Modeling the security policy of the information system for critical use.

Abstract

Порівняно з універсальними інформаційними системами, інформаційна система критичного застосування має спрощену структуру інформаційного середовища та специфічні вимоги до обсягів і характеру інформаційних ресурсів. Цей факт дає змогу відмовитися від надмірної деталізації та звузити об’єкт моделювання до процесу формування політики безпеки інформаційної системи критичного застосування, адекватний опис якого досяжний за умови раціонального вибору математичного апарату. Мета. Синтез математичного апарату для комплексного уніфікованого опису статичних і динамічних, контрольованих за цілісністю та автентичністю процесів в інформаційній системі критичного застосування в її ієрархічному поданні. Метод. У статті отримано нові комплексні математичні моделі процесів обробки інформації та розмежування доступу до неї, які, на відміну від наявних, описують у рамках математичного апарату E-мереж механізми захисту середовища та ресурсів інформаційної системи критичного застосування й дають змогу кількісно оцінити цілісність її інформаційних ресурсів. Розроблено математичні моделі синтезу політики безпечної взаємодії інформаційних процесів в інформаційній системі критичного застосування, які дають змогу гарантувати дотримання локальних політик безпеки на різних структурних елементах системи та інтегрувати їх у глобальну політику безпеки, дотримуючись скрізь у системі єдиної дискреційної політики. Результати. Практичним наслідком отриманих теоретичних результатів є методи оптимізації роботи блоків обробки даних і розмежування доступу, які відповідають в інформаційній системі критичного застосування за контроль цілісності інформації та автентичності доступу до неї відповідно. Зокрема, модель політики безпеки інформаційної системи критичного застосування, адаптована для практичного застосування, метод динамічного контролю цілісності інформації з відповідним критерієм на основі математичного апарату напівмарковських мереж для комплексного стохастичного опису дискретних станів контролю цілісності інформації на обраних ієрархічних рівнях системи під час безперервного дискреційного доступу. Метод дає змогу вибрати максимально допустимі значення коефіцієнтів контролю цілісності інформації на підрівнях прикладного рівня моделі OSI, виділених в інформаційній системі критичного застосування, на основі наперед заданого обсягу контрольованої інформації, швидкості контролю цілісності інформації та максимального періоду перебування системи у відповідному стані. Також описано метод контролю доступу до інформаційних процесів, які описуються суперблоками в E-мережевому поданні ІСКЗ, з використанням множин класифікаторів, інтегрованих у кожен блок суперблока, що фіксують факт перевищення відповідних порогів зваженими ступенями тотожності атрибутів суб’єкта, який хоче отримати доступ, що дає змогу класифікувати виявлену інформаційну загрозу та ініціювати відповідну реакцію, описану в політиці безпеки системи. Аналіз результатів експериментів дав змогу отримати оптимальні параметри груп класифікаторів, які в рамках глобальної, локальної та дискреційної політик безпеки запобігають несанкціонованому доступу до інформаційних ресурсів системи або спробам порушення їхньої цілісності. Висновки. У статті вперше подано математичну модель інформаційної системи критичного застосування, у якій, на відміну від наявних, запроваджено єдиний підхід до опису інформаційних процесів у рамках глобальної, дискреційної та локальної політик безпеки з прив’язкою до ієрархічної структури інформаційної системи, що дає змогу виконувати аналіз і синтез функцій сервісів підтримки ролей користувачів на основі об’єктно-реляційної моделі організації інформаційних ресурсів системи, здійснювати їхню інтеграцію, індукцію та забезпечувати сумісність у межах єдиної політики безпеки, контролювати інформацію та автентичність статичного й динамічного доступу до неї.

Compared to universal information systems, the information system for critical use has a simplified structure of the information environment and specific requirements regarding the volumes and nature of information resources. This fact allows us to refuse excessive detail and to narrow the simulation object to the process of forming a security policy for an information system for critical use, an adequate problem description of which is achievable under the condition of a rational choice of the mathematical apparatus. Objective. Synthesis of mathematical apparatus for the complex unified description of static and dynamic, controlled by integrity and authenticity, processes in the information system for critical use in its hierarchical representation. Method. In the article new complex mathematical models of processes of information processing and access separation to it are obtained, which, in contrast to the existing ones, describe in the framework of the mathematical apparatus of E-networks mechanisms for protecting the environment and resources of the information system for critical use and allow to quantify the integrity of its information resources. The mathematical models of the synthesis of the policy of safe information processes interaction in the information system for critical use are developed, which allow guaranteeing the observance of local security policies on the various structural elements of the system and integrating them into the global security policy, observing a single discretionary policy everywhere in the system. Results. The practical consequence of the obtained theoretical results is the methods of optimizing the operation of the data processing and the access separation units, which are responsible in the information system for critical use for controlling the information integrity and the authenticity of access to it, respectively. In particular, the model of security policy of a information system for critical use adapted for practical application, a method for dynamically information integrity controlling with a corresponding criterion based on the mathematical apparatus of semi-Markov networks for a comprehensive stochastic description of discrete states of the information integrity control at selected hierarchical levels of the system during the continuous discretionary access. The method allows us to select the maximum allowable values of information integrity control coefficients at the sub-levels of the OSI application level allocated in the information system for critical use based on the pre-set amount of the size of controlled information, the speed of information integrity control and the maximum period of the system is in the appropriate state. Also describes a method for controlling access to information processes that are described by superblocks on the E-network representation of the ISCU using sets of classifiers integrated into each block of the superblock that capture the fact of exceeding the corresponding thresholds by weighted degrees of identity of the attributes of the object that wants to access, which allows us to classify the identified information threat and initiate the corresponding reaction described in the system security policy. The analysis of the results of the experiments allowed to obtain optimal parameters of groups of classifiers, which, in the framework of global, local and discretionary security policies, prevent the unauthorized access to system information resources or attempts to violate their integrity. Conclusions. The article presents for the first time the mathematical model of the information system of critical use, in which, unlike the existing ones, a single approach has been introduced to describe information processes within the global, discretionary and local security policies with an attachment to the hierarchical structure of the information system, which allows analysis and synthesis of functions services supporting user roles based on the object-relational model of organization of information resources of the system, to perform their integration, induction and ensure compatibility within a single security policy, to control the information and the authenticity of static and dynamic access to it.