Моделирование КСЗИ

Оценка эффективности функционирования КСЗИ представля­ет собой сложную научно-техническую задачу. Комплексная СЗИ оценивается в процессе разработки КС, в период эксплуатации и при создании (модернизации) СЗИ для уже существующих КС.

При разработке сложных систем распространенным методом про­ектирования является синтез с последующим анализом. Система синтезируется путем согласованного объединения блоков, уст­ройств, подсистем и анализируется (оценивается) эффективность полученного решения. Из множества синтезированных систем выбирается лучшая по результатам анализа, который осуществля­ется с помощью моделирования.

Моделирование КСЗИ заключается в построении образа (мо­дели) системы, с определенной точностью воспроизводящего процессы, происходящие в реальной системе. Реализация мо­дели позволяет получать и исследовать характеристики реальной системы.

Для оценки систем используются аналитические и имитаци­онные модели. В аналитических моделях функционирование исследуемой системы записывается в виде математических или логических соотношений. Для этих целей используется мощный математический аппарат: алгебра, функциональный анализ, разностные уравнения, теория вероятностей, математическая стати­стика, теория множеств, теория массового обслуживания и т. д.

При имитационном моделировании моделируемая система представляется в виде некоторого аналога реальной системы. В процессе имитационного моделирования на ЭВМ реализуются алгоритмы изменения основных характеристик реальной системы в соответствии с эквивалентными реальным процессам математи­ческими и логическими зависимостями.

Модели делятся также на детерминированные (определенными) и стохастиче­ские. Модели, которые оперируют со случайными величинами, называются стохастическими. Так как на процессы защиты ин­формации основное влияние оказывают случайные факторы, то модели систем защиты являются стохастическими.

Моделирование КСЗИ является сложной задачей, так как такие системы относятся к классу сложных организационно­-технических систем, которым присущи следующие особенности:

¶ сложность формального представления процессов функ­ционирования таких систем, главным образом, из-за сложности формализации действий человека;

¶ многообразие архитектур сложной системы, которое обу­славливается многообразием структур ее подсистем и множест­венностью путей объединения подсистем в единую систему;

¶ большое число взаимосвязанных между собой элементов и подсистем;

¶ сложность функций, выполняемых системой;

¶ функционирование систем в условиях неполной опреде­ленности и случайности процессов, оказывающих воздействие на систему;

¶ наличие множества критериев оценки эффективности функционирования сложной системы;

¶ существование интегрированных признаков, присущих системе в целом, но не свойственных каждому элементу в отдель­ности (например, система с резервированием является надежной, при ненадежных элементах);

¶ наличие управления, часто имеющего сложную иерархи­ческую структуру;

¶ разветвленность и высокая интенсивность информацион­ных потоков.

Для преодоления этих сложностей применяются:

F специальные методы неформального моделирования;

F декомпозиция общей задачи на ряд частных задач;

F макромоделирование.

Специальные методы неформального моделирования основа­ны на применении неформальной теории систем. Основными со­ставными частями неформальной теории систем являются:

c структурирование архитектуры и процессов функциони­рования сложных систем;

c неформальные методы оценивания;

c неформальные методы поиска оптимальных решений.

Структурирование является развитием формального описа­ния систем, распространенного на организационно-технические системы.

Примером структурированного процесса является конвейер­ное производство. В основе такого производства лежат два прин­ципа:

1) строгая регламентация технологического процесса произ­водства;

2) специализация исполнителей и оборудования.

Предполагается, что конструкция производимой продукции отвечает следующим требованиям:

¶ изделие состоит из конструктивных иерархических эле­ментов (блоков, узлов, схем, деталей и т.п.);

¶ максимальная простота, унифицированность и стандарт­ность конструктивных решений и технологических операций.

В настоящее время процесс производства технических средств КС достаточно полно структурирован. Структурное программи­рование также вписывается в рамки структурированных процес­сов. На основе обобщения принципов и методов структурного программирования могут быть сформулированы условия структу­рированного описания изучаемых систем и процессов их функ­ционирования:

полнота отображения основных элементов и их взаимосвя­зей;

адекватность;

простота внутренней организации элементов описания и взаимосвязей элементов между собой;

стандартность и унифицированность внутренней структуры элементов и структуры взаимосвязей между ними;

модульность;

гибкость, под которой понимается возможность расширения и изменения структуры одних компонентов модели без сущест­венных изменений других компонентов;

доступность изучения и использования модели любому специалисту средней квалификации соответствующего профиля.

В процессе проектирования систем необходимо получить их характеристики. Некоторые характеристики могут быть получены путем измерения. Другие получаются с использованием аналити­ческих соотношений, а также в процессе обработки статистических данных. Однако существуют характеристики сложных сис­тем, которые не могут быть получены приведенными методами. К таким характеристикам СЭИ относятся вероятности реализации некоторых угроз, отдельные характеристики эффективности сис­тем защиты и другие.

Указанные характеристики могут быть получены единственно доступными методами - методами неформального оценивания. Сущность методов заключается в привлечении для получения не­которых характеристик специалистов-экспертов в соответствую­щих областях знаний.

Наибольшее распространение из неформальных методов оце­нивания получили метод экспертных оценок. Метод экспертных оценок представляет собой алгоритм подбора специалистов ­экспертов, задания правил получения независимых оценок каж­дым экспертом и последующей статистической обработки полу­ченных результатов. Методы экспертных оценок используются давно, хорошо отработаны. В некоторых случаях они являются единственно возможными методами оценивания характеристик систем.

Неформальные методы поиска оптимальных решений мо­гут быть распределены по двум группам:

1. методы неформального сведения сложной задачи к фор­мальному описанию и решение задачи формальными методами;
2. неформальный поиск оптимального решения.

Для моделирования СЗИ целесообраз­но использовать следующие теории и методы, позволяющие све­сти решение задачи к формальным алгоритмам:

ð теория нечетких множеств;

ð теория конфликтов;

ð теория графов;

ð формально-эвристические методы;

ð эволюционное моделирование.

Методы теории нечетких множеств позволяют получать аналитические выражения для количественных оценок нечетких условий принадлежности элементов к тому или иному множеству.

Теория нечетких множеств хорошо согласуется с условиями мо­делирования систем защиты, так как многие исходные данные моделирования (например, характеристики угроз и отдельных ме­ханизмов защиты) не являются строго определенными.

Теория конфликтов является относительно новым направле­нием исследования сложных человеко-машинных систем. Кон­фликт между злоумышленником и системой защиты, разворачи­вающийся на фоне случайных угроз, является классическим для применения теории конфликта. Две противоборствующие сторо­ны преследуют строго противоположные цели. Конфликт разви­вается в условиях неоднозначности и слабой предсказуемости процессов, способности сторон оперативно изменять цели. Теория конфликтов является развитием теории игр. Теория игр позволяет:

[ структурировать задачу, представить ее в обозримом виде, найти области количественных оценок, упорядочений, предпоч­тений, выявить доминирующие стратегии, если они существуют;

[ до конца решить задачи, которые описываются стохасти­ческими моделями.

Теория игр позволяет найти решение, оптимальное или рацио­нальное в среднем. Она исходит из принципа минимизации сред­него риска. Такой подход не вполне адекватно отражает поведе­ние сторон в реальных конфликтах, каждый из которых является уникальным. В теории конфликтов предпринята попытка преодо­ления этих недостатков теории игр. Теория конфликтов позволяет решать ряд практических задач исследования сложных систем. Однако она еще не получила широкого распространения и откры­та для дальнейшего развития.

Из теории графов для исследования систем защиты информа­ции в наибольшей степени применим аппарат сетей Петри. Управление условиями в узлах сети Петри позволяет моделиро­вать процессы преодоления защиты злоумышленником. Аппарат сетей Петри позволяет формализовать процесс исследования эф­фективности СЗИ.

К формально-эвристическим методам отнесены методы по­иска оптимальных решений не на основе строгих математических, логических соотношений, а основываясь на опыте человека, имеющихся знаниях и интуиции. Получаемые решения могут быть далеки от оптимальных, но они всегда будут лучше реше­ний, получаемых без эвристических методов.

Наибольшее распространение из эвристических методов полу­чили лабиринтные и концептуальные методы.

В соответствии с лабиринтной моделью задача представляется человеку в виде лабиринта возможных путей решения. Предпола­гается, что человек обладает способностью быстрого отсечения бесперспективных путей движения по лабиринту. В результате среди оставшихся путей с большой вероятностью находится путь, ведущий к решению поставленной задачи.

Концептуальный метод предполагает выполнение действий с концептами. Под концептами понимаются обобщенные элементы и связи между ними. Концепты получаются человеком, возможно и неосознанно, в процессе построения структурированной модели. В соответствии с концептуальным методом набор концепт уни­версален и ему соответствуют имеющиеся у человека механизмы вычисления, трансформации и формирования отношений. Чело­век проводит мысленный эксперимент со структурированной мо­делью и порождает ограниченный участок лабиринта, в котором уже несложно найти решение.

Эволюционное моделирование представляет собой разновид­ность имитационного моделирования. Особенность его заключа­ется в том, что в процессе моделирования совершенствуется алго­ритм моделирования.

Сущность неформальных методов непосредственного поиска оптимальных решений состоит в том, что человек участвует не только в построении модели, но и в процессе ее реализации.

Поиск по сайту: