Материал: Программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности. Толстых Н.Н

(2.11)

и известен в литературе как ядро потенциала случайного блуждания.

Обозначив ядро потенциала текущего режима функционирования ИКК через

,

на основе предельного тождества для ядра потенциала конфликтного взаимодействия можно утверждать, что мерой «конфликтности» текущего режима функционирования ИКК является «удаленность» ядра потенциала a*(x) (или его оценки a_n*(x)) от ядра потенциала a(x) (или оценки a_n(x)) бесконфликтного функционирования, нормированная величиной «удаленности» ядра потенциала a(x) от 0. Учитывая дискретность и ограниченность сверху и снизу аргумента x потенциалов, в качестве количественной меры такой удаленности можно ввести понятие показателя конфликтности

, (2.12)

где X – размерность множества индексов {x}, то есть количество частных целевых функций, реализованных в ИКК.

Показатель конфликтности Q имеет достаточно очевидную физическую интерпретацию, определяемую его свойствами:

• если a(x)≡a*(x), то есть потенциалы тождественны, Q=0,

• если a*(x)≡0, то Q=1,

• в остальных случаях 0<Q<1.

Таким образом, коэффициент конфликтности Q будет определять меру конфликтности текущего режима функционирования ИКК, что эквивалентно в рассматриваемом контексте мере конфликтности фрагмента унитарного кода, поступающего или обрабатываемого ИКК. Значения Q, близкие к 0, соответствуют бесконфликтному функционированию, Q≈1 означает наличие взаимно исключающих целей при взаимодействии, то есть реализации конкретной последовательности унитарного кода. При этом следует отметить, что при анализе режима функционирования ИКК с потенциально конфликтным компонентом, сигнатура которого неизвестна, не представляется возможным определить точное значение предела (2.11) и, соответственно, применить соотношение (2.12). В этом случае целесообразно использовать оценки ядер потенциалов, для которых оценка коэффициента конфликтности на произвольном n-м шаге взаимодействия имеет вид

. (2.13)

Аппаратная реализация предложенного алгоритма идентификации на основе оценки показателя конфликтности фрагмента унитарного кода может быть выполнена на основе инкрементного побитового накопления с одновременным анализом (рис.2.2). При этом блок идентификации всегда реализует попытку анализа принятого участка последовательности длиной k бит, при k1. Анализ осуществляется посредством применения к последовательности операции информационной свертки, выделяющей из последовательности обращения (вызовы) к частным целевым функциям ИКК и точкам входа в критические приложения, причем применяемая свертка должна быть тождественна по своей реализации используемой в ИКК для декодирования входного потока.

Рис.2.2. Структурно-функциональная схема блока определения показателя конфликтности

В случае если длина k анализируемого участка последовательности недостаточна для анализа (например, в силу невозможности декодирования частично принятого пакета), последовательность буферизуется в блоке идентификации и одновременно передается в ИКК. При этом в силу тождественности применяемых сверток можно с уверенностью утверждать, что переданная в ИКК последовательность также не будет успешно декодирована и исполнена, то есть потенциально опасный фрагмент унитарного кода, содержащийся в принятой последовательности унитарных кодов, не будет реализован в текущем вычислительном процессе.

В случае если принимаемая последовательность содержит потенциально опасный фрагмент унитарного кода, в простейшем случае принимается решение о блокировании пакета в пределах блока идентификации, при этом выделенный фрагмент не реализуется в информационном пространстве ИКК. Если же последовательность не содержит конфликтного компонента, ее последний k-й бит пропускается на вход ИКК, после чего осуществляется декодирование принятой последовательности и исполнение в информационном пространстве комплекса. При этом происходит пересчет текущего значения ядра потенциала случайного блуждания на основании реально имевших место реализаций частных целевых функций ИКК.

Используя введенный выше показатель конфликтности (или «меру конфликтности») взаимодействия ИКК, с формальной точки зрения в качестве целевой функции управления средствами защиты информации целесообразно использовать

, (2.14)

представляющее собой условие снятия конфликта за достаточно большое число шагов взаимодействия. С учетом определений (2.12) и (2.13), можно определить физический смысл (2.14) как требование к уменьшению различия ядер потенциалов эталонного (бесконфликтного) режима функционирования и текущего режима с увеличением времени взаимодействия. Условие (2.14) можно рассматривать и как условие информационной устойчивости системы.

Выражение (2.14) представляет собой в некотором смысле «идеальное» условие полного снятия конфликта за достаточно большой временной интервал взаимодействия. Применительно к взаимодействию реальных ИКК целесообразно говорить о сохранении некоторого заданного (не обязательно нулевого) уровня конфликтности взаимодействия, достижимого на данном этапе взаимодействия с учетом объективных ограничений. При этом требование бесконфликтного режима взаимодействия соответствует небольшим (точнее, наименьшим возможным) значениям коэффициента конфликтности Q, то есть Q<<1, Q≈0.

Для проверки приведенного подхода для определения потенциальной опасности обрабатываемого фрагмента был проведен расчет оценок ядер потенциала для различного числа шагов n при обработке заведомо конфликтных и бесконфликтных пакетов. Результаты этих расчетов приведены на рис.2.3.

Даже поверхностный анализ приведенных зависимостей показывает, что с увеличением числа шагов при обработке потока унитарного кода в случае бесконфликтного взаимодействия (рис.2.3) величина ядра потенциала случайного блуждания стабилизируется в области 0,5 с увеличением числа шагов n. При этом, поскольку коэффициент конфликтности, практически, представляет числовой дифференциал дискретной функции изменения величины ядра потенциала случайных блужданий, то в этом случае коэффициент конфликтности (потенциальной опасности) обрабатываемого пакета унитарного кода стремится к 0. Для конфликтного функционирования аналогичные оценки величины ядра потенциала монотонно убывают с увеличением времени функционального взаимодействия, что обуславливает рост коэффициента конфликтности (потенциальной опасности) обрабатываемого или исполняемого кода. Полученные зависимости свидетельствуют, таким образом, о достаточно быстрой сходимости оценки (2.13) в соответствии с целевой функцией (2.14), что позволяет использовать оценки ядер потенциалов вместо точных значений соответствующих пределов.

Таким образом, представленный подход позволяет в условиях априорно неизвестных сигнатур информационных воздействий проводить их выявление независимо от их источника и окружения в потоке унитарного кода. Аппаратная реализация приведенного алгоритма также не представляет трудности на основе, например, сигнальных процессоров, обеспечивающих обработку потоков унитарного кода при выявлении потенциально опасных фрагментов при скоростях информационного обмена до 50-100 Мбит/с.

2.3.Методы управления программно-аппаратными средствами обеспечения информационной безопасности

Устойчивая тенденция слияния информационных и телекоммуникационных технологий привела в настоящее время к появлению принципиально нового объекта с комплексом своих, присущих только ему, специфических свойств и идентифицируемого в современной литературе как инфокоммуникационные системы. Такие системы имеют двойственную целевую функцию – с одной стороны они должны на основе информационных технологий обработки условий реализации своих функций обеспечить своевременность доведения сигналов и сообщений, непрерывность и надежность управления в любых условиях применения, а с другой – на основе технологий телекоммуникации они должны обеспечить устойчивое функционирование подсистемы информационной обработки. Таким образом, в инфокоммуникационной системе невозможно разделить технологии связи и управления, которые взаимно поникают друг в друга, изменяя свои свойства для решения задач, без которых они не могут существовать, но решить которые отдельно не могут.

Наиболее полно эта тенденция прослеживается в автоматизированных телекоммуникационных комплексах, в которых образованная элементами различного уровня управления гетерогенная сеть должна решать задачи управления не только внешними объектами, входящих в состав управляемых систем, но и собственными элементами комплекса технических средств. Анализ функционирования таких систем показывает, что для успешного решения центральной задачи они должны быть устойчивыми и реализовывать логику самоорганизации, особенно, в условиях интенсивного информационного конфликта, который сейчас является основной особенностью функционирования практически любого автоматизированного звена коммерческого или государственного управления. С этой точки зрения, взаимодействующие элементы информационно-коммуникационных систем должны синтезировать стратегии, направленные на обеспечение заданной вероятности выполнения своих целевых функций на основе имеющегося информационного ресурса, который в большинстве случаев ограничен. В тоже время их действия в соответствии с этой стратегией должны быть направлены на снижение вероятности выполнения аналогичных функций противоборствующим элементом или подсистемой.

При этом необходимо отметить, что при рассмотрении процесса реализации альтернативных функций противоборствующими элементами их целесообразно должны рассматривать как единую систему с различной степенью априорной неопределенности данных о взаимодействующих элементах. В этом случае при различных конкретных условиях взаимодействия, когда стратегии обеспечения устойчивости и «живучести» информационных систем прямо противоположны, выбор стратегии управления (не говоря уже о его конкретном содержании) остается до настоящего времени вопросом однозначно неразрешенным, в ряде случаев – спорным.

Так, в ряде существующих подходов теоретических подходов основное внимание уделяется оценке возможности применения адаптивных механизмов управления в составе подсистемы ПАСОИБ или в составе информационного воздействия (ИВ) с использованием активных обратных связей, что должно обеспечить повышение эффективности защиты или информационного воздействия. При этом необходимо отметить, что подход, основанный на применении методов адаптивного управления, в настоящее время доминирует, что обусловлено, вероятно, рассмотрением взаимодействующих подсистем как отдельных, обособленных элементов со своими особенностями и характеристиками. При таком подходе можно оптимизировать управление такого элемента, однако управление в системе в целом получается далеким от оптимального. В этом смысле предпочтительным представляются принципы ситуационного управления.

Принципы ситуационного управления в настоящее время получают все более широкое распространение и, особенно, в области разработки защищенных информационных технологий. Основой для реализации ситуационного управления является выполнение попыток (нередко, к сожалению, неудачных) классификации текущей ситуации, сведения ее к конечному множеству заданных вариантов с последующим выбором некоторого типичного решения из набора условно подходящих для данной ситуации. При этом необходимо отметить, что попытки распространить концепции ситуационного управления на всю систему, на всю совокупность взаимодействующих элементов, пока не отличаются особыми успехами. Это обусловлено, в первую очередь, существенным различием в располагаемом информационном ресурсе и весом в управлении всей системой каждого элемента, каждого уровня иерархии системы, а также высокой динамичностью элементов нижнего уровня, быстрым изменением характеристик связи между элементами. В этом смысле предпочтительнее представляется применение методов рефлексивного управления.

Однако практически все существующие подходы полностью или частично игнорируют рефлексивный характер процесса конфликтного взаимодействия, который требует, чтобы как ПАСОИБ, так и сложные целенаправленные ИВ рассматривались как единая система с частично или полностью априорно неизвестными параметрами. Основным достоинством такого типа управления является то, что, располагая априорной и текущей информацией о сложившемся конфликтном взаимодействии, каждая из взаимодействующих подсистем может построить свою модель действий элементов противоборствующей стороны, а также предположить степень осведомленности противника об этой модели. При этом глубину рефлексии можно продолжить до пределов, ограниченных лишь временем проведения оценки и располагаемым информационным ресурсом.

Совершенно очевидно, что исход информационного конфликта в условиях ограниченного информационного ресурса сторон в существенной степени определяется именно эффективностью управления, применяемого взаимодействующими (противоборствующими) системами. Поэтому целесообразно выделить типичные особенности процесса конфликтного взаимодействия информационно-коммуникационных систем в условиях применения сторонами адаптивного, ситуационного и рефлексивного управления, как при защите своего информационного ресурса, так и при воздействии на информационный ресурс противоборствующей стороны, с целью определения «сильных» и «слабых» сторон используемых стратегий. Основным показателем эффективности принятой стратегии можно считать реакцию инфокоммуникационной системы на входное воздействие, схему синтеза которой в наиболее общем виде можно представить достаточно простой схемой:

сигнал 

 преобразованная форма 

процессорная обработка 

первичная форма ответа 

преобразование к формату выхода 

сигнал ...

Формально эта схема может быть представлена рекуррентным соотношением значения сигнала некоторого датчика или элемента S_D, фиксирующего kое свойство iго объекта на jтом шаге функционирования

, (2.15)

где w  вектор контролируемых параметров (свойств) объекта; w  изменение параметра (свойства); P_{D i}  вероятность влияния i-го элемента инфокоммуникационной системы управления (или элемента ИВ) на свойства управляемого объекта; D  фактор собственного изменения свойств управляемого объекта в соответствии с решаемой им центральной задачей и реализуемой целевой функцией; M – гистерезис («память») системы управления.

При таком подходе в отличие от известных представлений информационный конфликт сводится к конфликтному взаимодействию элементов некоторой информационно- коммуникационной системы с двумя или более частично разделенными группами элементов. Все элементы противоборствующих инфокоммуникационных систем представляются тогда в виде непрерывного ряда разнородных элементов с различной интенсивностью связей и своим весовым коэффициентом управления в отношении каждого другого элемента. Например, связи между радио приемопередающими устройствами, связи между интерфейсными модулями и устройствами информационного обмена и другие аналогичные, показывает, что повышение числа рассматриваемых при анализе системы управления элементов значение весовых коэффициентов нивелируется. Это позволяет по принципу стратового разграничения элементов объединить их в группы по уровням управления. В отличие от известных такой подход к рассмотрению системы обеспечивает:

• возможность охвата при рассмотрении всех элементов независимо от их весовых коэффициентов и роли в системе, что позволяет повысить «глубину» анализа процессов взаимодействия в режиме конфликтного взаимодействия;

• элементы подсистемы защиты и информационного воздействия рассматриваются как равноправные элементы системы, что позволяет учесть взаимное влияние всех элементов для произвольно сформированной последовательности унитарных кодов, независимо от точки ее формирования;

• позволяет рассматривать каждый элемент отдельно с учетом особенностей его внутреннего управления и влияния на другие элементы.