Перейти к содержанию

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:

Зарплаты сотрудников.xlsx

Доступ к нему может иметь:

Директор       ✓
Бухгалтерия    ✓
Системный администратор  возможно
Обычный сотрудник        ✗
Посторонний              ✗

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:

Адрес сервера: 192.168.10.15

сама по себе может не быть секретной.

Но информация:

Адрес сервера
+
логин администратора
+
пароль

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:

Пользователь
     |
     | пароль
     v
Незащищенный канал
     |
     v
Злоумышленник

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:

Логин + пароль

или:

Пароль + код MFA

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:

Необходимые права
       ↓
   +-------+
   | Доступ|
   +-------+
       ↓
Только необходимые ресурсы

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:

Баланс клиента: 50 000 рублей

Если злоумышленник изменил его на:

Баланс клиента: 500 000 рублей

произошло нарушение целостности.


Целостность не означает «данные никогда не меняются»

Важно понимать разницу.

Изменение данных само по себе не является нарушением целостности.

Например:

Было:
Количество товара = 10

Поступило 5 единиц

Стало:
Количество товара = 15

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:

Пользователь
     |
     | правильные данные
     v
Злоумышленник
     |
     | измененные данные
     v
Сервер

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:

Файл
  ↓
Хеш-функция
  ↓
A81F...92C

Если файл изменился:

Измененный файл
      ↓
Хеш-функция
      ↓
7D31...AB4

Хеши отличаются.

Это позволяет обнаружить изменение данных.


Цифровая подпись

Цифровая подпись позволяет подтвердить: - кто подписал данные; - что данные не были изменены после подписания.

Упрощенно:

Данные
  |
  v
Цифровая подпись
  |
  v
Получатель
  |
  v
Проверка

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:

Обычный пользователь
      |
      +-- чтение ✓
      +-- изменение ✗

Администратор
      |
      +-- чтение ✓
      +-- изменение ✓

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:

Основная БД
     ↓
Повреждение
     ↓
Данные стали некорректными

При наличии резервной копии:

Основная БД
     X
     |
     v
Повреждение

Резервная копия
     |
     v
Восстановление

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:

Пользователь
     |
     X
     |
  Сервер
     |
  отказ

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:

             Пользователи
                  |
                  v
            Балансировщик
             /       \
            v         v
        Сервер 1   Сервер 2

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:

       Система
          |
    +-----+-----+
    |           |
 Сервер 1    Сервер 2
    |           |
    +-----+-----+
          |
       Сервис

Если один сервер выходит из строя:

Сервер 1 — отказ

Сервер 2 — продолжает работу

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:

                  Интернет
                     |
                 Firewall
                     |
              +------+------+
              |             |
           Серверы        Пользователи
              |
        +-----+-----+
        |           |
       БД          Файлы

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:

              База данных
                   |
       +-----------+-----------+
       |           |           |
       v           v           v
  Кто видит?   Кто меняет?  Доступна ли?
       |           |           |
       C           I           A

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.

Логин: admin
Пароль: ********

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:

Доступ запрещен всем

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?

Конфиденциальность
        ↓
Высокий ущерб

Что произойдет при изменении данных?

Целостность
        ↓
Высокий ущерб

Что произойдет при недоступности сервера?

Доступность
        ↓
Средний/высокий ущерб

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:

                 Ресурс
                   |
       +-----------+-----------+
       |           |           |
       v           v           v
      Кто?       Что менять?  Когда доступен?
       |           |           |
       C           I           A

Практический пример анализа

Допустим, в учебной сети есть сервер:

IP: 192.168.10.10
Сервис: Web

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.

Угроза
  ↓
Какое свойство нарушается?
  ↓
C / I / A
  ↓
Выбор средств защиты

Например:

Перехват трафика
       ↓
Конфиденциальность
       ↓
TLS / VPN / SSH

Другой пример:

Изменение конфигурации
       ↓
Целостность
       ↓
ACL / права доступа / журналирование /
контроль изменений / резервные копии

Еще один:

DDoS
 ↓
Доступность
 ↓
Фильтрация / резервирование /
балансировка / DDoS-защита

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:

Пользователь
     |
     | "Я — admin"
     v
Система
     |
     | проверка
     v
Подтверждение личности

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:

08:35 — user01 вошел в систему
08:37 — user01 изменил файл
08:40 — admin01 изменил настройки

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.