2.2 Вопросы оценки эффективности проектирования систем защиты

По способу реализации системы защиты от несанкционированного доступа (НСД) принято подразделять на встроенные и добавочные. Под встроенными понимаются средства защиты, которые встроенные функционально в программное обеспечение (ПО) и являются его частью. Эти средства реализуют дополнительную для данного ПО функцию обеспечения защиты информации (ЗИ). Добавочные средства защиты используются совместно с ПО и обеспечивают усиление защитных свойств.

К системе защиты предъявляется следующий список требований:

• уровень канала доступа: шифрование, аутентификация, электронная цифровая подпись (ЭЦП), аудит;

• разграничение доступа: шифрование, ЭЦП;

• операционная среда: ЭЦП (хэш-функция), аудит.

Требования к клиентской части реализуемой системы защиты:

• хранение ключей, прав доступа и других атрибутов;

• средства генерации ЭЦП;

• модуль шифрования;

• журнал регистрации событий.

Необходимо выбрать механизмы защиты, реализующие следующие технологии информационной безопасности:

• хэш-функция;

• симметричное и асимметричное шифрование;

• электронная подпись;

• механизмы аутентификации и аудита;

• средства генерации ключей и случайных последовательностей.

Цифровую электронную подпись можно реализовать следующими способами:

• RSA;

• DSA;

• ГОСТ 34.10-2001;

• Эль-Гамаля;

• ECDSA;

• ДСТУ 4145–2002.

Возможна реализация аппаратным способом и программным. Каждый вариант реализации можно характеризовать по некоторому набору параметров.

В данном случае важны следующие параметры:

1. обеспечиваемый уровень защищенности;

2. стоимость реализации;

3. среднее время, затрачиваемое на одну транзакцию;

4. удельная стоимость совершения одной транзакции.

Список в зависимости от конкретной задачи может быть расширен. Понятие защищенности – качественное, поэтому может быть оценено (переведено в числовое значение) при помощи различных методов экспертной неформальной оценки или ранжирования. Таким образом, уровень защищенности может трактоваться как количественная оценка криптостойкости или сложности вскрытия некоторого средства защиты по сравнению с остальными.

Отдельно проектировщиком может выноситься свойство надежности, иногда его можно рассматривать совместно с уровнем защищенности. Под транзакцией понимается операция, совершаемая устройством, рассматривается средний объем данных, обрабатываемых системой в течение одной операции. При оценке анализируется показатели, с которыми разные средства реализации осуществляют обработку одинаковых объемов данных.

Краткие обозначения:

Z – уровень защищенности;

С – стоимость разработки и внедрения;

Т – среднее время, затрачиваемое на транзакцию;

Ц – удельная стоимость совершения одной операции.

Будем оценивать защищенность системы Z количественно по стоимости защищаемой информации, вероятности взлома, стоимости системы защиты информации (СЗИ) и производительности системы.

Z=f(C_инф, P_взл, П, Ц_сзи) (2.1)

Задача состоит в обеспечении максимального уровня защищённости при минимальной стоимости системы защиты информации и минимальном влиянии её на производительность.

Z^opt =max Z(C_инф, P_взл, П_min , Ц_{сзи min}) (2.2)

Для комплексного учета всех параметров применяется методика оптимального проектирования. Решение многокритериальной задачи требует выделения области компромиссов. Далее необходимо решить прямую задачу оптимального проектирования внутри области компромиссов. Таким образом, определяется, у которого набора средств реализации показатель уровня защищенности при заданной стоимости достигает максимального значения.

Математически условия для решения такой задачи формулируются следующим образом:

(2.3)

В результате решения данной задачи мы получили оптимальный набор компонентов информационной безопасности, из которых строится система защиты, которая отвечает заданным ограничениям.

Критерии оценки защищённости

Набор W механизмов

Вероятность взлома Р_взл

Стоимость С

Производительность П

Стоимость информации С_инф

Стоимость системы защиты информации Ц_сзи

Мультипликативный критерий риска

Ограничения Цсзи П

Коэффициент защищенности

Математическое ожидание

Рисунок 2.1 – Критерии оценки защищённости

2.3 Расчет оценки эффективности банковской платежной системы

Будем применять методику комплексного учета всех параметров механизмов по каждому из требований. Каждый вариант из одного списка сочетается по одному разу с вариантом из другого списка, всего возможно 54 варианта построения системы защиты табл. 2.3, табл. 2.4.

Таблица 2.3 – Характеристика вариантов системы

Продолжение табл.2.3

Продолжение табл. 2.3

Продолжение табл.2.3

Таблица 2.4 – Допустимые варианты системы.

На рис. 2.2, 2.3 и 2.4 приведены все варианты проектов в координатах «защищенность – стоимость», «защищенность – время», «защищенность – удельная стоимость». На графиках точками отображены варианты проекта. Сплошной линией изображено множество Парето на каждом из графиков. Множество Парето – множество допустимых альтернатив задачи многокритериальной оптимизации (принцип отбора рациональных решений). На рисунках надписаны варианты решений, входящие в область компромиссов и удовлетворяющие заданным в примере ограничениям.

Рисунок 2.2– Варианты системы в координатах «защищенность-стоимость»

Рисунок 2.3 – Варианты системы в координатах «защищенность-время»

Рисунок 2.4 – Варианты системы в координатах «защищенность- удельная стоимость»

Как видно из табл. 2.4, существует всего четыре варианта проекта, удовлетворяющих заданным условиям. Используя метод попарных сравнений, выделим область компромиссов. Анализ допустимых вариантов на графиках, исходя из близости варианта 37 к области компромиссов на всех графиках и превосходства этого варианта над остальными, показал, что оптимальным решением задачи, удовлетворяющим заданным ограничениям будет вариант 37.

Выбранный вариант №37:

• ГОСТ программно на C++ ( a5)

• MD4 программно на С++ ( b1).

Z max = 0,965;

Сэцп + Схэш Сдоп, 19+11 32;

Tэцп + Tхэш Тдоп, 10+1331;

Цэцп + Цхэш Цдоп, 1 + 2 4.

Система неравенств выполняется, фактор защищенности достигает максимально возможного значения. Следовательно, построение системы безопасности на основе двух элементов успешно завершено.