Аппаратные и программно-аппаратные средства криптозащиты данных

Любая компьютерная система (КС) использует стандартное и специализированное оборудование и программное обеспечение, выполняющее определенный набор функций: аутентификацию пользователя, разграничение доступа к информации, обеспечение целостности информации и ее защиты от уничтожения, шифрование и электронную цифровую подпись и др. информационный безопасность криптозащита Целостность и ограничение доступа к информации обеспечиваются специализированными компонентами системы, использующими криптографические методы защиты. Для того чтобы компьютерной системе можно было полностью доверять, ее необходимо аттестовать, а именно:

• — определить множество выполняемых функций;
• — доказать конечность этого множества;
• — определить свойства всех функций Гафнер В. В. Информационная безопасность — Ростов на Дону: Феникс, 2010.

Отметим, что в процессе функционирования системы невозможно появление в ней новой функции, в том числе и в результате выполнения любой комбинации функций, заданных при разработке. Здесь мы не будем останавливаться на конкретном составе функций, поскольку они перечислены в соответствующих руководящих документах Федерального агентства правительственной связи и информации (ФАПСИ) и Государственной технической комиссии (ГТК) России.

При использовании системы ее функциональность не должна нарушаться, иными словами, необходимо обеспечить целостность системы в момент ее запуска и в процессе функционирования.

Надежность защиты информации в компьютерной системе определяется:

• — конкретным перечнем и свойствами функций КС;
• — используемыми в функциях КС методами;
• — способом реализации функций КС.

Перечень используемых функций соответствует классу защищенности, присвоенному КС в процессе сертификации, и в принципе одинаков для систем одного класса. Поэтому при рассмотрении конкретной КС следует обратить внимание на используемые методы и способ реализации наиболее важных функций: аутентификацию и проверку целостности системы. Здесь следует отдать предпочтение криптографическим методам: шифрования (ГОСТ 28 147−89), электронной цифровой подписи (ГОСТР 34.10−94) и функции хэширования (ГОСТР 34.11−94), надежность которых подтверждена соответствующими государственными организациями.

Большинство функций современных КС реализованы в виде программ, поддержание целостности которых при запуске системы и особенно в процессе функционирования является трудной задачей. Значительное число пользователей в той или иной степени обладают познаниями в программировании, осведомлены об ошибках в построении операционных систем. Поэтому существует достаточно высокая вероятность применения ими имеющихся знаний для «атак» на программное обеспечение.

В первую очередь к аппаратным СКЗИ для сохранения исторической справедливости следует отнести шифраторы докомпьютерной эры. Это табличка Энея, шифровальный диск Альберти, и, наконец, дисковые шифрующие машины. Самым видным представителем дисковых шифрмашин стал шифратор времен второй мировой войны Enigma. Современные СКЗИ нельзя строго отнести к аппаратным, их было бы правильнее называть аппаратно-программными, однако, поскольку их программная часть неподконтрольна ОС, в литературе их часто называют аппаратными. Основной особенностью аппаратных СКЗИ является аппаратная реализация (за счет создания и применения специализированных процессоров) основных криптографических функций — криптографических преобразований, управления ключами, криптографических протоколов и т. д.

Аппаратно-программные средства криптографической защиты информации сочетают гибкость программного решения с надежностью аппаратного Величко М. Ю. Информационная безопасность в деятельности органов внутренних дел. — М.: Изд-во ИНИОН РАН, 2007. При этом за счет гибкой программной оболочки можно быстро менять пользовательский интерфейс, конечные функции продукта, производить его конечную настройку; а аппаратная компонента позволяет защитить от модификации алгоритм криптографического примитива, обеспечить высокую защищенность ключевого материала и зачастую более высокую скорость работы.

Приведем несколько примеров аппаратно-программных СКЗИ:

Использование аппаратных средств снимает проблему обеспечения целостности системы. В большинстве современных систем защиты от НСД применяется зашивка программного обеспечения в ПЗУ или в аналогичную микросхему. Таким образом, для внесения изменений в ПО необходимо получить доступ к соответствующей плате и заменить микросхему. В случае использования универсального процессора реализация подобных действий потребует применения специального оборудования, что еще более затруднит проведение атаки. Использование специализированного процессора с реализацией алгоритма работы в виде интегральной микросхемы полностью снимает проблему нарушения целостности этого алгоритма.

На практике зачастую функции аутентификации пользователя, проверки целостности, криптографические функции, образующие ядро системы безопасности, реализуются аппаратно, все остальные функции — программно.