Акиншин Руслан Николаевич. Математические модели, методы и алгоритмы анализа современных телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации

Короткий опис

Акиншин Руслан Николаевич. Математические модели, методы и алгоритмы анализа современных телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.12.13, 05.13.19.- Тула, 2003.- 162 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/2617-0

Тульский Артиллерийский Инженерный Институт
Акиншин Руслан Николаевич
Математические модели, методы и алгоритмы анализа современных телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации
Специальности:
05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций 05.13.19 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: кандидат технических наук, дМцент Есиков Олег Витальевич
Тула 2003 
Содержание
стр.
Введение 4
1. Анализ современного состояния и перспектив развития
телекоммуникационных систем 10
1.1. Структура, условия функционирования, принципы построения и
перспективы развития телекоммуникационных систем, краткий обзор основных направлений обеспечения защищенности информации в современных телекоммуникационных системах 10
1.2. Анализ угроз информации, средств и методов их нейтрализации в
современных телекоммуникационных системах 39
1.2.1. Анализ угроз информации в современных
телекоммуникационных системах 39
1.2.2. Анализ современных средств и методов защиты информации в современных телекоммуникационных системах.... 61
1.3. Обоснование общего подхода к решению задачи анализа
телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации в них. Постановка задачи исследований 79
Выводы 82
2. Математические модели и алгоритмы для анализа современных
телекоммуникационных систем и оценки качества функционирования систем защиты информации в них 85
2.1. Математическая модель действий нарушителя безопасности по
реализации им своих целей 85
2.2. Математические модели оптимизации состава комплекса средств
защиты информации в современных телекоммуникационных системах 90
2.3. Применение метода встречного решения функциональных
уравнений динамического программирования для решения задач оптимизации состава комплекса средств защиты информации в телекоммуникационных системах 93
2.3.1. Особенность применения метода встречного решения
функциональных уравнений динамического программирования для решения задач оптимизации состава комплекса средств защиты информации в телекоммуникационных системах 93
2.3.2. Применение теории двойственности для повышения
эффективности метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования 105
Выводы 111
3. Экспериментальная проверка и исследование разработанных математических моделей и алгоритмов оптимизации состава комплексов средств защиты информации в современных телекоммуникационных системах 112
3.1. Экспериментальная проверка эффективности разработанных
матеметичесих моделей оптимизации состава комплекса средств защиты информации в телекоммуникационных системах 112
3.2. Экспериментальная оценка эффективности метода встречного
решения функциональных уравнений динамического программирования 117
3.3. Практические рекомендации по использованию разработанного
математического аппарата анализа телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации 121
Выводы 124
Заключение 125
Список используемой литературы 128
Приложения 139
Приложение 1. Экспериментальная оценка разработанных
математических моделей 140
Приложение 2. Результаты экспериментальной оценки
эффективности метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования 156

Список літератури

Выводы:
1) Результаты экспериментальной проверки разработанных математических моделей и алгоритмов оптимизации состава комплексов средств защиты показали их работоспособность и практическую значимость для выработки рекомендаций и предложений по созданию новых и усовершенствованию существующих систем защиты информации в ТС.
2) Результаты экспериментальной проверки показали, что с увеличением объема ассигнований на средства защиты вероятность реализации нарушителем всех целей значительно снижается. Однако, как показали расчеты, для организации и эффективного функционирования системы защиты информации необходимо выделять такой объем средств, который не будет значительно превышать объема затрат на потери от действий нарушителя.
3) Проведенная экспериментальная проверка эффективности метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования показала целесообразность использования данного метода для решения задач оптимизации состава комплексов средств защиты информации.
4) Применение теории двойственности для упорядочения ограничений по жесткости позволило повысить эффективность метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования по времени решения задач в 10-60 раз.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Диссертационная работа посвящена разработке моделей, методов и алгоритмов анализа современных телекоммуникационных систем с целью обеспечения защищенности информации.
Анализ условий и принципов функционирования современных ТС, угроз информации, средств и методов их нейтрализации показал, что современные ТС функционируют в условиях жесткого информационного противоборства. Конкретная структура любой системы защиты, определяется важностью материального, информационного или другого ресурса, подлежащего защите, а также уровнем необходимой секретности, материальными возможностями организации, возможностями проведения различных организационных мероприятий, существующим законодательством и целым рядом других не менее значимых факторов. Защита информации в ТС должна обеспечиваться на всех этапах жизненного цикла, при всех технологических режимах обработки информации, в том числе при проведении ремонтных и регламентных работ. В момент конструирования ТС возможно применение комплексного подхода, фрагментарный подход применяется в течение использования ТС, при доуточнении угроз.
На основе вероятностного подхода и теории графов разработана математическая модель действий нарушителя по реализации им своих целей, которая позволяет оценивать качество функционирования разрабатываемых и функционирующих систем защиты информации в ТС.
На основе использования разработанной математической модели действий нарушителя формализованы задачи оптимизации состава комплексов средств защиты информации по следующим критериям: минимума вероятности достижения нарушителем всех своих целей; минимума среднего уровня потерь системы от действий нарушителя; максимума вероятности успешного противодействия системы защиты действиям нарушителя; минимума интегрального показателя «стоимость-риск». Данные задачи относятся к классу задач целочисленного программирования, и для их решения предложено использовать метод встречного решения функциональных уравнений динамического программирования.
Для повышения эффективности метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования предложено применение теории двойственности для упорядочения ограничений по жесткости.
Разработан алгоритм решения задачи выбора комплекса средств защиты информации методом встречного решения функциональных уравнений динамического программирования.
Проведенная экспериментальная проверка эффективности метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования показала целесообразность использования данного метода для решения задач оптимизации состава комплексов средств защиты информации. Усовершенствование метода встречного решения функциональных уравнений динамического программирования путем предварительного упорядочения ограничений по жесткости позволило повысить его эффективность в 10-60 раз.
Результаты экспериментальной проверки разработанных математических моделей и алгоритмов анализа ТС в целях оптимизации состава комплексов средств защиты информации в них показали их работоспособность и практическую значимость для выработки рекомендаций и предложений по созданию новых и усовершенствованию существующих систем защиты информации в ТС. Для организации и эффективного функционирования системы защиты информации необходимо выделять такой объем средств, который не будет значительно превышать объема затрат на потери от действий нарушителя.
Направлениями дальнейших исследований целесообразно выбрать следующие:
создание пакетов программного обеспечения для решения оптимизационных задач в рассмотренной области исследования; усовершенствование существующих и разработка новых моделей и методов анализа задач рассмотренной области исследования