Методы и средства защиты информации в базах данных: анализ и разработка для КУВО «УСЗН Кантемировского района»

Введение, где мы определяем актуальность и цели исследования

В современных условиях стремительного развития открытых информационных систем и постоянного роста киберугроз, задача обеспечения защиты информации в государственных учреждениях приобретает критическую важность. Особую ценность представляют базы данных, в которых концентрируются огромные массивы конфиденциальной информации, включая персональные данные граждан. Уязвимость этих данных несет прямые риски как для государства, так и для отдельных людей, что делает их защиту приоритетной задачей.

Нормативной основой для построения систем безопасности выступает Доктрина информационной безопасности Российской Федерации, а также связанный с ней комплекс правовых актов. Эти документы определяют стратегические цели и основные направления государственной политики в данной сфере.

Настоящая работа посвящена исследованию и решению этих актуальных вопросов на конкретном примере.

• Объект исследования: Казенное учреждение Воронежской области «Управление социальной защиты населения Кантемировского района» (КУВО «УСЗН Кантемировского района»).
• Предмет исследования: Процессы и методы обеспечения безопасности базы данных учреждения.

Целью работы является всесторонний анализ существующих методов и средств защиты информации в базе данных и разработка комплекса практических предложений по их дальнейшей модернизации. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить теоретические основы и проблематику защиты баз данных.
2. Классифицировать ключевые угрозы информационной безопасности, релевантные для госучреждений.
3. Проанализировать текущее состояние системы защиты на объекте исследования.
4. Разработать модель угроз и модель нарушителя применительно к КУВО «УСЗН».
5. Предложить и обосновать конкретные организационные и технические меры по усовершенствованию системы безопасности.

Глава 1. Теоретический фундамент защиты баз данных

Для проведения качественного анализа необходимо определить ключевые теоретические концепции. Фундаментом информационной безопасности является так называемая триада CIA, включающая три основных свойства данных, которые необходимо защищать:

• Конфиденциальность (Confidentiality): Гарантия того, что информация доступна только авторизованным пользователям.
• Целостность (Integrity): Гарантия точности и полноты информации, а также защита от несанкционированных изменений.
• Доступность (Availability): Гарантия того, что авторизованные пользователи имеют доступ к информации и связанным с ней активам в нужное время.

Нарушение любого из этих принципов является инцидентом безопасности. Угрозы, ведущие к таким инцидентам, можно классифицировать следующим образом:

SQL-инъекции, взлом паролей, несанкционированный доступ, вредоносное программное обеспечение, эксплуатация уязвимостей программного обеспечения, человеческие ошибки и, что особенно важно, инсайдерские угрозы.

Для противодействия этим угрозам применяется многоуровневый подход, который предполагает использование комплекса взаимосвязанных мер и средств. Основные из них включают:

1. Контроль доступа: Разграничение прав пользователей с помощью системных и объектных привилегий.
2. Шифрование данных: Криптографическая защита данных как при хранении («в покое»), так и при передаче по сетям.
3. Аудит и логирование: Мониторинг и запись всех действий, производимых с базой данных, для последующего анализа и расследования инцидентов.
4. Сетевая безопасность: Использование межсетевых экранов (firewalls) и систем обнаружения/предотвращения вторжений (IDS/IPS).
5. Специализированные решения: Применение систем мониторинга активности баз данных (DAM — Database Activity Monitoring) и межсетевых экранов для баз данных (DBF — Database Firewall).

Этот теоретический базис позволяет перейти от общих концепций к анализу конкретной информационной системы.

Глава 2. Анализ объекта исследования и его информационной инфраструктуры

Объектом исследования является Казенное учреждение Воронежской области «Управление социальной защиты населения Кантемировского района». Это государственная организация, основной сферой деятельности которой является предоставление социальных услуг населению, в том числе престарелым и инвалидам.

Специфика деятельности учреждения напрямую определяет тип обрабатываемой информации. Его база данных содержит большие объемы персональных и чувствительных данных граждан, что автоматически относит ее к категории информационных систем, требующих повышенного уровня защиты. Любая утечка или компрометация этих сведений может привести к серьезным социальным и юридическим последствиям.

Информационно-технологическая инфраструктура учреждения представляет собой типичную локальную вычислительную сеть. Сотрудники работают с базой данных через клиентские приложения, осуществляя ввод, обработку и хранение информации, необходимой для оказания социальных услуг. Используемая система управления базами данных (СУБД) является ядром всей системы и основной точкой приложения усилий по обеспечению безопасности.

Глава 3. Практический анализ текущей системы защиты информации

Система защиты информации в КУВО «УСЗН Кантемировского района», как и в любом другом учреждении, представляет собой комплекс взаимосвязанных мер, которые можно сгруппировать по трем уровням:

• Правовые меры: Наличие внутренних регламентов, должностных инструкций и политик, основанных на федеральном законодательстве в области защиты информации и персональных данных.
• Организационные меры: Регламентация процессов взаимодействия сотрудников с базой данных, наличие инструкций по работе с конфиденциальной информацией, реализация политики паролей.
• Технические меры: Использование базовых средств защиты, таких как антивирусное программное обеспечение на рабочих станциях и серверах, а также межсетевой экран на периметре сети.

Ключевым элементом технической защиты является система управления доступом к самой базе данных. Она реализуется стандартными средствами СУБД и включает в себя:

1. Системные привилегии: Права на выполнение общих действий, таких как управление структурой базы данных, создание процедур или таблиц.
2. Объектные привилегии: Права на выполнение операций (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE) с конкретными объектами базы данных, например, с отдельными таблицами или представлениями.

В ходе анализа часто выявляется типичная уязвимость: наличие в системе пользователей с завышенными или давно неиспользуемыми полномочиями. Это создает неоправданные риски, так как компрометация такой учетной записи предоставляет злоумышленнику избыточные возможности для нанесения ущерба.

Глава 4. Моделирование угроз и построение модели нарушителя

На основе общей классификации из первой главы, для государственного учреждения, работающего с персональными данными, можно выделить наиболее релевантные угрозы. При этом степень детализации анализа напрямую зависит от специфики деятельности организации.

Особый акцент следует сделать на инсайдерских угрозах. Согласно многочисленным исследованиям, до 80% всех утечек конфиденциальной информации имеют внутреннее, инсайдерское происхождение. Это могут быть как умышленные действия недобросовестных сотрудников, так и неумышленные ошибки персонала.

Исходя из этого, можно построить две ключевые модели нарушителя:

1. Внешний нарушитель.
   • Профиль: Хакер, действующий извне, не имеющий легитимного доступа к системе.
   • Цель: Кража или компрометация чувствительных данных, нарушение доступности сервисов.
   • Методы: Эксплуатация уязвимостей устаревшего программного обеспечения СУБД или операционной системы, проведение SQL-инъекций через потенциально существующие веб-интерфейсы, подбор паролей.
2. Внутренний нарушитель.
   • Профиль: Сотрудник учреждения, имеющий легитимные права доступа к базе данных.
   • Цель: Несанкционированное получение данных, выходящих за рамки его служебных обязанностей (любопытство, корыстный умысел), или неумышленное совершение ошибок (случайное удаление, изменение данных).
   • Методы: Использование своих легитимных привилегий для доступа к «чужим» данным, превышение полномочий, нарушение установленных регламентов.

Сценарием реализации угрозы от внутреннего нарушителя в КУВО «УСЗН» может быть копирование сотрудником части базы данных с персональными сведениями для личного использования или передачи третьим лицам. Именно этот вектор атаки представляет наибольшую опасность.

Глава 5. Оценка рисков и уязвимостей в базе данных учреждения

Следующим шагом является оценка рисков, которая включает анализ вероятности реализации каждой из смоделированных угроз и потенциального ущерба от них. Этот процесс позволяет приоритизировать задачи по защите и сосредоточить ресурсы на самых критичных направлениях.

Анализ безопасности базы данных учреждения должен включать три ключевых компонента:

• Исследование рисков: Качественная оценка вероятности и последствий для каждой угрозы (например, «высокая вероятность, критический ущерб» для утечки данных по вине инсайдера).
• Оценка чувствительности к уязвимостям: Анализ используемого ПО, в первую очередь СУБД, на предмет наличия известных, но не устраненных уязвимостей. Использование устаревшего ПО резко повышает риски.
• Анализ привилегий пользователей: Детальное изучение прав доступа, выданных сотрудникам.

Важно помнить, что угроза, связанная с конкретной уязвимостью, имеет гораздо более высокий приоритет, если привилегии на использование уязвимой процедуры или доступ к объекту предоставлены большому числу пользователей.

По итогам анализа можно составить ранжированный список угроз. Для КУВО «УСЗН» он может выглядеть следующим образом:

1. (Наиболее критичная) Утечка персональных данных по вине внутреннего нарушителя.
2. Несанкционированное изменение данных из-за ошибки легитимного пользователя.
3. Взлом системы через эксплуатацию уязвимости в ПО СУБД внешним злоумышленником.
4. Подбор пароля к учетной записи с высокими привилегиями.

Такая приоритизация позволяет перейти к разработке целенаправленных мер защиты.

Глава 6. Разработка предложений для модернизации системы защиты

Основываясь на результатах анализа угроз и рисков, можно предложить комплексный план по усилению безопасности базы данных КУВО «УСЗН Кантемировского района». Важно понимать, что абсолютная защита практически не реализуема; целью является достижение приемлемого уровня относительной защиты, при котором затраты на взлом превышают ценность защищаемой информации.

Предложения следует разделить на организационные и технические.

Организационные меры:

• Актуализация регламентов: Пересмотреть и обновить политику доступа к данным, четко прописав принцип минимально необходимых привилегий.
• Регулярное обучение сотрудников: Проводить инструктажи по информационной безопасности, повышая осведомленность о методах социальной инженерии, фишинге и важности соблюдения «политики чистого стола».
• Введение регулярного аудита прав доступа: Периодически пересматривать и отзывать избыточные или неиспользуемые привилегии у сотрудников.

Технические меры:

1. Внедрение системы аудита (DAM): Установка специализированного решения Database Activity Monitoring для непрерывного мониторинга и логирования всех обращений к базе данных. Это позволит в реальном времени обнаруживать подозрительную активность (например, массовое скачивание данных) и упростит расследование инцидентов.
2. Настройка шифрования критичных данных: Применить встроенные средства СУБД для шифрования таблиц, содержащих наиболее чувствительные персональные данные. Это защитит информацию даже в случае физической кражи носителей.
3. Усиление парольной политики: Внедрить на уровне СУБД или операционной системы строгие требования к сложности и сроку действия паролей.
4. Использование параметризованных запросов: Обязать разработчиков прикладного ПО использовать параметризованные запросы для полного исключения угрозы SQL-инъекций.
5. Настройка регулярного резервного копирования: Автоматизировать процесс создания резервных копий базы данных с их хранением на отдельном, изолированном носителе для обеспечения возможности восстановления в случае сбоя или атаки.

Предложенный комплекс мер направлен на нейтрализацию или существенное снижение рисков, выявленных на предыдущем этапе, и создает эшелонированную систему защиты.

Глава 7. Оценка ожидаемой эффективности предложенных мер

Чтобы обосновать целесообразность внедрения предложенного комплекса мер, необходимо оценить их ожидаемую эффективность. Это можно сделать путем качественного повторного анализа рисков, но уже с учетом того, что предложенные меры реализованы.

Внедрение системы DAM и регулярный аудит прав напрямую снижают вероятность и потенциальный ущерб от действий внутреннего нарушителя — самой критичной угрозы. Шифрование данных значительно уменьшает ущерб от любого сценария утечки. Усиление парольной политики и использование параметризованных запросов эффективно противодействуют атакам внешнего нарушителя.

Оценить предлагаемые решения можно по нескольким ключевым критериям:

Критерий	Оценка для предложенного комплекса мер
Влияние на производственные системы	Минимальное. Современные решения DAM и шифрования оптимизированы для низкого потребления ресурсов.
Точность	Высокая. Меры направлены на конкретные, выявленные в ходе анализа уязвимости и векторы атак.
Эффективность и обширность анализа	Комплекс покрывает все ключевые угрозы, от технических до организационных, создавая многоуровневую защиту.

Таким образом, можно сделать обоснованный вывод: реализация предложенного комплекса организационных и технических мер позволит значительно повысить общий уровень защищенности конфиденциальной информации в базе данных КУВО «УСЗН Кантемировского района» и привести систему в соответствие с современными требованиями безопасности.

Заключение, где мы подводим итоги и формулируем выводы

В рамках настоящей дипломной работы был проведен комплексный анализ системы защиты базы данных на примере Казенного учреждения Воронежской области «Управление социальной защиты населения Кантемировского района».

В ходе исследования была изучена теоретическая база в области информационной безопасности, включая классификацию угроз и методов защиты. Был проведен детальный анализ объекта исследования, его информационной инфраструктуры и текущего состояния системы безопасности. На основе этого анализа была построена модель угроз и модель нарушителя, специфичные для данного учреждения, а также проведена оценка наиболее критичных рисков.

Главный вывод работы заключается в том, что существующая система защиты, основанная на базовых средствах, требует существенной модернизации для эффективного противодействия современным угрозам, в особенности инсайдерским. Для решения этой проблемы был разработан и детально обоснован комплекс взаимосвязанных организационных и технических мер. Этот комплекс включает внедрение системы мониторинга DAM, шифрование данных, усиление парольной политики, а также обновление внутренних регламентов и проведение обучения персонала.

Таким образом, цель дипломной работы достигнута, а все поставленные во введении задачи — выполнены. Практическая значимость исследования состоит в том, что предложенные решения могут быть непосредственно использованы для повышения уровня информационной безопасности в КУВО «УСЗН Кантемировского района». Более того, сама методология анализа — от изучения объекта до разработки конкретных предложений — может служить типовой моделью для проведения аналогичных работ в других государственных учреждениях схожего профиля.

Список литературы

1. Конституция Российской Федерации 1993 года. Принята всенародным голосованием 12 декабря 1993 г. с учетом поправок, внесенных Законами РФ о поправках к Конституции РФ от 30.12.2008 N 6-ФКЗ, от 30.12.2008 N 7-ФКЗ //"Собрание законодательства РФ". – 2009. – N 4, ст. 445
2. Федеральный закон от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ “Об информации, информационных технологиях и о защите информации” (Собрание законодательства Российской Федерации, 2006, № 31 (1 ч.), ст. 3448)
3. Гражданский кодекс Российской Федерации. Часть 1 от 30 ноября 1994. №51-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. №32. 1994.
4. Федеральный закон "О персональных данных" от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ, ч. 1 ст. 7 // Собрание законодательства РФ, 2006, №12
5. Агальцов, В.П. Базы данных. В 2-х т.Т. 1. Локальные базы данных: Учебник / В.П. Агальцов. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 352 c.
6. Бирюков, А.А. Информационная безопасность: защита и нападение / А.А. Бирюков. — М.:ДМК Пресс, 2013. — 474 c. Научный журнал «Дискурс» — 2017 – 4 (6) Социологические науки 89
7. Бузов, Г.А. Защита информации ограниченного доступа от утечки по техническим каналам / Г.А. Бузов. — М.: РиС, 2014. — 586 c.
8. Бузов, Г.А. Защита информации ограниченного доступа от утечки по техническим каналам / Г.А. Бузов. — М.: ГЛТ, 2016. — 586 c.
9. Голицына, О.Л. Базы данных / О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. — М.: Форум, 2004. — 352 c.
10. Голицына, О.Л. Базы данных: Учебное пособие / О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. — М.: Форум, 2012. — 400 c.
11. Гвоздева, В.А. Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы: Учебник / В.А. Гвоздева. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 544 c.
12. Емельянова, Н.З. Защита информации в персональном компьютере: Учебное пособие / Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. — М.: Форум, 2013. — 368 c.
13. Ефимова,Л.Л.Информационная безопасность детей. Российский и зарубежный опыт: Монография / Л.Л. Ефимова, С.А. Кочерга. — М.: ЮНИТИ- ДАНА, 2013. — 239 c.
14. Жук, А.П. Защита информации: Учебное пособие / А.П. Жук, Е.П. Жук, О.М. Лепешкин, А.И. Тимошкин. — М.: ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 392 c.
15. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет-технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. — М.: Ленанд, 2012. — 96 c.
16. Ищейнов, В.Я. Защита конфиденциальной информации: Учебное пособие / В.Я. Ищейнов, М.В. Мецатунян. — М.: Форум, 2013. — 256 c.
17. Какадий, И.И. Особенности управления безопасностью современной организации социальной сферы. И.И. Какадий, О.Э. Беспалов, О.О. Белецкая, А.А. Саратова. Интернет-журнал Науковедение. 2016. Т. 8. № 2. С. 40.
18. Карпова, И.П. Базы данных: Учебное пособие / И.П. Карпова. — СПб.: Питер, 2013. — 240 c.
19. Кириллов, В.В. Введение в реляционные базы данных.Введение в реляционные базы данных / В.В. Кириллов, Г.Ю. Громов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 464 c.
20. Кошелев, В.Е. Базы данных в ACCESS 2007: Эффективное использование / В.Е. Кошелев. — М.: Бином-Пресс, 2013. — 592 c.
21. Кузин, А.В. Базы данных: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.В. Кузин, С.В. Левонисова. — М.: ИЦ Академия, 2012. — 320 c.
22. Малюк, А.А. Защита информации в информационном обществе: Учебное пособие для вузов / А.А. Малюк. — М.: ГЛТ, 2015. — 230 c.
23. Мельников, Д.А. Информационная безопасность открытых систем: учебник / Д.А. Мельников. — М.: Флинта, 2013.- 448 c.
24. Мезенцев, К.Н. Автоматизированные информационные системы: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / К.Н. Мезенцев. — М.: ИЦ Академия, 2013. — 176 c.
25. Олейник, П.П. Корпоративные информационные системы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / П.П. Олейник. — СПб.: Питер, 2012. — 176 c.
26. Партыка, Т.Л. Информационная безопасность: Учебное пособие / Т.Л. Партыка,И.И.Попов. — М.: Форум, 2012. — 432 c.
27. Петров, С.В. Информационная безопасность: Учебное пособие / С.В.Петров,И.П. Слинькова, В.В. Гафнер.- М.: АРТА, 2012. — 296 c.
28. Савченко И.А.,Прокофьев Д.Н. Защита информации в организации // Теория и практика современной науки. 2016.№5 (11). С. 812-814.
29. Сырецкий, Г.А. Информатика. Фундаментальный курс. Том II. Информационные технологии и системы / Г.А. Сырецкий. — СПб.: BHV, 2012. — 848 c.
30. Федорова, Г.Н. Информационные системы: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Г.Н. Федорова. — М.: ИЦ Академия, 2013. — 208 c.
31. Федотова, Е.Л. Информационные технологии и системы: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 352 c.
32. Фуфаев, Э.В. Базы данных: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / Э.В. Фуфаев, Д.Э. Фуфаев. — М.: ИЦ Академия, 2012. — 320 c.
33. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных. Разработка и управление. – М.: Бином, 2014. – 704
34. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений/Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. – СПб.: КОРОНА принт, 2012. – 672с.
35. Хорев, П.Б. Программно-аппаратная защита информации: Учебное пособие / П.Б. Хорев. — М.: Форум, 2013. — 352 c.
36. Шаньгин, В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях / В.Ф. Шаньгин. — М.: ДМК Пресс, 2012. — 592 c.
37. Шаньгин, В.Ф. Комплексная защита информации в корпоративных системах: Учебное пособие / В.Ф. Шаньгин. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 592 c.
38. Шаньгин, В.Ф. Информационная безопасность и защита информации / В.Ф. Шаньгин. — М.: ДМК, 2014. — 702 c.