Анализ рисков информационной безопасности с помощью нейронных сетей и нечетких когнитивных карт. Лекция 9

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Информационная безопасность (ИБ) – это состояние защищенности информационной среды.
Кибербезопасность – это совокупность методов, технологий и продуктов, предназначенных для защиты целостности сетей, программ и данных от цифровых атак.
Объекты критической информационной инфраструктуры (КИИ) – это информационные системы, информационно-телекоммуникационные сети, автоматизированные системы управления (АСУ) субъектов КИИ.
Риск ИБ – это мера, учитывающая вероятность реализации угрозы и величину потерь (ущерба) от реализации этой угрозы.

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА РИСКОВ ИБ

АРХИТЕКТУРА ПРОМЫШЛЕННОЙ АСУ ТП
(ГОСТ Р МЭК 62443-3-3-2015)

ОПРЕДЕЛЕНИЯ
(ГОСТ Р 56205-2014 IEC/TS 62443-1-1:2009)
Зона безопасности – совокупность логических или физических объектов, к которым предъявляются общие требования безопасности.
Тракт – логическое объединение каналов связи, связывающие между собой две или более зоны безопасности.
Уровень безопасности – степень необходимой эффективности контрмер и внутренне присущих свойств безопасности устройств и систем для зоны или тракта, основанная на оценке риска для данной зоны или тракта.

ОБЩАЯ СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ РИСКОВ ИБ
(модель Клементса-Хоффмана)

ФОРМУЛА РИСКА
РИСК = УГРОЗА * УЯЗВИМОСТЬ * ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕСУРС
Локальный риск (для i-го информационного ресурса):
где – вероятности появления i-й угрозы и реализации i-й уязвимости; – стоимость (ценность) i-го ИР; – величина ущерба от реализации i-й угрозы.
Для совокупности информационных ресурсов:
а) максимальный локальный риск:
б) общий (суммарный) риск:
где – удельный вес (значимость) i-го ИР;
– общая стоимость (ценность) всех ИР.
(1)
(2)
(3)

ВЫЧИСЛЕНИЕ ОБЩЕГО РИСКА ИБ
где
Здесь:

ОЦЕНКА РИСКОВ ИБ С ПОМОЩЬЮ НС
Варианты построения НС:
а) многослойный персептрон;
б) РБФ-сеть;
в) нейро-нечеткая сеть ANFIS.
Процедура обучения НС:
Подготовка исходных данных
Построение обучающей выборки
Выбор архитектуры / структуры НС
Обучение / тестирование НС

ДОСТОИНСТВА применения НС для оценки рисков ИБ:
возможность обучения на реальных данных;
универсальность (НС – «универсальный аппроксиматор»).
НЕДОСТАТКИ:
отсутствие или недостаток реальных данных;
сложности обучения больших НС («проклятие размерности»);
непрозрачность, недостаточная интерпретируемость НС.
ВЫХОД: применение методов и технологий нечеткого когнитивного моделирования.

НЕЧЕТКАЯ КОГНИТИВНАЯ КАРТА (Fuzzy Cognitive Map)
– это модель системы (проблемы, ситуации) в форме ориентированного графа, состоящая из 3-х множеств:
где – множество концептов (вершин графа);
– множество связей между концептами (дуг графа);
– множество весов связей; n – число вершин графа.
Уравнения состояния концептов
где – переменная состояния концепта Сi; – функция активации концепта:
(1)
(2)
(3)

ВЕСА СВЯЗЕЙ НКК
Z – Zero; VS – Very Small; S – Small; M – Middle; H – High; VH – Very High

ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ НКК
Требуется оценить риски нарушения конфиденциальности (C5) и целостности (C6) информации, вызванные попыткой НСД (C1) и воздействием вредоносного ПО (C2).

СЦЕНАРИИ КОГНИТИВНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Сценарий А (НСД при отсутствии контрмер по ЗИ):
Сценарий B (Вредоносное ПВ при отсутствии контрмер по ЗИ):
Сценарий C (НСД при использовании контрмер по ЗИ):
Сценарий D (Вредоносное ПВ при использовании контрмер по ЗИ):

РИСКИ ИБ (до и после принятия контрмер по ЗИ)
– установившиеся значения переменных X5, X6 (через 8-10 итераций).

ДРУГИЕ КЛАССЫ НКК
Преимущества НКК по сравнению с НС:
наглядность;
прозрачность (интерпретируемость).
Но: субъективность в выборе весов связей НКК.