Методы защиты информации

 

 

 

 

Защита информации в Интернете.

Сейчас вряд ли кому-то надо доказывать, что при подключении к Internet Вы подвергаете риску безопасность Вашей локальной сети и конфиденциальность содержащейся в ней информации. По данным CERT Coordination Center в 1995 году было зарегистрировано 2421 инцидентов - взломов локальных сетей и серверов. По результатам опроса, проведенного Computer Security Institute (CSI) среди 500 наиболее крупных организаций, компаний и университетов с 1991 число незаконных вторжений возросло на 48.9 %, а потери, вызванные этими атаками, оцениваются в 66 млн. долларов США.

Для предотвращения несанкционированного доступа к своим компьютерам все корпоративные и ведомственные сети, а также предприятия, использующие технологию intranet, ставят фильтры (fire-wall) между внутренней сетью и Internet, что фактически означает выход из единого адресного пространства. Еще большую безопасность даст отход от протокола TCP/IP и доступ в Internet через шлюзы.

Этот переход можно осуществлять одновременно с процессом построения всемирной информационной сети общего пользования, на базе использования сетевых компьютеров, которые с помощью сетевой карты и кабельного модема обеспечивают высокоскоростной доступ к локальному Web-серверу через сеть кабельного телевидения.

Для решения этих и других вопросов при переходе к новой архитектуре

Internet нужно предусмотреть следующее:

Во-первых, ликвидировать физическую связь между будущей Internet  и корпоративными и ведомственными сетями, сохранив между ними лишь информационную связь через систему WorldWideWeb.

Во-вторых, заменить маршрутизаторы на коммутаторы, исключив обработку в узлах IP-протокола и заменив его на режим трансляции кадров Ethernet, при котором процесс коммутации сводится к простой операции сравнения MAC-адресов.

В-третьих, перейти в новое единое адресное пространство на базе физических адресов доступа к среде передачи (MAC-уровень), привязанное к географическому расположению сети, и позволяющее в рамках 48-бит создать адреса для более чем 64 триллионов независимых узлов.

Одним из наиболее распространенных механизмов защиты от интернетовских бандитов - “хакеров” является применение межсетевых экранов - брандмауэров (firewall).

Стоит отметить, что вследствие непрофессионализма администраторов и недостатков некоторых типов брандмауэров порядка 30% взломов совершается после установки защитных систем.

Не следует думать, что все изложенное выше - “заморские диковины”.  Россия уверенно догоняет другие страны по числу взломов серверов и локальных сетей и принесенному ими ущербу.

 

Несмотря на кажущийся правовой хаос в рассматриваемой области, любая деятельность по разработке, продаже и использованию средств защиты информации регулируется множеством законодательных и нормативных документов, а все используемые системы подлежат обязательной сертификации Государственной Технической Комиссией при президенте России.

 

Защита от несанкционированного доступа.

Известно, что алгоритмы защиты информации (прежде всего шифрования) можно реализовать как программным, так и аппаратным методом. Рассмотрим аппаратные шифраторы: почему они считаются 6oлee надежными и обеспечивающими лучшую защиту.

Что такое аппаратный шифратор.

Аппаратный шифратор по виду и по сути представляет co6oй обычное компьютерное «железо», чаще всего это плата расширения, вставляемая в разъем ISA или PCI системной платы ПK. Бывают и другие варианты, например в виде USB­ ключа с криптографическими функциями, но мы здесь рассмотрим классический вариант -  шифратор для шины PCI.

Использовать целую плату только для функций шифрования - непозволительная роскошь, поэтому производители аппаратных шифраторов обычно стараются насытить их различными дополнительными возможностями, среди которых:

1. Генерация случайных чисел. Это нужно прежде всего для получения криптографических ключей. Кроме того, многие алгоритмы защиты используют их и для других целей, например алгоритм электронной подписи ГOCT P 34.10 - 2001. При каждом вычислении подписи ему необходимо новое случайное число.

2. Контроль входа на компьютер. При включении ПK устройство  требует от пользователя ввести персональную информацию (например, вставить дискету с ключами). Работа будет разрешена только после того, как устройство опознает предъявленные ключи и сочтет их «своими». B противном случае придется разбирать системный блок и вынимать оттуда шифратор, чтобы загрузиться (однако, как известно, информация на ПK тоже может быть зашифрована).

3. Контроль целостности файлов  операционной системы. Это не позволит злоумышленнику в ваше отсутствие изменить какие-либо данные. Шифратор хранит в себе список всех важных файлов с заранее рассчитанными для каждого контрольными суммами (или xэш­ значениями), и если при следующей загрузке не совпадет эталонная сумма, хотя 6ы одного из них, компьютер будет 6лoкиpoвaн.

Плата со всеми перечисленными возможностями называется устройством криптографической защиты данных - УKЗД.

Шифратор, выполняющий контроль входа на ПK и проверяющий целостность операционной системы, называют также «электронным замком». Понятно, что последнему не o6oйтиcь без программного обеспечения - необходима утилита, с помощью которой формируются ключи для пользователей и ведется их список для распознавания «свой/чужой». Кроме этого, требуется приложение для выбора важных файлов и расчета их контрольных сумм. Эти программы o6ычнo доступны только администратору по безопасности, который должен предварительно настроить все УKЗД для пользователей, а в случае возникновения проблем разбираться в их причинах.

Вообще, поставив на свой компьютер УKЗД, вы будете приятно удивлены уже при следующей загрузке: устройство проявится через несколько секунд после включения кнопки Power, как минимум, сообщив о себе и попросив ключи. Шифратор всегда перехватывает управление при загрузке IIK, после чего не так-то легко получить его обратно. УКЗД позволит продолжить загрузку только после всех своих проверок. Кстати, если IIK по какой-либо причине не отдаст управление шифратору, тот, немного подождав, все равно его зa6лoкиpyeт. И это также прибавит работы администратору по безопасности.

Структура шифраторов

рассмотрим теперь, из чего должно состоять УKЗД, чтобы выполнять эти непростые функции:

1. Блок управления — основной модуль шифратора, который «заведует» работой всех остальных. Обычно реализуется на базе микро - контроллера, сейчас их предлагается немало и можно выбрать подходящий. Главные характеристики: быстродействие и достаточное количество внутренних ресурсов, а также внешних портов для подключения всех необходимых модулей.

2. Контроллер системной шины  ПК. Через него осуществляется основной обмен данными между УКЗД и компьютером.

3. Энергонезависимое запоминающее  устройство (ЗУ) — должно быть достаточно емким (несколько мегабайт) и допускать большое число треков записи. Здесь размещается программное обеспечение микроконтроллера, которое выполняется при инициализации устройства (т. е. когда шифратор перехватывает управление при загрузке компьютера).

4. Память журнала. Также представляет собой энергонезависимое ЗУ. Это действительно еще одна флэш-микросхема. Во избежание возможных коллизий память для программ и для журнала не должна объединяться.

5. Шифропроцессор—   это специализированная микросхема или микросхема программируемой логики. Собственно, он и шифрует данные.

6. Генератор случайных чисел. Обычно представляет собой устройство, дающее статистически случайный и  непредсказуемый сигнал - белый шум. Это может быть, например, шумовой диод

7. Блок ввода ключевой информации. Обеспечивает защищённый приём ключей с ключевого носителя, через него также вводится идентификационная информация о пользователе, необходимая для решения вопроса «свой\чужой».

8. Блок коммутаторов. Помимо перечисленных выше основных функций, УKЗД может по велению администратора безопасности ограничивать возможность работы с внешними устройствами: дисководами, CD-ROM и т.д.

Криптографическое шифрование информации.

Криптографическое шифрование информации заключается в таком преобразовании защищаемой информации, при котором по внешнему виду нельзя определить содержание закрытых данных. Криптографической защите специалисты уделяют особое внимание, считая ее наиболее надежной, а для информации, передаваемой по линии связи большой протяженности, - единственным средством защиты информации от хищений.

Основные направления работ по рассматриваемому аспекту защиты можно сформулировать таким образом:

-выбор рациональных систем  шифрования для надежного закрытия  информации,

-обоснование путей реализации  систем шифрования в автоматизированных  системах,

-разработка правил использования  криптографических методов защиты  в процессе функционирования  автоматизированных систем,

-оценка эффективности  криптографической защиты.

К шифрам, предназначенным для закрытия информации в ЭВМ и автоматизированных системах, предъявляется ряд требований, в том числе: достаточная стойкость или надежность закрытия, простота шифрования и расшифрования от способа внутримашинного представления информации, нечувствительность к небольшим ошибкам шифрования, возможность внутримашинной обработки зашифрованной информации, незначительная избыточность информации за счет шифрования и ряд других. В той или иной степени этим требованиям отвечают некоторые виды шифров замены, перестановки, гаммирования, а также шифры, основанные на аналитических преобразованиях шифруемых данных.

Шифрование заменой заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены.

Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по какому-то правилу в пределах какого-то блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном и неповторяющемся порядке перестановке можно достигнуть достаточной для практических приложений в автоматизированных системах стойкости шифрования.

Шифрование гаммированием заключается в том, что символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности, именуемой гаммой. Стойкость шифрования определяется главным образом размером неповторяющейся части гаммы.  

Поскольку с помощью ЭВМ можно генерировать практически бесконечную гамму, то данный способ считается одним из основных для шифрования информации в автоматизированных системах. Правда, при этом возникает ряд организационно-технических трудностей, которые, однако, не являются не преодолимыми.

Шифрование аналитическим преобразованием заключается в том, что шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу (формуле). Можно, например, использовать правило умножения матрицы на вектор, причем умножаемая матрица является ключом шифрования (поэтому ее размер и содержание должны сохранятся в тайне), а символы умножаемого вектора последовательно служат символы шифруемого текста.

Особенно эффективными являются комбинированные шифры, когда текст последовательно шифруется двумя или большим числом систем шифрования (например, замена и гаммирование, перестановка и гаммирование). Считается, что при этом стойкость шифрования превышает суммарную стойкость в составных шифрах.

Каждую из рассмотренных систем шифрования можно реализовать в автоматизированной системе либо программным путем, либо с помощью специальной аппаратуры. Программная реализация по сравнению с аппаратной является более гибкой и обходится дешевле. Однако аппаратное шифрование в общем случае в несколько раз производительнее. Это обстоятельство при больших объемах закрываемой информации имеет решающее значение.

Физические меры защиты

Следующим классом в арсенале средств защиты информации являются физические меры. Это различные устройства и сооружения, а также мероприятия, которые затрудняют или делают невозможным проникновение потенциальных нарушителей в места, в которых можно иметь доступ к защищаемой информации. Чаще всего применяются такие меры:

-физическая изоляция сооружений, в которых устанавливается аппаратура  автоматизированной системы, от  других сооружений,

-ограждение территории  вычислительных центров заборами  на таких расстояниях, которые  достаточны для исключения эффективной  регистрации электромагнитных излучений, и организации систематического  контроля этих территорий,

-организация контрольно-пропускных  пунктов у входов в помещения  вычислительных центров или оборудованных  входных дверей специальными  замками, позволяющими регулировать  доступ в помещения,

-организация системы охранной  сигнализации.

 

 

Организационные мероприятия по защите информации

Следующим классом мер защиты информации являются организационные мероприятия. Это такие нормативно-правовые акты, которые регламентируют процессы функционирования системы обработки данных, использование ее устройств и ресурсов, а также взаимоотношение пользователей и систем таким образом, что несанкционированный доступ к информации становится невозможным или существенно затрудняется. Организационные мероприятия играют большую роль в создании надежного механизма защиты информации. Причины, по которым организационные мероприятия играют повышенную роль в механизме защиты, заключается в том, что возможности несанкционированного использования информации в значительной мере обуславливаются нетехническими аспектами: злоумышленными действиями, нерадивостью или небрежностью пользователей или персонала систем обработки данных. Влияние этих аспектов практически невозможно избежать или локализовать с помощью выше рассмотренных аппаратных и программных средств, криптографического закрытия информации и физических мер защиты. Для этого необходима совокупность организационных, организационно-технических и организационно-правовых мероприятий, которая исключала бы возможность возникновения опасности утечки информации подобным образом.

Основными мероприятиями в такой совокупности является следующее:

-мероприятия, осуществляемые  при проектировании, строительстве  и оборудовании вычислительных  центров (ВЦ),

-мероприятия, осуществляемые  при подборе и подготовки персонала  ВЦ (проверка принимаемых на работу, создание условий при которых  персонал не хотел бы лишиться  работы, ознакомление с мерами  ответственности за нарушение  правил защиты),