МОДЕЛЮВАННЯ ДОСТУПНОСТІ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ КРИТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ

Анотація

Опис безпеки інформаційної системи критичного застосування (ІСКЗ) у рамках тріади CIA не може вважатися завершеним без прикладної моделі доступності такої системи з урахуванням її архітектурних особливостей, адже передбачається, що ІСКЗ розгортається на мультисерверній платформі, яка включає сервер-реєстраційний центр і множину зв’язаних з ним серверів даних. В загальному вигляді доступність ІСКЗ передбачає виділення авторизованому суб’єкту у відповідь на його вхідний запит ресурсів інформаційного середовища ІСКЗ, скінченний обсяг яких обмежено поняттям віртуальної машини. Архітектурна організація ІСКЗ передбачає, що віртуальні машини можуть створюватися або у інформаційному середовищі сервера-реєстраційного центру або у інформаційному середовищі серверів даних або в обох цих інформаційних середовищах одночасно відповідно до розташування інформаційних ресурсів, до яких звертається авторизований суб’єкт, правил підтримки його дій, сформульованих у системній політиці безпеки, і ступеня завантаженості відповідних інформаційних середовищ. Обмеження доступності пов’язуватимемо з відсутністю вільних ресурсів у ІСКЗ для створення нових віртуальних машин за запитом авторизованих суб’єктів, що призводитиме до тимчасового відхиленні нових вхідних запитів для здійснення сервісних операцій з вивільнення системних ресурсів. У статті представлено нові математичні моделі управління доступністю ІСКЗ, які, на відміну від існуючих, враховують топологічні особливості ІСКЗ, перебіг її сервісних операцій при управлінні доступом авторизованих суб’єктів до інформаційного середовища системи і формалізують зв’язок множини сервісних операцій з множиною відповідей системи на запити авторизованих суб’єктів у вигляді керованого напівмарковського процесу з резервуванням ресурсів на заходи самоубезпечення, що дозволяє за допомогою апарату математичного програмування отримати оптимальну стратегію управління доступністю ІСКЗ із мінімізацією витрат на її функціонування та дозволяє стохастично оцінити доступність системи на будь-якому етапі її життєвого циклу. На основі створених моделей проведено імітаційне моделювання доступності ІСКЗ, реалізованої у програмному середовищі Matlab. Результати досліджень показали, що отримані на основі запропонованих моделей правила реагування на вхідні запити авторизованих суб’єктів в залежності від завантаженості і виконуваних у системному інформаційному середовищі сервісних операцій, дозволяють підтримувати імовірність відхилення вхідних запитів авторизованих суб’єктів в заданих межах, мінімізуючи витрати на функціонування ІСКЗ. Втім, аналіз емпіричних результатів роботи ІСКЗ, правила системної політики безпеки якої синтезовані на основі моделі доступності із резервуванням ресурсів на убезпечення системного інформаційного середовища від дій авторизованих суб’єктів, показав, що за стрімкого зростання інтенсивності запитів від авторизованих суб’єктів з високим показником небезпечності кількість відмов у наданні доступу починає квадратично зростати. Дослідження показали, що для уникнення вищеописаного падіння доступності ІСКЗ варто на етапі проектування закладати 20 % резерв системних ресурсів. Загалом, отримані експериментальні результати підтвердили адекватність запропонованих моделей доступності ІСКЗ.