Раздел I. Автоматизированные системы обработки информации и управления как объекты безопасности информации

Глава 1. Предмет безопасности информации

Свойства информации.

 Информация — это результат отражения и обработки в человеческом сознании многообразия окружающего мира, это сведения об окружающих человека предметах, явлениях природы, деятельности других людей и т.д. Сведения, которыми обменивается человек через машину с другим человеком или с машиной, и являются предметом защиты. Однако защите подлежит не всякая информация, а только та, которая имеет цену. Ценной становится та информация, обладание которой позволит ее существующему и потенциальному владельцу получить какой-либо выигрыш: моральный, материальный, политический и т.д. Поскольку в человеческом обществе всегда существуют люди, желающие незаконным путем получить ценную информацию, у ее .владельца возникает необходимость в ее защите.

Ценность информации является критерием при принятии любого решения о ее защите. Хотя было предпринято много различных попыток формализовать этот процесс с использованием методов теории информации, анализа решений, экспертных систем, процесс оценки до сих пор остается весьма субъективным. Для оценки требуется распределение информации на категории не только в соответствии с ее ценностью, но и важностью.

Известно следующее разделение информации по уровню важности:

• жизненно важная незаменимая информация, наличие которой необходимо для функционирования организации;

• важная информация — информация, которая может быть заменена или восстановлена, но процесс восстановления очень труден и связан с большими затратами;

• полезная информация — информация, которую трудно восстановить, однако организация может эффективно функционировать и без нее;

• несущественная информация — информация, которая больше не нужна организации, или организация может без нее обойтись.

На практике отнесение информации к одной из этих категорий может представлять собой очень трудную задачу, так как одна и та же информация может быть использована многими подразделениями организации, каждое из которых может отнести эту информацию к различным категориям важности. Категория важности, как и ценность информации, обычно изменяется со временем и зависит от степени отношения к ней различных групп потребителей и потенциальных нарушителей.

Существуют определения групп лиц, связанных с обработкой информации:

держатель — организация и/или лицо — обладатель информации;

источник — организация и/или лицо, поставляющее информацию;

нарушитель — отдельное лицо и/или организация, стремящееся получить информацию.

Отношение этих групп к значимости одной и той же информации может быть различно: для одной — важная, для другой — нет.

Например: важная оперативная информация, такая, например, как список заказов на данную неделю и график производства, может иметь высокую ценность для держателя, тогда как для источника (например, заказчика) или нарушителя низка;

персональная информация, например медицинская, имеет значительно большую ценность для источника (лица, к которому относится информация), чем для держателя ее или нарушителя;

информация, используемая руководством для выработки решений, например о перспективах развития рынка, может быть значительно более ценной для нарушителя, чем для источника или ее держателя, который уже завершил анализ этих информации.

Приведенные категории важности заслуживают внимания и могут быть применены к любой информации. Это также согласуется с существующим принципом деления информации по уровням секретности.

Уровень секретности— это административная или законодательная мера, соответствующая мере ответственности лица за утечку или потерю конкретной секретной информации, регламентируемой специальным документом, с учетом государственных, военно-стратегических, коммерческих, служебных или частных интересов. Такой информацией может быть государственная, военная, коммерческая, служебная или личная тайна.

Конфиденциальность– следующий уровень сохранения тайны информации. Очевидно, что, где есть уровень секретности, там есть и уровень конфиденциальности, но не наоборот.

Практика показала, что защищать необходимо не только секретную или конфиденциальную информацию. Несекретная информация, подвергнутая несанкционированным изменениям (например, модификации команд управления), может привести к утечке или потере связанной с ней секретной информации, а также к невыполнению автоматизированной информационной системой функций по причине получения ложной информации, которые могут быть не обнаружены пользователем системы.

Суммарное количество, или статистика несекретной и конфиденциальной информации, в итоге может оказаться секретным, или конфиденциальным. Аналогично сводные данные одного уровня важности в целом могут являться информацией более высокого уровня секретности или конфиденциальности. Для защиты от подобных ситуаций широко применяется разграничение доступа к информации по функциональному признаку. При одинаковой степени важности информации, обрабатываемой в системе обработки, информация делится в соответствии с функциональными обязанностями и полномочиями пользователей, устанавливаемыми администрацией организации – владельца автоматизированной системы информации и управления.

В соответствии с описанными принципами деления информацию, обрабатываемую в автоматизированных системах обработки информации и управления (АСОИУ, для иллюстрации можно по категориям важности и секретности представить в виде пирамиды, состоящей из нескольких слоев по вертикали. Вершиной пирамиды является наиболее важная информация, а фундаментом — несекретная информация, связанная с обработкой более важной (секретной) информации. Каждый слой данной пирамиды, поделенной на части по горизонтали, отражает принцип деления информации по функциональному признаку и полномочиям ее пользователей (рис. 1).

Рис. 1. Модель предмета защиты и безопасности информации

До последнего времени безопасность информации в АСОИУ понималась исключительно как опасность ее несанкционированного получения во все время нахождения в АСОИУ.

В настоящее время безопасность интерпретируется еще и как безопасность действий, для осуществления которых используется информация.

Принципиальные отличия расширенного толкования по сравнению с традиционным очень важны, так как компьютерная техника все больше используется для автоматизированного и автоматического управления высокоответственными информационными системами и процессами, в которых несанкционированные изменения запланированных алгоритмов и технологий могут иметь серьезные последствия.

У информации в информационных системах есть свой жизненный цикл, диаграмма которого представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Жизненный цикл информации

Полученная системой информация оценивается на достоверность и полезность. Часть информации уничтожается, а остальная подготавливается к хранению (систематизируется, преобразуется в удобную для хранения форму, сортируется по массивам хранения). Из хранилища выбирается нужная в данный момент времени информация, обрабатывается и используется в необходимых целях. Полученные отчетные данные проходят тот же цикл. При выборке могут уничтожаться сведения, потерявшие интерес из-за их старения. Время жизни информации определяется ее владельцем в процессе эксплуатации информационной системы в конкретных условиях.

Виды и формы представления информации

Известно, что информация может быть представлена в следующем виде: букв, символов, цифр; слов; текста; рисунков; схем; формул; графиков; таблиц; планов; чертежей; карт географических, топографических, технологических карт; алгоритмов, видеозаписей, аудиозаписей и т. д., которые, в свою очередь, могут быть представлены в виде: постоянной или переменной информации; команд; сообщений; справок; решений; приказов; распоряжений; заданий; отчетов; ведомостей; инструкций; комментариев; писем и записок; телеграмм; чеков; массивов; файлов; WEB-сайтов, порталов; электронных библиотек, видеотек, фонотек, блогов и т. д.

Компьютерное представление информации

Информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме, называется сообщением. Сообщения могут быть непрерывными и дискретными (цифровыми).

Непрерывное сообщение представляется некоторой физической величиной (электрическим напряжением, током и т. д.), изменения которой отображают протекание рассматриваемого процесса. Физическая величина, передающая непрерывное сообщение, может принимать любые значения и изменяться в произвольные моменты времени. Таким образом, в непрерывном сообщении конечной длины может содержаться большое количество информации.

Для дискретных сообщений характерно наличие фиксированного набора отдельных элементов, из которых в дискретные моменты времени формируются различные последовательности элементов. Важным является не физическая природа элементов, а то обстоятельство, что набор элементов конечен и потому любое дискретное сообщение конечной длины передает конечное число значений некоторой величины, а следовательно, количество информации в таком сообщении конечно.

При дискретной форме представления информации отдельным элементам ее могут быть присвоены числовые (цифровые) значения. В таких случаях говорят о цифровой информации, а компьютерные машины и системы, использующие цифровую форму представления информации, называются также цифровыми.

Элементы, из которых состоит дискретное сообщение, называют буквами или символами. Набор этих букв (символов) образует алфавит. Здесь под буквами в отличие от обычного представления понимаются любые знаки (обычные буквы, цифры, знаки препинания, математические и прочие знаки, цвета сигнальных ламп и др.). Число символов в алфавите называется объемом алфавита. Объем алфавита определяет количество информации, доставляемой одним символом сообщения. Если алфавит имеет объем А и в любом месте в сообщении равновероятно появление любого символа, то доставляемое символом количество информации можно определить как:

Дискретное сообщение можно разбить на группы символов и назвать эти группы словами. Длина слова определяется количеством содержащихся в нем символов.

В компьютерной технике широко используется однородное представление информации, при котором в компьютерной системе или отдельных ее частях все слова имеют определенную длину. Однородное представление информации упрощает обмен ею и конструкцию устройств компьютерной системы.

В алфавите объемом Аможно представить N различных слов длиной S, где по:

Тогда количество информации, содержащейся в слове, равно:

Выражение (3) справедливо, если вероятности появления в сообщении любого слова (и символа) равны и не зависят от предшествующих слов (и символов).

Неравномерность появления символов, наличие взаимной зависимости символов в сообщении, как это имеет место, например, при передаче смысловых сообщений (текста), является причиной того, что количество информации в одном символе уменьшается.

Связь между символами сообщения создает избыточность информации. В языке избыточность носит естественный характер. Однако в вычислительных системах широко применяется искусственная избыточность при кодировании сообщений, которая позволяет контролировать и устранять ошибки при передаче информации по линиям связи, а также между отдельными устройствами цифровой вычислительной системы.

В цифровых вычислительных машинах и системах широко употребляется двоичный алфавит, имеющий лишь два символа — 0 и 1. Его применение упрощает техническую реализацию устройств компьютерной техники. Любое дискретное сообщение, выраженное в некотором алфавите, переводимо в двоичный алфавит, если длина двоичного слова отвечает формуле

(4)

Современные компьютерные системы обрабатывают не только числовую, но и текстовую, иначе говоря, алфавитно-цифровую информацию, содержащую цифры, буквы, знаки препинания, математические и другие символы. Именно такой характер имеет экономическая, финансовая, учетная, бухгалтерская, статистическая и другая информация, содержащая наименование предметов, фамилии людей, числа и т. д.

Характер этой информации таков, что для ее представления требуются слова переменной длины. Применение для записи алгоритмов и автоматизация программирования алгоритмических языков делают необходимым ввод в машину и вывод наряду с общеупотребительными еще и некоторых специальных символов.

Деловая информация в среднем содержит вдвое больше цифр, чем букв. Поэтому наряду с общей системой кодирования алфавитно-цифровых символов в компьютерах сохраняют также отдельную систему кодирования для десятичных цифровых информации.

При развитии технологий цифрового видео и звука понадобилось еще более увеличить разрядность оцифровки аналоговых сигналов и особенно при получении видео и звука высокого качества.

Наибольшее распространение получило представление информации посредством восьмиразрядного слога, называемого байтом.

При помощи восьмиразрядного слога можно кодировать 256 различных символов (2⁸). Несколько байтов образуют слова.

Компьютер производит обработку информации, состоящую в ее запоминании, передаче из одних устройств в другие, выполнении над информацией арифметических и логических преобразований. Процесс обработки информации автоматизирован при помощи программного управления. Программа представляет собой алгоритм переработки информации, записанной в виде последовательности команд, которые должны быть выполнены машиной для получения искомого результата.

Используемые человеком при научно-технических расчетах, обработке экономической, финансовой и другой информации, при программировании задач натуральные формы представления и натуральные единицы информации существенно отличаются от форм представления и единиц информации в машине.

Поле группа символов, имеющих определенное значение и подвергающихся обработке за одну и ту же арифметическую или логическую операцию.

Этому определению соответствуют: многоразрядное число, команда, группа символов, обозначающих определенный признак-реквизит какого-либо объекта (например, фамилия или год рождения некоторого лица, наименование детали, вес ее и т. д.).

Запись представляет собой группу полей, описывающих признаки (свойства, характеристики, параметры) некоторого объекта. Например, строка экзаменационной ведомости, приведенная на рис. 3.

Каждый из реквизитов (признаков) — фамилия, номер зачетной книжки и т. д. — является полем. Поля объединены тем, что относятся к определенному студенту.

Фамилия	№ зачетной книжки	Дисциплина	Оценка
Васильков	77777	Информационные технологии	отлично

Рис. 3. Экзаменационная ведомость

Массив — объединение записей, описывающее некоторое множество объектов (например, экзаменационная ведомость или их совокупность).

Словом называют группу символов (разрядов) в памяти компьютера, соответствующую некоторому полю. Обычно термин "машинное слово" относят к коду определенной длины, который считывается из оперативной памяти или записывается в оперативную память за одно обращение. Машинное слово может представлять собой двоичное число с плавающей или фиксированной запятой, команду, несколько слогов (байтов). Машинное слово может также содержать дополнительные разряды (разряд контроля по четности, разряды защиты памяти и др.). Обычно машинное слово, в частности команда, содержит целое число байтов.

Машинная единица информации, соответствующая натуральной единице — записи, называется фразой (или также записью). Она может занимать несколько машинных слов.

Блоком называют группу фраз (записей), расположенных компактно (без промежутков) на носителе внешнего запоминающего устройства и записываемых на носитель из оперативной памяти, а также считываемых с носителя в запоминающее устройство одной командой. Среди натуральных единиц информации нет единицы, соответствующей блоку. Место в запоминающем устройстве на магнитном или оптическом носителе, в котором хранится группа слов, составляющих блок, называется зоной или сектором

Информационному массиву соответствует машинная единица информации — файл. Файл состоит в общем случае из нескольких блоков.

Томом называется машинная единица информации, соответствующая пакету дисков (часто томом называют логическую часть внешнего носителя, винчестера например).

Физическое представление информации и процессы ее обработки

Как было показано выше, в вычислительных системах информация представляется в двоичном алфавите. Физическими аналогами знаков этого алфавита служат физические сигналы, способные принимать два хорошо различимых значения, например электрическое напряжение (потенциал) высокого и низкого уровня, отсутствие и наличие импульса тока, противоположные по знаку значения напряженности магнитного поля и т. п.

Непременным требованием к физическим аналогам двоичного алфавита является возможность надежного распознавания двух различных значений сигнала, которые при описании законов функционирования схем обозначаются символами 0 (нуль) и 1 (единица).

В схемах цифровых устройств переменные и соответствующие им сигналы изменяются и воспринимаются не непрерывно, а лишь в дискретные моменты времени — по тактовым импульсам.

В цифровых устройствах применяют три способа физического представления информации: потенциальный, импульсный и динамический. Слово может быть представлено последовательным или параллельным способом (кодом). Устройства последовательного действия работают медленнее, чем параллельного. Однако устройство параллельного действия требует большего объема аппаратуры. В вычислительной технике применяются оба способа в зависимости от требований, предъявляемых к конкретному изделию.

Информация в вычислительной системе подвергается различным процессам: вводу, хранению, обработке и выводу.

Ввод информации в компьютерную систему осуществляется с устройств ввода имеющих большое разнообразие, начиная с клавиатуры, манипулятора мышь и заканчивая современными цифровыми фото и видеокамерами, а также с различных дисков, флэш-карт и т.д.

Хранение информации производится на запоминающих устройствах: кратковременное — в оперативной памяти и в различных регистрах памяти, выполненных на полупроводниковых приборах, магнитных и оптических элементах; долговременное — во внешних запоминающих устройствах, выполненных на магнитных лентах (стримеры), дисках (жестких типа "винчестер", мягких — (практически уже не применяемых с появлением стандарта USB)), и триумфально шествующих разнообразных лазерных и флэш – технологий.

Обработка информации в вычислительной системе производится в соответствии с принятой в данной системе системой команд, алгоритмами, определяемыми программным обеспечением и командами, поступающими с внешних устройств управления.

Вывод информации производится на внешние устройства связи и регистрации информации без ее визуального отображения (на указанные выше запоминающие устройства) и устройства с отображением: печатающие устройства, индикаторы, табло и другие устройства индивидуального и коллективного отображения. Выбор метода обработки информации определяется характером решаемых задач, особенностями используемой информации, а также параметрами технических средств автоматизации и возможностями программного и аппаратного обеспечения компьютерных систем.

Информационные процессы в системах обработки информации условно разделяют на три группы:

• информационно-справочное обеспечение должностных лиц органов управления;

• информационное обеспечение расчетных задач;

• обслуживание информационной базы автоматизированной системы управления.

Эти процессы реализуют должностные лица органов управления и обслуживающий персонал информационной системы с помощью аппаратных средств автоматизации и связи, программного обеспечения и информационной базы системы.

По степени стабильности информацию делят на условно-постоянную и переменную. К условно-постоянной информации относятся данные, которые в течение длительного времени не меняются. По использованию в процессах управления вся информация делится на нормативную, справочную, плановую, оперативно-производственную, отчетную и аналитическую.

Обработанная информация выдается должностным лицам непосредственно на их автоматизированные средства управления и контроля (на устройства печати и отображения индивидуального пользования) либо на устройства выдачи коллективного пользования (автоматизированные устройства управления, устройства регистрации графической информации, устройства наглядного отображения коллективного пользования и т.п.).

На объектах автоматизированных систем обработки информации и управления накапливаются и хранятся большие объемы информации, как документальной (в виде обычных документов), так и на электронных, магнитных и лазерных носителях.

Документированная информация содержит:

• ведомость учета хранимых документов;

• табуляграммы учета информации, хранимой на машинных носителях;

• документы, прошедшие обработку на объекте информационной системы;

• ведомость регистрации запросов должностных лиц и обслуживающего персонала на получение справок из базы документов и решение задач;

• ведомость регистрации выдаваемой информации и другие документы.

На информационных носителях хранятся:

• информационные массивы общего информационного поля;

• архивные данные;

• программные блоки, файлы, тома.

Информационные массивы общего информационного поля используются для выдачи различных справок по запросам, а также для информационного обеспечения расчетных задач.

В состав архивных информации входит информация, которая в данный момент в работе системы не участвует, но может понадобиться для восстановления или замены массивов, документирования работы системы и т. д.

Информационное единство в автоматизированной системе управления обеспечивается следующим путем:

• создания системы классификации и кодирования информации;

• разработки и внедрения унифицированных систем документации;

• унификации принципов построения нормативов и их обновления;

• унификации системы показателей для обеспечения сопоставимости во времени и по различным качественным и количественным признакам;

• регламентации потоков информации по направленности, объему, периодичности, достоверности и срочности;

• унификации порядка формирования и обработки информации.

Примером классификации и унификации информации может служить приведенный на рисунке 3 состав информационной базы информационной системы и системы управления.

Рис. 3. Структура информационной базы информационной системы и системы управления: ИС – информационная система

Физическое представление информации и процессы ее обработки говорят о том, что реализация системы защиты информации должна быть направлена также на защиту содержащих ее аппаратных и программных средств, составляющих автоматизированную систему обработки информации. Из этого не следует, что предметом защиты являются только ресурсы вычислительной системы, как иногда считают многие специалисты.

Понятие "ресурсы" в широком смысле этого слова подразумевает "запасы чего-либо, возможности и т. д.". В этом смысле в вычислительных системах под "ресурсами" понимают программные и аппаратные средства обработки, хранения и передачи информации, которых может хватить или не хватить вообще или в данный момент времени. Поэтому понятие "ресурсы" не может иметь описанные выше свойства информации и некоторые свойства средств ее обработки. Как можно заметить, предмет защиты в этом случае выходит за рамки этого понятия. Некоторые специалисты это почувствовали и ввели понятие "информационные ресурсы", еще более усугубив положение.

В буквальном смысле это понятие с учетом сказанного выше приобретает значение "информационных запасов". Информация не материальна и не может быть расходным материалом (исключение составляют "запасы знаний" — но это совсем другое понятие). Некорректность применения такого понятия очевидна.

Кроме того, информация может быть защищена без аппаратных и программных средств защиты с помощью криптографического преобразования. При этом нарушитель имеет доступ к аппаратным и программным средствам, а к информации доступа не имеет.

Информация — это предмет собственности. Она может быть собственностью владельца информационной системы; собственностью государства; той или иной организации, фирмы, частной или общественной; личной собственностью человека, доверившего ее владельцу информационной системы. А там, где наступает и кончается право собственности, должны быть четкость, ясность и определенность. Соблюдение гарантий этих прав и обеспечивает безопасность информации.