Санкт-Петербург

 
Кляус Татьяна Константиновна 
Год рождения: 1993 
Университет ИТМО, факультет безопасности информационных 
технологий, кафедра проектирования и безопасности компьютерных 
систем, аспирант 
Направление подготовки: 10.06.01 – Информационная безопасность 
e-mail: [e-mail] 
УДК 004.056 
ВЫБОР СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ, ОБРАБАТЫВАЕМОЙ В СИСТЕМЕ 
ЭЛЕКТРОННОГО ДОКУМЕНТООБОРОТА, МЕТОДОМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
ОПТИМАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ ИГРОКА В АНТАГОНИСТИЧЕСКОЙ ИГРЕ 
С НУЛЕВОЙ СУММОЙ 
Кляус Т.К. 
Научный руководитель – д.т.н., профессор Гатчин Ю.А. 
Задача защиты системы электронного документооборота сводится к задаче классической защиты 
информационной системы, что подразумевает применение механизмов контроля целостности 
используемого программного обеспечения, регистрации событий, криптографической защиты, 
межсетевого экранирования, антивирусной защиты и т.д. В работе задача защиты системы 
электронного документооборота от атак канального, сетевого и транспортного уровней решена с 
помощью определения оптимальной стратегии игрока (защитника информационной системы) путем 
нахождения седловой точки. В качестве элементов матрицы игры взяты коэффициенты 
эффективности средств защиты информации из графиков оценки безопасности (Security Value Maps) 
NSS Labs. 
Ключевые слова: информационная безопасность, атака, антагонистическая игра, средства защиты 
информации, межсетевой экран, средство предотвращения вторжений. 
Внедрение систем электронного документооборота (СЭД) охватывает организации и 
предприятия различных отраслей деятельности. Информация, циркулирующая в системах 
данного типа, как правило, содержит конфиденциальную информацию (персональные 
данные, коммерческую или служебную тайну и т.д.). Содержащаяся в электронных 
документах информация требует защиты от ее утечки. 
К задаче защиты СЭД необходимо подходить с точки зрения классической защиты 
информационной системы (ИС). Необходимо использовать механизмы, обеспечивающие: 
1. контроль целостности используемого программного обеспечения; 
2. регистрацию событий в ИС; 
3. криптографическую защиту; 
4. межсетевое экранирование; 
5. виртуальные частные сети; 
6. антивирусную защиту; 
7. аудит информационной безопасности [1]. 
Существуют различные подходы к выбору средств защиты ИС. В том числе для 
решения данной задачи могут применяться методы теории игр [2]. 
Для атаки СЭД и нарушения конфиденциальности циркулирующих в ней электронных 
документов злоумышленник может использовать уязвимости протоколов канального, 
сетевого, транспортного уровней, а также уровня приложений модели OSI. Межсетевые 
экраны (МЭ) и системы предотвращения вторжений (СПВ) являются наиболее 
распространенными средствами защиты информации (СЗИ) в корпоративных сетях. 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
79 
МЭ позволяет контролировать отправляемый и принимаемый трафик посредством 
фильтрации пакетов в соответствии с заданными правилами (политикой безопасности). В 
настоящее время в корпоративных информационных системах применяются МЭ «нового 
поколения» – Next Generation Firewalls (NGFW). В отличие от традиционных МЭ, МЭ 
«нового поколения» осведомлены о запущенных в системе приложениях, способны 
отслеживать передаваемый и принимаемый трафик на 2–7 уровнях модели OSI 
(традиционные МЭ отслеживают трафик на 2–4 уровнях), имеют возможность настраивать 
правила политики безопасности МЭ для конкретного пользователя, поддерживают работу 
устройства как в режиме моста, так и в режиме маршрутизации. Кроме того, МЭ «нового 
поколения» имеют интегрированную СПВ, которая обнаруживает атаки с помощью их 
сигнатур и эвристических методов [3]. 
Предположим, что у администратора безопасности на выбор есть следующие 
аппаратные МЭ «нового поколения» с интегрированными СПВ: FortiNet FortiGate 600D 
v.5.4.5, Palo Alto Networks PA-5250, Checkpoint Software Technologies 15600. Выберем 
наиболее оптимальный вариант МЭ с помощью методов теории игр на основе данных 
исследований, проведенных независимой лабораторией NSS Labs [4]. В таблице приведены 
данные об эффективности безопасности (Security Effectiveness) МЭ и СПВ из графиков 
оценки безопасности (Security Value Maps) NSS Labs. 
Взаимодействие между злоумышленником и защитником ИС может быть представлено 
как антагонистическая игра с нулевой суммой. Эффективность безопасности СЗИ может 
быть интерпретирована как вероятность того, что атака не будет реализована 
злоумышленником, т.е. приведенные значения являются выигрышами защитника системы. 
Стратегиями игрока I (защитника системы) является применение одного из 
вышеперечисленных СЗИ, а стратегиями игрока II (злоумышленника) – реализация атак, 
обнаруживаемых СПВ (например, атаки канального уровня), или атак, обнаруживаемых МЭ 
(атаки сетевого и транспортного уровней) [5]. 
Таблица. Выбор СЗИ с помощью нахождения седловой точки 
№ 
п/п 
Средства защиты информации 
Эффективность безопасности 
ik
k
i
a
min


СПВ 
МЭ 
1 
FortiNet FortiGate 600D v.5.4.5 
0,79 
1 
0,79 
2 
Palo Alto Networks PA-5250 
0,4 
0,94 
0,4 
3 
Checkpoint Software Technologies 15600 
0,9 
0,94 
0,9 
ik
i
k
a
max
β

0,9 
1 
Приведенная таблица представляет собой матрицу выигрышей: 
 
n
m
ik
a
H
,

, i=1…m, k=1…n; 


m
a
a
a
A
,...,
,
2
1

– множество стратегий игрока I (защитника СЭД); 


n
b
b
b
B
,...,
,
2
1

– множество стратегий игрока II (злоумышленника). 
Для определения оптимальной стратегии игрока необходимо найти седловую точку, 
которая представляет собой ситуацию равновесия и является лучшим откликом на стратегии 
другого игрока. 
Для построения стратегии игрока I используется принцип максимина, основанный на 
максимизации минимальных выигрышей. Для этого в каждой строке таблицы находится 
минимальный элемент 
ik
k
i
a
min


, i=1, 2, 3. 
Затем выбирается максимальное число 
ik
k
i
a
min
max


. 

---

Альманах научных работ молодых ученых 
XLVII научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО. Том 1 
80 
В данном случае, α=0,9. 
Для построения стратегии игрока II используется принцип минимакса, основанный на 
минимизации максимальных потерь. Для этого в каждом столбце таблицы ищется 
максимальный элемент 
ik
i
k
a
max
β

, k=1, 2. 
Затем выбирается минимальное число 
ik
i
k
a
max
min
β

. 
В данном случае β=0,9. 
Найденная ситуация является равновесной: 
ik
i
k
ik
k
i
a
a
max
min
min
max

. 
Оптимальной стратегией защитника ИС является установка Checkpoint Software 
Technologies 15600. 
Безусловно, подобный подход к определению наилучшего СЗИ для СЭД имеет ряд 
ограничений – для его применения необходимо точно знать вероятность обнаружения 
программным или аппаратным средством той или иной атаки, что на практике возможно не 
всегда. Однако в данном случае, при наличии рассчитанного на основании методики 
коэффициента эффективности безопасности СЗИ, определение оптимальной стратегии 
защитника системы является возможным.