11. Модель CIA в информационной безопасности¶
Введение¶
При изучении информационной безопасности необходимо понимать, что именно мы пытаемся защитить.
Информационная система может содержать важные данные, сетевое оборудование, серверы, учетные записи пользователей и различные сервисы. Однако сама по себе защита этих объектов не является конечной целью.
Главная задача информационной безопасности — обеспечить определенные свойства информации и информационных систем.
Для описания этих свойств широко используется модель CIA.
CIA — это аббревиатура от трех английских терминов: - Confidentiality — конфиденциальность; - Integrity — целостность; - Availability — доступность.
На русском языке модель часто называют триадой информационной безопасности.
Упрощенно она представляется так:
Информационная
безопасность
|
+-------------+-------------+
| | |
v v v
Конфиденциальность Целостность Доступность
Confidentiality Integrity Availability
C I A
Эти три свойства являются основой для анализа угроз и выбора средств защиты.
Важно понимать, что информационная безопасность не сводится только к защите от вирусов или хакерских атак.
Например: - если посторонний человек прочитал конфиденциальный файл — нарушена конфиденциальность; - если кто-то изменил данные в базе — нарушена целостность; - если пользователи не могут открыть работающий сервер — нарушена доступность.
Что такое модель CIA¶
Модель CIA — это концептуальная модель информационной безопасности, описывающая три основных свойства, которые необходимо обеспечивать при защите информации: 1. конфиденциальность; 2. целостность; 3. доступность.
Каждая система должна оцениваться с точки зрения всех трех свойств.
Например, рассмотрим сервер базы данных:
Сервер БД
|
+-------------+-------------+
| | |
v v v
Конфиденциальность Целостность Доступность
| | |
Кто видит? Кто меняет? Кто может
данные? подключиться?
Защита только одного свойства недостаточна.
Например, база данных может быть полностью защищена от чтения посторонними, но при этом постоянно недоступна пользователям.
С точки зрения информационной безопасности такая система не может считаться полностью защищенной.
Конфиденциальность¶
Конфиденциальность (Confidentiality) — свойство информации, при котором доступ к ней получают только те лица, системы или процессы, которым такой доступ разрешен.
Главный вопрос конфиденциальности:
Кто имеет право увидеть или получить эту информацию?
Например, в организации есть файл:
Доступ к нему может иметь:
Если обычный сотрудник или посторонний человек получает доступ к файлу без разрешения, конфиденциальность нарушена.
Что необходимо защищать с точки зрения конфиденциальности¶
Конфиденциальной может быть не только содержимое файлов.
К защищаемой информации относятся: - пароли; - учетные записи; - персональные данные; - финансовая информация; - документы; - служебная переписка; - коммерческая тайна; - конфигурация сетевого оборудования; - ключи шифрования; - токены и идентификаторы сессий; - данные клиентов; - информация о внутренней структуре сети.
Например, информация:
сама по себе может не быть секретной.
Но информация:
уже представляет серьезную угрозу безопасности.
Угрозы конфиденциальности¶
Конфиденциальность может быть нарушена различными способами.
Основные угрозы: - перехват трафика; - несанкционированный доступ; - кража учетных данных; - вредоносное программное обеспечение; - утечка данных; - неправильная настройка прав доступа; - потеря устройства; - использование слабых паролей; - социальная инженерия; - ошибки сотрудников.
Например:
Если пароль передается без защиты и злоумышленник получает возможность наблюдать трафик, конфиденциальность нарушается.
Основные средства обеспечения конфиденциальности¶
Для защиты конфиденциальности применяются:
Аутентификация¶
Позволяет определить, кто пытается получить доступ.
Например:
или:
Авторизация¶
Определяет, какие действия разрешены конкретному пользователю.
Шифрование¶
Защищает информацию от прочтения посторонними.
Разграничение доступа¶
Пользователь получает только необходимые ему права.
Сегментация сети¶
Разделяет различные группы пользователей и ресурсов.
Защита учетных записей¶
Используются сложные пароли, MFA и другие механизмы.
Принцип наименьших привилегий¶
Для обеспечения конфиденциальности важен принцип:
Пользователь должен иметь только те права, которые необходимы ему для выполнения работы.
Например, бухгалтеру необходимо работать с бухгалтерской базой.
Ему необязательно предоставлять: - доступ к сетевому оборудованию; - права администратора; - доступ к базе данных отдела кадров; - доступ ко всем серверам организации.
Упрощенно:
Чем шире права пользователя, тем больше информации потенциально может оказаться доступной при компрометации его учетной записи.
Целостность¶
Целостность (Integrity) — свойство информации, при котором данные остаются правильными, полными и не изменяются несанкционированным образом.
Главный вопрос целостности:
Осталась ли информация правильной и неизменной?
Например, в базе данных хранится:
Если злоумышленник изменил его на:
произошло нарушение целостности.
Целостность не означает «данные никогда не меняются»¶
Важно понимать разницу.
Изменение данных само по себе не является нарушением целостности.
Например:
Изменение произошло законно.
Целостность нарушается, когда данные: - изменяются без разрешения; - изменяются ошибочно; - повреждаются; - подменяются; - становятся неполными; - теряют достоверность.
Поэтому целостность означает не отсутствие изменений, а контролируемое и корректное изменение информации.
Угрозы целостности¶
Целостность может быть нарушена вследствие: - несанкционированного изменения файлов; - изменения записей базы данных; - вредоносного ПО; - компрометации учетной записи; - ошибок пользователей; - ошибок программного обеспечения; - сбоев оборудования; - повреждения файлов; - атак Man-in-the-Middle; - неправильной настройки системы.
Например:
Такой сценарий является одной из причин, почему необходимо защищать не только конфиденциальность, но и целостность.
Контроль целостности¶
Для контроля целостности используются различные механизмы.
Хеширование¶
Для файла можно вычислить хеш:
Если файл изменился:
Хеши отличаются.
Это позволяет обнаружить изменение данных.
Цифровая подпись¶
Цифровая подпись позволяет подтвердить: - кто подписал данные; - что данные не были изменены после подписания.
Упрощенно:
Если данные были изменены после формирования подписи, проверка может завершиться ошибкой.
Цифровые подписи широко применяются в: - электронном документообороте; - программном обеспечении; - сертификатах; - различных информационных системах.
Контроль доступа и целостность¶
Права доступа также помогают защищать целостность.
Например:
Если обычный пользователь не должен менять системный файл, ему не предоставляется соответствующее право.
Таким образом, разграничение доступа помогает одновременно обеспечивать: - конфиденциальность; - целостность.
Резервное копирование и целостность¶
Резервные копии также связаны с целостностью.
Предположим, база данных была повреждена:
При наличии резервной копии:
Однако резервная копия должна сама быть защищена.
Если злоумышленник получил доступ и к основной системе, и к резервным копиям, восстановление может оказаться невозможным.
Доступность¶
Доступность (Availability) — свойство информационной системы, при котором авторизованный пользователь может получить доступ к необходимому ресурсу тогда, когда это требуется.
Главный вопрос доступности:
Может ли пользователь получить доступ к ресурсу в нужный момент?
Например, сервер базы данных может быть полностью исправен с точки зрения хранения информации, но если он не принимает подключения, пользователи не смогут работать.
Что влияет на доступность¶
На доступность влияют: - работоспособность серверов; - состояние сетевого оборудования; - пропускная способность каналов; - работа сетевых сервисов; - наличие электропитания; - состояние оборудования; - программные ошибки; - нагрузка; - резервирование; - качество сетевого подключения.
Таким образом, доступность зависит не только от информационной безопасности, но и от общей надежности инфраструктуры.
Угрозы доступности¶
Основные угрозы: - DoS; - DDoS; - отказ оборудования; - сбой программного обеспечения; - повреждение диска; - отсутствие электропитания; - перегрузка сервера; - ошибки администратора; - повреждение сетевого оборудования; - обрыв канала связи; - природные и физические воздействия.
Например:
Информация на сервере может оставаться полностью целой, но пользователи не смогут ее получить.
Средства обеспечения доступности¶
Для повышения доступности применяются: - резервирование; - отказоустойчивые системы; - резервные каналы; - несколько серверов; - балансировка нагрузки; - резервное электропитание; - резервное копирование; - мониторинг; - кластеризация; - защита от DDoS; - план аварийного восстановления.
Например:
Если один сервер выходит из строя, второй может продолжить обслуживание пользователей.
Высокая доступность¶
Высокая доступность (High Availability, HA) — способность системы продолжать предоставлять сервис при отказе отдельных компонентов.
Упрощенно:
Если один сервер выходит из строя:
Пользователь может даже не заметить отказ отдельного компонента.
Взаимосвязь трех свойств¶
Очень важно понимать, что CIA — это не три полностью независимых свойства.
Они постоянно взаимодействуют.
Например, слишком строгие ограничения доступа могут повысить конфиденциальность, но одновременно снизить доступность.
Слишком строгий доступ
↓
Безопаснее
↓
Но часть пользователей
не может работать
↓
Снижение доступности
С другой стороны, если открыть доступ всем:
Максимальная доступность
↓
Но любой пользователь
может получить данные
↓
Снижение конфиденциальности
Поэтому задача администратора заключается в поиске разумного баланса.
Пример с корпоративной сетью¶
Рассмотрим небольшую организацию:
Теперь рассмотрим три свойства.
Конфиденциальность¶
Пользователь не должен получить доступ к базе данных, если это не входит в его обязанности.
Целостность¶
Пользователь не должен изменять записи базы данных без соответствующих полномочий.
Доступность¶
Авторизованный сотрудник должен иметь возможность работать с базой данных в рабочее время.
Получается:
Пример с веб-сайтом¶
Рассмотрим интернет-магазин.
Конфиденциальность¶
Данные клиентов не должны быть доступны посторонним.
Целостность¶
Цена товара не должна самопроизвольно изменяться.
Доступность¶
Покупатели должны иметь возможность открыть сайт.
Можно представить:
Интернет-магазин
|
+------------+------------+
| | |
v v v
Данные Каталог Веб-сервис
клиентов товаров
| | |
C I A
Если злоумышленник украл базу клиентов — нарушена C.
Если изменил цены — нарушена I.
Если провел DDoS и сайт перестал работать — нарушена A.
Пример с учетной записью¶
Рассмотрим учетную запись администратора.
Конфиденциальность¶
Пароль не должен стать известен постороннему.
Целостность¶
Злоумышленник не должен изменить настройки учетной записи.
Доступность¶
Администратор должен иметь возможность войти в систему, когда это необходимо.
Получается:
Пароль защищен
↓
Конфиденциальность
Настройки не изменены
↓
Целостность
Учетная запись работает
↓
Доступность
Пример с сетевым оборудованием¶
Рассмотрим маршрутизатор.
Конфиденциальность¶
Конфигурация маршрутизатора не должна быть доступна посторонним.
Целостность¶
Никто без разрешения не должен изменять: - маршруты; - ACL; - VLAN; - настройки интерфейсов; - параметры безопасности.
Доступность¶
Маршрутизатор должен продолжать передавать трафик.
Маршрутизатор
|
+-------------+-------------+
| | |
v v v
Конфигурация Настройки Передача
скрыта? защищены? работает?
| | |
C I A
Баланс CIA¶
Невозможно просто максимально увеличить каждое свойство независимо от остальных.
Например, можно создать систему:
В этом случае конфиденциальность будет высокой.
Но доступность практически отсутствует.
Поэтому необходимо определить: - кто должен иметь доступ; - к каким ресурсам; - в какое время; - какие действия разрешены; - какой уровень доступности необходим; - какие данные являются критическими.
CIA и управление рисками¶
Модель CIA используется при оценке рисков.
Например, есть сервер базы данных.
Необходимо определить:
Что произойдет при утечке?¶
Что произойдет при изменении данных?¶
Что произойдет при недоступности сервера?¶
После этого выбираются соответствующие меры защиты.
Не все данные одинаково важны¶
Разные информационные системы имеют разные приоритеты.
Например:
Интернет-магазин¶
Особенно важна: доступность.
Если сайт недоступен, организация теряет клиентов.
Банк¶
Особенно важны: конфиденциальность и целостность.
Ошибочные или измененные финансовые данные могут привести к серьезным последствиям.
Архив¶
Может быть особенно важна: целостность.
Архив должен сохранять данные неизменными в течение длительного времени.
Поэтому модель CIA помогает определить приоритеты защиты.
CIA для сетевого администратора¶
При проектировании или настройке сети администратор должен задавать три вопроса.
Вопрос 1¶
Кто должен иметь доступ к информации?
Это вопрос конфиденциальности.
Вопрос 2¶
Кто и каким образом может изменить информацию?
Это вопрос целостности.
Вопрос 3¶
Может ли авторизованный пользователь получить доступ к информации тогда, когда она ему нужна?
Это вопрос доступности.
Можно представить:
Практический пример анализа¶
Допустим, в учебной сети есть сервер:
Рассмотрим три ситуации.
Ситуация 1¶
Студент получает доступ к административной странице, к которой у него не должно быть доступа.
Нарушение конфиденциальности.
Ситуация 2¶
Студент изменяет конфигурацию сервера без разрешения.
Нарушение целостности.
Ситуация 3¶
Из-за перегрузки сервер перестает отвечать.
Нарушение доступности.
Как строится защита на основе CIA¶
Защита должна соответствовать конкретной угрозе.
Например:
Другой пример:
Изменение конфигурации
↓
Целостность
↓
ACL / права доступа / журналирование /
контроль изменений / резервные копии
Еще один:
CIA и Defense in Depth¶
Триада CIA хорошо сочетается с принципом Defense in Depth — многоуровневой защиты.
Например:
Интернет
|
[Firewall]
|
[Сегментация]
|
[Контроль доступа]
|
[Сервер]
|
[Мониторинг]
|
[Резервные
копии]
Каждый уровень может защищать одно или несколько свойств CIA.
Например: - Firewall — доступ и фильтрация; - шифрование — конфиденциальность; - права доступа — конфиденциальность и целостность; - резервирование — доступность; - резервные копии — целостность и восстановление доступности; - мониторинг — обнаружение нарушений.
Почему CIA — не полный перечень всех свойств безопасности¶
Триада CIA является фундаментальной моделью, но информационная безопасность не ограничивается только тремя понятиями.
В зависимости от задачи дополнительно рассматриваются: - аутентичность; - подотчетность; - неотказуемость; - идентификация; - приватность; - надежность.
Например, пользователь может получить данные, которые: - доступны; - целостны; - конфиденциальны,
но при этом необходимо еще убедиться, что данные действительно принадлежат тому источнику, за который себя выдают.
Поэтому CIA следует рассматривать как основу, а не как полный список всех требований безопасности.
CIA и аутентичность¶
Аутентичность отвечает на вопрос:
действительно ли объект является тем, за кого себя выдает?
Например:
Аутентичность особенно важна для защиты от spoofing и Man-in-the-Middle.
Она тесно связана с CIA, но концептуально является отдельным свойством.
CIA и подотчетность¶
Подотчетность означает возможность определить, какие действия были выполнены и кем.
Например:
Для этого используются: - журналы событий; - аудит; - системы мониторинга; - централизованный сбор логов.
Подотчетность помогает расследовать нарушения конфиденциальности, целостности и доступности.
Практический алгоритм для администратора¶
При защите нового ресурса можно использовать следующий алгоритм:
1. Определить ресурс
↓
2. Определить пользователей
↓
3. Определить критичность
↓
4. Оценить C
↓
5. Оценить I
↓
6. Оценить A
↓
7. Определить угрозы
↓
8. Выбрать меры защиты
↓
9. Настроить мониторинг
↓
10. Проверять защиту
Это позволяет перейти от абстрактной безопасности к конкретным техническим решениям.
Общая схема модели CIA¶
В конечном итоге модель можно представить следующим образом:
CIA
|
+---------------+---------------+
| | |
v v v
Confidentiality Integrity Availability
Конфиденциальность Целостность Доступность
| | |
v v v
Кто видит? Кто меняет? Кто получает?
Что скрывать? Что изменяется? Когда получает?
| | |
v v v
Шифрование Хеширование Резервирование
Аутентификация Подписи Балансировка
Права доступа Аудит Мониторинг
Сегментация Резервные копии DDoS-защита
Заключение¶
CIA — одна из основных моделей, используемых для понимания информационной безопасности.
Она состоит из трех ключевых свойств:
Confidentiality — конфиденциальность¶
Информация должна быть доступна только тем, кому она разрешена.
Integrity — целостность¶
Информация должна оставаться правильной, полной и защищенной от несанкционированного или некорректного изменения.
Availability — доступность¶
Авторизованный пользователь должен иметь возможность получить необходимый ресурс тогда, когда он ему нужен.
Эти свойства тесно связаны друг с другом.
Различные угрозы воздействуют на них по-разному:
Перехват трафика
↓
Конфиденциальность
Spoofing / MitM
↓
Конфиденциальность + целостность
Изменение данных
↓
Целостность
DoS / DDoS
↓
Доступность
Некоторые виды вредоносного ПО
↓
Конфиденциальность + целостность + доступность
Для сетевого администратора модель CIA является удобным инструментом, позволяющим анализировать угрозы и выбирать соответствующие меры защиты.
При проектировании сети необходимо задавать три основных вопроса:
Кто должен иметь доступ к информации?
Как защитить информацию от неправильного изменения?
Как обеспечить доступность ресурса для авторизованных пользователей?
Ответы на эти вопросы позволяют построить основу системы информационной безопасности.