Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Анализ эффективности интегрированных систем безопасности: принципы, критерии, методы

В рубрику "Комплексные системы безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Анализ эффективности интегрированных систем безопасности: принципы, критерии, методы

Всякий, кто занимался проектированием или эксплуатацией интегрированных систем безопасности (ИСБ), рано или поздно задается вопросом: достаточны ли принятые меры для нейтрализации возможных угроз? Насколько эффективна спроектированная система защиты? Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо иметь инструмент, позволяющий количественно оценивать уровень защищенности объекта

О.А. Панин
Независимый эксперт

Интегрированная система безопасности как предмет анализа

Под интегрированной системой безопасности будем понимать совокупность инженерно-технических средств, организационных мероприятий и действий службы безопасности, предназначенных для защиты объекта от несанкционированных действий нарушителя. Задавшись целью анализа таких систем, целесообразно в общих чертах представить себе, какими особенностями обладает ИСБ. Отметим следующие:

1.Конфликтность интересов. Принципиальное отличие ИСБ от других человекомашинных систем заключается в наличии конфликта интересов в системе "охрана-нарушитель".

2.Априорная неопределенность исходных данных для проектирования системы. В первую очередь это касается перечня угроз, модели нарушителя, а также сценариев развития конфликтной ситуации. ИСБ - слабоформализованная система.

3.Случайный характер временных параметров, в том числе случайность времени движения охраны и нарушителя, времени преодоления физических барьеров, момента срабатываний средств обнаружения и пр.

4.Трудоемкость организации эксперимента. Лучшим способом анализа эффективности ИСБ является организация учений, однако этот способ связан с привлечением значительных материальных и людских ресурсов и не получил широкого распространения. "Поведение" ИСБ целесообразно изучать с помощью математического моделирования. Для построения модели необходимо выявить структуру системы, цели функционирования ИСБ, критерий эффективности, а также разработать инструмент его оценки. Модель - инструмент исследования ИСБ.

Критерии эффективности

В ГОСТ Р 50776-95 "Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию" утверждается, что "вид выбираемой системы должен обеспечивать защиту людей и имущества в соответствии с требуемым уровнем их безопасности". Защищенность при этом трактуется как совокупность организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение охраны объекта (зоны объекта)". Результат этих мероприятий характеризуется уровнем защищенности.

К сожалению, данное определение декларативно. Чтобы наполнить его практическим содержанием, нужно иметь соответствующий критерий оценки. Это удобно сделать через понятие эффективности. Эффективность любой сложной технической системы (СТС) отражает ее приспособленность к выполнению своей целевой функции. Так, ГОСТ 34.003-99 определяет эффективность автоматизированной системы как "свойство, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при создании системы". В частности, эффективность ИСБ можно охарактеризовать как способность системы противостоять несанкционированным действиям нарушителя в рамках проектной угрозы. Таким образом, эффективность ИСБ и характеризует уровень защищенности объекта.

Существуют качественные и количественные методы анализа. Во многих случаях качественных оценок бинарного типа (соответствует/не соответствует требованиям) вполне достаточно, чтобы ответить на вопрос, насколько защищен объект, а также наметить пути совершенствования инженерно-технической защиты. Более приемлемы количественные методы. Однако для того, чтобы "измерить" эффективность, необходимо иметь обоснованный критерий. Критерий эффективности (критерий оптимальности, критерий принятия решений) -признак, позволяющий дать сравнительную оценку предложенных альтернатив и выбрать оптимальное решение. На практике применяют следующие типы критериев:

1.Критерии типа "эффект-затраты", позволяющие оценивать достижение целей функционирования СТС при заданных затратах (так называемая экономическая эффективность).

2.Элиминирующие критерии, позволяющие оценить качество СТС по заданным показателям и исключить те варианты, которые не удовлетворяют заданным ограничениям (например, методы многокритериальной оптимизации).

3.Взвешивающие критерии - искусственно сконструированные критерии, позволяющие оценивать интегральный эффект (например, "линейная свертка" частных показателей).

К критерию эффективности должны предъявляться следующие требования:

  • объективность - "прозрачность" математической модели и объективность оценок;
  • представительность - отражение всех значимых сторон функционирования СТС;
  • чувствительность инструмента оценки - выходной результат должен отражать варьирование входных данных в заданных пределах;
  • интерпретируемость - простая и удобная форма, пригодная для заключения об эффективности системы на основе данного критерия.

Кроме того, следует четко различать две постановки задачи: выбор наиболее рационального варианта построения СТС из нескольких вариантов (задача анализа) и оптимизация параметров СТС, то есть назначение некоего набора оптимальных характеристик системы как исходных данных для проектирования (задача синтеза).

Эти задачи связаны между собой, так как базируются на применении одних и тех же оптимизационных методов.

Функции ИСБ

Как работает ИСБ? В общем случае можно представить следующую цепочку действий. При вторжении нарушителя в контролируемую зону происходит срабатывание датчика обнаружения. Информация от датчиков передается на центральный пульт охраны и отображается на соответствующем экране. Оператор пульта оценивает ситуацию, принимает решение по данному тревожному сообщению ("предупреждение", "внимание", "нарушение" или "ложная тревога") и передает его группе оперативного реагирования. По получению сообщения группа развертывается на рубеже, обозначенном в тревожном сообщении. При перехвате нарушителя происходит его задержание.

Таким образом, интегрированная система безопасности представляет собой сбалансированную совокупность элементов обнаружения нарушителя, задержки продвижения нарушителя по пути следования, а также элементов реагирования сил охраны на действия нарушителя. Эти элементы являются целевыми функциями системы. Каждая из них характеризуется рядом показателей (табл. 1). Оценив приведенные характеристики тем или иным способом, можно сделать суждение об эффективности ИСБ в целом. Каким образом это можно сделать? Рассмотрим следующие методы анализа:

  • детерминистический подход;
  • методы многокритериальной оптимизации;
  • логико-вероятностное моделирование;
  • имитационное моделирование.

Детерминистический подход

Указанный подход связан с заданием и последующей проверкой требований, содержащихся в НТД, ТЗ на проектирование, в рабочем проекте оборудования объекта средствами охранно-тревожной сигнализации. Схема реализации метода следующая:

1.Проводится категорирование объектов охраны в зависимости от их важности/потенциальной опасности, возможного и/или допустимого социально-экономического ущерба, от прогнозируемых угроз, типа объекта и других установленных и принятых критериев.

2.Для объектов каждой категории устанавливаются дифференцированные требования по организации охраны и инженерно-технической укрепленности конструктивных элементов объекта (в первую очередь ограждающих конструкций и элементов инженерно-технической укрепленности). Такой подход реализуется, например, в руководящих документах МВД России (РД 78.36.003-2002 "Инженер-нотехническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств", РД 78.36.006-2005 "Рекомендации по выбору и применению технических средств охранно-пожарной сигнализации и средств инженерно-технической укрепленности для оборудования объектов" и пр.). При этом уровень защищенности должен соответствовать значимости объекта, выражаемой через его категорию, - в этом состоит основной принцип проектирования эффективной ИСБ.

3. Состояние ИСБ оценивается экспертным путем. Экспертная оценка - средство переработки слабоструктурированных данных, при котором используются суждения экспертов для подготовки обоснованных решений (заполняются опросные листы, содержащие формализованные перечни требований по охране объекта, в том числе по оснащению периметра объекта, его зданий, сооружений, по степени готовности, уровню обучения личного состава сил безопасности, по наличию комплекта нормативных документов, регламентирующих организацию охраны объекта).

Методы многокритериальной оптимизации

Основой данных методов является агрегирование информации о частных показателях качества. Среди них выделяют методы лексикографического упорядочивания, итерационные методы предпочтительного выбора, аксиоматический подход с использованием теории полезности и пр.

Рассмотрим, например, один из итерационных методов - метод "смещенного идеала". Пусть задано n объектов, оцененных по m критериям:Процедура оптимизации такова:

1.Моделируются два многокритериальных объекта (МКО): "условно предпочтительный", формируемый из максимальных по полезности значений критериев и наихудший - из минимальных по полезности значений критериев:

2.Задается вектор предпочтений, например Он отражает предпочтения лица, принимающего решение в отношении оптимизируемых показателей эффективности.

3.Чтобы выявить объекты, которые не претендуют на предпочтительные, их сравнивают с идеальным, вычисляя "расстояние" (метрику) до идеального. Так, объекты ранжируются по расстоянию от идеального объекта, например: Наименее предпочтительный объект исключается из рассмотрения, после чего процедура повторяется. Таким образом, исключая неподходящие объекты, в конце остается один, наиболее предпочтительный.

Логико-вероятностные методы

Такие методы позволяют получить количественную оценку риска как меры опасности. Они давно применяются в отечественной практике для анализа надежности и безопасности СТС. В основе лежат два понятия: степень риска и уровень защищенности. Степень риска - вероятность невыполнения ИСБ своей целевой функции. Обратная величина характеризует уровень защищенности Оценка защищенности - процедура оценки показателей Криск, Кзащ для людей и имущества на охраняемом объекте. Процедура анализа следующая:

1.Составляется сценарий развития опасности (граф вида "дерево"), представляющий собой логико-вероятностную модель функционирования ИСБ. Сценарий содержит события трех видов: инициирующие, промежуточные и конечное. Инициирующие события описывают входные воздействия на систему (преодоление нарушителем периметра объекта, имитация процедуры идентификации на ЛКПП и пр.). Промежуточные события - логическая комбинация (конъюнкция или дизъюнкция) исходных. Конечное событие описывает опасное состояние системы (проникновение нарушителя на объект и пр.).

2.Аналитически граф описывается с помощью функции опасности системы где:инициирующие события, а зна чение - конечное (опасное) событие. По этой функции можно выделить так называемые кратчайшие пути опасного функционирования. Каждый из них представляет собой минимальный набор инициирующих событий, конъюнкция (совмещение) которых приводит к опасному состоянию.

3. С помощью логико-вероятностных преобразований функция опасности системы приводится к одной из канонических форм и заменяется вероятностной функцией При этом необходимо иметь вероятности инициирующих событий (например, вероятность обнаружения преодоления периметра, вероятность прохода через ЛКПП по подложному пропуску и пр.). Значение вероятностной функции Р, при которой значение функции опасности у равно 1 (это означает наступление опасного события), и определяет степень риска, присутствующего в системе:

Трудность здесь заключается в обеспечении достоверности исходных данных. Различают объективные и субъективные вероятности. Объективными являются характеристики технических средств охраны по результатам натурных испытаний Качественно иную (субъективную) природу имеют результаты анализа уязвимости, отражающие интуитивные представления о возможности и характере реализации угрозы.

Имитационное моделирование

Вероятностный подход к анализу базируется на предположениях о случайности и независимости временных параметров в системе "охрана-нарушитель". Эффективность здесь понимается как вероятность пресечения несанкционированных действий нарушителя:

- вероятность обнаружения нарушителя;- вероятность нейтрализации нарушителя.

Как оценить эти вероятности? Один из методов - имитационное моделирование. Это вычислительный эксперимент, основанный на том известном факте, что при увеличении числа испытаний n относительная частотапоявления случайного события А в серии испытаний стремится к его вероятности в единичном испытании при С помощью генератора случайных чисел получают выборки случайных величин, распределенных по известному закону с известными математическим ожиданием и дисперсией. Приведем пример. Периметр объекта оборудован системой охранной сигнализации с вероятностью обнаружения Для имитационного моделирования работы такой системы "разыгрывается" равномерно распределенное случайное число система сработала, в противном случае - нет. Таким же образом моделируется время движения сил охраны и нарушителя и другие случайные процессы в ИСБ.

Каждая конфликтная ситуация в ИСБ просчитывается много раз, по результатам набирается статистика захватов нарушителя. Эффективность ИСБ оценивается статистически, как отношение числа захватов к общему числу испытаний. Количество опытов определяется исходя из того, что при заданной доверительной вероятности необходимо обеспечить требуемую точность оценки.

Достоинства и недостатки методов

Достоинством детерминистического подхода является то, что в руки проектировщика даются четкие и ясные критерии того, как оборудовать объект техническими средствами охраны. Основная проблема - способ получения интегрального показателя. Наиболее распространена "линейная свертка" вида:- экспертная оценка частного показателя, ai - "вес" показателя). Необходимо помнить, что операция осреднения имеет смысл, если частные показатели однотипны, то есть имеют одинаковую "физическую природу". Если это не так, такой интегральный показатель не имеет физического смысла.

Достоинством имитационного моделирования является физически обоснованный критерий эффективности (вероятность). Недостаток - трудность его интерпретации и нормирования. Пусть в результате анализа получено значение Не ясно, много это или мало, достаточен уровень защиты объекта или нет?

В результате использования логико-вероятностных методов для анализа эффективности ИСБ тоже получается число . Но смысл здесь не в цифре, а в том, что логико-вероятностное моделирование позволяет построить модель безопасного функционирования ИСБ, определить "уязвимые места" системы и оценить "вклад" каждого из них, ранжируя их по степени опасности. В качестве недостатков здесь можно отметить трудоемкость логических преобразований при анализе сложных сценариев (переход от функции опасного состояния к вероятностной функции), а также разнородность исходных данных (объективных, которые можно достоверно оценить, и субъективных, отражающих "ожидания угрозы").

Другие методы

В одной статье невозможно описать все многообразие методов, применяемых для анализа эффективности ИСБ. В числе других методов можно отметить методологию событийно-временного анализа, разработанную специалистами группы компаний "ИСТА", методику оценки эффективности охранной безопасности от краж д.т.н. Г.Е. Шепитько, основанную на статистике угроз, критерий экономии от ущерба д.т.н. Э.И. Абалмазова. Существуют и другие методы.

Зачем нужны такие аналитические исследования?

Варьируя элементы обнаружения, задержки и реагирования и просчитывая каждый раз эффективность, можно добиться оптимального построения ИСБ, а также наметить пути ее совершенствования. Такие методы позволяют на научной основе реализовать основные принципы построения эффективной ИСБ: обеспечение максимальной задержки до обнаружения, своевременного пресечения, эшелонированной и сбалансированной защиты.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #2, 2006
Посещений: 23456

  Автор

Панин О. А.

Панин О. А.

Независимый эксперт

Всего статей:  1

В рубрику "Комплексные системы безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций