信息系统安全体系结构设计

信息系统的安全涉及方方面面，是对整个系统的安全而言，要全面规划，并且在系统的整个生命周期都要覆盖。所以，要用全面整体的思想来研究、设计、实践系统的安全保障体系，这是一种全面整体的安全观。

整体上来讲，包括两部分，即理论加实践。理论层面，设计体系架构，形成整体框架，在框架中展开、细化、完善，形成可指导实践的方法论。实践层面，面对应用场景，根据具体业务特点，远景规划，使命及目标战略等，结合业务需求，给出具体应用措施。

实际生活中，在信息系统的建设、使用、维护中，可能存在重技术轻管理的思想，重设备轻人员的现象，这是需要特别注意的，也是需要避免的。相反，管理活动和人员活动在整个系统安全实践中，占有非常重要的地位和比重。从充分考虑系统安全的方方面面出发，结合整个过程中参与的有形实体、无形实体、参与过程及流程出发，我们给出信息系统的安全体系架构。

 

首先，我们需要对信息系统的安全概念有一个充分全面的认知。信息系统的安全涉及哪些方面？从全局的视角来看，主要包括如下四个方面：（1）人为蓄意破坏。这分为主动性破坏，比如数据被篡改，冒充身份，拒绝服务（网络瘫痪），重放攻击，散播病毒木马，抵赖以及被动型攻击，比如监听，非法登录，信息截取等。（2）灾害性攻击。比如地震、火山、水灾战争等。（3）系统故障，比如软件故障，硬件故障，链路故障，供电故障，设备老化故障等。（4）人员无意识行为。比如系统设计漏洞，管理漏洞，编码错误，操作错误以及无意识的泄露等。这些都是与系统安全相关的内容。有了这些安全相关的表现后，就需要针对性的提出设计方案，实施相应的安全措施，以此来保障信息系统的安全。很容易看出，信息系统的安全措施都是额外的部分，相对于信息系统本身来讲，安全措施保障系统的安全，使业务按需求设计达成既定期望目标，但并不为业务提供增值价值。如果这些外部环境因素不发生，设备正常运转，人员都自觉遵守规范，整个信息系统的功能或业务价值不会有丝毫减少，但这只是理想化的情况。另外，还有一点，也是显而易见的，那就是安全措施的实施是有成本的。增加安全设备，制定安全规范，配备安全管理人员，扩展安全设计，研究安全相关的算法知识等等，都需要投入人力、时间、经济资源。有成本，就需要对措施分级管理，不同级别对应不同的加固措施，也对应不同的成本预算。针对设备，一般来讲，部件级冗余安全性低于设备级冗余，但成本也相对低廉。部分备份相对全部备份，单地备份相对于多地备份，单一手段相对于多种手段结合应用，单重防护相对于多重防护而言等等，都是类似情况，阐述着同样的道理。所以，我们实施安全框架时，要结合安全需求、要求、实际等情况，综合考虑，设计保护效果与成本相匹配的安全体系，既不过度，也不欠缺，以上是对系统安全体系概念的综合性论述。

其次，既然安全体系设计涉及到许多方面，那我们应该如何抽象并系统化规划安全设计的理论指导，使得这一指导理论具备全面性、科学性、发展性、体系化，对应用实践的指导具备可操作性、可实施性、可理解性？下面就给出一种为满足上述安全体系要求的理论体系。

 

第一，先对信息系统画像。既然是为信息系统设计安全体系，就需要明确信息系统是什么样子，这是显然的。比如，对生物种类的安全保护与对信息系统的安全保护肯定是不一样的；飞机的安全与建筑的安全要求也肯定是完全不一样的。只有明确了信息系统是什么，有哪些概念，有哪些特征特点，怎样工作的，明确了这些，才好为其设计安全体系框架。进一步的，为信息系统画像，也是有一定的要求的，这就是抽象化、本质化、规律化，而非具体化、表面化、现象化。这一点，应该也是很好理解的。就好比我们提到人这个概念，则是总结了人所具有的本质特征的一个抽象人，而非具体的张三李四。我们提到建筑物，总是会关联到图纸、材料、地基、机械设备、墙体、玻璃、门、窗户等等所有建筑物共有的特征，而非某一个具体的楼或者大厦之类的。这里，对信息系统抽象也是相同的道理。那么，信息系统有怎样的本质特征呢？从目前技术发展来看，我们可以抽象出信息系统的如下特征：

1. 首先是物理层面。设备实体，包括机房及其基础设施：门禁、电源、空调、线缆、机架导轨等各种辅助硬件设备；路由器、防火墙、主机网关、光纤等相关的各种功能设备单元。还有无线类设备，屏幕、音频、视频、存储、监控等附属类设备。所有想到的这些，都可以归到物理层面。我们需要提出物理层面的安全规范和体系作为整个信息系统安全体系框架的一部分，甚至可以说是基础部分。在具体实践中，上述物理实体可能部分存在于一个具体的信息系统中，但是只要是一个信息系统，它就具有物理层面，且具有物理层面的本质特征，而有多少种类多样的物理设备，这不是根本性的问题。只要这一点成立，理论就可以指导实践，就可以针对物理层面，在我们安全体系设计中，设计相应的安全保障措施与手段。比如备份、冗余、定期维护、禁止无关人员操作、操作按规范流程、操作有记录、维修及时且有记录等等。物理设备安装符号要求，业务使用在设计指标要求范围内，电磁环境达标，密钥设备专人看管，多人负责，设备定期升级，业务量增长后及时扩充，淘汰旧设备、光盘、硬盘等按要求处理。以上种种措施用于保证实体安全，其实是实体安全的一部分。
2. 物理层面是基础，是看得见，摸得着的。但是我们知道，一个信息系统要发挥作用，光有硬件设备是不够的，还需要软件层面发挥作用，这第一个就是链路层面的安全。一个信息系统很少有不涉及通信的，尤其是技术越向前发展，这一点比重越大。链路层面的安全要求我们保护信息承载者的安全。比如对无线传输，是否有跳频机制，是否容易被干扰，信号有无可能被截获并破解、修改、重放、冒充等等。第二个是网络层面的安全。网络安全大家听的比较多，信息传输网络通过很多节点，这些节点无法被信息的参与方掌控，所以，要避免伪造、冒用、篡改等形式的安全威胁。另外，还要有手段来保证信息发送方无法否认抵赖。而对这些恶意的威胁安全的行为，同样需要手段能发现定位并提前做好防护，比如入侵检测、防火墙、VPN、专网、高密级网络分层划分，对不同级别、区域，分别实施保护。第三个是系统本身的安全。OS的安全，涉及漏洞发现，补丁及时更新，安全端口开放管理，病毒库更新，木马查杀，口令管理，非相关人员或不同人员权限有明确要求等。第四个是应用的安全。应用本身设计过程中，注重安全方法措施的应用。比如加密，数据分片，访问控制，操作流痕，抗抵赖设计，行为分析预警等等，有许多手段可以应用。这一部分讨论了系统及应用的安全。
3. 有了基础设施，有了设施上的系统及各种功能应用，信息系统就可以提供服务了。谁使用服务，显然是人。人这个因素在系统安全中不可忽略。这里的人，即可能是设计方，使用方，也可能是破坏方。所有与系统能产生关系的人，都是考虑因素，不管是直接关联还是间接关联。围绕人这一因素，整个信息系统的安全还涉及管理安全，包括法律、法规、培训等方面，以完善制度层面的安全保障。与管理相对的，还有组织，其实也可以划入管理的大范围，包括机构、岗位、人事等多个层面的安全保障。

以上，我们对一个信息系统进行了抽象化的描述，也即画像。有了这个画像，我们看到了一个抽象的，具有本质特征的信息系统。在此基础上，设计整个系统的安全体系，或者说，围绕这个画像，构建全面整体的安全体系架构。

 

第二，围绕画像，构建安全保护框架、范围。与第一部分相对应的，包括：

（1）实体安全

（2）网络通信安全

（3）系统与应用，软件与信息安全

（4）管理、组织与制度安全体系

（5）安全技术措施

以上内容不再展开叙述。

 

第三，借鉴其他领域的理论框架，补充完善外围。显然围绕上述框架，我们需要有安全相关的标准制定以及安全等级划分。这是可操作性，可实施性的必然要求。前面介绍了安全的价值，并提到了实施安全设计和措施成本不小，因此安全也不能无限扩大，需要分级管理。目前来看，这包括：

1. 用户自主保护级
2. 系统审计保护级
3. 安全标记保护级
4. 结构化保护级
5. 访问验证保护级。

除了上述分级管理外，还有与此相关的各种GB协议标准。有了通用标准和相应的分级标准，既可以方便实施安全措施，提供操作层面的指导，也方便对安全效果做出评价和判断。

 

第四，实际应用中，提取出5个应用层面技术方面的安全性措施，这包括

（1）访问鉴别

（2）访问控制

（3）内容安全

（4）冗余恢复

（5）审计响应

这五点其实对应了一些标准化组织总结的五大框架

（1）鉴别框架。这是身份认证的常规措施。包括知道什么（用户名密码），拥有什么（口令），是什么（生物特征）等。

（2）访问控制框架。包括用户入网接入控制，用户访问权限控制，目录级安全控制，网络属性安全控制，服务器安全控制等5个方面。

（3）机密性框架。包括禁止访问，加密，组织分散化、数据分组分片等措施。

（4）完整性框架。数据备份也算一点，包括异地备份、自动备份、存储网络备份、网络存储备份、磁带到磁带之间直接传输数据的备份。备份方式有完全备份、增量备份、差异备份、按需备份等。

（5）抗抵赖框架。既常见的操作流痕。这包括证据生成、存储与传输、证据验证、解决纠纷（裁决）等。

 

以上第四部分已经涉及具体的措施了。但是在这之前，我们已经了解到安全体系是多维度的、多点的、分层的、有边界的。这些概念是为整个安全体系架构服务的，基于此，我们可以再进一步提升高度，围绕企业信息价值这一核心点，以安全风险，安全策略为基础，整体构建企业信息系统的技术体系（包括物理安全和系统安全）、管理体系以及组织体系，进而全面规划信息系统的安全框架。框架围绕三点展开：

（1）依托企业信息化战略规划

（2）围绕上述三个方面的安全

（3）以信息系统和信息资源的安全保护为核心

最终达到：

（1）建立统一的身份认证体系，包括人、设备、计算机、应用等

（2）建立统一的信心安全管理体系、技术、制度

（3）建立规范的信息安全保密体系、技术、制度

（4）建立完善的网络边界防护体系

 

最终补充一点，从软件角度来讲，整个信息系统安全的底层支撑为密钥体系，涉及密钥分发中心，具体的有公钥基础设施。