Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Одним из обязательных условий успешности реализации инновационного производственно-экономического проекта является надежное обеспечение его информационной безопасности [1]. Специфика инновационной и венчурной деятельности, как правило, предполагает широкое использование современных информационных технологий управления организационными и производственно-технологическими процессами, что (при несовершенстве системы защиты информации) может быть связано с определенными рисками. Это делает актуальным развитие методологического аппарата анализа угроз и поддержки принятия управленческих решений по обеспечению информационной безопасности инновационных проектов. Однако появившиеся в последнее время научные работы в этой области ограничиваются в основном исследованиями теоретико-методологических экономических (с точки зрения обеспечения безопасности интеллектуального капитала [2] и защиты информации в условиях недобросовестной конкуренции [3], а также применительно к отдельным сферам экономической деятельности: например, инновациям в промышленном производстве [4] и коммерции [5]), организационно-правовых ([6]) и информационно-аналитических ([7]) аспектов проблемы, тогда как не меньшее значение имеют разработки, ориентированные на непосредственное использование в практической деятельности предприятий и организаций, осуществляющих инновационную деятельность.

Целью настоящей работы является разработка инструментария анализа ситуаций (совокупностей внешних условий), возникающих при реализации инновационного проекта и рассматриваемых с точки зрения возможных угроз информационной безопасности. Применяемый подход основан на использовании аппарата нечетких множеств и отношений [8] и методологии теории принятия решений [9], что дает новые возможности для выбора вариантов системы информационной безопасности проекта. Прикладное значение работы связано с необходимостью минимизации затрат негосударственных предприятий и организаций (в том числе малых предприятий [10]), для которых система мер защиты информации не является строго регламентированной и может быть выбрана из соображений разумной достаточности.

Нечеткий теоретико-множественный анализ угроз информационной безопасности

Под угрозой информационной безопасности инновационного проекта в соответствии с [1] будем понимать событие, процесс или явление, которое посредством воздействия на информацию или другие компоненты информационной системы может привести к нанесению ущерба субъектам, занимающимся инновационной деятельностью.

Пусть Threat = {Threat1, Threat2,…, ThreatI} – конечное множество предполагаемых независимых угроз информационной безопасности рассматриваемого инновационного проекта. Текущая (рассматриваемая с точки зрения угроз информационной безопасности проекта) ситуация Sit(tk), в которой реализуется проект, может быть представлена в виде определенного на универсуме нечеткого множества

hreatSit(tk) = {(Threati, μ_i(t_k))| i = 1,2,…,I},

где определенная на отрезке [0, 1] функция принадлежности μ_i(tk) характеризует уровень угрозы Threati (i = 1,2,…,I) в ситуации Sit на этапе tk (k = 1,2,…, K) реализации проекта. Для определения μ_i(tk) может быть использован предложенный в [11] подход, в рамках которого уровень риска угрозы находится на основе определяемых экспертами значений вероятности угрозы и последствий при реализации этой угрозы (в соответствии с ITU-T Recommendation E.408. Telecommunication Network Security Requirement, 2004.). Возможен также подход (например, [12]), когда уровень угрозы непосредственно оценивается экспертами в вербальной шкале, после чего определяется относительное числовое значение показателя с использованием неравномерной шкалы соответствия, пример которой приведен в табл. 1.

Таблица 1

Пример шкалы соответствия между вербальными и относительными числовыми значениями уровня угрозы

При этом возможны промежуточные значения показателя. Если в экспертизе участвует несколько специалистов, то общее относительное значение уровня угрозы может быть получено как взвешенное среднее индивидуальных значений (весовые коэффициенты отражают соотношения квалификаций экспертов). В случаях, когда эксперты затрудняются в непосредственной оценке угрозы, может быть применен метод парных сравнений Саати [13].

Носителем нечеткого множества hreatSit(tk) является совокупность угроз, присутствующих в ситуации Sit(tk):

Supp (hreatSit(tk)) = {Threati, μ_i(tk))| μ_i(tk)) > 0, i = 1,2,…,I}

Ядро нечеткого множества нечеткого множества hreatSit(tk) представляет собой совокупность угроз высокого уровня в ситуации Sit(tk):

Kern (hreatSit(tk)) = {Threati, μ_i(tk))| μ_i(tk)) = 1, i = 1,2,…,I}.

Рассмотрим множество всех возможных ситуаций

ST = {Sit(tk)|hreatSit(tk) = {(Threati, μ_i(tk)), i = 1,2,…,I, 0 ≤ μ_i(tk)) ≤ 1} ,k = 1,2,…, K}.

Определенная на ST операция нестрогого включения нечетких множеств порождает отношение нестрогого доминирования ситуаций ∠ в соответствии с правилом:

для любых Sit*, Sit*∠ S выполняется Sit* ∠ Sit**, если

μ_i*(tk) ≤ μ_i**(tk) при всех i = 1,2,…,I, k = 1,2,…, K.

Введенное отношение нестрогого доминирования ситуаций будет отношением частичного порядка на множестве ситуаций ST, поскольку (как нетрудно видеть) для него выполняются требуемые условия:

– рефлексивность: Sit*∠ Sit*;

– антисимметричность:

Sit*∠Sit**, Sit**∠Sit* ⇒ Sit* = Sit**;

– транзитивность:

Sit*∠Sit**, Sit**∠Sit***⇒Sit*∠Sit***.

При решении практических задач, связанных с обеспечением информационной безопасности инновационных проектов, целесообразно рассматривать конечное (состоящее из N элементов) множество возможных ситуаций ST*: ST*⊆ST, | ST* | = N .

Применительно к введенному отношению частичного порядка множество верхних граней для ST* будет состоять из ситуаций Sit**∈ST, нестрого доминирующих все ситуации из множества ST*, т.е.

ST** = {Sit** | Sit∠Sit**, ∀Sit∈ST*}.

Точная верхняя грань (supremum) представляет собой минимальную верхнюю грань, которая (в силу конечности множества ST*) всегда существует

sup ST* = Sit* : Sit*∠Sit, ∀Sit∈ST**.

Если ситуация Sit*, представляющая собой точную верхнюю грань множества ST*, является элементом этого множества, то она является также максимальным элементом множества ST*, т.е.

max ST* = sup ST* при sup ST*∈ST*.

Понятия точной нижней грани (inf) и минимума (min) применительно к множеству ситуаций (с учетом введенного отношения частичного порядка ∠) определяются аналогичным образом. Основываясь на введенных понятиях точных граней, естественно ввести операции над ситуациями угроз информационной безопасности проектов.

Объединением ситуаций Sit* и Sit** назовем точную верхнюю грань множества, состоящего из двух этих ситуаций:

Sit*∪Sit** = sup {Sit*, Sit**}.

Пересечением ситуаций Sit* и Sit** назовем точную нижнюю грань множества, состоящего из двух этих ситуаций:

Sit*∩Sit** = inf {Sit*, Sit**}.

Упорядочение ситуаций в соответствии с уровнями угроз информационной безопасности проектов и введение операций над ситуациями позволяют формулировать и решать задачи выбора вариантов системы информационной безопасности.

Выбор вариантов системы информационной безопасности инновационного проекта

Будем полагать, что для совокупности ситуаций <Sit1, Sit2, …, SitM > известны решения по обеспечению информационной безопасности (в виде вариантов системы организационных мероприятий, технологий, технических средств и т.д.) Variants = <Var1, Var2, …, VarM > : Varm ~ Sitm (m = 1,2,…,M), из которых нужно выбрать вариант, подходящий для множества возможных (при реализации рассматриваемого инновационного проекта) ситуаций ST* = {Sit1*, Sit2*, …, SitJ*}, исходя из желательной минимальности различного рода издержек и затрат при создании и эксплуатации системы информационной безопасности f(Var):

f(Var)→min, Var∈Variants*.

Для сокращения области выбора Variants до совокупности подходящих для ST* вариантов Variants*⊆Variants предлагается использовать следующие стратегии:

1. Гарантированная стратегия:

Variants* = {Var | Var∈Variants, Var ~ Sit: sup Sit*∠Sit}.

2. Байесовская стратегия:

Variants* = {Var | Var∈Variants, Var ~ Sit: Sit^B∠Sit}.

где SitB – байесовская ситуация, характеризуемая нечетким множеством угроз

hreatSit^B (tk) = {(Threati, | i = 1,2,…,I},

pj – вероятность возникновения ситуации Sitj* (j = 1,2,…,J). Если вероятности pj неизвестны, то (в соответствии с принципом неопределенности Лапласа можно предположить что все ситуации равновероятны, и положить pj = 1/J (j = 1,2,…,J).

3. Взвешенная стратегия (аналог подхода Гурвица в теории игр с природой [10]):

Variants* = {Var | Var∈Variants, Var ~ Sit : Sit^G∠ Sit},

где Sit^G – взвешенная ситуация, характеризуемая нечетким множеством угроз

hreatSitG(tk) = {(Threati, (λμ_i(tk) Inf +  (1 – λ)μ_i(tk) Sup)) | i = 1,2,…,I},

λ – коэффициент оптимизма/пессимизма при оценке угроз (0 ≤ λ ≤ 1),

hreatSit ^Inf(tk) = {(Threati, μ_i(tk) ^Inf ) | i = 1,2,…,I} ~ sup Sit*,

hreatSit ^Sup(tk) = {(Threati, μ_i(tk) ^Sup) | i = 1,2,…,I}~ inf Sit*.

Общим для всех предлагаемых стратегий является построение на основе множества возможных ситуаций ST* некоторой базовой ситуации (характеризуемой своим нечетким множеством угроз), после чего из множества Variants выделяется подмножество Variants*, включающее в себя варианты, соответствующие ситуациям, нестрого доминирующим базовую ситуацию.

Рассмотрим пример выбора варианта системы информационной безопасности на основе применения предложенных стратегий. Пусть имеющийся набор вариантов системы информационной безопасности, соответствующих определенным ситуациям, и набор ситуаций, для которых необходимо выбрать соответствующий вариант, характеризуются данными, приведенными в табл. 2, 3.

В рамках рассматриваемого примера определяемые в соответствии с предложенными стратегиями базовые ситуации приведены в табл. 4.

Используя данные табл. 2–4, нетрудно видеть, что:

– при использовании гарантированной стратегии: Variants* = {Var3, Var5},

– при использовании Байесовской стратегии (pj = 0,2, j = 1,2,…,5): Variants* = {Var3, Var5, Var7},

– при использовании взвешенной стратегии (l = 0,5): Variants* = {Var3, Var5, Var6}.

Таблица 2

Значения функции принадлежности угроз, учитываемых имеющимися вариантами системы информационной безопасности

Таблица 3

Значения функции принадлежности угроз, присущих ситуациям, для которых необходимо выбрать вариант системы информационной безопасности

Таблица 4

Значения функции принадлежности угроз для базовых ситуаций