Антонюк А.О. Теоретичні основи захисту інформації

Подождите немного. Документ загружается.

функціональністю і гарантованістю реалізованих можливостей і т.д.) і ін.

Природно, що такий підхід не дає точних числових значень показників

захищеності, однак усе-таки дозволяє класифікувати ІТС за рівнем захищеності

і порівн ю в ати їх м іж собою. Приклад ам и таких класифікацій н их методик, що

одержали досить широке розповсюдження, можуть служити різні критерії

оцінки безпеки інформаційних технологій і продуктів, які прийняті в багатьох

країнах як національні стандарти, що встановлюють класи і рівні зах ищен ості.

Зокрема, результатом розвитку національних стандартів у цій області є

узагальнюючий світовий досвід міжнародний стандарт ISO 15408. В Україні

також є ряд офіційних нормативних докумен тів, що регламентують всі основні

аспекти, зв'язані з безпекою КС і захистом інформації в них від НСД [1-4].

Однак документів, що регламентують процеси побудови моделей безпеки,

немає, що ще раз підкреслює актуальність і необхідність проведення

теоретичних розробок в області інформацій н о ї без п еки .

РОЗДІЛ 2. ДОПОМІЖНІ ПОНЯТТЯ

2.1. Інформація та її основні властивості

В цьому розділі частково використано матеріали з [40,41,61].

Сучасне трактування поняття інформації змінюється в міру вивчення форм

прояву та усвідомлення ролі інформації в пр о ц ес ах п ізн ан н я і к ер у в ан н я.

При значній розмаїтості визначень терміну «інформація» найбільш

загальним і прийнятним для більшості застосувань є таке: інформація – це

характеристика взаємодії повідомлення зі споживачем. Усе, що ми

спостерігаємо, чуємо, сприймаємо дотиком, відчуваємо, є не що інше, як

прийом, обробка, накопичення та видача інформації. Справедливо відзначив

академік В.М.Глушко в, що «... по суті немає жодної ділянки лю дської

діяльності, де б ми не мали справу з перетворенням інформації» [40].

Зміст терміну «інформація» залежить від позиції, з якої дається його

визначення, і від області його застосування. Оскільки інформацію можна

зберігати, перетворювати і передавати, повинні бу ти – носій інформації,

передавач, канал зв'язку та приймач. Це середовище об'єднує джерело

інформації та одержув ач а в інфор ма ц ій ну систему. Активними учасниками ц іє ї

системи не обов'язково повинні бути тільки люди: обмін інформацією може

відбуватися у тваринному і рослинному світі. Коли мова йде про людину як

учасника інформаційного процесу, мається на увазі значима або семантична

інформація, тоб то та , щ о в ир а ж ає ть ся л ю д и н ою.

Існування бага тьо х визначень інформації обумовлено складністю,

специфічністю і р ізноман іттям підходів до тлумачення сутності цього поняття.

У якості довідки виділяємо три найбільше поширених концепцій інформації,

кожна з яких по-своєму пояснює її сутність.

Перша концепція (К.Шеннон), відображуючи кількісно-інфор м ац ій н ий

підхід, визначає інформацію як міру невпевненості (ентропію) події. К ільк іст ь

інформації в том у або іншому повідомлен н і залежить від можливості його

одержання: чим більш ймовірним є повідомлення, тим менша кількість

інформації утриму єть ся в ньому. Цей підхід, хоча і не враховує змістовн у

сторону інформації, виявився дуже корисним у техніці зв'язку та

обчислювальній техніці, послужив основою для виміру інформації і

оптимального кодування повідомлень. Крім того, він виявляється зручним для

ілюстрації такої важливо ї власти в о ст і інфор ма ц ії, як новизна, неспо д ів ан іст ь

повідомлень.

Друга концепція розглядає інформацію як властивість (атрибут) матерії. Її

поява пов'язана з розвитком кібернетики і заснована на твердженні, що

інформацію містять будь-які повідомлення, що сприймаються людиною або

приладами. Найбільш яскраво та образно ця концепція інформації виражена

академіком В.М.Глуш ковим . Він писав, що «…інф о р м ац ію несуть у с о бі не

тільки поцятковані буквами листи книги або людська мова, але і сонячне

світло, складки гірського хребта, шум водоспаду, шелест трави...» [40]. Іншим и

словами, інформація як властивість матерії створює уявлення про її природу та

структуру, упорядкованість, розмаїтість і т.д. Вона не м ож е існувати поза

матерією, а значить, вона існувала і буде існувати вічно, її можна

накопичувати, зберігати, переробляти. Проте слід зазн ачити, що на відміну від

матерії, інформація може виникати та зникати, тобто вона не підпорядковується

законам збереження.

Третя концепція заснована на ло гіко-семанти чном у підході [61], при

якому інформація трактується як зн ання, причом у не будь-які знання, а лише та

його частина, щ о використовується для орієнтування, для активної дії, для

керування і самоврядування. Інш ими словами, інформація – це діюча, корисна,

«працююча» частина знань.

Інформацію можна умовно ділити на різні види, грунтуючись на тій чи

іншій її в л аст и в ос ті або харак тер и ст и ц і, наприклад за способом кодування,

сферою в ини кненн я, способу передачі і сприйн яття і суспільному призначенню

і т.д.

Серед загальних властивостей інформації виділяють атрибутивні,

прагматичні та динамічні властивості.

Атрибутивні – це ті властивості, без яких інформація не існує.

Найважливішими атрибутивними властивостями інформації є властивості

невідривності інформації від фізичного но сія і мовна природа інформації.

Один з найважливіших напрямів інформатики як науки є вивчення

особливостей різних носіїв і мов інформації, розробка нових, досконаліших і

сучасних. Необхідно відзначити, що хоча інформація і невідривна від фізичного

носія і має мовну природу, вона не пов'язана жорстко ні з конкретною мовою,

ні з конкретним носієм.

Також атрибутивною властивістю інформації є властивість дискретності.

Всі відомості, знання. щ о містяться в будь-якій інформації – дискретні, тобто

характеризують окремі фактичні дані, закономірності і властивості об'єктів, які

розповсюджуються у вигляді різних повідомлень, що в свою чергу складаються

з ліній, кольору, букв, цифр, символів, знаків і т.д.

Інформація має властивість зливат ися з вже зафіксо ван ою і накопич ено ю

раніше, тим самим сприяючи поступальному розвитку і накопиченню. В цьому

знаходить своє підтвердження ще одна атрибу тивн а властивість інформ ації –

безперервність.

Прагматичні властивості характеризують ступінь корисності інформації

для користувача, споживача і практики. В першу чергу до даної категорії

властивостей віднесемо наявність значення і новизни інфо р м ац ії, яка

характеризує переміщення інформації в соціальних комунікаціях і виділяє ту її

частину, яка нова для споживача.

Корисною називається інформація, що зменшує невизначеність відомостей

про об'єкт. Дезінформація р о зц ін ю є ть ся як негативні значення корисної

інформації. Зустр ічає ть ся заст о су в ан н я тер м іну кор и сн о ст і інфо р м ац ії для

опису, який впливає на внутрішній стан людини, його настрій, самопочуття. В

цьому значенні корисна або позитивна інформація – це та, яка радісно

сприймається людиною, сприяє поліпшенню його самопочуття, а негативна

інформація пригнобл ю є психіку і самопочуття людини, може привест и до

погіршення здоров'я. Іншою прагматичною властивістю інформації є її

цінність. Необхідно з в ер н у ти увагу на те, що цінність інформації різна для

різних споживачів і користувачів. Властивість кумулятивності характеризує

накопичення і зберігання інформації.

Динамічні властивості характеризують зміну інформації в часі. Перш за

все необхідно відзначити властивість зростання інформац ії. Рух інфо рм а ції в

інформаційни х ком у нік ац іях і постій н е її розпо в сю д ж е нн я і зроста нн я

визначають властивість повторюваності. Хоча інформація й залежна від

конкретної мови і конкретного носія, вона не пов'язана жорстко з ними. Завдяки

цьому інформація може бути отримана і використана декількома споживачами.

Серед динамічних властивостей необхідно також відзначити властивості

старіння та розсіювання інформації.

Найважливішим етапом у розвитку теорії інформації явилася кількісна

оцінка інформації. Зрозуміло, що ця оцінка не повинна бути пов'язана із

змістовним боком інформації. Тільки в цьому випадку з'явиться можливість

оцінки інформаційних потоків у таких різних за своєю природою об'єктах, як

система зв'язку, обчислювальні маш ини , процеси керування, нервова система

живого організму і т.д.

Лише приймаючи за основу новизну відомостей, можна дати кількісну

оцінку інформації, тому що новизна відомостей є наслідком невизначеності

відомостей про об'єкт, процес, явище, а невизначеність піддається виміру.

Наприклад, повідомлення про ім'я того, хто переміг на виборах у президенти,

якщо було усього два кандидати, несе меншу кількість інформації порівняно з

випадком, якби вибори відбувалися в конкурентній боротьбі п'яти кандидатів.

Базуючись на ідеї, що інформація усуває деяку неви зн ач ен іст ь, тобто

незнання, опис будь-якої події або об'єкта формально мож на розглядати як

вказівку на те, у якому з можливих станів знаходиться об'єкт, що описується.

Тоді протікання подій у часі є не що інше, як зміна станів, вибраних із деякою

ймовірністю з числа усіх можливих. Чим більше невизначеність вибору, тим

більше інформації, оскільки результат вибору має великий ступінь

несподіванки. Тому в теорії інформації кількість інформації є мірою зняття

невизначеності однієї випадкової величини в результаті спостереження за

іншою. Якщо ве л ич и н и н е зал е ж н і, то кіл ь кіс ть ін ф о р м ац ії до р ів н ю є н у л ю .

Під інформацією необхідно розуміти не самі предмети і процеси, а їх

відзеркалення або відображення у вигляді чисел, формул, описів, кресл ень,

символів, образів. Сама по собі інфор мація може бути віднесена до області

абстрактних категорій, подібних, наприклад, математичним формулам, проте

робота з нею завжди пов'язана з використанням яких-небудь матеріалів і

витратами енергії. Інформація зберігається в наскальних малюнках стародавніх

людей в камені, в текстах книг на папері, в картинах на полотні, в музичних

магнітофонних записах на магнітній стрічці, в даних оперативної пам'яті

комп'ютера, в спадковому коді ДНК в кожній живій клітині, в пам'яті людини в

його мозку і т.д. Для її запису, зберігання, обробки, розповсюдження потрібні

матеріали (камінь, папір, полотно, магнітна стрічка, електронні носії даних і

ін.), а також енергія, наприклад, щоб приводити в дію друкуючі машин и ,

створювати штучний клімат для зберігання шедеврів образотворчого

мистецтва, живити електрикою електронні схеми калькулятора, підтримувати

роботу передавачів на радіо і телевізійних станціях. Успіхи в сучасному

розвитку інформаційних технологій в першу чергу пов'язані із створенням

нових матеріалів, що лежать в основі електронних компонентів

обчислювальних машин і ліній зв'язку.

В техніці в багатьох пристроях можливі два результати (або стани), які

кодуються таким чином: цифрою один «1» і цифрою нуль «0» Цифри 1 і 0 є

символами найпростішої знакової системи числення. В кожному знаку або

символі двійкової системи числен ня міститься один біт інформації. Особливе

значення для вимірюван ня об’ємів символьної інформац ії має спеціальна

одиниця – байт. 1 байт = 8 бітів, що відповідає восьми розрядам двійкового

числа. Введене таким чином поняття кількості інформації не співпадає із

загальноприйнятим поняттям кількості інформації, як важливості отриманих

відомостей, але воно з успіхом використовується в обчислювальній техніці і

зв'язку.

Оскільки у інформації є різноманітні характеристики, практичне значення

яких в різних додатках інформатики різне, то не може бути єди ної м іри

кількості інформації, зручної у всіх ви падках. Наприклад, кількістю міри

інформації може служи ти складн іст ь обчислення за допомогою деякого

універсального алгоритму. Слід чекати, що подальше проникнення

інформатики в ті напрями людської діяльно сті, де вона ще слабо

застосовується, у тому числі в мистецтво, приведе до розро бки нових наукових

визначень кількості інформації. Так сприйняття витвору мистецтва, яке

подобається нам, приносить відчуття наповнення новою, невідомою раніше

інформацією. Тому можуть з'явитися характер и ст и ки кількості інформа ц ії, що

характеризують її естетичне і художнє значення. Поки не створені прості,

математичні визначення міри кількості тієї або іншої властивості інформації,

для оцінки його величини служать так звані експертні оцінки, тобто висновки

фахівців в даній області. Вони свої оцінки дають на підставі особистого, часто

дуже суб'єктивного досвіду. Професійне спілкування між експертами і творче

обговорення предмету аналізу приводить до вироблення більш менш

загальноприйнятих критеріїв оцінки, які мо жуть врешті решт стати основою

для створення формальної міри, однозначної, як міжнародний еталон метра.

Прикладами становлення майбутніх заходів інформації, в її різних проявах,

можуть служити наступні експертні оцінки і інші вже вживані показники:

• бали, що даються суддями змагань за художність виконання,

наприклад, з фігурного катання;

• огляди кінофільмів у пр ес і з проставлянням балів за сту пенем їх

інтересу кіногл яда чу ;

• вартість творів живопису;

• оцінка роботи ученого по кількості опублікованих статей;

• оцінка роботи ученого за кількістю посилань на його роботи в роботах

інших учених (ін д екс р еф еруєм ості);

• індекси популяр но с ті му зи чн и х тво р ів і їх вико н ав ц ів, щ о пу бл ік ов а н і

у пресі;

• оцінки студентів, що виставляються викладачами навчального

закладу.

Серед загальних операцій, які можна здійснювати над інформацією,

відзначимо наступні:

• збереження – інформація виникає внаслідок спостережень та

реєстрації явищ і для подальшої обробки повинна зберігатися на матеріальних

носіях;

• перетворення – інформація мож е п ер е тв о р ю в ат ис я в ін ш і ф о р ми ;

• сортування, сінтез, обробка – із випадков и х пото к ів інф ор м а ції

необхідно зробити (об'єднанням, агрегуванням і т.д.) нову інформацію;

• використання – інформац ія з ав ж д и повинна дл я чогось

використовуватися;

• оцінка – інформацію завжди слід оцінюв ат и (достовірність,

надійність, своєчасність);

• знищення – після використання вона може бути віднесеною до класу

застарілої, а, отже, і непотр ібн о ї.

Для людино-машинних систем організаційного управління, а саме такими

є захищені ІТС, також відзначимо характерні особливості інформації:

• цільове призначення – інф ор м ац ія завжд и використовується для

досягнення певних цілей;

• способи і формат представлення – найбільш розповсюдженими

способами представлення є візуальний та звуковий, формати представленн я

залежать від конкретних умов та мети обробки інформації;

• надмірність – за наявн ості можливих помилок необхідна певна

надмірність інформації хоча це і призводить до збільшення її обсягу, часу її

обробки і т.д.;

• швидкодія – швидкість обробки інформації, яка особливо важлива для

систем реального часу;

• періодичність – значна частина інформації характер изується

періодичністю при її використанні і в процесах її обробки;

• детермінованість або ймовірнісні характеристики – інформац ія завжди

є або чітко визначеною (точною чи достовірною) або наближеною;

• витрати – будь-які операції над інформацією завжди

супроводжуються певними витратами (час, гроші і т.д.);

• цінність – будь-яка інформація завжди щось коштує;

• надійність та достовірність – одні з основних властивостей інформації

при її практичному використанні;

• статичність та дин амічність – інформ ац ії за в ж ди п р итаманн і ці

фізичні властивості;

• ступінь таємності – як показує життя, завжди існує розподіл

інформації за сту п ен ем її таємності.

У повсякденній практиці такі поняття як інформація і дані часто

розглядаються як синоніми. Проте між ними є відмінності. Даними називаємо

інформацію, як а п р едс та в ле н а у зр у чн о м у дл я о б ро б ки в и гл яд і. Д ан і м о ж у ть

бути представлені у вигляді текстів, графіків, аудіо-візуальній формі.

Представлення даних звичайно називають мовою інформатики, яка являє собою

сукупність си мво лів, домовленостей, правил, що використовуються для

спілкування, відображення, збереження і пер едачі інфор мації в ел ектрон ном у

виді.

Крім того, слід звернути увагу на інформацію як на засіб, який має

величезні можливості в частині психологічної (як позитивної так і негатив ної)

дії на людину.

2.2. Властивості інформації з точки зору ЗІ

Для аналізу процесів обробки, передачі і зберігання інформації, а також

для організації ЗІ слід визначити найбільш характерні з її властивостей

стосовно даного розгляду.

У цьому сенсі з багатьох властивостей інформації явно виділяється ще

одна з найважливіших властивостей, завдяки якій, по суті, і можливі вказані

процеси – властивість, яка полягає в тому, що інформація має

запам’ятовуватися. Пр от е т ут сл ід до да ти де кіл ьк а з ау в аж е н ь.

По-перше, що взагалі означає слово «запам'ятати»? На фізичній мові це

означає привести систему в певний стійкий стан. Таких станів повинно бути

декілька і кожний з н их повинен бути стійким, інакше система перейде в інший

стан і ефект запам'ятовування зникне, тобто пропаде інформація. П о-друге,

важливе питання: «На який час запам'ятати?». Адже у всіх реальних пристроях

час запам'ятовування (або навіть час існування самого пристрою) обмеж ений.

Запам'ятовування означає збереження вибраного стійкого стану на якийсь час

того процесу, в якому дана інформація може знадобитися.

Властивість запам’ятовуватися реалізується на носіях інформації, які

забезпечують запис, зберігання і читання інформації тільки за певних умов. З

урахуванням зроблених зауважень, а також виходячи з обмежень, характерних

для кожного фізичного явища та процесу і природи носіїв інформації, можна

сформулювати очевидне твердженн я у вигляді наступн ої аксіоми.

Аксіома 1. Інформація, що зберігається на носії інформації, є кінцевою.

Дана аксіома однозначно відображає властивості реального миру і показує,

що інформація, що знаходиться на об'єктах ІТС, кінцева, оскільки, звичайно,

кількість носіїв інформації, і кожний з них має кінцеві розміри і, отже, містить

кінцеву інформацію. З неї витікає ряд важливих наслідків.

Наслідок 1. У будь-якому структурному елементі об'єкту ІТС,

технологічній операції, що виконується на об'єкті ІТС, інформація кінцева.

Наслідок 2. У будь-який кінцевий проміжок часу інформація, що

обробляється на об'єкті ІТС, кінцева.

Наслідок 3. Для обм іну інформацією м іж об'єктами ІТС потрібен кінцевий

час.

Наслідок 4. У будь-якій системі координат інф ормація про будь-яку подію

кінцева.

До останнього наслідку необхідне пояснення. Річ у тому, що при обміні

інформацією завжди відбуваєтьс я зміна матеріально-енергетичної фо рми її

представлення, а цей процес мож ливий тільки в часі. Крім того, інформація

завжди різними сп особами «перерозподілена» між об'єктами ІТС. Унаслідок