Математическая постановка задачи разработки КСЗИ и ее оценки

После выбора показателей эффективности и критерия эффективности может быть осуществлена математическая постановка задачи разработки КСЗИ. На этом этапе уже известны:

- F={f₁, f₂,..., f_n} - функции, которые должна выполнять КСЗИ;

- M={m₁, m₂, …, m_k} - возможные механизмы защиты;

- U={u₁, u₂,..., u_p} - способы управления КСЗИ.

- Y={у₁,у₂,..., у_W} - показатели эффективности КСЗИ;

Показатели эффективности зависят от выполняемых функций, механизмов защиты и способов управления КСЗИ: Y=Ф(F, М, U).

Критерий эффективности получается с использованием показателей эффективности: К=Е(Y). Тогда математическая постановка задачи разработки КСЗИ в общем случае может быть представлена в следующем виде:

найти extrS(F,M*,U*), при М* Î М, U* Î U, которым соответствуют Y* Î Y_Д, где Y_Д - множество допустимых значений показателей эффективности КСЗИ.

То есть, требуется создать или выбрать такие механизмы ЗИ и способы управления системой защиты, при которых обеспечивается выполнение всего множества требуемых функций и достигается максимум или минимум выбранного критерия, а также выполняются ограничения на некоторые показатели эффективности. Такая постановка применима не только для решения общей, но и частных задач оценки эффективности КСЗИ.

Подходы к оценке эффективности КСЗИ. Эффективность КСЗИ оценивается как на этапе

разработки, так и в процессе эксплуатации. В оценке эффективности КСЗИ, в зависимости от используемых показателей и способов их получения, можно выделить три подхода: классический; официальный; экспериментальный.

1. Классический подход. Под классическим подходом к оценке эффективности понимается использование критериев эффективности, полученных с помощью показателей эффективности.

Значения показателей эффективности получаются путем моделирования или вычисляются по характеристикам реальной КС. Такой подход используется при разработке и модернизации КСЗИ. Однако возможности классических методов комплексного оценивания эффективности применительно к КСЗИ ограничены в силу ряда причин. Высокая степень неопределенности исходных данных, сложность формализации процессов функционирования, отсутствие общепризнанных методик расчета показателей эффективности и выбора критериев оптимальности создают значительные трудности для применения классических методов оценки эффективности.

2. Официальный подход. Большую практическую значимость имеет подход к определению эффективности КСЗИ, который условно можно назвать официальным. Политика безопасности ИТ проводится государством и должна опираться на нормативные акты. В этих документах необходимо определить требования к защищенности информации различных категорий конфиденциальности и важности.

Требования могут задаваться перечнем механизмов ЗИ, которые необходимо иметь в КС, чтобы она соответствовала определенному классу защиты. Используя такие документы, можно оценить эффективность КСЗИ. В этом случае критерием эффективности КСЗИ является ее класс защищенности. Несомненным достоинством таких классификаторов (стандартов) является простота использования.

Основным недостатком официального подхода к определению эффективности систем защиты является то, что не определяется эффективность конкретного механизма защиты, а констатируется лишь факт его наличия или отсутствия. Этот недостаток в какой-то мере компенсируется заданием в некоторых документах достаточно подробных требований к этим механизмам защиты.

Во всех развитых странах разработаны свои стандарты защищенности компьютерных систем критического применения. Так, в министерстве обороны США используется стандарт TCSEC (Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Criteria) [42], который известен как Оранжевая книга.

Согласно Оранжевой книге для оценки информационных систем рассматривается четыре группы безопасности: А, В, С, D.

В некоторых случаях группы безопасности делятся дополнительно на классы безопасности.

Группа А (гарантированная или проверяемая защита) обеспечивает гарантированный уровень безопасности. Методы защиты, реализованные в системе, могут быть проверены формальными методами. В этой группе имеется только один класс - А1.

Группа В (полномочная или полная защита) представляет полную защиту КС. В этой группе выделены классы безопасности В1, В2 и ВЗ.

Класс В1 (защита через грифы или метки) обеспечивается использованием в КС грифов

секретности, определяющих доступ пользователей к частям системы.

Класс В2 (структурированная защита) достигается разделением информации на защищенные и незащищенные блоки и контролем доступа к ним пользователей.

Класс ВЗ (области или домены безопасности) предусматривает разделение КС на подсистемы с различным уровнем безопасности и контролем доступа к ним пользователей.

Группа С (избирательная защита) представляет избирательную защиту подсистем с контролем доступа к ним пользователей. В этой группе выделены классы безопасности С1 и С2

Класс С1 (избирательная защита информации) предусматривает разделение в КС пользователей и данных. Этот класс обеспечивает самый низкий уровень защиты КС.

Класс С2 (защита через управляемый или контролируемый доступ) обеспечивается раздельным доступом пользователей к данным.

Группу D (минимальной безопасности) составляют КС, проверенные на безопасность, но которые не могут быть отнесены к классам А, В или С.

Организация защиты информации в вычислительных сетях министерства обороны США осуществляется в соответствии с требованиями руководства "The Trusted Network Interpretation of Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Guidelines".

Этот документ получил название Красная книга (как и предыдущий - по цвету обложки).

Подобные стандарты защищенности КС приняты и в других развитых странах. Так, в 1991 году Франция, Германия, Нидерланды и Великобритания приняли согласованные "Европейские критерии", в которых рассмотрено 7 классов безопасности от Е0 до Е6.

В РФ аналогичный стандарт разработан в 1992 году Государственной технической комиссией (ГТК) при

Президенте РФ.

Этим стандартом является руководящий документ ГТК "Концепция защиты средств вычислительной техники и автоматизированных систем от НСД к информации" [14].

Устанавливается семь классов защищенности средств вычислительной техники (СВТ) от НСД к информации (таблица 14.1). Самый низкий класс - седьмой, самый высокий - первый.

Таблица 14.1. Показатели защищенности по классам СВТ

Наименование показателя	Класс защищенности
1. Дискреционный принцип контроля доступа	+	+	+	=	+	=
2. Мандатный принцип контроля доступа	-	-	+	=	=	=
3. Очистка памяти	-	+	+	+	=	=
4. Изоляция модулей	-	-	+	=	+	=
5. Маркировка документов	-	-	+	=	=	=
6. Защита ввода и вывода на отчуждаемый физический носитель информации	-	-	+	=	=	=
7. Сопоставление пользователя с устройством	-	-	+	=	=	=
8. Идентификация и аутентификация	+	=	+	=	=	=
9. Гарантия проектирования	-	+	+	+	+	+
10.Регистрация	-	+	+	+	=	=
11. Взаимодействие пользователя с КСЗ	-	-	-	+	=	=
12. Надежное восстановление	-	-	-	+	=	=
13. Целостность КСЗ	-	+	+	+	=	=
14. Контроль модификации	-	-	-	-	+	=
15. Контроль дистрибуции	-	-	-	-	+	=
16. Гарантии архитектуры						+
17. Тестирование	+	+	+	+	+	=
18. Руководство пользователя
19. Руководство по КСЗ	+	+	=	+	+	=
20. Текстовая документация	+	+	+	+	+	=
21. Конструкторская (проектная) документация	+	+	+	+	+	+

Обозначения: "-" - нет требований к данному классу; "+" - новые или дополнительные требования; "=" – требова-

ния совпадают с требованиями к СВТ предыдущего класса; КСЗ - комплекс средств защиты.

Классы подразделяются на четыре группы, отличающиеся качественным уровнем защиты:

- 1 группа содержит только один седьмой класс;

- 2 группа характеризуется дискреционной защитой и содержит шестой и пятый классы;

- 3 группа характеризуется мандатной защитой и содержит 4, 3 и 2 классы;

- 4 группа характеризуется верифицированной защитой и содержит только 1класс.

- 7 класс присваивают СВТ, к которым предъявлялись требования по защите от НСД к информации, но при оценке защищенность СВТ оказалась ниже уровня требований шестого класса.

Кроме требований к защищенности отдельных элементов СВТ, в Руководящем документе приведены требования к защищенности автоматизированных систем (AC) [14]. В отличие от СВТ автоматизированные системы являются функционально ориентированными. При создании АС учитываются особенности пользовательской информации, технология обработки, хранения и передачи информации, конкретные модели угроз.

Устанавливается девять классов защищенности АС от НСД к информации.

Классы подразделяются на три группы, отличающиеся особенностями обработки информации в АС.

Третья группа классифицирует АС, с которыми работает один пользователь, допущенный ко всей информации АС, размещенной на носителях одного уровня конфиденциальности.

Группа содержит два класса - ЗБ и ЗА.

Во вторую группу сведены АС, пользователи которых имеют одинаковые права доступа ко всей информации АС.

Группа содержит два класса - 2Б и 2А. Первую группу составляют многопользовательские АС, в которых пользователи имеют разные права доступа к информации.

Группа включает пять классов - 1Д, 1Г, 1В. 1Б, 1А.

Требования ко всем девяти классам защищенности АС сведены в таблице 14.2.

Таблица 14.2. Требования к защищенности автоматизированных систем

Подсистемы и требования	Классы
ЗБ	ЗА	2Б	2А	1Д	1Г	1В	1Б	1А
1. Подсистема управления доступом
1.1. Идентификация, проверка подлинности и контроль доступа субъектов
- в систему	+	+	+	+	+	+	+	+	+
- к терминалам, ЭВМ, узлам сети ЭВМ, каналам связи, внешним устройствам ЭВМ				+		+	+	+	+
- к программам				+		+	+	+	+
- к томам, каталогам, файлам, записям, полям записей				+		+	+	+	+
1.2. Управление потоками информации				+			+	+	+
2. Подсистема регистрации и учета
2.1. Регистрация и учет:
- входа/выхода субъектов доступа в/из системы (узла сети)			+	+	+	+	+	+	+
- выдачи печатных (графических) выходных документов				+		+	+	+	+
- запуска/завершения программ и процессов (заданий, задач)				+		+	+	+	+
- доступа программ субъектов к защищаемым файлам, включая их создание и удаление, передачу по линиям и каналам связи				+		+	+	+	+
- доступа программ субъектов, доступа к терминалам, ЭВМ, узлам сети ЭВМ, каналам связи, внешним устройствам ЭВМ, программам, томам, каталогам, файлам, записям, полям записей				+		+	+	+	+
- изменения полномочий субъектов доступа							+	+	+
- создаваемых защищаемых объектов доступа				+			+	+	+
2.2. Учет носителей информации			+	+	+	+	+	+	+
2.3. Очистка (обнуление, обезличивание) освобождаемых областей оперативной памяти ЭВМ и внешних накопителей				+		+	+	+	+
2.4. Сигнализация попыток нарушения защиты							+	+	+
3. Криптографическая подсистема
3.1. Шифрование конфиденциальной информации				+				+	+
3.2. Шифрование информации, принадлежащей различным субъектам доступа (группам субъектов) на разных ключах									+
3.3. Использование аттестованных (сертифицированных) криптографических средств				+				+	+
4. Подсистема обеспечения целостности
4.1. Обеспечение целостности программных средств и обрабатываемой информации			+	+	+	+	+	+	+
4.2. Физическая охрана средств ВТ и носителей информации			+	+	+	+	+	+	+
4.3. Наличие администратора (службы) защиты информации в АС				+			+	+	+
4.4. Периодическое тестирование СЗИ НСД			+	+	+	+	+	+	+
4.5. Наличие средств восстановления СЗИ НСД			+	+	+	+	+	+	+
4.6.Использование сертифицированных средств защиты				+			+	+	+

Обозначения: "+" - есть требования к данному классу;

СЗИ НСД - система защиты информации от несанкционированного доступа.

Для примера целесообразно рассмотреть подробно требования к одному из представительных классов защищенности, а именно к классу 1В.

В подсистеме управления доступом АС должны осуществляться:

- идентификация и проверка подлинности субъектов доступа при входе в систему по идентификатору (коду) и паролю условно-постоянного действия длиной не менее шести буквенно-цифровых символов;

- идентификация терминалов, ЭВМ, узлов сети ЭВМ, каналов связи, внешних устройств ЭВМ по логическим именам и/или адресам;

- идентификация программ, томов, каталогов, файлов, записей, полей записей по именам;

- контроль доступа субъектов к защищаемым ресурсам в соответствии с матрицей доступа;

- управление потоками информации с помощью меток конфиденциальности. При этом уровень конфиденциальности накопителей должен быть не ниже уровня конфиденциальности записываемой на него информации.

Подсистема регистрации и учета должна обеспечивать:

- регистрацию входа/выхода субъектов доступа в систему/из системы, либо регистрацию загрузки и инициализации операционной системы и ее программного останова;

- регистрацию выдачи печатных (графических) документов на "твердую" копию;

- регистрацию запуска/завершения программ и "процессов (заданий, задач), предназначенных для обработки защищаемых файлов;

- регистрацию попыток доступа программных средств к следующим дополнительным защищаемым объектам доступа: терминалам, ЭВМ, узлам сети ЭВМ, линиям (каналам) связи, внешним устройствам ЭВМ, программам, томам, каталогам, файлам, записям, полям записей;

- регистрацию изменений полномочий субъектов доступа и статуса объектов доступа;

- автоматический учет создаваемых защищаемых файлов с помощью их дополнительной маркировки, используемой в подсистеме управления доступом. Маркировка должна отражать уровень конфиденциальности объекта;

- учет всех защищаемых носителей информации с помощью их любой маркировки;

- очистку (обнуление, обезличивание) освобождаемых областей оперативной памяти ЭВМ и внешних накопителей. Очистка осуществляется путем записи последовательности 1 и 0 в любую освобождаемую область памяти, использованную для хранения защищаемой информации;

- сигнализацию попыток нарушения защиты. Подсистема обеспечения целостности предусматривает:

- обеспечение целостности программных средств СЗИ НСД, а также неизменность программной среды. Целостность СЗИ НСД проверяется при загрузке системы по контрольным суммам компонент СЗИ, а целостность программной среды обеспечивается использованием трансляторов с языков высокого уровня и отсутствием средств модификации объектного кода программ при обработке и (или) хранении защищаемой информации;

- охрану СВТ (устройств и носителей информации), что предполагает охрану территории и здания, где размещается АС, с помощью ТС и специального персонала, строгий пропускной режим, специальное оборудование помещений АС;

- наличие администратора (службы) ЗИ, ответственного за ведение, нормальное функционирование и контроль работы СЗИ НСД. Администратор должен иметь свой терминал и необходимые средства оперативного контроля и воздействия на безопасность АС;

- периодическое тестирование всех функций СЗИ НСД с помощью специальных программ не реже одного раза в год;

- наличие средств восстановления СЗИ НСД (ведение двух копий программных средств СЗИ НСД и их периодическое обновление и контроль работоспособности);

- использование сертифицированных средств защиты. Представленный перечень является тем минимумом требований, которым необходимо следовать, чтобы обеспечить конфиденциальность защищаемой информации.

Стандарт требований TCSEC соответствует ИС с применением ЭВМ общего пользования (main frame) и мини-ЭВМ. Для персональных ЭВМ (ПК) и локальных сетей ПК требования безопасности должны быть несколько иными. Такие требования изложены [42] в стандарте The Trusted Network Interpretation of Department of Defense Trusted Computer System Evaluation Guidelines, получившем название Красная книга. Неофициальные названия стандартов США Оранжевая книга и Красная книга связаны с соответствующим цветом обложек этих документов.

3. Экспериментальный подход. Под экспериментальным подходом понимается организация процесса определения эффективности существующих КСЗИ путем попыток преодоления защитных механизмов системы специалистами, выступающими в роли злоумышленников.

Такие исследования проводятся следующим образом. В качестве условного злоумышленника выбирается один или несколько специалистов в области информационной борьбы наивысшей квалификации. Составляется план проведения эксперимента. В нем определяются очередность и материально-техническое обеспечение проведения экспериментов по определению слабых звеньев в системе защиты. При этом могут моделироваться действия злоумышленников, соответствующие различным моделям поведения нарушителей: от неквалифицированного злоумышленника, не имеющего официального статуса в исследуемой КС, до высококвалифицированного сотрудника службы безопасности.

Служба безопасности до момента преодоления защиты "злоумышленниками" должна ввести в КСЗИ новые механизмы защиты (изменить старые), чтобы избежать "взлома" системы защиты.

Такой подход к оценке эффективности позволяет получать объективные данные о возможностях существующих КСЗИ, но требует высокой квалификации исполнителей и больших материальных и временных затрат. Для проведения экспериментов необходимо иметь самое современное оборудование (средства инженерно-технической разведки, аппаратно-программные и испытательные комплексы (стенды) и т.п.)