Мельников Д. А. - Организация и обеспечение безопасности информационно-технологических сетей и систем - 2012

12 Введение

руются на ЭВМ (прикладных серверах или серверных кластерах) с их запоминающими устройствами и аппаратурой ввода-вывода ин­ формации, и средства передачи информации, предназначенные для обеспечения взаимосвязи между ЭВМ (коммутаторы и маршру­ тизаторы), а также средства дистанционного доступа (серверы дос­ тупа) к ЭВМ с удаленных абонентских пунктов.

Средства передачи данных в ИТС представляют собой само­ стоятельную сеть специализированных ЭВМ, функцией которой является транспортировка информации между абонентскими пунк­ тами и вычислительными машинами, осуществляющими обработку информации и предоставляющими пользователям разнообразные услуги по организации вычислительных работ на ЭВМ, доступу к информационно-поисковым системам (базам данных), сбору, обра­ ботке и накоплению информации и т.п.

Специфика и эффективность работы ИТС в значительной степени определяются особенностями (протоколами) организации в сети информационного обмена, к которой подключены вычисли­ тельные машины и абонентские пункты пользователей.

Разработчики ИТС закладывают в протоколы весь необходи­ мый набор функций, обеспечивающих высококачественный инфор­ мационный обмен с помощью различных абонентских терминалов и использованием различных сред передачи (первичных систем элек­ тросвязи). Очевидно, что ошибки при организации и ведении ин­ формационного обмена вероятны и их появление обусловлено эф­ фективностью функционирования отдельных сетевых программно­ аппаратных комплексов и всей сети в целом, а также помеховой об­ становкой в тех или иных каналах (линиях) связи. Однако защита от такого рода ошибок не являются предметом ИБ ИТС.

Вся мировая история показывает, что шпионская (противо­ правная) деятельность по добыванию различного рода информации является «основой основ» политики любого государства. Человек непредсказуем: окружающие обстоятельства могут повлечь его к поиску информации, доступ к которой ограничен определенным кругом лиц, - это с одной стороны. А с другой, - любой владелец конфиденциальной информации желает обезопасить ее от посто­ ронних. Именно наличие человеческого фактора при эксплуатации и функционировании ИТС обусловливает необходимость дополне­ ния стандартного набора функций для открытых систем еще одной функцией - функцией обеспечения безопасности ИТС.

Необходимо отметить, что сами угрозы ИБ ИТС могут варьиро­ ваться, изменяться и обновляться («совершенствоваться»), так как в основе таких угроз лежит человек, поведение которого весьма сложно предсказать (практически невозможно). С другой стороны, существует

вероятность возникновения той или иной угрозы, а это означает, что «отдавать предпочтение» какой-либо группе угроз (или угрозе) весьма неразумно, так как угроза может возникнуть там, «где её совсем не ждешь». Более того, чем изощреннее нарушитель, тем изощреннее угроза. Но с точки зрения их реализации (претворения в жизнь) и достижения результата, они все приводят к вполне конкретным по­ следствиям, которые могут быть объединены в группы (виды). Спе­ циалисты, занимающиеся проблемой ИБ, определили четыре вида последствий угроз: вскрытие, обман, разрушение, захват (узурпа­ ция). Последствием воздействия угроз является нарушение ИБ ИТС.

Создание и развитие широкомасштабной Internet-сети, часто называемой «киберпространством», и её повсеместная доступность позволили говорить о новой социально-экономической среде. Ки­ берпространство по своей сути является отражением реального ми­ ра, но со своими «виртуальными особенностями». Естественно, что оно затронуло и сферу экономики и финансов, сделав себя конку­ рентоспособной и весьма эффективной (прибыльной) сферой биз­ неса. Именно слияние традиционных форм коммерческой деятель­ ности с глобальной информационно-телекоммуникационной ин­ фраструктурой стало причиной появления «виртуального (элек­ тронного) бизнеса» и «виртуальной (электронной) коммерции».

Одним из важнейших направлений развития Internet-сети яв­ ляется создание эффективных и безопасных условий для ведения электронного бизнеса. С этой целью в IETF (Internet Engineering Task Force) создана рабочая группа по развитию электронной коммер­ ции - Trade Working Group (TWG). Главное предназначение дея­ тельности TWG разработка и внедрение международных стандар­ тов в области открытой электронной Internet-торговли. Первым ос­ новополагающим документом для этого вида деятельности является «Протокол открытой торговли в Internet» («Internet Open Trading Protocol» vl.O - IOTP, RFC-2801), а также «Прикладной программный интерфейс для системы электронных платежей» («Payment Applica­ tion Programmer Interface» vl.O - PAPI, RFC-3867).

Базовая СПД - совокупность средств для передачи данных между ЭВМ - состоит из линий связи и узлов связи (УС). Узел связи - совокуп­ ность средств коммутации и передачи данных в одном пункте - при­ нимает данные, поступающие по каналам связи, и передает данные в каналы, ведущие к абонентам. УС реализуется на основе коммутацион­ ной ЭВМ (КВМ, коммутаторы, маршрутизаторы) и аппаратуры пере­ дачи данных. КВМ управляет приёмом и передачей данных и, в част­ ности, выбирает целесообразный путь передачи данных.

Базовая СПД - ядро вычислительной сети. Она обеспечивает фи­ зическое объединение ЭВМ и прочих устройств сеть ЭВМ, которая включает в себя главные и терминальные ЭВМ. Главные ЭВМ (ГВМ (a host computer), прикладные серверы) выполняют задания абонентов сети (пользователей) по обработке и хранению информации. Терми­ нальные ЭВМ (ТВМ, серверы доступа) предназначены для сопряжения терминалов с базовой СПД. Основная функция сопряжения сводится к преобразованию данных в форму, обеспечивающую их передачу сред­ ствами базовой сети и вывод данных на терминалы.

Терминальная сеть - совокупность терминалов и терминальной сети передачи данных. Терминалы - устройства, с помощью которых абоненты осуществляют ввод и вывод данных. В терминальной сети могут использоваться интеллектуальные терминалы и абонентские пункты. В состав интеллектуального терминала входит процессор, обеспечивающий локальную обработку данных - редактирование текстов, отображение данных в специальной форме, хранение дан­ ных и манипуляции с ними и др. Абонентский пункт состоит из взаимосвязанных устройств ввода-вывода, обеспечивающих ввод данных от нескольких источников и вывод данных в различной форме - на экраны дисплеев, печатающие устройства, устройства вывода графической информации и др. Для подключения терми­ налов к сети ЭВМ используются линии связи и обслуживающие их удаленные мультиплексоры передачи данных (УМПД), в совокуп­ ности образующие терминальную сеть передачи данных.

Контроль состояния ИТС и управление ее функционировани­ ем обеспечиваются административной системой, включающей в себя ЭВМ, терминальное оборудование и программные средства, с по­ мощью которых производится включение и выключение сети и ее компонентов, контролируется ее работоспособность, устанавливает­ ся режим функционирования компонентов, систем и сети в целом, учитывается объем услуг, предоставляемых абонентам сетью, и др.

Отдельные ИТС могут быть связаны между собой с помощью линий связи, подключаемых к узлам межсетевой связи. В узле межсе­ тевой связи используется ЭВМ, обеспечивающая согласование и преобразование данных при передаче их от одной сети к другой.

Таким образом, под структурой ИТС понимается вся совокупность входящих в нее элементов (УС, КВМ, ТВМ, ГВМ и др.) и взаимосвязи между ними.

Рис. 1.1,6. Структура (1) и топология (2) фрагмента ИТС

Для понимания сущности термина «топология сети» рассмотрим два следующих рисунка (рис. 1.1,6). На них представлен один и тот же фрагмент ИТС в двух формах: а) в форме неориентированного графа (рис. 1.1,6-1); 6) в форме ориентированного графа (рис. 1.1,6-2), дугам которого приписаны весовые коэффициенты (последние могут иметь различную физическую природу: пропускная способность, стоимость, величина задержки и др.). Очевидно, что рис. 1.1,6-1 представляет собой структуру фрагмента сети, то есть описывает состав этого фрагмента ИТС и связи между УС. Однако этот рису­ нок недостаточно информативен и не позволяет провести достаточ­ ный анализ ИТС, например, для решения задач маршрутизации, управления потоками и др.

Второй рисунок (рис. 1.1,6-2) «устраняет» недостатки пре­ дыдущего, то есть он достаточно информативен и позволяет бо­ лее глубоко проанализировать итс (на нем показаны не только сами связи между элементами сети, но и их качественные и коли­ чественные характеристики). Вместе с этим связи между рассмат­ риваемыми узлами сети являются односторонними, что чрезвы­ чайно важно при решении задачи выбора маршрута передачи пакета через эти УС.

Теперь возникает справедливый вопрос: А откуда появился термин «топология сети»? Под топологией в математике понимается раздел, изучающий топологические свойства фигур, то есть свойст­ ва, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеивания (точнее при взаимно однозначных и непре­ рывных отображениях). Топологическое пространство (математиче­ ское понятие, обобщающее понятие метрического пространства) - множество элементов любой природы, в котором тем или иным спо­ собом определены предельные значения.

Таким образом, под топологией ИТС понимается её структура с определенными на ней предельными функциональными парамет­ рами и направлениями информационных потоков.

1.2. Зачем нужны сети?

Основной эффект от объединения ЭВМ и терминалов в ИТС - полная доступность ресурсов сети для пользователей. Пользователи, подключенные к сети, имеют доступ ко всем главным ЭВМ, входя­ щим в сеть, и, следовательно, получают возможность использовать память этих ЭВМ для хранения данных и процессоры для их обра­ ботки. Пользователям доступны программное обеспечение, имею­ щееся в сети, и базы данных в ЭВМ, что позволяет им оперативно их использовать. Как правило, сети предоставляют возможность парал­ лельно обрабатывать данные сразу несколькими ЭВМ. Возможно построение распределенных баз данных, размещенных в памяти не­ скольких ЭВМ, а за счет этого - создание сложных информацион­ ных структур. Информационные связи между пользователями по­ зволяют группам пользователей решать задачи моделирования сложных систем, выполнять проектные и другие работы, опираю­ щиеся на распределенные между многими ЭВМ программное обес­ печение и базы данных. Таким образом, сетевая обработка и хране­ ние данных - качественно новая организация обработки, при кото­ рой в значительной мере увеличиваются сложность и скорость ре­ шения задач, требующих участия большого числа пользователей.

ИТС позволяет повысить уровень загрузки ЭВМ, программно­ го обеспечения и баз данных. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, ИТС обслуживает большое количество пользователей, поэтому нагрузка, создаваемая всеми пользователями, в меньшей степени подвержена колебаниям, чем нагрузка, создаваемая отдель­ ным пользователем или группой. Этот эффект имеет статистиче­ скую природу и оценивается дисперсией среднего значения нагруз­ ки, создаваемой пользователями. Так, если среднее квадратическое

Производительность сети представляет собой суммарную про­ изводительность главных ЭВМ. При этом обычно производитель­ ность главных ЭВМ означает номинальную производительность их процессоров.

Цена обработки данных формируется с учетом средств, исполь­ зуемых для ввода-вывода, передачи, хранения и обработки данных. На основе цен рассчитывается стоимость обработки данных, которая зависит от объема используемых ресурсов вычислительной сети (ко­ личество передаваемых данных, процессорное время), а также от режима передачи и обработки данных.

Рис. 1.2. Модель процесса

Указанные характеристики зависят от структурной и функ­ циональной организации сети, т.е. набора параметров, основные из которых: структура (топология) ИТС (состав ЭВМ, структура базо­ вой СПД и терминальной сети), метод передачи данных в базовой сети, способы установления соединений между взаимодействую­ щими абонентами, выбор маршрутов передачи данных и др. Кроме того, они зависят от нагрузки, создаваемой пользователями. Нагруз­ ка определяется числом активных терминалов (пользователей) и интенсивностью взаимодействия пользователей с сетью. Последний параметр характеризуется количеством данных, вводимых и выво­ димых терминалом за единицу времени, и потребностью в ресурсах главных ЭВМ для обработки этих данных.

1.4. Требования к организации ИТС

Организация ИТС должна удовлетворять следующим основ­ ным требованиям:

1. Открытость - возможность включения дополнительно главных ЭВМ, терминалов, узлов и линий связи без изменения техниче­ ских и программных средств действующих компонентов.