Антон Воробьев - Методы и модели защиты информации. Часть 1. Моделироваание и оценка

Общий анализ Анастасия Сергеевна Ватолина

© Иван Андреевич Трещев, 2020

© Антон Александрович Воробьев, 2020

ISBN 978-5-4498-9345-1 (т. 1)

ISBN 978-5-4498-9346-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

CCE – Common Configuration Enumeration;

CERT – Computer Emergency Response Team;

CPE – Common Program Enumeration;

CVE – Common Vulnerability Enumeration;

CVSS – Common Vulnerabilities Scoring System;

HTML – Hyper—Text Markup Language;

NVD – National Vulnerability Database;

OVAL – Open Vulnerability Assessment Language;

SCAP – Security Content Automation Protocol;

XCCDF – The Extensible Configuration Checklist Description Format;

XML – extensible markup language;

XSD – XML Schema Definition;

АИС – автоматизированная информационная система;

АРМ – автоматизированное рабочее место;

БД – база данных;

ВС – вычислительная система;

ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России – Государственный научно—исследовательский испытательной институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю России;

ГОСИБ – глобальные открытые сети информационного обмена;

ИС – информационная система;

ИСПДн – информационная система персональных данных;

КИ – конфиденциальная информация;

КНПИ – канал несанкционированной передачи информации;

КС – корпоративная сеть;

ЛВС – локальная вычислительная сеть;

МЭ – межсетевой экран;

НМД – нормативно—методическая документация;

НСД – несанкционированный доступ;

ОРД – организационно—распорядительная документация;

ПДн = персональные данные;

СД – сервер доступа;

СЗИ – система защиты информации;

СКЗИ – средства криптографической защиты информации;

СКО – среднеквадратичное отклонение;

СОВ – система обнаружения вторжений;

СУБД – система управления базами данных;

ФСБ – Федеральная служба безопасности;

ФСТЭК – Федеральная служба по техническому и экспортному контролю;

ЭДО – электронный документооборот.

# Ψ – мощность множества Ψ ;

{ Χ i } – конечное семейство классов характеристик уязвимостей;

2 x – множество всех подмножеств множества Χ ;

G – пространство декартового произведения множеств всех подмножеств семейства характеристик { Χ i };

M – функционал G → [0; α ] ∈ R , α – const;

B – булева алгебра с носителем элементов G ;

μ ( x ) – вещественная счетно—аддитивная существо положительная функция, заданная на алгебре B ;

μ N ( x ) – нормированное значение функции μ ( x );

Актуальность работы.

Защита информационных ресурсов от угроз безопасности на сегодня является одним из приоритетных направлений, как отдельного предприятия, так и государства в целом.

На сегодня регулирование деятельности по защите информации на автоматизированных объектах информатизации в Российской Федерации осуществляет Федеральная служба по техническому и экспортному контролю России(ФСТЭК) при поддержке ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России, которая разработала ряд руководящих(РД) и нормативных документов(НД). Среди последних, основополагающими являются документы о базовой модели угроз информационных систем персональных данных (ИСПДн) и ключевых систем информационной структуры (правительственные объекты и объекты, непосредственно влияющие на обороноспособность государства). В соответствии с РД и НД, частным случаем угрозы является понятие уязвимости, применяемое к информационным системам (ИС), – «свойство информационной системы, обусловливающее возможность реализации угроз безопасности обрабатываемой в ней информации» или «некая слабость, которую можно использовать для нарушения системы или содержащейся в ней информации».

Однако разработанные методы, модели оценки и контроля защищенности ИС при наличии программно-аппаратных уязвимостей относятся непосредственно к системам защиты информации, созданных как элемент частной модели угроз определенных предприятий на основе базовой модели с использованием методик ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России, причем отсутствие численных критериев их оценки затрудняет или делает невозможным проведение контроля и аудита защищенности ИС. Проблема отсутствия данных критериев описана в РД и НД регуляторов, и заявлена как исследовательская. Для ее решения ФСТЭК России рекомендует систематизировать уязвимости на основе существующих зарубежных баз данных(БД), используя их в качестве источников информации. Наиболее распространенной базой данных об уязвимостях является БД National Vulnerability Database(NVD), основанная на объединении информации из ранее созданных баз данных (CPE – Common Platform Enumeration, CVE – Common Vulnerabilities and Exposures, и др.)

Цельюявляется разработка математических методов и моделей с количественными критериями численной оценки защищенности вычислительных систем при наличии программно—аппаратных уязвимостей с использованием источника данных (NVD).

В ходе достижения цели решены следующие задачи:

Создана математическая модель для исследования характеристик программно-аппаратных уязвимостей с учетом специфики классификации базы данных (БД) NVD;

Сформирована математическая модель оценки защищенности автоматизированного рабочего места (АРМ);

Разработаны методы и количественные критерии численной оценки защищенности АРМ;

Развита математическая модель оценки защищенности вычислительной системы как совокупности АРМ;

Разработаны методы и количественные критерии численной оценки защищенности вычислительных систем;

Предложена методика расчета нормированных значений критериев численной оценки защищенности АРМ и ВС.

Основные методы исследованиябазируются на математическом аппарате булевых алгебр, теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, теории меры, теории графов и имитационном моделировании. Для последнего использована среда VMWare ESXi 5.1 с VMWare Converter 5.1 для виртуализации вычислительных систем. Сбор информации об уязвимостях осуществлялся референсной утилитой языка OVAL – OVALDI 5.10.1.5. Численная обработка данных производилась в среде программирования MS Visual Studio 2010 SP3(C# .NET 4.5) с использованием MS SQL Server 2012 в качестве СУБД.

Достоверностьполученных в диссертации результатов подтверждается: строгим математическим доказательством всех предложений и теорем, представленных в работе, результатами расчетов предлагаемых количественных критериев численной оценки защищенности для вычислительной подсети.

Предметом исследованияявляются математические модели и методы оценки защищенности вычислительных систем при наличии программно—аппаратных уязвимостей.