Реферат на тему: Теоретико-игровые модели в информационных системах

Цель работы

Систематизировать и продемонстрировать на конкретных примерах, как теоретико-игровые модели (в частности, модели типа 'игра защитник-нападающий' - Defender-Attacker games, игры с ненулевой суммой) применяются для формализации задач информационной безопасности, анализа стратегий сторон конфликта и выработки оптимальных решений по распределению ресурсов защиты в условиях неопределенности и противодействия.

Основная идея

Актуальность применения теоретико-игровых моделей для анализа и прогнозирования стратегий взаимодействия злоумышленников и систем защиты в современных информационных системах. В условиях постоянной эволюции кибератак и ограниченности ресурсов безопасности, эти модели предоставляют формальный аппарат для моделирования конфликта, оценки рисков, определения оптимальных стратегий распределения средств защиты и управления уязвимостями, что напрямую повышает устойчивость ИТ-инфраструктур.

Проблема

Обеспечение эффективной информационной безопасности в современных сложных ИТ-инфраструктурах сталкивается с фундаментальной проблемой: необходимостью принятия стратегических решений в условиях динамичного антагонистического конфликта между защитниками (администраторами) и злоумышленниками. Ограниченность ресурсов (времени, бюджета, вычислительных мощностей) для защиты, постоянная эволюция и адаптация методов атак, а также высокая неопределенность относительно намерений и возможностей противника затрудняют выбор оптимальных стратегий распределения средств защиты (например, размещение IDS/IPS, патч-менеджмент, выделение ресурсов аудита) и управления рисками. Традиционные детерминированные или вероятностные подходы часто неспособны адекватно смоделировать это стратегическое взаимодействие и предсказать ответные действия рационального противника.

Актуальность

Актуальность применения теоретико-игровых моделей (ТИМ) в информационной безопасности обусловлена растущей изощренностью и масштабом кибератак (APT, ransomware, DDoS), а также критической зависимостью общества от устойчивости ИТ-инфраструктур. В условиях, когда ресурсы безопасности всегда конечны, а атаки становятся все более целевыми и адаптивными, ТИМ предоставляют формальный и строгий математический аппарат для анализа этого конфликта. Они позволяют: 1) моделировать рациональное поведение всех сторон (включая злоумышленников), 2) количественно оценивать риски и уязвимости системы, 3) находить оптимальные (равновесные) стратегии распределения ограниченных ресурсов защиты, 4) прогнозировать эскалацию угроз и оценивать эффективность контрмер до их практического внедрения. Это делает ТИМ незаменимым инструментом для повышения проактивности, обоснованности и экономической эффективности решений в области ИБ.

Задачи

1. 1. Систематизировать ключевые классы теоретико-игровых моделей, наиболее применимые для задач информационной безопасности (в частности, статические и динамические игры типа 'Защитник-Нападающий', игры с ненулевой суммой, игры на графах, стохастические игры).
2. 2. Проанализировать конкретные примеры формализации задач ИБ с помощью ТИМ, такие как: оптимальное размещение средств обнаружения вторжений (IDS/IPS), распределение усилий по устранению уязвимостей (patch management), выбор стратегии аудита безопасности, моделирование атак на доступность (DDoS).
3. 3. Исследовать, как ТИМ позволяют моделировать стратегическое взаимодействие и противодействие сторон (защитника и нападающего), включая анализ равновесия Нэша и других концепций решения, для прогнозирования поведения противника.
4. 4. Продемонстрировать на модельных и реальных сценариях, как результаты теоретико-игрового анализа (оптимальные стратегии распределения ресурсов защиты) могут быть использованы для повышения устойчивости и эффективности информационных систем в условиях ограниченности ресурсов и неопределенности.