Понятие модели объекта. Моделирование как инструмент анализа объекта КСЗИ

Один из наиболее наглядных и эффективных инструментов, используемых специалистами при анализе любого сложного объекта, или предприятия является метод моделирования. Познание любой реальной, особенно сложной системы сводиться, по существу, к построению и исследованию ее модели, изучению ее свойств и перенос полученных сведений на моделируемую систему. Особенно велико значение моделирования в системах, где натурные эксперименты невозможны по целому ряду причин: сложность, большие материальные затраты, уникальность, длительность эксперимента. Так, нельзя «провести войну» в мирное время. Или, натурные испытания некоторых типов систем, связанных с их разрушением. А для экспериментальной проверки сложных систем управления требуется длительное время и т.д.

Под моделью понимается образ реального объекта или процесса, который имеет сходство с оригиналом и служит средством описания и/или объяснения и/или прогнозирования поведения оригинала.

Модель отлична от объекта оригинала. Она отражает наиболее существенные свойства объекта и замещает этот объект в ходе изучения. Замещение производится с целью упрощения, удешевления или изучения свойств оригинала.

Модель- это тоже система, включающая множество параметров и характеристик.

Важнейшим качеством модели является то, что она дает упрощенный образ, отражающий не все свойства оригинала, а только те, которые существенны для исследования, т.е. модель может быть сходна с оригиналом по одним параметрам и различаться по другим.

Процесс моделирования многоаспектен. По мере моделирования возможны варианты возврата к предыдущим этапам (рис. 6.1.).

Какие виды моделей существуют? Классификаций мо­делей очень много, но, если внимательно их изучить, мож­но прийти к выводу, что все модели возможно объединить в четыре большие группы:

а) модели физического подобия (материальные);

б) аналоговые;

в) символические (математические);

г) инфологические (вербально-описательные).

В приведенной классификации группы моделей распо­ложены в порядке увеличения их абстрактности и умень­шении их внешней схожести с моделируемым объектом.

Как уже было отмечено выше, моделирование — это процесс познания объекта исследования на их моделях и построения моделей объекта.

Приступая к построению модели, необходимо пом­нить, что:

а) модель должна описывать систему с достаточной полнотой и точностью и обладать свойством эволюционности;

б) степень абстрактности модели не должна вызывать сомнения в ее практической полезности;

в) способ построения модели должен давать возмож­ности проверки истинности модели в процессе ее постро­ения;

г) модели, включающие в себя большое количество числовых характеристик, должны поддаваться обработке с помощью средств вычислительной техники.

объект- изучение

оригинал модель (исследование,

(система) анализ)

натурный желаемое

эксперимент состояние либо

объекта-оригинала

либо модели

интерпретация

результатов,

вывод

рис 6.1. Упрощенный процесс моделирования

6.2. Значение моделирования процессов КСЗИ

К моделям выдвигается ряд обязательных требований.

Во-первых, модель должна быть адекватной объекту, т.е. как можно более полно и правильно соответствовать ему с точки зрения выбранных для изучения свойств.

Во-вторых, модель должна быть полной. Это означа­ет, что она должна давать принципиальную возможность с помощью соответствующих способов и методов изуче­ния модели исследовать и сам объект, т. е. получить неко­торые утверждения относительно его свойств, принципов работы, поведения в заданных условиях.

Таким образом, основной задачей моделирования яв­ляется обеспечение исследователей технологией создания таких моделей, которые бы с достаточной полнотой и точ­ностью отражали интересующие свойства объектов моде­лирования, поддавались исследованию более простыми и эффективными методами, а также допускали перенесение результатов такого исследования на реальные объекты.

Роль метода моделирования в сфере защиты информа­ции также очень важна, поскольку в данной области моде­ли подчас являются единственным инструментом анализа вследствие невозможности (или ограниченной возмож­ности) проведения экспериментов с реальными объекта­ми и системами.

Для систематизации и классификации существующих моде­лей в сфере защиты информации вводятся различные критерии:

1) способ моделирования;

2) характер моделируемой системы;

3) масштаб моделирования.

По проблемной ориентации целесообразно выбрать четыре группы моделей защиты.

Концептуальные модели

В первой группе объединяются модели по общесис­темному классификационному признаку, позволяющие выделить системный объект и определить его свойства. Проблема защиты информации решается в среде систем­ного объекта и относительно системного объекта. Сис­темный подход требует, прежде всего, концептуального решения поставленной задачи, и, таким образом, в пер­вый класс входят модели, которые рассматривают про­блему защиты на концептуальном уровне.

В концептуальных моделях анализируется совокуп­ность возможных угроз для системы, каналов доступа к информации, уязвимых мест. Цели моделирования в этом случае — определение общей стратегии защиты и возмож­ных нештатных каналов доступа к информации, принятие решения о размещении средств защиты в них, составе и структуре системы защиты, оценка уязвимости обраба­тываемой информации, стоимостных расходов на проек­тирование и эксплуатацию системы защиты. В качестве объектов анализа, элементов предметной области, могут быть физические компоненты системы, а также структур­ные, информационные и управляющие связи между ними. При проектировании сложных систем защиты информа­ции может использоваться определенный набор моделей концептуального характера, совокупность которых позволяет в достаточной степени определить свойства системы и принять проектные решения.

Модели управления безопасностью

Вторую группу моделей целесообразно выделить в соответствии с классификационным признаком, отражаю­щим основное функциональное назначение средств и сис­тем защиты информации — управление безопасностью. По целевой классификации система защиты информа­ции относится к системам управления. Для исследования свойств и закономерностей построения систем управле­ния используются различные кибернетические модели, которые позволяют проектировать механизмы управле­ния, определять оптимальные алгоритмы преобразования информации для принятия решений и выработки управля­ющих воздействий на объекты управления.

Модели отношений доступа и действий

В третьей группе моделей предметом анализа явля­ются отношения доступа между элементами системы и действий определенного элемента по отношению к дру­гим элементам. В качестве отношений выступают права доступа и действий субъекта к объекту. Субъектом может быть любой активный элемент системы, способный ма­нипулировать другими элементами (пассивными объекта­ми). Права доступа и действий пользователей по отноше­нию к ресурсам и информации системы и порожденные ими права доступа между элементами системы определя­ют множество отношений доступа и действий. Целью мо­делирования является выявление множества этих отноше­ний, их допустимость и определенные возможности НСД к информации с помощью допустимых (разрешенных) этой группы также могут решаться задачи оптимальною структурного построения и размещения информационно­го обеспечения по правам доступа и действий.

Потоковые модели

К следующей группе относятся модели, связанные с технологией прохождения информации через структур­ные компоненты системы, определяемые в предметной области моделирования как объекты системы. В потоко­вых моделях с каждым объектом (субъекты являются час­тным случаем объектов) связывается свой класс защиты, который может изменяться в процессе работы системы по строго определенным правилам, а информационный по­ток от объекта к объекту разрешается, если классы защи­ты находятся в установленном отношении. На моделях проверяется, может ли в какой-либо объект попасть недо­пустимая информация. Объекты системы рассматривают­ся совместно со средствами защиты как звенья технологического процесса обработки данных. Средства защиты контролируют информационные потоки между объекта­ми. В некоторых моделях средства защиты вводятся как самостоятельные объекты системы с контролирующими функциями. Из содержания потоковых моделей можно сделать вывод о том, что они выделяются в самостоятель­ную группу по классификационному признаку определения динамики информационных процессов в условиях безопасности.

Анализ возможных направлений использования проб­лемно-ориентированных моделей при создании систем и средств защиты дал следующие результаты.

Различные виды моделей ориентируются на опреде­ленные фазы проектирования. На ранних стадиях про­ектирования (предпроектное обследование, технический проект) анализируются каналы доступа к информации, формируется концепция защиты. Концептуальные моде­ли используются для определения целей защиты: какую информацию и ресурсы и от кого необходимо защищать. То есть формируется замысел системы защиты и страте­гия защиты. Если преимущественным замыслом системы защиты является реализация целевой функции управле­ния безопасностью, то для разработки могут быть приме­нены модели управления безопасностью.

Применяя модели отношений доступа и действий, моделируются права доступа к защищаемой информа­ции, выявляются порождаемые этими правами отношения доступа между элементами системы. Решается вопрос о структуре и виде представления служебной информации по правам доступа, в том числе для ее использования при принятии решений по управлению безопасностью.

На последующей фазе проектирования возможно ис­пользование моделей информационных потоков. Типич­ной задачей, решаемой на этих моделях, является приня­тие решения о размещении средств защиты.

Многие науки используют моделирование как метод экспертной оценки процессов и объектов. Причем основ­ные принципы моделирования сохраняются в большинс­тве случаев, что позволяет экстраполировать, к примеру, экономические модели к использованию при моделирова­нии процессов защиты информации. Большинство теорий сводится к дифференциации моделей по видам, приведен­ным в табл. 6.1.

Виды моделей Таблица 6.1.

6.3. Архитектурное построение комплексной системы защиты информации

Модель представляет образ реального объекта (про­цесса), выраженный в материальной или идеальной фор­ме (т. е. через описание с помощью знаковых средств на каком-либо языке), отражающий наиболее существенные свойства объекта и замещающий его в ходе изучения.

Для сложного объекта может создаваться не одна, а не­сколько моделей различных типов. Совокупность моде­лей, отражающих общую организацию, состав компонен­тов КСЗИ и топологию их взаимодействия будем называть архитектурой комплексной системы защиты информации. Она охватывает формирование следующих моделей: ки­бернетической, функциональной, информационной, организа­ционной и структурной. Рассмотрим кратко структуру и содержание этих моделей.

Кибернетическая модель. Для того чтобы сформиро­вать и затем управлять сложной системой, необходима ин­формация о структуре, параметрах и других важных ха­рактеристиках и свойствах субъекта и объекта управления, образующих систему. В данном случае такую информацию будет содержать в себе кибернетическая модель КСЗИ. Именно она позволит приступить к решению задачи управ­ления системой защиты на объекте.

Исходя из получаемой на этапе формирования архи­тектуры КСЗИ информации, в эту описательную по свое­му типу модель будут включены сведения, отражающие роль и место КСЗИ в более большой и сложной системе. Например, место КСЗИ конкретного предприятия в общей государственной системе защиты информации. Эта модель демонстрирует различные виды связей данной системы за­щиты предприятия с другими системами.

Функциональная модель. Функциональная модель отображает состав, содержание и взаимосвязи тех функ­ций, осуществление которых достигается целью деятель­ности моделируемых систем. Основными составляющими функциональной модели являются:

1. Перечень функций, предназначенных для непосредс­твенного обеспечения защиты информации;

2. Перечень функций для управления механизмами непосредственной защиты;

3. Общее содержание функций, т. е. перечень их взаимосвязей, основных процедур КСЗИ;

4. Классификация функций, т. е. распределение их по функциональным подразделениям КСЗИ.

Функциональная модель включает в себя 2 вида функций:

1. Функции для непосредственного обеспечения защиты информации, а именно:

1.1. Предупреждение условия, порождающих дестабилизирующие факторы;

1.2. Предупреждение появления дестабилизирующих факторов;

1.3. Обнаружение проявления дестабилизирующих факторов;

1.4. Предупреждение воздействия дестабилизирующих факторов;

1.5. Обнаружение воздействия дестабилизирующих факторов;

1.6. Локализация воздействия дестабилизирующих факторов;

1.7. Ликвидация последствия воздействия дестабилизи­рующих факторов;

2. Функции для управления механизмом непосредствен­ной защиты:

2.1. Планирование;

2.2. Оперативно-диспетчерское управление;

2.3. Календарно-плановое руководство;

2.4. Обеспечение повседневной деятельности.

Информационная модель. Информационная модель от­ражает структуру, содержание, объем и направление цир­куляции тех информационных потоков, которые необходи­мы для решения всех задач предприятия и КСЗИ.

Особенность информационной модели КСЗИ в том, что система защиты информации предприятия организуется с целью защиты информации в тех- потоках, которые цирку­лируют как в процессе функционирования всего предпри­ятия, так и в процессе функционирования КСЗИ.

Составными компонентами информационной модели являются:

1. Тип информационного потока по функциональному назначению;

2. Вид информации, циркулирующей в потоке;

3. Этапы циркуляции потока;

4. Схема циркуляции информации каждого вида;

5. Количественные характеристики потоков каждого вида.

В информационной модели циркулирует несколько ви­дов информации:

1) корреспонденция;

2) техническая документация;

3) периодика (журналы и проч.);

4) книги;

5) фактографическая быстроменяющаяся информация;

6) фактографическая медленноменяющаяся информа­ция (исходная и регламентная);

7) фактографическая постоянная информация. Информация циркулирует в информационной модели в несколько этапов:

1 этап: генерирование информации;

2 этап: ввод в систему обработки;

3 этап: передача информации;

4 этап: прием, хранение, накопление информации;

5 этап: поиск информации;

6 этап: функциональная переработка информации;

7 этап: выдача информации для использования.

Организационная модель КСЗИ показывает состав, взаимосвязь и подчиненность в управленческой иерархии подразделений, входящих в состав комплексной системы защиты информации.

На построение данной модели влияет множество фак­торов различной природы: специфика задач, решаемых функциональными подразделениями, принципы и методы, выбранные в данной системе управления, технология реа­лизации основных функций, кадровый состав сотрудников, и другие. По своим разновидностям все модели могут быть разделены на следующие группы:

— модели, в которых организационная структура сис­темы управления КСЗИ построена по линейному принци­пу;

— модели, в которых организационная структура сис­темы управления КСЗИ построена по функциональному принципу;

— модели, в которых организационная структура пост­роена по линейно-функциональному принципу;

— модели, в которых организационная структура пос­троена по матричному типу.

Данная модель формируется с учетом структуры сис­темы управления предприятия, где создается или функционирует КСЗИ, а также с учетом состава основных функций, осуществляемых в системе защиты.

На рис. 6.2 представлен вариант построения организа­ционной модели.

Структурная модель отражает содержание таких компонентов КСЗИ, как кадровый, организационно-правовой и ресурсный. При этом последний компонент представлен основными видами обеспечения: техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое.

Организационно-правовой компонент представляет со­бой комплекс организационно-технических мероприятий и правовых актов, являющихся основой, регулирующей функционирование основных подсистем КСЗИ. Этот ком­понент играет связующую роль между кадровым и ресур­сным.

Таким образом, рассмотренные модели представля­ют архитектуру КСЗИ. Они отражают различные стороны проектируемого (анализируемого) объекта и сами образу­ют систему, как это показано в организационной модели.

руководитель КСЗИ Руководитель

предприятия

Подразделение

обеспечения режима

Подразделения конфиденц-

иального

делопроизводства

Подразделение инженерно Подразделение

технической защиты предприятия

Подразделение программно-

аппаратной защиты

Специальные подразделения

Рис 6.2. Организационная модель КСЗИ