Специальные методы и средства фильтрации трафика в компьютерных сетях

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире особое внимание уделяется разработке и совершенствованию систем информационной безопасности. При нынешнем уровне развития информационных и коммуникационных систем становятся особенно актуальными вопросы защиты сетевого трафика в компьютерных сетях, которая является одним из механизмов обеспечения эффективной информационной безопасности. «Согласно данным Интерфакса, число киберпреступлений в Германии в 2016 году выросло в 1,8 раза по сравнению с 2015 годом, а раскрытие таких атак в 2016 году увеличилось на 38,7% против 32,8% в предыдущем году»3. По данному вопросу в зарубежных странах, таких как США, Нидерланды, Германия, Великобритания, Швеция, Франция, Южная Корея, Китай, Российская Федерация и других государствах были отмечены определенные сферы, где уделяется особое внимание созданию программно-аппаратных средств межсетевого экрана, обеспечивающих высокую защищенность компьютерных систем. В мире особую важность приобретает совершенствование эффективных методов и средств фильтрации, повышение их производительности на уровнях модели OSI, организация контролируемых информационных приложений и разработка методов формировании правил фильтрации пакетов. В этом отношении в научно-исследовательских работах особое внимание уделяется следующим аспектам: разработка методов, ограничивающих использование определенных категорий ресурсов с целью обеспечения надежной защиты компьютерных сетей; разработка методов и программных комплексов фильтрации входящего трафика на основе двухслойной рекуррентной нейронной сети; создание моделей фильтрации данных на основе методов искусственного интеллекта. В нашей республике наряду с развитием информационных технологий в органах государственного и хозяйственного управления особое внимание уделяется защите данных от сетевых угроз и широкому применению методов и средств защиты информации в компьютерных сетях. В связи с этим были достигнуты ощутимые результаты по обнаружению и предотвращению угроз и атак в компьютерных сетях, в частности, с целью обеспечения защищенности компьютерных сетей была начата разработка системы обнаружения и предотвращения атак, системы мониторинга информационной безопасности и было начато создание плана реагирования на инциденты информационной безопасности. Наряду с этим, необходимо требуется совершенствовать методы и средства защиты информации в компьютерных сетях на основе современных требований. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан в 2017-2021 годах определены задачи, в том числе: «...совершенствование системы обеспечения информационной безопасности и защиты информации, своевременное и адекватное противодействие угрозам в информационной сфере»4. Реализации этих задач, в том числе, создание моделей, методов и алгоритмов фильтрации трафика, снижающих внешних угроз является одной из важных проблем. Данное диссертационное исследование, в определенной степени, служит выполнению задач, предусмотренных указом Президента Республики Узбекистан № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», № УП-5264 от 29 ноября 2017 года «Об образовании Министерства инновационного развития Республики Узбекистан», Постановлении Президента Республики Узбекистан № ПП-1989 от 27 июня 2013 года «О мерах по дальнейшему развитию 11ациональной информационно-коммуникационной системы Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Цель исследования состоит в разработке специальных методов и средств фильтрации трафика, позволяющих обеспечить функционирование с учетом особенностей реализации протоколов модели OSI в компьютерных сетях. Научная новизна исследования заключается в следующем: создана автоматная модель специальной фильтрации трафика, позволяющая определить внешние угрозы и оценить качество работы межсетевого экрана; усовершенствован метод обнаружения аномалий на основе записи правил фильтрации в предикат, позволяющий уменьшить риски информационной безопасности и число сетевых аномалий; усовершенствована концептуальная модель межсетевого экрана на основе генерации правил фильтрации, позволяющая определить размер буфера TCP соединений, интенсивность обработки пакетов, и минимизировать воздействие при реализации атаки, связанные с переполнением пакетов в специальной фильтрации трафика. разработаны алгоритм и программный комплекс специальной фильтрации трафика на основе метода виртуальных соединений, позволяющие контролировать передаваемую информацию в режиме реального времени, повысить эффективность и производительность фильтрации трафика. Заключение Представлены следующие выводы по теме диссертации «Специальные методы и средства фильтрации трафика в компьютерных сетях»: 1. Па основе анализа модели угроз на уровнях модели OSI и технологии межсетевого экрана разработана автоматная модель специальной фильтрации трафика позволяющая обнаруживать угрозы и оценить качество функционирования межсетевых экранов в компьютерных сетях. 2. Па основе записи правил фильтрации в предикате разработан метод обнаружения аномалий, позволяющий уменьшить риски информационной безопасности, связанные с некорректной настройкой правил и сократить число аномалий в компьютерных сетях. 3. Па основе генерации правил фильтрации усовершенствована концептуальная модель межсетевого экрана, позволяющая определить размер буфера TCP соединений и интенсивность обработки пакетов, а также минимизировать воздействие при реализации атаки, связанные с переполнением пакетов. 4. Разработанный алгоритм специальной фильтрации трафика, основанный на методе виртуальных соединений, позволяет контролировать передаваемую информацию в режиме реального времени, обеспечить прозрачность трафика и повысить эффективность фильтрации трафика в компьютерных сетях. 5. Результаты проведенных экспериментов по обработке пакетов показывают, что разработанный программный комплекс специальной фильтрации трафика, по сравнению высокоуровневым межсетевым экраном с модулем SSP, работает в 1,65 раз более эффективно. 6. В результате оценки производительности персональных межсетевых экранов установлено, что программный комплекс специальной фильтрации трафика позволяет работать на 13% производительно, чем обладающий лучшим показателем персонального межсетевого экрана Comodo Firewall, и на 37 % более производительно, чем обладающий худшим показателем персонального межсетевого экрана Outpost Firewall Pro.