vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2019-46-1-90-102vdgtu-646Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕCOMPUTER SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND MANAGEMENTМОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА, СОЗДАННАЯ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ «CPN TOOlS»MODEL OF THE PROCESS OF FUNCTIONING OF THE INFORMATION PROTECTION SYSTEM FROM UNAUTHORIZED ACCESS CREATED IN THE SOFTWARE ENVIRONMENT OF IMITATION MODELING "CPN TOOLS"БоковаО. И.BokovaO. I.

доктор технических наук, профессор, заместитель начальника Воронежского института МВД России по научной работе.

Dr.Sci. (Technical), Prof., Deputy Head of the Voronezh Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia for Scientific Work.

idrovnikova@mail.ruДровниковаИ. Г.DrovnikovI. G.

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры автоматизированных информационных систем органов внутренних дел Воронежского института МВД России.

Dr. Sci. (Technical), Prof., Department of Automated Information Systems of Internal Affairs.

53 Patriotov Str., Voronezh 394065.

o.i.bokova@gmail.comПоповА. Д.PopovA. D.

преподаватель кафедры автоматизированных информационных систем органов внутренних дел Воронежского института МВД России.

Lecturer at the Department of Automated Information Systems of Internal Affairs Agencies.

53 Patriotov Str., Voronezh 394065.

anton.holmes@mail.ruРогозинЕ. А.RogozinE. A.

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных информационных систем органов внутренних дел Воронежского института МВД России.

Dr. Sci. (Technical), Prof., Department of Automated Information Systems of Internal Affairs.

53 Patriotov Str., Voronezh 394065.

evgenirogozin@yandex.ruВоронежский институт МВД РоссииРоссияVoronezh Institute of the Ministry of the Interior of the Russian FederationRussian Federation20191507201946190102Copyright © Бокова О.И., Дровникова И.Г., Попов А.Д., Рогозин Е.А., 20192019Бокова О.И., Дровникова И.Г., Попов А.Д., Рогозин Е.А.Bokova O.I., Drovnikov I.G., Popov A.D., Rogozin E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/646Цель

Цель. В настоящее время проведение вычислительного эксперимента над системой защиты информации от несанкционированного доступа, эксплуатируемой в автоматизированной системе, является трудоёмким процессом. Наибольшую сложность в данном направлении исследований представляет определение вероятностно-временных характеристик и формирование отчётов в процессе функционирования системы защиты информации. С целью анализа, получения и исследования вероятностно-временных характеристик данной системы необходимо разработать математическую модель её функционирования с использованием аппарата имитационного моделирования.

Метод

Метод. Одним из методов решения указанной проблемы является вычислительный эксперимент, в основе которого лежит построение имитационной модели. В качестве программного продукта имитационного моделирования была выбрана среда «CPN Tools», основными достоинствами которой являются: высокий уровень визуализации, возможность формирования различных отчётов по работе системы, быстрая модифицируемость моделей для решения другого класса задач, а также интеграция с другими программными средствами для формирования графических зависимостей.

Результат

Результат. Разработана имитационная модель системы защиты информации от несанкционированного доступа в программной среде «CPN Tools», позволяющая получать её вероятностно-временные характеристики, а также проводить исследования защищённости автоматизированной системы с учётом отвлечения значительных вычислительных ресурсов на процесс функционирования системы информационной безопасности при эксплуатации в автоматизированной системе в защищённом исполнении.

Вывод

Вывод. Имитационная модель системы защиты информации от несанкционированного доступа в программной среде «CPN Tools» может использоваться как инструмент при оценке защищённости специальными органами по аттестации объектов информатизации и структурными подразделениями уполномоченных ведомств, а также при проектировании подобных систем с целью недопущения логических ошибок, определения их временных характеристик и сравнения с имеющимися в соответствии с техническим заданием на разрабатываемую систему защиты информации от несанкционированного доступа.

Objectives

Objectives. At present, conducting a computational experiment on a system for protecting information from unauthorized access operated in an automated system is a time consuming process. The greatest difficulty in this area of research is the determination of probabilistic-temporal characteristics and the formation of reports during the operation of the information protection system. In order to analyze, obtain and study the probabilistic-time characteristics of this system, it is necessary to develop a mathematical model of its operation using an imitational modeling tool.

Method

Method. One of the methods for solving this problem is a computational experiment, which is based on the construction of a simulation model. The CPN Tools environment was chosen as a software simulation product, the main advantages of which are: a high level of visualization, the ability to generate various reports on the system operation, fast modifiability of models for solving a different class of problems, as well as integration with other software means for the formation of graphical dependencies.

Result

Result. A simulation model of the system for protecting information from unauthorized access in the “CPN Tools” software environment was developed. protected performance.

Conclusion

Conclusion. The presented im-model model of protecting information from unauthorized access in the software environment “CPN Tools” can be used as a tool in assessing the security of special bodies for the attestation of informatization objects and structural divisions of authorized departments. It can also be used in the design of such systems in order to prevent logical errors, determine their temporal characteristics and compare with the existing ones in accordance with the technical specifications for the system being developed to protect information from unauthorized access.

автоматизированная системасистема защиты информациинесанкционированный доступимитационная модельпрограммная средавероятностно-временные характеристикизащита информацииautomated systeminformation protection systemunauthorized accesssimulation modelsoftware environmentprobabilistic-temporal characteristicsinformation protectionReferencesГОСТ Р 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения // М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2006. — 12 c.GOST R 50922-2006. Zashchita informatsii. Osnovnyye terminy i opredeleniya // M.: Federal'noye agentstvo po tekhnicheskomu regulirovaniyu i metrologii, 2006. — 12 c. [GOST R 50922-2006. Data protection. Basic terms and definitions. — М.: Federal'noe agentstvo po tekhnicheskomu regulirovaniyu i metrologii, 2006. 12 p. (in Russ)].ФСТЭК РФ. Руководящий документ. Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем и требования по защите информации. М.: Воениздат, 1992. 16 с.FSTEK RF. Rukovodyashchiy dokument. Avtomatizirovannyye sistemy. Zashchita ot nesanktsionirovan-nogo dostupa k informatsii. Klassifikatsiya avtomatizirovannykh sistem i trebovaniya po zashchite informatsii. — M.: Voyenizdat, 1992. — 16 s. [FSTEC RF. Guidance document. Automated systems. Protection against unauthorized access to information. Classification of automated systems and requirements for information security. — M.: Military Publishing, 1992. — 16 p. (in Russ) ].ГОСТ Р 15408-2013. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. — М.: Стандартинформ, 2014. 152 c.GOST R 15408-2013. Metody i sredstva obespecheniya bezopasnosti. Kriterii otsenki bezopasnosti informatsionnykh tekhnologiy. M.: Standartinform, 2014. 152 c [GOST R 15408-2013. The order of creation of the automated systems of protected construction Methods and means of ensuring security. Criteria for assessing the security of information technology. M.: STANDARTINFORM, 2014. 152 p. (in Russ)].Математическая модель оценки эффективности систем защиты информации с использованием преобразования Лапласа и численного метода Гивенса / И.Г. Дровникова [и др.] // Труды СПИИРАН. № 3 (52) (2017). С.-Пб.: СПИИРАН, 2017. 2017. № 3(52). С. 234–258. DOI 10.15622/sp.52.Matematicheskaya model' otsenki effektivnosti sistem zashchity informatsii s ispol'zovaniyem pre-obrazovaniya Laplasa i chislennogo metoda Givensa / I.G. Drovnikova [i dr.] // Trudy SPIIRAN. № 3 (52) (2017). S.-Pb.: SPIIRAN, 2017. 2017. № 3(52). S. 234–258. DOI 10.15622/sp.52. [Mathematical model for estimating the efficiency of information security systems by means of Laplace transformation and Givens method / I.G. Drovnikova [and others] // Trudy SPIIRAN — SPIIRAS Proceedings. 2017. Vol. 3(52). pp. 234–258 (in Russ)].Беляева О.В. Имитационное моделирование систем защиты информации / О.В. Беляева, В.А. Грицык // Международный журнал экспериментального образования. 2010. № 5. С. 67.Belyayeva O.V. Imitatsionnoye modelirovaniye sistem zashchity informatsii / O.V. Belyayeva, V.A. Gritsyk // Mezhdunarodnyy zhurnal eksperimental'nogo obrazovaniya. 2010. № 5. S. 67. [Belyaeva O.V. Simulation modeling of information security systems / O.V. Belyaeva, V.A. Gricyk // Mezhdunarodnyj zhurnal ehksperimental'nogo obrazovaniya. 2010. vol 5. pp. 67 (in Russ)]Григорьев В.А. Имитационная модель системы защиты информации / В.А. Григорьев, А.В. Карпов // Программные продукты и системы. 2005. № 2. С. 26–30.Grigor'yev V.A. Imitatsionnaya model' sistemy zashchity informatsii / V.A. Grigor'yev, A.V. Karpov // Programmnyye produkty i sistemy. 2005. № 2. S. 26–30. [Grigor'ev V.A. Simulation model of information security system / V.A. Grigor'ev, A.V. Karpov // Programmnye produkty i sistemy. 2005. Vol. 2. pp. 26–30 (in Russ)].«Страж NT». Руководство администратора. URL: http://www.guardnt.ru/download/doc/admin_guide_nt_3_0.pdf (дата обращения: 23.07.2018).«Strazh NT». Rukovodstvo administratora. «The Guardian NT». [Administrator's guide. Available at: http://www.rubinteh.ru/public/opis30.pdf (accessed 23.07.2018) (in Russ)].Система защиты информации от несанкционированного доступа «Страж NT». Описание применения. URL: http://www.rubinteh.ru/public/opis30.pdf (дата обращения: 23.07.2018).Sistema zashchity informacii ot nesankcionirovannogo dostupa «Strazh NT». Opisanie primeneniya. [System of protection of information from unauthorized access «Guardian NT». Description of the application. Available at: http://www.guardnt.ru/download/doc/admin_ guide_nt_3_0.pdf (accessed 23.07.2018) (in Russ)].Charaf Н. A colored Petri-net model for control execution of distributed systems / H. Charaf, S. Azzouzi // 4th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT). 2017. pp. 277–282.Charaf Н. A colored Petri-net model for control execution of distributed systems / H. Charaf, S. Azzouzi // 4th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT). 2017. pp. 277–282.Меньших В.В. Получение оценок эффективности системы защиты информации с использованием автоматной модели имитации функционирования защищённой информационной системы / В.В. Меньших, Е.В. Петрова // Информация и безопасность. 2011. Т. 14. № 1. С. 125–128.Men'shikh V.V. Polucheniye otsenok effektivnosti sistemy zashchity informatsii s ispol'zovaniyem avtomatnoy modeli imitatsii funktsionirovaniya zashchishchonnoy informatsionnoy sistemy / V.V. Men'shikh, Ye.V. Petrova // Informatsiya i bezopasnost'. 2011. T. 14. № 1. S. 125–128.Men'shih V.V. Obtaining assessments of the effectiveness of the information security system using the automatic model of simulating the functioning of a secure in formation system / V.V. Men'shih, E.V. Petrova // Informaciya i bezopasnost'. 2011. vol. 16. Issue 1. pp. 125–128 (in Russ)].Jasiul В. Detection and Modeling of Cyber Attacks with Petri Nets / B. Jasiul, M. Szpyrka, J. Sliwa // Entropy. 2014. Vol. 16. Issue 12. pp. 6602–6623.Jasiul В. Detection and Modeling of Cyber Attacks with Petri Nets / B. Jasiul, M. Szpyrka, J. Sliwa // Entropy. 2014. vol. 16. Issue 12. pp. 6602–6623.Network security analyzing and modeling based on Petri net and Attack tree for SDN / Y. Linyuan [and others] // 2016 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC). — 2016. pp. 133–187. 13. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы / Ю.Н. Павловский. — М.: Фазис: ВЦ РАН, 2000. С. 134.Network security analyzing and modeling based on Petri net and Attack tree for SDN / Y. Linyuan [and others] // 2016 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC). — 2016. pp. 133–187.Краснощёков П.С. Оптимизация в автоматизированном проектировании / П.С. Краснощёков, В.В. Моро- зов, Н.М. Попов. М.: МАКС Пресс, 2008. 323 с.Pavlovskiy YU.N. Imitatsionnyye modeli i sistemy / YU.N. Pavlovskiy. — M.: Fazis: VTS RAN, 2000. — S. 134. [Pavlovsky Yu. N. Simulation models and systems / Yu. N. Pavlovsky. M.: Fazis: VC RAN, 2000. 134 p. (in Russ)].Nikishin K. Implementation of time-triggered ethernet using colored Petri NET / K. Nikishin, N. Konnov, D. Pashchenko // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017. pp. 1–5.Krasnoshchokov P.S. Optimizatsiya v avtomatizirovannom proyektirovanii / P.S. Krasnoshchokov, V.V. Morozov, N.M. Popov. M.: MAKS Press, 2008. 323 s. [Krasnoshchekov P.S. Optimization in computer-aided design / P.S. Krasnoshchekov, V.V. Morozov, N.M. Popov. M.: MAKS Press. ] 2008. ] 323 p. (in Russ)].Korniyenko B.Y. Design and research of mathematical model for information security system in computer network / B.Y. Korniyenko, L.P. Galata // Science-Based Technologies. 2017. Vol. 34. Issue 2. pp. 114–118.Nikishin K. Implementation of time-triggered ethernet using colored Petri NET / K. Nikishin, N. Konnov, D. Pashchenko // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). ]2017. Pp. 1–5.White S.C. Comparison of Security Models: Attack Graphs Versus Petri Nets / S.C. White, S.S. Sarvestani // Advances in Computers. 2014. vol. 94. — pp. 1–24.Korniyenko B.Y. Design and research of mathematical model for information security system in computer network / B.Y. Korniyenko, L.P. Galata // Science-Based Technologies. 2017. Vol. 34. Issue 2. pp. 114–118.Исхаков С.Ю. Имитационная модель комплексной сети систем безопасности / С.Ю. Исхаков, А.А. Шелупанов, А.Ю. Исхаков // Управление, вычислительная техника и информатика. Доклады ТУСУРа. — 2014. — Вып. 2 (32). — C. 82–86.White S.C. Comparison of Security Models: Attack Graphs Versus Petri Nets / S.C. White, S.S. Sarvestani // Advances in Computers. 2014. Vol. 94. pp. 1–24.Yang N. Modeling and quantitatively predicting software security based on stochastic Petri nets / N. Yang, H. Yu, Z. Qian, H. Sun // Mathematical and Computer Modelling. — 2012. — Vol. 55. — Issues 1–2. — pp.102–112.Iskhakov S.YU. Imitatsionnaya model' kompleksnoy seti sistem bezopasnosti / S.YU. Iskhakov, A.A. Shelupanov, A.YU. Iskhakov // Upravleniye, vychislitel'naya tekhnika i informatika. Doklady TU-SURa. 2014. Vyp. 2 (32). C. 82–86. [Iskhakov S.Yu. Simulation model of an integrated network of security systems / S.Yu. Iskhakov, A.A. SHelupanov, A.Yu. Iskhakov // Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika i informatika. Doklady TUSURa. 2014. Vol. 32. Issue 2. pp. 82–86 (in Russ)]Klaic А. Conceptual Modeling of Information Systems within the Information Security Policies / A. Klaic, M. Golub // Journal of Economics / Business and Management. — 2013. — vol. 1. — Issue 4. — pp. 371–376.Yang N. Modeling and quantitatively predicting software security based on stochastic Petri nets / N. Yang, H. Yu, Z. Qian, H. Sun // Mathematical and Computer Modelling. 2012. Vol. 55. Issues 1–2. Pp. 102–112.Nazareth D. System dynamics model for information security management / D. Nazareth, J. Choi // Information & Management. 2015. vol. 52. Issue 1. — pp. 123–134.Klaic А. Conceptual Modeling of Information Systems within the Information Security Policies / A. Klaic, M. Golub // Journal of Economics/ Business and Management. 2013. Vol. 1. Issue 4. Pp. 371–376.Complex Event Processing Modeling by Prioritized Colored Petri Nets / H. Macià [and others] // IEEE Access. 2016. — vol 4. pp. 7425–7439.Nazareth D. System dynamics model for information security management / D. Nazareth, J. Choi // Information & Management. 2015. Vol. 52. Issue 1. pp. 123–134.Стельмашонок Е.В. Возможности имитационного моделирования для исследования функционирования системы защиты информации / Е.В. Стельмашонок, В.Л. Стельмашонок // Петербургский экономический журнал. 2017. №4. С. 57–68.Complex Event Processing Modeling by Prioritized Colored Petri Nets / H. Macià [and others] // IEEE Access. 2016. vol 4. Pp. 7425–7439.Алгоритм имитационной модели противодействия несанкционированному доступу к автоматизированной информационной системе специального назначения средствами защиты информации / С.С. Кочедыков [и др.] // Математические методы и информационные технологии управления в науке, образовании и право- охранительной сфере. 2017. С. 98–103.Stel'mashonok Ye.V. Vozmozhnosti imitatsionnogo modelirovaniya dlya issledovaniya funktsioniro-vaniya sistemy zashchity informatsii / Ye.V. Stel'mashonok, V.L. Stel'mashonok // Peterburgskiy ekonomicheskiy zhurnal. 2017. №4. S. 57–68. [Stel'mashonok E.V. The possibilities of simulation for the study of the functioning of the information security system / E.V. Stel'mashonok, V.L. Stel'mashonok // Peterburgskij ehkonomicheskij zhurnal. 2017. vol. 4. Pp. 57–68 (in Russ)].Бугров Ю.Г. Повышение качества имитационной модели системы защиты информации / Ю.Г. Бугров, В.В. Мирошников, Д.В. Кочергин // Информация и безопасность. 2008. Т. 11. № 1. С. 69–73.Algoritm imitatsionnoy modeli protivodeystviya nesanktsionirovannomu dostupu k avtomatiziro-vannoy informatsionnoy sisteme spetsial'nogo naznacheniya sredstvami zashchity informatsii / S.S. Kochedykov [i dr.] // Matematicheskiye metody i informatsionnyye tekhnologii upravleniya v nauke, obrazovanii i pravookhranitel'noy sfere. 2017. S. 98–103. [Algorithm of the simulation model of counteraction to unauthorized access to an automated information system of a special purpose by means of information security / S.S. Kochedykov [and otheres] // Matematicheskie metody i informacionnye tekhnologii upravleniya v nauke, obrazovanii i pravoohranitel'noj sfere. 2017. pp. 98–103 (in Russ)].Рогозин Е.А. Модель функционирования типовой системы защиты информации от несанкционированного доступа в автоматизированных информационных системах ОВД / Е.А. Рогозин, А.Д. Попов // Вестник Воронежского института МВД России. 2016. № 4. С. 122–132.Bugrov YU.G. Povysheniye kachestva imitatsionnoy modeli sistemy zashchity informatsii / YU.G. Bug-rov, V.V. Miroshnikov, D.V. Kochergin // Informatsiya i bezopasnost'. 2008. T. 11. № 1. S. 69–73. [Bugrov Yu.G. Improving the quality of the simulation model of the information security system / Yu.G. Bugrov, V.V. Miroshnikov, D.V. Kochergin // Informaciya i bezopasnost'. 2008. Vol. 11. Issue 1. Pp. 69–73 (in Russ]Синегубов С.В. Моделирование систем и сетей телекоммуникаций / С.В. Синегубов. Воронеж: Воронеж. ин-т МВД России, 2016. — 336 с.Rogozin Ye.A. Model' funktsionirovaniya tipovoy sistemy zashchity informatsii ot nesanktsioniro-vannogo dostupa v avtomatizirovannykh informatsionnykh sistemakh OVD / Ye.A. Rogozin, A.D. Popov // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. 2016. № 4. S. 122–132. [Rogozin E.A. Model operation of the standard information system of protection against unauthorized access to automated information systems of the Law Enforces Agencies / E.A. Rogozin, A.D. Popov // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii — Bulletin of the Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia. 2016. № 4. Pp. 122–132 (in Russ)]Моделирование многоуровневых систем защиты информации REDS / А.В. Володько [и др.] // Телекоммуникационные устройства и системы. 2014. С. 423–426.Sinegubov S.V. Modelirovaniye sistem i setey telekommunikatsiy / S.V. Sinegubov. Voronezh: Voronezh. in-t MVD Rossii, 2016. 336 s. [Sinegubov S.V. Modelirovanie sistem i setej telekommunikacij / S.V. Sinegubov— Voronezh: Voronezh. Institute of MIA of Russia. 2016. 336 p. (in Russ)]Климов С.М. Имитационные модели испытаний критически важных информационных объектов в условиях компьютерных атак / С.М. Климов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. № 8 (181). С. 27–36.Modelirovaniye mnogourovnevykh sistem zashchity informatsii REDS / A.V. Volod'ko [i dr.] // Telekommunikatsionnyye ustroystva i sistemy. 2014. S. 423–426. [Modeling of multi-level information security systems REDS / A.V. Volod'ko [and others] // Telekommunikacionnye ustrojstva i sistemy. 2014. Pp. 423–426 (in Russ)]Klimov S.M. Imitatsionnyye modeli ispytaniy kriticheski vazhnykh informatsionnykh ob"yektov v usloviyakh komp'yuternykh atak / S.M. Klimov // Izvestiya YUFU. Tekhnicheskiye nauki. 2016. № 8 (181). S. 27–36. [Klimov S.M. Simulation models of testing critical information objects in conditions of computer attacks / S.M. Klimov // Izvestiya YUFU. Tekhnicheskie nauki. 2016. Vol. 181 Issue 1. pp. 27–36 (in Russ)]Klimov S.M. Imitatsionnyye modeli ispytaniy kriticheski vazhnykh informatsionnykh ob"yektov v usloviyakh komp'yuternykh atak / S.M. Klimov // Izvestiya YUFU. Tekhnicheskiye nauki. 2016. № 8 (181). S. 27–36. [Klimov S.M. Simulation models of testing critical information objects in conditions of computer attacks / S.M. Klimov // Izvestiya YUFU. Tekhnicheskie nauki. 2016. Vol. 181 Issue 1. pp. 27–36 (in Russ)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.