_ПЗ_Операции и атаки.pdf.
Табл. 13. Ил. 12. Библиогр.: 28 назв.
Рецензент д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
ВВЕДЕНИЕ
Цель предлагаемой практической работы - оценка возможных ущербов, анализ уязвимостей и средств противодействия, а так же - организация эффективной зашиты информационных систем при информационных операциях и атаках.
В ходе выполнения практических работ рекомендуется:
изучить необходимый лекционный материал;
осуществить анализ уязвимостей для рассматриваемой системы и моделирование деструктивных воздействий;
произвести оценку величины и частоты возможных ущербов от реализации рассматриваемых деструктивных действий;
предложить средства эффективного противодействия рассматриваемому классу вредоносного программного обеспечения;
оценить эффективность применяемых средств защиты на основе прогнозирования рисков ущербности и шансов полезности.
1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РИСКОВ ДЛЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМ
ПРИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ОПЕРАЦИЯХ И АТАКАХ
Многоальтернативность и непредсказуемость атак на компоненты системы зачастую не оставляют надежд для детерминированного описания этих процессов и возникающих в результате их реализации ущербов. Поэтому при создании защищенных автоматизированных систем, рассмотрение ущерба как случайной величины представляется вполне обоснованным. В этом случае описание принято [2] осуществлять с использованием различных законов распределения, среди которых наибольшее популярностью пользуются регулярные законы. В этом классе наиболее практическое применение нашли законы, определенные на [0, ∞]: экспоненциальный и логнормальный законы; гаммараспределение; распределения Эрланга, Вейбула и Релея [3,4].
Рассмотрим это семейство в контексте построения рискмоделей атакуемых систем, имея ввиду следующие обозначения:
φ(u)– плотность вероятности наступления ущерба u;
α1 |
= ∫ |
∞ |
u |
k |
φ(u) du – k-ый начальный момент φ(n); |
|||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||||
αk = M – среднее значение u; |
||||||||||||
μ |
k |
= ∫∞(u − M)kφ(u) du |
– k-ый центральный момент |
|||||||||
φ(n); |
0 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
√ |
μ2 |
= σ |
|
– среднеквадратическое отклонение u от |
||||||||
среднего значения M; |
|
|||||||||||
u0 – мода, соответствующая максимальному значению |
||||||||||||
φ(u); |
|
|
|
|
μ3 |
|
|
|
|
|
||
As = |
|
|
– ассиметрия, |
характеризующая отклонение |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
√μ3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
кривой φ(u) от симметрии; |
|
|
|||
Ex = |
μ4 |
− 3 |
– |
эксцесс, |
характеризующий |
2 |
|||||
|
μ |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
островершинность φ(u) в сравнении с нормальной кривой.
2
Опираясь на этот параметрический базис, постараемся проанализировать функцию риска, которая в общем случае имеет следующий вид
Risk(u)=u φ(u).
При этом, будем исходить из того, что на основе статистики определен закон распределения φ(u), т.е. выдвинута и доказана гипотеза (скажем, с помощью критериев Пирсона или Колмогорова), определены параметры φ(u), соответствующие статданным.
На основании вышеизложенного найдем аналитические выражения для параметров риска через перечисленные параметры плотности вероятности наступления ущерба. Рассмотрим прежде начальные моменты риска
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
∞ |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
∞ |
|
k |
|
φ(u)du |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u Risk(u)du |
|
|
u u |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
αk = |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫∞ Risk(u)du |
|
∫∞ u φ(u)du |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
∞ |
k+1 |
φ(u)du |
0 |
|
αk+1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫0 |
u |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫∞ u φ(u)du |
|
|
α |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Отсюда среднее значение ущерба для кривой риска равно |
|||||||||||||||||||||||||||||||
M = |
α2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
α1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соответственно для центральных моментов риска имеем, |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
∫∞(u − M )kRisk(u)du |
∫∞(u − M )ku φ(u)du |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
μk |
= |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0 |
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||
|
|
|
|
∫ |
∞ |
Risk(u)du |
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ |
∞ |
u φ(u)du |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
Так, для второго центрального момента риска получаем |
|||||||||||||||||||||||||||||||
выражение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
∫∞(u − M )2u φ(u)du |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
μ |
= |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
α1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
∫ [u2 − 2uM + (M )2]u φ(u)du = |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α1 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
∞ |
|
||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
= |
{∫ |
|
u3φ(u)du − |
|
|
− 2M ∫ u2φ(u)du +(M )2 ∫ u φ(u)du} = |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
α1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||||
3