CC BY
102
Математические
структуры и моделирование 2014. №4(32). С. 232-235
УДК 004.056.53
ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ДОСТУПОВ
Д.М. Бречка
к.т.н., e-mail: [email protected] Р.А. Исин
студент, e-mail: [email protected]
Факультет компьютерных наук, Омский государственный университет
им. Ф.М. Достоевского
Аннотация. Описана реализация алгоритмов поиска несанкционированных доступов для модели Take-Grant. Приводится внутренняя структура программных продуктов, реализующих алгоритмы, форматы входных и выходных данных, результаты тестирования производительности программных продуктов.
Ключевые слова: алгоритм, безопасность, Take-Grant, программирование, объекты, реализация..
Введение
В работах [1-4] предлагаются алгоритмы поиска tg-путей островов, мостов, начальных и конечных пролётов мостов в графе доступов. Для поиска tg-путей предлагается модифицированный алгоритм Дейкстры, для поиска островов — модифицированный алгоритм Флойда, для поиска мостов, начальных и конечных пролётов мостов предлагаются оригинальные алгоритмы, основанные на алгоритмах поиска в глубину и в ширину. Далее описана программная реализация и оптимизация алгоритмов поиска tg-путей, островов и мостов.
Для реализации алгоритмов поиска несанкционированных доступов было решено использовать объектно-ориентированный подход к программированию. В качестве языка программирования был выбран Java. Для разработки и отладки программного кода использовалась интегрированная среда разработки IntelliJ IDEA.
Для поиска основных структур в графе доступа было разработано три отдельных приложения, выполненных по общей схеме:
1) ввод данных;
2) создание графа доступов в памяти компьютера;
3) преобразование графа доступов;
4) применение соответствующего алгоритма;
5) вывод результатов работы.
Приложения различаются на этапах 3 и 4, так как для поиска различных структур в графе доступов необходимо различное преобразование исходного графа и применение различных алгоритмов.
Данные этапы в приложениях реализуются различными классами. Так поиск tg-пути реализован классом Dijkstra.java, поиск островов — классом Floid.java, для поиска мостов используется класс BridgeSearcher.java.
Помимо классов, реализующих основной функционал, в программных продуктах также используются вспомогательные классы:
1. Node.java — описывает узел графа доступов.
2. Link.java — описывает связь между вершинами графа.
3. Input.java — используется для реализации ввода данных в программу.
4. Main.java — служит для связи классов в единую структуру и вывода результатов работы.
Вспомогательные классы одинаковы для всех трёх приложений. Ввод данных в программу организуется через файл формата csv, содержащий матричное представление графа доступов. Данный файл должен быть подготовлен заранее вручную или с помощью специальных программ. Формат матрицы приведён на рисунке 1 (крайний левый столбец добавлен на рисунок для ясности, в файле отсутствует). В первой строке файла записываются все вершины графа, во второй — определяется тип вершины. Последующие строки содержат матричное представление графа. По матрице можно определить направление дуги: начальная вершина записана в строке слева, конечная — сверху. Вывод результатов работы приложения осуществляется в консоль.
В случае поиска tg-путей, мостов и пролётов мостов на вход приложению также передаются названия вершин, между которыми отыскивается соответствующая структура. Названия вершин предаются через параметры командной строки. В качестве результата работы приложения выдают:
1. В случае поиска островов — матрицу достижимостей, по которой можно делать вывод о наличии или отсутствии островов в графе.
2. В случае поиска tg-путей — длину пути, а также матрицу весов для алгоритма Дейкстры, по которой можно восстановить сам путь, либо сообщение о том, что путь не найден.
3. В случае поиска мостов и пролётов мостов — выводится список вершин, входящих в мост (пролёт), либо сообщение об отсутствии моста (пролёта).
Анализ производительности программных продуктов проводился на компьютере со следующими основными характеристиками:
1. Процессор: Intel Core i5-3210M 2.50Ghz.
234 Д.М. Бречка и др. Программная реализация алгоритмов поиска.
10
А в с D Е F G н I J
S о S о О О О S о s
А * t 0 г w 0 0 0 0 0 0
Б 0 * 0 g 0 0 0 0 0 0
С 0 т * 0 0 0 0 0 0 0
D 0 0 0 * 0 t 0 0 g g
Е 0 0 0 g * 0 0 0 0 0
F 0 0 0 0 w * 0 0 0 0
G 0 0 Г W 0 0 0 * 0 0 0
Н 0 0 0 0 g t 0 * 0 0
I 0 0 0 0 0 0 0 Г W * 0
J 0 0 0 0 0 0 0 t 0 *
Рис. 1. Формат входного файла для анализа безопасности компьютерной системы. * — полный
набор прав; 0 — нет дуги.
2. ОЗУ: 8 Гб.
3. ОС: Windows 8 x64.
Результаты тестирования приведены в таблице 1 в виде зависимости времени работы каждого алгоритма от количества вершин в исходном графе.
Таблица 1. Результаты тестирования эффективности работы алгоритмов поиска несанкционированных доступов
Количество вершин 18 30 60 120 512 612 712 810 1024
Поиск tg-путей (мс) 1 2 2 4 16 20 29 36 40
Поиск островов (мс) 1 3 6 12 326 703 1556 2711 5475
Поиск мостов (мс) 1 1 4 33 4942 9939 25858 41176 77997
Как видно из таблицы 3, производительность алгоритмов имеет экспоненциальную зависимость от количества вершин, что соответствует теоретическим оценкам, приведённым в [1-4].
Литература
1. Бречка Д.М. Алгоритмы анализа безопасности состояний компьютерной системы для модели Take-Grant // Математические структуры и моделирование. 2009. Вып. 20. С. 160-172.
2. Бречка Д.М. Анализ возможности доступа в модели Take-Grant // В мире научных открытий. 2010. № 4 (10). Часть 4. С. 11-13.
3. Проблемы обработки и защиты информации. Книга 1. Модели политик безопасности компьютерных систем / Белим С.В., Белим С.Ю., Бречка Д.М. и др.; под редакцией С.В. Белима. Омск: ООО «ООО Полиграфический центр КАН», 2010. 164 с.
4. Бречка Д.М. Алгоритм поиска мостов типа t* и t* в графе доступов для дискреционной модели безопасности Take-Grant. // Математические структуры и моделирование. 2011. Вып. 23. С. 99-104.
THE PROGRAM REALIZATION OF ALGORITHMS FOR AN UNAUTHORIZED
ACCESS SEARCHING
D.M. Brechka
Ph.D. (Eng.), e-mail: [email protected] R.A. Isin
Postgraduate Student, e-mail: [email protected] Omsk State University n.a. F.M. Dostoevskiy
Abstract. The article describes the realization of algorithms for an unauthorized access searching in Take-Grant model. The internal structure of software products that implement algorithms, input and output data formats, results of software performance testing is described.
Keywords: algorithm, security, Take-Grant, programming objects implementation.
