Введение к работе
Ученый секретарь кандидат физико-математических наук, диссертационного совета доцент Токмачев Михаил Степанович
Актуальность темы
В настоящее время необходимым условием роста качества жизни населения, построения инновационной экономики является интенсивное развитие информационной среды. Необходимость развития основных сфер жизнедеятельности современного общества и государственного управления перевели в последнее время вопросы использования информационных технологий в разряд приоритетных направлений государственной политики Российской Федерации. В июле 2006 г. вступил в законную силу Федеральный закон от 27.07.06 № 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации". Закон регулирует отношения, возникающие при поиске, получении, передаче и распространении информации, вопросы ее защиты от несанкционированного доступа.
Информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития мирового сообщества. Сети передачи данных сегодня являются особенно уязвимым местом для нарушения информационной безопасности, так как нельзя гарантировать сохранность данных при проходе их через публичные среды (Интернет, телефонные линии, радиоканалы). Поэтому информация, передаваемая по различным сетям передачи данных, особенно нуждается в защите. Следовательно, обеспечение безопасности информации является чрезвычайно актуальной задачей в связи с реализацией в нашей стране стратегии по созданию информационного общества.
В современных вычислительных сетях большое значение имеет способность механизмов сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа при передаче. Задачи обеспечения безопасности решаются как путем использования надежных транспортных протоколов передачи данных в вычислительных системах, так и путем специальных мероприятий, обеспечивающих целостность передаваемых данных: применением соответствующих аппаратных средств, специального программного обеспечения.
Пассивные нарушения защиты (несанкционированный доступ) являются одним из способов вторжения в сеть. Они носят характер перехвата или мониторинга передаваемых данных. Уровень материального ущерба компаний (как потенциально возможного, так и фактического ущерба) от пассивных нарушений защиты весьма высок. Он также приводит и к ущербу репутации пострадавших компаний. По мнению специалистов, утрата 20% информации, являющейся конфиденциальной, в 60 случаях из 100 приводит к банкротству компании.
На сегодняшний день существует два основных направления в решении задачи защиты информации от несанкционированного доступа: криптография и стеганография. Целью криптографии является скрытие содержимого сообщения за счет шифрования. Стеганография скрывает сам факт существования и передачи сообщения.
Информация представляется и передается в форме последовательности символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду – канал связи. Дискретный канал – это канал связи, используемый для передачи дискретных сообщений. Обычно дискретным каналом называют комплекс технических средств, обеспечивающих передачу дискретного сигнала. Скрытый канал — это коммуникационный канал, пересылающий информацию методом, который изначально был для этого не предназначен. Принято считать, что скрытый канал — это некий способ замаскированной, несанкционированной передачи информации стороннему лицу, нарушающий системную политику безопасности. Однако скрытые каналы могут использовать и санкционированные пользователи, используя стеганографические методы, в основе которых лежат особенности представления информации.
Целью данной работы является разработка и исследование стеганографического метода, позволяющего защитить дискретные каналы связи с повышенным уровнем помех от несанкционированного доступа.
При этом ставятся следующие задачи:
проанализировать особенности современных способов обеспечения информационной безопасности при передаче данных по открытым каналам связи;
предложить метод защиты информации в каналах связи с повышенным уровнем помех;
разработать математическую модель предлагаемого метода;
исследовать особенности вычислительных задач и вычислительных алгоритмов, возникающих при реализации модели;
оценить надёжность работы модели в зависимости от параметров сети.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач были использованы методы теории вероятностей, вычислительной математики, теории разностных уравнений, дискретной математики, криптографии и математического моделирования.
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие основные результаты, являющиеся новыми:
предложен новый подход к решению задачи обеспечения информационной безопасности информационно-телекоммуникационных сетей с повышенным уровнем помех;
разработана математическая модель метода и исследована специфика реализации модели – корректность возникающих вычислительных задач и вычислительных алгоритмов;
проанализирована надежность синхронизации работы генераторов псевдослучайных кодов (ГПК) принимающих и передающих станций сети с повышенным уровнем помех;
создан комплекс программ, работа которого подтверждает теоретические результаты и который, наряду с демонстрацией возможностей предлагаемой модели, пригоден для защиты информации от несанкционированного пользователя не только в момент передачи, но и при хранении.
Достоверность результатов работы основана на строгости математических доказательств и корректности проведенных исследований с помощью методов математического моделирования.
Практическая значимость работы
Разработанная модель может являться элементом системы активной безопасности, которая может найти применение в приложениях, где необходимо обеспечить устойчивое долговременное функционирование такой системы с обеспечением защищенности информации при её передаче.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 107 наименований и приложений. Она изложена на 189 страницах, содержит 61 рисунок и 27 таблиц.
Апробация работы
Работа выполнялась по г/б НИР “Разработка и исследование математических моделей многопараметрических систем” для Минобрнауки РФ (2007 – 2010). Номер государственной регистрации 1.328.07.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
V Всероссийской конференции Математическое моделирование и краевые задачи (ММ-2008), Самара: 2008;
XX международной научно-методической конференции «Математика в вузе», СПб, 2008;
Всероссийской научно-методической конференции «Инновационные технологии обучения: проблемы и перспективы». Липецк, 2008;
Международной конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании», Борисоглебск, 2008;
16-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Москва, 2009.
Публикации по теме диссертации
Основные результаты исследования опубликованы в 8 работах, из которых две работы – в журналах, рекомендованных ВАК. Список публикаций приводится в конце автореферата.
