Характеристики качества программных средств. Выбор характеристик качества в проектах программных средств

и требований к качеству информации для потребителей. Безопасность

их функционирования определяется проявлениями дестабилизирующих

факторов, приносящих большой ущерб:

— техническими отказами внешней аппаратуры и искажениями исходной

информации  от объектов внешней среды и от пользователей систем

и обработанной информации;

— случайными сбоями и физическими разрушениями элементов и

компонентов аппаратных средств вычислительных комплексов и средств

телекоммуникации;

— дефектами и ошибками в комплексах программ обработки информации

и в данных;

— пробелами и недостатками в средствах обнаружения опасных отказов

и оперативного восстановления работоспособного состояния  систем,

программ  и данных.

При анализе характеристик  функциональной безопасности целесообразно

выделять  два класса систем и их ПС. Первый класс составляют

системы, имеющие встроенные комплексы программ жесткого регламента

реального времени, автоматизированно управляющие  динамическими

внешними  объектами или процессами. Время  необходимой реакции на

332

11.5. Характеристики  защиты и безопасности функционирования  программных средств

отказовые ситуации таких систем обычно исчисляется  секундами или долями

секунды, и процессы восстановления работоспособности  должны

проводиться за это время в достаточной  степени автоматизированно (бортовые

системы в авиации, на транспорте, в некоторых  средствах вооружения,

системы управления атомными электростанциями). Эти системы используют

относительно  небольшие информационные ресурсы, сложные

логические  комплексы программ управления и  практически недоступны

для предумышленных негативных внешних воздействий.

Системы второго класса применяются для управления процессами и

обработки деловой информации из внешней среды, в которых активно

участвуют специалисты-операторы (банковские, административные, штабные

военные системы). Допустимое время реакции  на опасные отказы в

этих  системах может составлять десятки  секунд и минуты, и операции по

восстановлению  работоспособности частично могут  быть доверены специалистам-

администраторам по обеспечению функциональной безопасности.

В этих системах возможны предумышленные негативные внешние

воздействия, однако они ниже не рассматриваются.

Понятия и характеристики функциональной безопасности систем

близки к понятиям наделсности  (см. выше п. 11.3). Основное различие

состоит в том, что в показателях надежности учитываются все реализации

опасных отказов, а в характеристиках  функциональной безопасности

следует регистрировать и учитывать только те отказы, которые

привели к столь большому, катастрофическому  ущербу, что отразились на

безопасности  системы и информации для потребителей. Статистически

таких отказов  может быть в несколько раз  меньше, чем учитываемых в

значениях надежности. Однако методы, влияющие факторы  и реальные

значения  характеристик надежности ПС могут  служить ориентирами при

оценке  функциональной безопасности критических  систем. Поэтому способы

оценки  характеристик и испытаний функциональной безопасности

могут базироваться на методах определения надежности функционирования

комплексов  программ и баз данных.

Ущерб от дефектов и ошибок программ и данных может проявляться

в более  или менее систематических отказах, каждый из которых отражается

на надежности, но не является катастрофой с большим  ущербом, влияющим

на безопасность системы. Накопление таких отказов  со временем

333

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

может приводить  к последствиям, нарушающим функциональную безопасность

систем  и их применение. Таким образом, дополнительно  сближаются

понятия и характеристики надежности и функциональной безопасности

сложных систем и ПС.

Эффективная система защиты информации и программных  средств

подразумевает наличие совокупности организационных  и технических мероприятий,

направленных  на предупреждение различных угроз  безопасности,

их выявление, локализацию и ликвидацию. Создание такой системы

предусматривает планирование и реализацию целенаправленной политики

комплексного  обеспечения безопасности систем и  программных

продуктов (см. рис. 11.1). Требования к характеристикам программных

средств, обеспечивающим безопасность, обычно представляются в составе

общей спецификации требований к характеристикам системы.

Наиболее  полно степень защиты системы характеризуется величиной

предотвращенного ущерба —риска (см. лекцию 10), возможного

при проявлении дестабилизирующих факторов и реализации конкретных

угроз безопасности применению программного продукта пользователями,

а также  средним временем между возможными проявлениями угроз, нарушающих

безопасность. С этой позиции затраты ресурсов разработчиками

и заказчиками  на обеспечение безопасности функционирования системы

должны  быть соизмеримыми с возможным средним  ущербом у пользователей

от нарушения  безопасности. Проектирование защиты систем с

использованием  программных средств включает подготовку комплекса

взаимосвязанных мер, направленных на достижение требуемых  характеристик

и уровня безопасности. Для обеспечения эффективности  систем

комплекс  программ обеспечения безопасности целесообразно базировать

на следующих  общих принципах:

— стоимость создания и эксплуатации системы программной защиты

и обеспечения  безопасности должна быть меньше, чем  размеры наиболее

вероятного  или возможного (в среднем), неприемлемого  потребителями

системы риска-ущерба, от любых потенциальных  угроз;

— программная защита функциональных программ и данных должна

быть  комплексной и многоуровневой, ориентированной  на все виды угроз

с учетом их опасности для потребителя;

— комплекс программ защиты должен иметь целевые, индивидуальные

компоненты, предназначенные для обеспечения  безопасности функ-

334

11.5. Характеристики  защиты и безопасности функционирования  программных средств

ционирования  каждого отдельно взятого объекта  и функциональной задачи

ПС с  учетом их уязвимости и степени влияния  на безопасность системы

в целом;

— система программ защиты не должна приводить к ощутимым трудностям,

помехам и снижению эффективности применения и решения основных,

функциональных  задач пользователями в целом.

Процессы  проектирования программ обеспечения  безопасности ПС,

как самостоятельной  системы, принципиально не отличаются от технологии

проектирования  любых других сложных программных  комплексов.

Для этого, прежде всего, необходимо проанализировать и конкретизировать

в спецификации требований проекта ПС задачи, а maKJtce исходные

данные  и факторы, определяющие характеристики безопасности

функционирования  программ:

— критерии качества и значения характеристик, отражающих необходимый

и достаточный  уровень безопасности применения системы  пользователями

в целом, и каждого из ее основных, функциональных компонентов

в соответствии с условиями среды применения и требованиями спецификаций

заказчика;

— перечень и характеристики возможных внутренних и внешних

дестабилизирующих факторов и угроз, способных влиять на характеристики

безопасности  функционирования программных средств  и баз данных;

— требования к методам и средствам предотвращения и снижения

влияния угроз безопасности, обусловленные  предумышленными негативными

внешними  воздействиями, а также возможными дефектами программ

и данных;

— перечень подлежащих решению задач защиты, перекрывающих

все потенциально возможные угрозы, и оценки характеристик  решения

отдельных задач, необходимых для обеспечения  равнопрочной безопасности

системы с заданной эффективностью;

— оперативные методы и средства повышения характеристик безопасности

функционирования  программ в течение всего жизненного цикла

системы путем введения в комплекс программ временной, программной и

информационной  избыточности для реализации системы  защиты от актуальных

видов угроз;

— ресурсы, необходимые и доступные для разработки и размещения

программной системы обеспечения безопасности (финансово-экономичес-

335

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

кие, ограниченная квалификация специалистов и вычислительные ресурсы

ЭВМ);

— стандарты, нормативные документы и методики воспроизводимых

измерений характеристик безопасности, а также  состав и значения исходных

и результирующих данных, обязательных для проведения испытаний;

— оценки комплексной эффективности защиты системы и программного

продукта  и их сравнение с требуемой  заказчиком, с учетом реальных

ограничений совокупных затрат ресурсов на обеспечение  защиты.

В основу формирования требований по безопасности должно быть

положено  определение перечня и характеристик  потенциальных угроз безопасности

и установление возможных источников их возникновения (см.

рис. 11.1).

Внешними дестабилизирующими факторами, создающими угрозы

безопасности  функционирования программных продуктов  и системы, являются:

— предумышленные, негативные воздействия лиц с целью искажения,

уничтожения или хищения программ, данных и  документов информационной

системы;

— ошибки и несанкционированные воздействия оперативного, административного

и обслуживающего персонала в процессе эксплуатации системы;

— искажения в каналах телекоммуникации информации, поступающей

от внешних  источников и передаваемой потребителям, а также недопустимые

значения  и изменения характеристик потоков  информации от

объектов  внешней среды;

— сбои и отказы в аппаратуре вычислительных средств;

— вирусы, распространяемые по каналам телекоммуникации;

— изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей

аппаратуры  системы за пределы, проверенные  при испытаниях или

сертификации.

Внутренними источниками  угроз безопасности функционирования

сложных систем и ПС являются (см. лекцию 10):

— системные ошибки при постановке целей и задач проектирования

системы, формулировке требований к функциям и характеристикам средств

защиты  решения задач, определении условий  и параметров внешней среды,

в которой  предстоит применять программный  продукт;

336

11.5. Характеристики  защиты и безопасности функционирования  программных средств

— алгоритмические ошибки проектирования при непосредственной

алгоритмизации  функций защиты программных средств  и баз данных, при

определении структуры и взаимодействия компонентов  комплексов программ,

а также  при использовании информации баз  данных;

— ошибки программирования в текстах программ и описаниях данных,

а также  в исходной и результирующей документации на компоненты ПС;

— недостаточная эффективность используемых методов и средств

оперативной защиты программ и данных и обеспечения  безопасности функционирования

системы в условиях случайных и предумышленных негативных

воздействий от внешней среды.

Полное  устранение иор^чися^иных угроз характеристикам безопасности

функционирования  критических ПС принципиально невозможно.

При проектировании проблема состоит в выявлении  факторов, от которых

они зависят, в создании методов и средств  уменьшения их влияния на

безопасность  ПС, а также в эффективном распределении ресурсов на

средства защиты. Необходимо оценивать уязвимость функциональных

компонентов системы для различных предумышленных, негативных

воздействий и степень их влияния на основные характеристики безопасности.

В зависимости  от этого следует распределять ресурсы  средств защиты

для создания проекта системы, равнопрочной по безопасности функционирования

при любых  внешних воздействиях.

Величина  и рациональное распределение ресурсов ЭВМ на отдельные

виды  защиты оказывает значительное влияние  на достигаемую комплексную

безопасность  системы. Наиболее общим видом ресурсов, который

приходится  учитывать при проектировании, являются допустимые

финансово-экономические  затраты или сметная стоимость  разработки

и функционирования системы обеспечения безопасности и

средств программной защиты. Для размещения средств защиты в объектной

ЭВМ при  проектировании должна быть предусмотрена  программная

и информационная избыточность в виде ресурсов внешней  и внутренней

памяти  ЭВМ. Кроме того, для функционирования средств защиты необходима

временная избыточность — дополнительная производительность ЭВМ.

При проектировании целесообразно разделять вычислительные ресурсы,

необходимые для непосредственного решения  основных, функциональных

задач системы, и ресурсы, требующиеся для защиты и обеспече-

337

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

ния корректного, безопасного функционирования программного продукта.

Соотношение между этими видами ресурсов в  реальных крупномасштабных

системах  зависит от сложности и состава  решаемых функциональных