Методы снижения угроз безопасности ИС, вызванных дефектами программных средств и баз данных

Уровень и влияние внутренних дестабилизирующих факторов, а также некоторых внешних угроз на безопасность применения ИС определяется в наибольшей степени качеством технологий проектирования, разработки, сопровождения и документирования ИС и их основных компонент – программных средств и баз данных. При ограниченных ресурсах на разработку ПС и БД для достижения заданных требований по безопасности необходимо управление обеспечением качества в течение всего цикла создания программ и данных. Такое управление предполагает высокую дисциплину и проектировочную культуру всего коллектива специалистов, поддержанную методиками, типовыми документами и средствами автоматизации разработки. Кроме того, управление обеспечением качества ПС и БД предполагает формализацию и сертификацию технологии разработки, а также выделение в специальный процесс поэтапное измерение и анализ текущего качества создаваемых и применяемых компонент. Попытки создания критических, распределенных ИС без использования эффективных технологий и средств автоматизации проектирования ПС и БД связаны с высоким риском провала вследствие трудностей обеспечения заданной безопасности функционирования таких систем.

В современных автоматизированных технологиях создания и развития ПС и БД с позиции обеспечения их потенциальной технологической безопасности можно выделить методы и средства, позволяющие:

• предотвращать дефекты проектирования за счет эффективных технологий обеспечения всего жизненного цикла комплексов программ и данных;
• обнаруживать и устранять ошибки проектирования путем систематического тестирования на всех этапах жизненного цикла ПС и БД;
• удостоверять достигнутые качество и безопасность применения ПС и БД в процессе их сертификации перед передачей в эксплуатацию.

Комплексное, скоординированное применение таких методов и средств в процессе создания и развития ПС и БД позволяет исключить некоторые виды угроз или значительно ослабить их влияние. Тем самым уровень достигаемой безопасности ИС становится предсказуемым и управляемым, непосредственно зависящим от ресурсов, выделяемых на его достижение, а, главное, от качества и эффективности технологии, используемой на всех этапах жизненного цикла ИС.

При создании критических ИС высокой сложности важная проблема состоит в правильном системотехническом и информационно-технологическом проекте, обеспечивающем высокие потребительские свойства и безопасность ИС. Одновременно в силу высокого качества проработки и документирования проекта создается основа для снижения трудоемкости отладки, испытаний и особенно сопровождения и развития прикладной ИС. Совместное применение современных CASE-технологий и языков четвертого поколения способно снизить трудоемкость разработки сложных программных средств до 10 раз и сократить длительность их проектирования с 2-3 лет до нескольких месяцев.

Базовым принципом современных методов и технологий создания прикладных программных средств и баз данных является многократное использование отработанных технических решений на различных аппаратных и операционных платформах. В настоящее время по некоторым оценкам только 10-15% прикладных программ создается вновь, в то время как основная часть программных средств переносится с других платформ, комплексируется и собирается из готовых, испытанных, повторно используемых компонент гарантированного качества. Это обеспечивает многократное повышение производительности труда разработчиков информационных систем, сокращение сроков их создания, высокое качество и безопасность проектов.

Предотвращению дефектов в сложных, распределенных ИС способствует развитие и применение концепции и стандартов открытых систем. При этом следует учитывать, что их использование сопряжено с некоторыми противоречивыми тенденциями в номенклатуре и величинах угроз, отражающихся на технологической безопасности ПС и БД. Массовый перенос программ и данных на различные аппаратные и операционные платформы способствует распространению дефектов и невыявленных ошибок, остающихся в переносимых компонентах. Однако переносимые компоненты, как правило, тщательнее тестируются и испытываются и тем самым имеют более высокое качество, чем те, которые созданы без ориентации на переносимость. Стандартизация и глубокий формализованный контроль интерфейсов и протоколов взаимодействия компонент ИС позволяют создавать сложные, распределенные ИС высокой надежности и безопасности. Строгое соблюдение и контроль соответствия стандартам открытых систем (зачастую автоматически осуществляемые CASE-средствами) является высокоэффективным методом предотвращения ряда классов ошибок и повышения технологической безопасности ИС.

Тестирование является основным методом измерения качества и определения реальной безопасности применения программ и информации баз данных на любых этапах разработки. Результаты тестирования и измерения показателей качества сравниваются с требованиями технического задания или спецификаций для определения степени соответствия предъявлявшимся требованиям, полученным разработчиком от заказчика. Наличие таких достаточно полных эталонов, как совокупность требований технического задания и поэтапная их декомпозиция в спецификациях, является необходимой базой тестирования при промежуточных и завершающих испытаниях.

Непосредственной целью тестирования является обнаружение, локализация и устранение ошибок в программах и данных. Важной особенностью тестирования сложных критических ИС является необходимость достаточно полной их проверки при ограниченной длительности испытаний. Это определяет целесообразность тщательного планирования тестирования с учетом всех результатов, полученных на предыдущих этапах разработки. При планировании основная задача состоит в достижении максимальной достоверности испытаний, определении качества и безопасности ИС при ограниченных затратах ресурсов всех видов на проведение тестирования [16], [21], [28].

За ограниченный, относительно короткий период испытаний трудно провести достаточно обширное тестирование, достоверно демонстрирующее достигнутые показатели качества и безопасности, и гарантировать выполнение всех технических требований к сложной ИС. Поэтому для обеспечения высокого качества целесообразно проводить испытания не только завершенной ИС, но на ряде промежуточных этапов разработки проверять состояние и характеристики компонент проекта. Для этого до начала разработки в процессе формирования технического задания формулируются план и основные положения методики обеспечения качества, поэтапных испытаний компонент и определения характеристик, допустимых для продолжения разработки на следующем этапе. Одновременно происходит поэтапное уточнение технического задания и методики испытаний ИС.

Из-за высокой сложности критических ИС систематическому тестированию их программ и баз данных приходится уделять зачастую столько же времени и сил, сколько непосредственной разработке. Недооценка необходимости планомерного тестирования в процессе разработки проекта приводит к резкому возрастанию затрат на выявление и исправление ошибок в процессе эксплуатации, а также к снижению безопасности использования таких ИС. Систематическое, скоординированное тестирование реализации функций ИС во всем доступном разнообразии возможных ситуаций и условий внешней среды способствует обнаружению внутренних дефектов, угрожающих катастрофическими последствиями для безопасности ИС.

К сожалению, планомерному, систематическому тестированию и методам создания генераторов тестов нигде не учат, что отрицательно сказывается на качестве и безопасности отечественных ИС. Низкая культура и технология сопровождения ПС и БД, отсутствие систематического взаимодействия с многочисленными пользователями и учета их требований определяют бесперспективность и неконкурентоспособность многих проектов сложных критических ИС.

Для удостоверения качества и безопасности применения сложных критических ИС используемые в них ПС и БД следует подвергать обязательной сертификации. Однако сертификация удостоверяет качество и безопасность применения ИС только в условиях, ограниченных конкретными стандартами и нормативно-техническими документами, с некоторой конечной вероятностью. В реальных условиях эксплуатации принципиально возможны отклонения характеристик внешней среды функционирования ИС за пределы, ограниченные сертификатом, и ситуации, не проверенные при сертификационных испытаниях. Эти обстоятельства способны вызывать последствия, угрожающие безопасности функционирования ИС. Наличие сертификата у ПС и БД для критических систем является необходимым условием их допуска к эксплуатации, однако любой сертификат на сложные системы не может гарантировать абсолютную безопасность их применения и всегда остается некоторый риск возникновения катастрофических ситуаций.