Лабораторная работа №6. Разработка имитационной модели функционирования системы защиты информации
Цель работы: Оценить эффективность СЗИ на основе метода имитационного моделирования.
Задание. Разработать имитационную модель функционирования средств защиты информации и применения мер защиты.
Имитационная модель предназначена для комплексной оценки предполагаемых к использованию мер и средств защиты информации. Данная модель реализует имитацию атак на информационную инфраструктуру предприятия в соответствии с общей концептуальной моделью.
Попытки возможных атак имитируются в виде дискретно поступающих транзактов, целью которых является захват некоторого информационного ресурса. Такими ресурсами могут быть бухгалтерские, коммерческие, финансовые элементы информации, документы планирования, а также информация, циркулирующая в сети организации.
Совокупность поступающих транзактов создает входные потоки попыток атак на объекты защиты. При этом существенными свойствами потоков являются:
тип источника атаки;
время поступления транзактов-атак, подчиняющееся заданному закону распределения;
максимально возможное число атак;
время поступления первого транзакта-атаки;
число одновременно поступающих транзактов-атак.
Основными выходными параметрами модели являются:
число удачных попыток атак на информационную инфраструктуру бизнес-процессов;
коэффициент доступа к каждому типу информационного ресурса;
суммарный риск, характеризующий величину ущерба от удачных попыток атак.
Основные ограничения и допущения, принятые в модели:
предполагается, что возможны все описанные в концептуальной модели типы угроз (несанкционированный доступ к информации, перехват информации при ее передаче (получении), уничтожение (повреждение) информации в результате различных видов сбоев в информационной инфраструктуре, несанкционированное вмешательство в бизнес-процесс);
каждая атака может иметь целью любой информационный ресурс или их комбинацию;
потоки транзактов-атак являются пуассоновскими с известными законами распределения времени между двумя транзактами потока;
время захвата информационного ресурса является случайной величиной с известным законом распределения;
величина возможного ущерба в случае доступа на определенное время к конкретному информационному ресурсу является константой.
Имитационная модель структурно состоит из блока имитации субъектов защиты, имитирующего нагрузку атак (на рис.6.1 показан в левой части); блока имитации мер и средств защиты, имитирующего функционирование этих средств и блока имитации объектов защиты, имитирующего доступ к информационным ресурсам в случае преодоления мер и средств защиты.
Рис. 6.1. Структура имитационной модели
В частности, блок имитации мер и средств защиты реализован в виде следующих модулей:
защиты от НСД к информации;
защиты от перехвата информации;
защиты от сбоев;
защиты от вмешательства в бизнес-процесс.
1. Создайте четыре блока Create, которые будут имитировать атаки на объекты защиты. Определите для них параметры1, как показано на рис.6.2.
2. Создайте четыре блока Process, для которых установите тип Submodel, т.е. функционирование каждого блока будет раскрыто в подмодели.
Рис. 6.2. Параметры поступающих транзактов-атак
3. Создайте подмодель, на которую замкните все блоки Process.
Модуль защиты от НСД к информации показан на рис.6.3.
Рис. 6.3. Модуль защиты от НСД к информации
Данный модуль реализует имитацию действий нарушителей различных категорий, а также функционирование средств защиты от НСД. Выходом модуля является поток удачных попыток НСД, который направляется к информационным ресурсам.
4
Рис. 6.4. Определение переменных модели
Заполните параметры функциональных блоков, показанных на рис.6.3, в соответствии с рис.6.5.
Установление нулевого значения атрибуту сущности, отвечающего за подсчет числа попыток, а также времени начала НСД
Набор одной комбинации
Подсчет числа попыток
Рис. 6.5. Параметры блоков подмодели защиты от НСД
Если истина, то подбор не осуществлен.
Если истина, то время на НСД вышло и далее к блоку Assign, где переменная Sorvan HCD увеличивается на единицу
Рис. 6.5. Параметры блоков подмодели защиты от НСД (окончание)
Основу модуля имитации защиты от перехвата (рис.6.6) составляет моделирование трафика в сети организации.
Входной поток задается генератором G1. Генератор G1, начиная с заданного момента времени (360 сек), вырабатывает 5 кадров с интервалом времени, равным 33 сек, которые поступают в блок Process. Кадры, выдаваемые этим генератором, имеют наивысший приоритет.
Поступающие в блок Process кадры обрабатываются в порядке поступления (FIFO) с задержкой при обработке, распределенной равномерно на интервале [0,1; 0,2] (сек). Селектор S1 направляет поступающие на него кадры на выход.
Рис. 6.6. Модуль защиты от перехвата информации
Следующий далее блок Batch собирает пачки кадров по 5 штук и отправляет дальше единственную сущность (режим работы блока Permanent). Затем в блоке Decide происходит проверка: есть ли в блоке Match ожидающие транзакты-атаки. Если есть, то сущность трафика идет в блок Match. В следующем блоке Decide разыгрывается вероятность перехвата по выражению NORM(.05,0.02). Если эта вероятность больше 0,07, то удачная попытка перехвата «идет» дальше в информационную инфраструктуру. В противном случае отметившись в блоке Assign, как еще одна неудачная попытка (переменная Sorvan Pereh), покидает систему.
6. На основе этой информации заполните параметры функциональных блоков самостоятельно.
М
одуль
имитации защиты от сбоев (рис.6.7) оценивает
возможность прохождения транзакта-сбоя
в блок объектов защиты.
Рис. 6.7. Модуль защиты от сбоев
При этом учитываются возможности восстановительных резервов ПМ (ИМ) с учетом вероятности возникновения того или иного типа сбоя. В случае прохождения сбоя все доступные информационные ресурсы «захватываются» транзактом-сбоем на время, необходимое для восстановления работоспособности системы.
В первом блоке Deside разыгрывается вероятность возникновения сбоя конкретного типа:
UNIF(0,1)<=.3 – сбой в информационном обеспечении бизнес-процесса;
.3< UNIF(0,1) <= .6 – сбой в программном обеспечении;
.6<UNIF(0,1)<=1- сбой в работе сети.
Следующие три блока Deside оценивают возможности восстановительных резервов, т.е. немедленного устранения сбоя.
Для информационного обеспечения – 10%.
Для программного обеспечения – 50%.
Для сети – 90%.
Это означает, что, например, для программного обеспечения 50% сбоев будет устранено немедленно за счет резерва ПО, т.е. сам сбой не «пойдет» в информационную инфраструктуру к объектам защиты.
7. Заполните параметры функциональных блоков рис.6.7.
Наконец, модуль имитации защиты от вмешательства в бизнес-процесс (рис.6.8) отслеживает игровую ситуацию, при которой игрок-злоумышленник пытается превысить свои полномочия (своей роли) в бизнес-процессе путем доступа к соответствующим информационным ресурсам.
Рис.6.8. Модуль защиты от вмешательства в бизнес-процесс
При этом другой игрок, отождествляемый с соответствующими организационными мерами защиты, в плановом порядке контролирует нормальный ход процесса.
Заполните параметры функциональных блоков рис.6.8 в соответствии с рис. 6.9.
Рис. 6.9. Параметры блоков подмодели защиты от вмешательства в бизнес-процесс
Транзакты-атаки, прошедшие к объектам защиты, «захватывают» соответствующие информационные ресурсы на время, необходимое для совершения соответствующих действий с этими ресурсами. Это же время является аргументом функции вычисления риска, который может быть нанесен при удачном осуществлении атаки. Таким образом, суммарный (совокупный) риск вычисляется как сумма частных рисков по всем атакованным информационным ресурсам.
9. Для начала определите эти ресурсы. Для этого откройте таблицу Resource и внесите в нее объекты доступа, отождествляемые с информационными ресурсами (рис.6.10).
Рис. 6.10. Объекты доступа
Неразработанной осталась подмодель, показанная на рис.6.1.
10. Откройте эту подмодель и воспроизведите ее, как показано на рис. 6.11.
Рис. 6.11. Подмодель реализации угроз
Именно в эту подмодель по четырем входам стекаются все транзакты-атаки, которые преодолели защиту и получили доступ к информационным ресурсам. Четыре блока Process имитируют захват соответствующих ресурсов.
10. Проанализируйте информационные ресурсы (рис.6.9) и в каждом блоке Process рис.6.10 укажите, какой тразакт-атака будет захватывать какой ресурс (или их комбинацию), а также время, на которое будет захвачен ресурс.
На рис.6.12 показан фрагмент прогона модели, демонстрирующий текущее состояние защищенности, определяемое удачными попытками атак, качественной оценкой доступа к информационным ресурсам, а также совокупным риском их захвата и динамикой его изменения.
Рис. 6.12. Процесс имитации
11. Самостоятельно определите все переменные и графики, показанные на рис.6.12. При этом коэффициент информационной безопасности определяется по выражению:
Var 1 = (Sorvan HCD+Sorvan Pereh + Sorvan Sboy + Sorvan Vmesh) / ( Protect HCD.NumberIn + Protect perehvat.NumberIn + Protect sboy.NumberIn + Protect vmeshat.NumberIn +1).
Совокупный риск:
ResBusyСost(Buhgalt doc) + ResBusyCost(Business doc) + ResBusyCost(Finance doc) + ResBusyCost(Plan doc).
Удачные попытки считаются по количеству входов сущностей в соответствующие блоки Process рис.6.11.
Для вычисления этих выражений используйте построитель выражений Expression Build. Так, например, для определения удачных попыток НСД вид построителя выражений показан на рис.6.13.
Рис. 6.13. Оценка числа удачных попыток НСД
Перед началом моделирования задаются все необходимые параметры (пункт меню Run / Setup) (рис.6.14).
12. На вкладке Replication Parametrs установите параметры, как на рис. 6.14.
13. На вкладке Project Parametrs включите Statistics Collection для Costing, Entities, Resources, Queues, Processes.
14. Проверьте модель на наличие ошибок, нажав клавишу F4. В случае наличия ошибок, используя кнопки Find или Edit диалогового окна ошибок, устраните источник ошибки.
Рис. 6.14. Параметры одного прогона модели
15. Добейтесь, чтобы компилятор выдал сообщение
