Дипломная (вкр): Защита функционально-логической структуры интегрированных инфокоммуникационных систем от вскрытия технической компьютерной разведкой

. Выявлено, что перспективная интегрированная цифровая система связи будет основана на общепринятых технологиях и открытых протоколах связи, что отрицательно влияет на ее защищенность от компьютерной разведки иностранных государств.

. Сформулировано новое понятие угрозы, как совокупности условий и факторов, которые определяют совокупность требований к СС и процессам (системе) ее защиты.

. Анализ направлений способов и средств ведения компьютерной разведки показал, что она обладает большими возможностями по вскрытию цифровых СС. В частности, благодаря интеграции ИЦСС с ЕСЭ РФ, КР противника имеет возможность вскрытия структуры ИЦСС, которая в свою очередь отражает структуру системы управления войсками.

.Выявлено, что в ИЦСС реализованы только методы защиты информации от несанкционированного доступа. В то же время в рамках маскировки и существуют методы защиты, которые в ИЦСС не реализованы, следовательно, необходима разработка научно-методического обеспечения, реализующего методы маскировки в целях повышения защищенности ИЦСС от компьютерной разведки.

2. Разработка методического обеспечения защиты интегрированной инфокооммуникационной системы связи от компьютерной разведки

Анализ условий функционирования ИЦСС в условиях ведения КР показал, что в виду интеграции с ЕСЭ РФ перспективная ИЦСС будет представлять современную цифровую ИТКС, которой присущи все угрозы ИБ цифровых систем связи и автоматизации. Наименее проработанной на сегодняшний день угрозой является угроза КР. Анализ системы безопасности связи и информации ИЦСС, а также возможностей КР показал, что применяемые в ИЦСС методы защиты неадекватны современным возможностям КР.

Рисунок 2.1 - Взаимосвязь мероприятий по оперативной маскировке и защиты от компьютерной разведки

Изучение открытых и закрытых ресурсов ИТКС ВС РФ и глобальной информационной системы (сеть Интернет) компьютерной разведкой иностранных государств, построение ЕСЭ РФ преимущественно на телекоммуникационном оборудовании иностранного производства, обладающем уязвимостями и НДВ, применение в ИТКС открытых протоколов и стандартов связи позволяет КР выделять ДМП ИТКС. Таким образом, подсистема добывания и обработки КР имеет возможность вскрытия (формирования модели) ИТКС, которая может быть использована для реализации ПДВ подсистемой подавления КР или других видов воздействий другими системами подавления противника.

Такая ситуация вызывает необходимость разработки подсистемы защиты от КР (рис. 2.1), реализующей мероприятия по оперативной маскировке в ИЦСС (далее СС) с целью формирования у противника искаженной (ложной) модели СС путем введения в заблуждение КР, и позволяющей отвести ПДВ от наиболее важных для СУ элементов СС.

В целях решения поставленной задачи необходимо разработать концептуальную модель подсистемы защиты логической структуры СС от КР (ПЗЛС), которая позволит (рис. 2.2):

определить задачи ПЗЛС;

определить показатели для оценки эффективности выполняемых задач;

выявить ДМП СС, которыми необходимо управлять для решения задач по ОМ;

сформировать на основе выявленных ДМП модель СС, получаемой противником в результате КР;

разработать обеспечение для управления выявленными ДМП на информационном поле КР с целью формирования у нее искаженной (ложной) модели СС;

разработать методы и конкретизировать показатели для оценки эффективности мероприятий по формированию ложной модели СС у КР.

Рисунок 2.2 - Обобщенная схема концептуальной модели подсистемы защиты логической структуры СС от компьютерной разведки

На основе результатов концептуальной модели необходимо разработать методику формирования модели СС на информационном поле КР, выполняющую задачи поставленные перед ПЗЛС.

.1 Графы и их генерация

.1.1 Модель процесса вскрытия системы связи компьютерной разведкой

Объекты защиты (УС ПУ, СС) и их деятельность обладают ДМП. Суть процесса вскрытия СС разведкой заключается в познании объекта защиты, т. е. построении модели СС по конечному набору ДМП.

Вскрытие системы связи - это ее обнаружение, местоопределение и идентификация оперативно-тактической принадлежности.

В процессе разведки возможно создание целого множества инвариантов сложного объекта относительно различных его свойств. По отношению к различным свойствам СС можно выделить несколько групп инвариантов, необходимых КР для синтеза адекватных моделей. Основными группами таких инвариантов являются: инварианты состава СС, ее структуры и алгоритмов функционирования.

К инвариантам состава СС можно отнести: множества УС, оборудования, которым представлены УС и установленного на узлах ПО.

К инвариантам структуры СС можно отнести схему информационных связей между УС, собственно структуру СС и ее топологию.

К инвариантам алгоритмов функционирования СС можно отнести: интенсивность информационного обмена УС и протоколы их взаимодействия, множество функций УС и их иерархическую структуру.

Помимо того, что формирование инвариантов имеет своей целью отразить отдельные свойства изучаемой системы, инварианты также дают возможность изучать ее по частям. А сопоставление нескольких инвариантов в единую модель дает представление о свойствах и параметрах СС в целом.

Необходимо отметить, что процесс формирования инвариантов СС и ее моделей включает в себя не только прямое отображение параметров по ДМП, но также их обобщение и интеллектуальный анализ, причем такое обобщение происходит сверху вниз (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Иерархия инвариантов СС с точки зрения процесса вскрытия ее компьютерной разведкой

Таким образом, формировать модель СС на информационном поле КР необходимо исходя из ДМП информационного обмена УС ПУ, которыми являются: идентификаторы отправителей и получателей пакетов сообщений, интенсивность и направление ИП. Указанные ДМП составляют признаки логической структуры системы связи (ЛССС).

Логическая структура системы связи - структура системы связи, сформированная противником (компьютерной разведкой) на основе логического анализа перехваченных им в реальной системе связи информационных потоков, отражающая идентифицированные сетевыми (IP) адресами узлы связи пунктов управления, и логические связи между ними по признаку наличия взаимного информационного обмена с указанием его интенсивности и направления.

Логическая структура может отражать как чисто структурные свойства (элементы и связи) СС, так и свойства ее ИП (интенсивность и направление).

Кроме того, ЛССС может включать в себя информацию о транзитных УС, входящих в состав транспортной сети (ТС ПСС, ЕСЭ РФ), отображая, таким образом, информацию о маршрутах ИП, а может лишь указывать на наличие ИП без уточнения его маршрута. Далее в работе рассматривается ЛССС без учета транспортной сети.

.1.2 Модель логической структуры системы связи, получаемой противником в результате компьютерной разведки

Наиболее удобное и полное описание модели СС достигается представлением ее в виде графа G(U,V), множество вершин которого U={u₁, u₂,…,u_N}, а множество ребер V={v_ij}, где i,j=1..N, а N - количество вершин сети. Каждому элементу v_ij множества V ставится в соответствие вполне определенная пара {u_i,u_j}ÎU. В свою очередь, каждому элементу u_i ставится в соответствие определенный УС, а элементу v_ijÎV - определенная ветвь СС (канал связи). Пример такого описания СС графом представлен на рис. 2.4.

Граф принято называть связным, если любая пара его вершин соединена простой цепью. Для СС, математической моделью которых являются графы, свойство связности может быть сформулировано в следующем виде: СС называется связной, если в ней может быть найден хотя бы один прямой или транзитный маршрут между каждой парой узлов. Граф, в котором любая пара вершин смежна, называют полносвязным графом. Степенью вершины r(u) называют количество ребер, смежных с этой вершиной (инцидентных ей). Граф структуры СС удобно задавать в виде матрицы. Матрица смежности вершин графа А позволяет описать связи УС друг с другом.

Рисунок 2.4 - Пример изображения логической структуры СС в виде графа

При условии равнодоступности маршрутов в ветвях она является симметричной квадратичной матрицей порядка N: A = |a_ij|.

Каждый элемент a_ij матрицы А равен (i ≠ j):

a_ij = 1, если узлы u_i и u_j связаны,

a_ij = 0, если узлы u_i и u_j не связаны.

Так как представленный на рисунке граф не имеет ребер исходящих и завершающихся в той же вершине (нет петель), диагональные элементы a_ij (i = j) матрицы равны нулю. Собственно в СС абсолютно нет смысла создания таких петель.

Необходимо отметить, что полученный граф СС и отображающая его матрица связности еще не дает полноценного описания модели ЛССС.

ИЦСС состоит из двух типов УС: терминальных, представляющих собой УС ПУ, и транзитных УС (относящихся к ТС ПСС и ЕСЭ, посредством которых объединяются терминальные УС). С учетом этих свойств множество вершин U графа G можно разбить на два подмножества:

U = {u₁, u₂,…,u_k}È{u_k+1, u_k+2,…,u_N}, (2.1)

где 1≤k≤N, u_1..k - терминальные УС и u_(k+1)..N - транзитные УС.

С одной стороны модель ЛССС должна учитывать транзитные УС. Но нас интересует не физическая структура СС, а ее логическая структура, свойства которой отражают свойства СУ, в интересах которой функционирует СС. Учитывая это для создания модели ЛССС можно ограничиться рассмотрением только терминальных УС, принадлежащих ПУ. Для этого необходимо удалить все транзитные УС из графа. Такое преобразование позволяет существенно снизить вычислительную сложность дальнейших задач применительно к СС со сложной транзитной составляющей. Кроме того, чтобы учесть в модели ЛССС первый признак - наличие ИП, следует исключить из графа СС те ребра, между вершинами (УС) которых не осуществляется информационный обмен. Наличие или отсутствие информационного обмена между узлами СС зависит от иерархии УС ПУ в СУ, в интересах которой существует СС, и решаемых различными УС ПУ совместных задач, т. е. от текущих «управленческих» процессов. В результате будет получена модель ЛССС без учета транспортной сети и без учета информации о направлениях и интенсивности ИП (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 - Пример графа отображающего ЛССС без учета ТС

Точно таким же образом в матрице связности следует заменить единичные элементы на нулевые там, где удалены ребра. Матрица, отображающая такой граф, выглядит следующим образом:

А=    (2.2)

До сих пор рассмотрению подвергались только неориентированные графы, т.е. графы, в которых для ребер не было задано направление информационного обмена по ним. Так как в СС необходимо учитывать направления ИП, необходимо применить ориентированный граф. В ориентированных графах на концах ребер стрелками указывают направление ИП.

При указании направления ИП необходимо учесть следующие их важные свойства. Информационный обмен между двумя УС в одном направлении может быть больше чем в обратном, также как и между разными парами УС. Следовательно, в модели необходимо учитывать интенсивности l_ij ИП между каждыми i-м и j-м узлами СС в обоих направлениях (от i-го к j-му и наоборот).

Величиной измерения интенсивности l может быть единица объема передаваемой информации k за единицу времени t (например, бит за сутки):

. (2.3)

Для того чтобы задать в модели единицу измерения времени необходимо учитывать следующие факторы. Для того, чтобы КР могла построить ЛССС путем пассивной разведки, она вынуждена осуществлять ИП как минимум в течение одного цикла управления. До тех пор, пока не будет пройден один цикл управления, высока вероятность, что не все УС ПУ успели проявить себя в информационном обмене. Кроме того, интенсивность информационного обмена должна оцениваться разведкой за какой-то достаточный промежуток времени, а не за секунды.

Кроме того, необходимо учесть следующую особенность. Большинство существующих на сегодняшний день стандартизованных протоколов сетевого взаимодействия и клиент-серверных приложений опираются на транспортный протокол ЭМВОС - TCP. Протокол ТСР является протоколом с установлением соединения, что указывает на наличие двустороннего обмена за счет появления технологического трафика. Кроме того, для определенных нужд сами приложения могут порождать двусторонний обмен. Однако, как правило, при этом основной объем трафика передается только в одном направлении, а объем технологического трафика, передаваемого в обратном направлении, может составлять ничтожную долю от основного. В связи с этим, при сравнительно больших промежутках времени t и несущественных объемах технологического трафика в обратном направлении, интенсивность l на этом направлении по сравнению с передачей данных будет стремиться к нулю.

Поскольку об этой особенности знает и КР, в создаваемой ею модели СС близкая к нулю интенсивность ИП, скорее всего, будет рассматриваться как его отсутствие.

Таким образом, с учетом дополнительных признаков можно построить еще одну модель ЛССС в виде графа и матрицы. На тех ребрах, где информационный обмен существует, укажем его направление. При этом на конце каждого ребра, входящего в какую-либо вершину, при наличии входящего в нее ИП указываем его интенсивность (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 - Пример графа отображающего ЛССС с учетом направлений ИП и их интенсивностей

В случае с матрицей заменим элементы a_ij матрицы связности графа A интенсивностями ИП l_ij. При этом как указано выше сравнительно малые интенсивности, относящиеся к технологическому трафику, будут заменены нулями.

B =    (2.4)

Таким образом, полученная модель СС, отображает следующие важные свойства СС и ее УС:

количество УС в СС;

количество информационных направлений в СС;

количество информационных направлений каждого отдельного УС;

интенсивности информационных направлений каждого отдельного УС и СС в целом.

Представленный подход к созданию модели ЛССС обладает целым рядом достоинств. Сюда, прежде всего, стоит отнести:

простой физический смысл;

применимость к широкому классу графов (сетей);

использование относительно простого математического аппарата для дальнейших расчетов;

сравнимость решений и хорошая наглядность результатов.

Таким образом, необходимо разработать трансформирующую вершинную графовую грамматику, включающую набор правил преобразования элементов графа ЛССС, исходящие из теоретических предпосылок защиты от КР и применимые к любому графу СС.

.1.3 Графовые грамматики

Поскольку графовые грамматики оперируют правилами подстановки подграфов, целесообразно отображать их в виде рисунка, включающего заменяемый и заменяющий подграф, комментирующей его формулы, а также словесных описаний и формул, накладывающих требования и ограничения к замене.