Средства защиты информации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова"

Реферат на тему: Средства защиты информации Выполнил: Гончарова И.А.

Проверил: доктор Баранкова И. И Магнитогорск 2011

• Введение
• 1. Сущность понятия «информационная безопасность»
• 2. Исторические аспекты возникновения и развития информационной безопасности
• 3. Программно-технические способы и средства обеспечения информационной безопасности
• 3.1 Средства защиты от несанкционированного доступа (НСД)
• 3.2 Системы мониторинга сетей
• 3.3 Анализаторы протоколов
• 3.4 Антивирусные средства
• 3.5 Межсетевые экраны
• 3.6 Криптографические средства
• 3.6.1 Шифрование
• 3.6.2 Электромнная помдпись
• 3.7 Системы резервного копирования
• 3.8 Системы бесперебойного питания
• 3.9 Системы аутентификации
• 4. Утечка информации
• 4.1 Статистика
• 4.2 Примеры утечек информации за 2010
• Заключение
• Библиографический список

Роль информации в современном мире Современный мир характеризуется такой интересной тенденцией, как постоянное повышение роли информации. Как известно, все производственные процессы имеют в своём составе материальную и нематериальную составляющие. Первая — это необходимое для производства оборудование, материалы и энергия в нужной форме (то есть, чем и из чего изготавливается предмет). Вторая составляющая — технология производства (то есть, как он изготавливается). Вспомнив в общих чертах историю развития производительных сил на Земле, каждый читатель увидит, что роль (и, соответственно, стоимость) информационной компоненты в любом производстве с течением времени возрастает.

В последнее столетие появилось много таких отраслей производства, которые почти на 100% состоят из одной информации, например, дизайн, создание программного обеспечения, реклама и другие.

Соответственно, и себестоимость товара складывается из стоимости материала, энергии и рабочей силы с одной стороны и стоимости технологии, с другой. Доля НИОКР в цене товара в наше время может достигать 50% и более, несмотря на то, что материальные затраты индивидуальны для каждой единицы продукции, а затраты на технологию — общие, то есть, раскладываются поровну на всю серию товара. Появился даже принципиально новый вид товара, в котором доля индивидуальных затрат сведена почти до нуля. Это программное обеспечение (ПО), при производстве которого все затраты делаются на создание первого образца, а дальнейшее его тиражирование не стоит ничего.

Столь же ярко демонстрирует повышение роли информации в производственных процессах появление в XX веке такого занятия, как промышленный шпионаж. Не материальные ценности, а чистая информация становится объектом похищения.

В прошлые века человек использовал орудия труда и машины для обработки материальных объектов, а информацию о процессе производства держал в голове. В XX столетии появились машины для обработки информации — компьютеры, роль которых все повышается.

Указанные тенденции однозначно свидетельствуют, что начинающийся XXI век станет информационным веком, в котором материальная составляющая отойдёт на второй план.

Значение защиты С повышением значимости и ценности информации соответственно растёт и важность её защиты.

С одной стороны, информация стоит денег. Значит утечка или утрата информации повлечёт материальный ущерб. С другой стороны, информация — это управление. Несанкционированное вмешательство в управление может привести к катастрофическим последствиям в объекте управления — производстве, транспорте, военном деле. Например, современная военная наука утверждает, что полное лишение средств связи сводит боеспособность армии до нуля.

Защиту информации (ЗИ) в рамках настоящего курса определим так: меры для ограничения доступа к информации для каких-либо лиц (категорий лиц), а также для удостоверения подлинности и неизменности информации.

Вторая задача может показаться слабо связанной с первой, но на самом деле это не так. В первом случае владелец информации стремится воспрепятствовать несанкционированному доступу к ней, а во втором случае — несанкционированному изменению, в то время как доступ для чтения разрешён. Как мы позже увидим, решаются эти задачи одними и теми же средствами.

Аспекты защиты Во-первых, хорошая защита информации обходится дорого. Плохая же защита никому не нужна, ибо наличие в ней лишь одной «дырки» означает полную бесполезность всей защиты в целом (принцип сплошной защиты). Поэтому прежде чем решать вопрос о защите информации, следует определить, стоит ли она того. Способен ли возможный ущерб от разглашения или потери информации превысить затраты на её защиту? С этой же целью надо максимально сузить круг защищаемой информации, чтобы не тратить лишних денег и времени.

Во-вторых, прежде чем защищать информацию, нелишне определить перечень вероятных угроз, поскольку от всего на свете вы всё равно не защититесь. Возможен вариант, когда вам надо обезопасить данные от несанкционированного доступа извне, например, из Интернета. Возможно, однако, что чужих хакеров ваши данные вовсе не интересуют, и вам следует защищать информацию только от собственных сотрудников. Возможно также, что похищение или разглашение вашей информации никому не навредит, но вот её подмена может нанести вам урон. Во всех трёх случаях методы защиты будут сильно различаться.

В-третьих, при планировании схемы ЗИ большое значение имеет не только её объективная надёжность, но и отношение к защите других людей. В некоторых случаях достаточно, чтобы вы сами были уверены в достаточной надёжности защиты. А в других — это нужно доказать иным людям (например, заказчикам), часто не разбирающимся в соответствующих вопросах. Здесь встаёт вопрос сертификации, о котором мы поговорим позже

1. Сущность понятия «информационная безопасность»

В то время как информационная безопасность — это состояние защищённости информационной среды, защита информации представляет собой деятельность по предотвращению утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию, то есть процесс, направленный на достижение этого состояния.

Безопасность информации (данных) (англ. information (data) security)[6] — состояние защищенности информации (данных), при котором обеспечиваются её (их) конфиденциальность, доступность и целостность.

Безопасность информации (данных) определяется отсутствием недопустимого риска, связанного с утечкой информации по техническим каналам, несанкционированными и непреднамеренными воздействиями на данные и (или) на другие ресурсы автоматизированной информационной системы, используемые в автоматизированной системе.

Безопасность информации (при применении информационных технологий) (англ. IT security)[6] — состояние защищенности информации (данных), обеспечивающее безопасность информации, для обработки которой она применяется, и информационную безопасность автоматизированной информационной системы, в которой она реализована.

Существенные признаки понятия В качестве стандартной модели безопасности часто приводят модель из трёх категорий:

конфиденциальность (англ. confidentiality)[6] — состояние информации, при котором доступ к ней осуществляют только субъекты, имеющие на нее право;

целостность (англ. integrity)[7] — избежание несанкционированной модификации информации;

доступность (англ. availability)[8] — избежание временного или постоянного сокрытия информации от пользователей, получивших права доступа.

Выделяют и другие не всегда обязательные категории модели безопасности:

неотказуемость или апеллируемость (англ. non-repudiation)[источник не указан 644 дня] — невозможность отказа от авторства;

подотчётность (англ. accountability)[9] — обеспечение идентификации субъекта доступа и регистрации его действий;

достоверность (англ. reliability)[5] — свойство соответствия предусмотренному поведению или результату;

аутентичность или подлинность (англ. authenticity)[5] — свойство, гарантирующее, что субъект или ресурс идентичны заявленным.

2. Исторические аспекты возникновения и развития информационной безопасности

Объективно категория «информационная безопасность» возникла с появлением средств информационных коммуникаций между зверьми, а также с осознанием человеком наличия у людей и их сообществ интересов, которым может быть нанесен ущерб путём воздействия на средства информационных коммуникаций, наличие и развитие которых обеспечивает информационный обмен между всеми элементами социума.

Учитывая влияние на трансформацию идей информационной безопасности, в развитии средств информационных коммуникаций можно выделить несколько этапов[4]:

I этап — до 1816 года — характеризуется использованием естественно возникавших средств информационных коммуникаций. В этот период основная задача информационной безопасности заключалась в защите сведений о событиях, фактах, имуществе, местонахождении и других данных, имеющих для человека лично или сообщества, к которому он принадлежал, жизненное значение.

II этап — начиная с 1816 года — связан с началом использования искусственно создаваемых технических средств электрои радиосвязи. Для обеспечения скрытности и помехозащищенности радиосвязи необходимо было использовать опыт первого периода информационной безопасности на более высоком технологическом уровне, а именно применение помехоустойчивого кодирования сообщения (сигнала) с последующим декодированием принятого сообщения (сигнала).

III этап — начиная с 1935 года — связан с появлением радиолокационных и гидроакустических средств. Основным способом обеспечения информационной безопасности в этот период было сочетание организационных и технических мер, направленных на повышение защищенности радиолокационных средств от воздействия на их приемные устройства активными маскирующими и пассивными имитирующими радиоэлектронными помехами.

IV этап — начиная с 1946 года — связан с изобретением и внедрением в практическую деятельность электронно-вычислительных машин (компьютеров). Задачи информационной безопасности решались, в основном, методами и способами ограничения физического доступа к оборудованию средств добывания, переработки и передачи информации.

V этап — начиная с 1965 года — обусловлен созданием и развитием локальных информационно-коммуникационных сетей. Задачи информационной безопасности также решались, в основном, методами и способами физической защиты средств добывания, переработки и передачи информации, объединённых в локальную сеть путём администрирования и управления доступом к сетевым ресурсам.

VI этап — начиная с 1973 года — связан с использованием сверхмобильных коммуникационных устройств с широким спектром задач. Угрозы информационной безопасности стали гораздо серьёзнее. Для обеспечения информационной безопасности в компьютерных системах с беспроводными сетями передачи данных потребовалась разработка новых критериев безопасности. Образовались сообщества людей — хакеров, ставящих своей целью нанесение ущерба информационной безопасности отдельных пользователей, организаций и целых стран. Информационный ресурс стал важнейшим ресурсом государства, а обеспечение его безопасности — важнейшей и обязательной составляющей национальной безопасности. Формируется информационное право — новая отрасль международной правовой системы.

VII этап — начиная с 1985 года — связан с созданием и развитием глобальных информационно-коммуникационных сетей с использованием космических средств обеспечения. Можно предположить что очередной этап развития информационной безопасности, очевидно, будет связан с широким использованием сверхмобильных коммуникационных устройств с широким спектром задач и глобальным охватом в пространстве и времени, обеспечиваемым космическими информационно-коммуникационными системами. Для решения задач информационной безопасности на этом этапе необходимо создание макросистемы информационной безопасности человечества под эгидой ведущих международных форумов.

Международный день защиты информации Международный день защиты информации отмечается 30 ноября с 1988 года.

В этот год произошла первая массовая компьютерная эпидемия — эпидемия червя Морриса. В 1988 году американская ассоциация компьютерного оборудования объявила 30 ноября международным Днем защиты информации (Computer Security Day).

Таким способом Ассоциация хотела напомнить всем о необходимости защиты компьютерной информации и обратить внимание производителей и пользователей оборудования и программных средств на проблему безопасности.

С тех пор в этот день по инициативе Ассоциации компьютерного оборудования проводятся международные конференции по защите информации, сопровождаемые массой интересных мероприятий.

Под защитой подразумевается: — программно-аппаратная защита (установка антивирусного ПО, межсетевых экранов; установка аппаратных модулей защиты) — техническая защита информации — инженерная защита информации (создание инженерных и коммуникационных средств защиты) — правовая защита информации — криптографическая защита информации — организационная защита информации.

3. Программно-технические способы и средства обеспечения информационной безопасности

В литературе предлагается следующая классификация средств защиты информации.

3.1 Средства защиты от несанкционированного доступа (НСД)

Данные средства защиты принято подразделять на пять групп.

1) Средства авторизации (Процесс предоставления определенному лицу прав на выполнение некоторых действий);

2) Мандатное управление доступом Мандатное управление доступом (англ. Mandatory access control, MAC) — разграничение доступа субъектов к объектам, основанное на назначении метки конфиденциальности для информации, содержащейся в объектах, и выдаче официальных разрешений (допуска) субъектам на обращение к информации такого уровня конфиденциальности. Также иногда переводится как Принудительный контроль доступа. Это способ, сочетающий защиту и ограничение прав, применяемый по отношению к компьютерным процессам, данным и системным устройствам и предназначенный для предотвращения их нежелательного использования. Изначально такой принцип был воплощён в операционных системах Flask/В Oracle (СУБД) есть подсистема OLS (Oracle Label Security, LBAC, Label-Based Access Control system)

3) Избирательное управление доступом Избирательное управление доступом (англ. discretionary access control, DAC) — управление доступом субъектов к объектам на основе списков управления доступом или матрицы доступа. Также называется дискреционным управлением доступом, контролируемым управлением доступом или разграничительным управлением доступом.

Субъект доступа «Пользователь № 1» имеет право доступа только к объекту доступа № 3, поэтому его запрос к объекту доступа № 2 отклоняется. Субъект «Пользователь «№ 2» имеет право доступа как к объекту доступа № 1, так и к объекту доступа № 2, поэтому его запросы к данным объектам не отклоняются.

Для каждой пары (субъект — объект) должно быть задано явное и недвусмысленное перечисление допустимых типов доступа (читать, писать и т. д.), то есть тех типов доступа, которые являются санкционированными для данного субъекта (индивида или группы индивидов) к данному ресурсу (объекту)[1].

Пример настройки матрицы доступа при организации дискреционной модели управления к объектам файловой системы, используемой в дополнение к мандатному механизму Возможны несколько подходов к построению дискреционного управления доступом: Каждый объект системы имеет привязанного к нему субъекта, называемого владельцем. Именно владелец устанавливает права доступа к объекту. Система имеет одного выделенного субъекта — суперпользователя, который имеет право устанавливать права владения для всех остальных субъектов системы. Субъект с определенным правом доступа может передать это право любому другому субъекту[2].

4) Управление доступом на основе ролей Управление доступом на основе ролей (англ. Role Based Access Control, RBAC) — развитие политики избирательного управления доступом, при этом права доступа субъектов системы на объекты группируются с учетом специфики их применения, образуя роли. 1][2]

Формирование ролей призвано определить четкие и понятные для пользователей компьютеной системы правила разграничения доступа. Ролевое разграничение доступа позволяет реализовать гибкие, изменяющиеся динамически в процессе функционирования компьютерной системы правила разграничения доступа.

Такое разграничение доступа является составляющей многих современных компьютерных систем. Как правило, данный подход применяется в системах защиты СУБД, а отдельные элементы реализуются в сетевых операционных системах. Ролевой подход часто используется в системах, для пользователей которых четко определен круг их должностных полномочий и обязанностей.

Несмотря на то, что Роль является совокупностью прав доступа на объекты компьютерной системы, ролевое управление доступом отнюдь не является частным случаем избирательного управления доступом, так как его правила определяют порядок предоставления доступа субъектам компьютерной системы в зависимости от имеющихся (или отсутствующих) у него ролей в каждый момент времени, что является характерным для систем мандатного управления доступом. С другой стороны, правила ролевого разграничения доступа являются более гибкими, чем при мандатном подходе к разграничению.

Так как привилегии не назначаются пользователям непосредственно, и приобретаются ими только через свою роль (или роли), управление индивидуальными правами пользователя по сути сводится к назначению ему ролей. Это упрощает такие операции, как добавление пользователя или смена подразделения пользователем. RBAC широко используется для управления пользовательскими привилегиями в пределах единой системы или приложения. Список таких систем включает в себя Microsoft Active Directory, SELinux, FreeBSD, Solaris, СУБД Oracle, PostgreSQL 8.1, SAP R/3, Lotus Notes и множество других.

5) Журналирование (так же называется Аудит).

Журналирование — процесс записи информации о происходящих с каким-то объектом (или в рамках какого-то процесса) событиях в журнал (например, в файл). Также часто называется аудит.

Например, применения стенографирования можно считать разновидностью журналирования.

Применительно к компьютерной памяти журнал это запись в хронологическом порядке операций обработки данных, которые могут быть использованы для того, чтобы воссоздать существовавшую или альтернативную версию компьютерного файла. В системах управления базами данных журнал — это записи обо всех данных, изменённых определённым процессом.

3.2 Системы мониторинга сетей

информационный безопасность антивирус криптографический

1. Системы обнаружения и предотвращения вторжений (IDS/IPS).

Система обнаружения вторжений (СОВ) — программное или аппаратное средство, предназначенное для выявления фактов неавторизованного доступа в компьютерную систему или сеть либо несанкционированного управления ими в основном через Интернет. Соответствующий английский термин — Intrusion Detection System (IDS). Системы обнаружения вторжений обеспечивают дополнительный уровень защиты компьютерных систем.

Системы обнаружения вторжений используются для обнаружения некоторых типов вредоносной активности, которая может нарушить безопасность компьютерной системы. К такой активности относятся сетевые атаки против уязвимых сервисов, атаки, направленные на повышение привилегий, неавторизованный доступ к важным файлам, а также действия вредоносного программного обеспечения (компьютерных вирусов, троянов и червей). В сетевой СОВ, сенсоры расположены на важных для наблюдения точках сети, часто в демилитаризованной зоне, или на границе сети. Сенсор перехватывает весь сетевой трафик и анализирует содержимое каждого пакета на наличие вредоносных компонентов. Протокольные СОВ используются для отслеживания трафика, нарушающего правила определенных протоколов либо синтаксис языка (например, SQL). В хостовых СОВ сенсор обычно является программным агентом, который ведет наблюдение за активностью хоста, на который установлен. Также существуют гибридные версии перечисленных видов СОВ.

В пассивной СОВ при обнаружении нарушения безопасности, информация о нарушении записывается в лог приложения, а также сигналы опасности отправляются на консоль и/или администратору системы по определенному каналу связи. В активной системе, также известной как Система Предотвращения Вторжений (IPS — Intrusion Prevention system (англ.)), СОВ ведет ответные действия на нарушение, сбрасывая соединение или перенастраивая межсетевой экран для блокирования трафика от злоумышленника. Ответные действия могут проводиться автоматически либо по команде оператора. Свободно распространяемые СОВ: Snort NIDS

Bro NIDS, Prelude Hybrid IDS, OSSEC HIDS, Samhain HIDS, Suricata, Open Source Tripwire

Коммерческие СОВ,(fr) CATNET, Check Point IPS Blade, Check Point IPS, McAfee IPS, IBM ISS Proventia IPS

2.Системы предотвращения утечек конфиденциальной информации (DLP-системы).

Предотвращение утечек (англ. Data Leak Prevention, DLP) — технологии предотвращения утечек конфиденциальной информации из информационной системы вовне, а также технические устройства (программные или программно-аппаратные) для такого предотвращения утечек.

DLP-системы строятся на анализе потоков данных, пересекающих периметр защищаемой информационной системы. При детектировании в этом потоке конфиденциальной информации срабатывает активная компонента системы, и передача сообщения (пакета, потока, сессии) блокируется.

Внедрение Необходимость защиты от внутренних угроз была очевидна на всех этапах развития средств информационной безопасности. Однако первоначально внешние угрозы считались более опасными. В последние годы на внутренние угрозы стали обращать больше внимания, и популярность DLP-систем возросла. Необходимость их использования стала упоминаться в стандартах и нормативных документах (например, раздел «12.5.4 Утечка информации» в стандарте ГОСТ ISO/IEC 17 799−2005).

Методы Распознавание конфиденциальной информации в DLP-системах производится двумя способами: анализом формальных признаков (например, грифа документа, специально введённых меток, сравнением хэш-функции) и анализом контента. Первый способ позволяет избежать ложных срабатываний (ошибок второго рода), но зато требует предварительной классификации документов, внедрения меток, сбора сигнатур и т. д. Пропуски конфиденциальной информации (ошибки первого рода) при этом методе вполне вероятны, если конфиденциальный документ не подвергся предварительной классификации. Второй способ даёт ложные срабатывания, зато позволяет выявить пересылку конфиденциальной информации не только среди грифованных документов. В хороших DLP-системах оба способа сочетаются.

Компоненты В состав DLP-систем входят компоненты (модули) сетевого уровня и компоненты уровня хоста. Сетевые компоненты контролируют трафик, пересекающий границы информационной системы. Обычно они стоят на прокси-серверах, серверах электронной почты, а также в виде отдельных серверов. Компоненты уровня хоста стоят обычно на персональных компьютерах работников и контролируют такие каналы, как запись информации на компакт-диски, флэш-накопители и т. п. Хостовые компоненты также стараются отслеживать изменение сетевых настроек, инсталляцию программ для туннелирования, стеганографии и другие возможные методы для обхода контроля. DLP-система должна иметь компоненты обоих указанных типов плюс модуль для централизованного управления.

SECURIT Zlock и Zgate

DeviceLock

Ideco ICS

Infowatch Traffic Monitor

3.3 Анализаторы протоколов

Анализатор трафика, или сниффер (от англ. to sniff — нюхать) — сетевой анализатор трафика, программа или программно-аппаратное устройство, предназначенное для перехвата и последующего анализа, либо только анализа сетевого трафика, предназначенного для других узлов. Iris, Kismet, tcpdump

3.4 Антивирусные средства

Антивирусная программа (антивирус) — любая программа для обнаружения компьютерных вирусов, а также нежелательных (считающихся вредоносными) программ вообще и восстановления зараженных (модифицированных) такими программами файлов, а также для профилактики — предотвращения заражения (модификации) файлов или операционной системы вредоносным кодом.

3.5 Межсетевые экраны

Основной задачей сетевого экрана является защита компьютерных сетей или отдельных узлов от несанкционированного доступа. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача — не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.

Некоторые сетевые экраны также позволяют осуществлять трансляцию адресов — динамическую замену внутрисетевых (серых) адресов или портов на внешние, используемые за пределами ЛВС.

Другие названия Брандмамуэр (нем. Brandmauer) — заимствованный из немецкого языка термин, являющийся аналогом английского firewall в его оригинальном значении (стена, которая разделяет смежные здания, предохраняя от распространения пожара). Интересно, что в области компьютерных технологий в немецком языке употребляется слово «firewall» .

Файрвомлл, файрвомл, файервомл, фаервомл — образовано транслитерацией английского термина firewall.

Разновидности сетевых экранов Сетевые экраны подразделяются на различные типы в зависимости от следующих характеристик:

ь обеспечивает ли экран соединение между одним узлом и сетью или между двумя или более различными сетями;

ь на уровне каких сетевых протоколов происходит контроль потока данных;

ь отслеживаются ли состояния активных соединений или нет.

В зависимости от охвата контролируемых потоков данных сетевые экраны делятся на:

ь традиционный сетевой (или межсетевой) экран — программа (или неотъемлемая часть операционной системы) на шлюзе (сервере, передающем трафик между сетями) или аппаратное решение, контролирующие входящие и исходящие потоки данных между подключенными сетями.

ь персональный сетевой экран — программа, установленная на пользовательском компьютере и предназначенная для защиты от несанкционированного доступа только этого компьютера.

ь Вырожденный случай — использование традиционного сетевого экрана сервером, для ограничения доступа к собственным ресурсам.

В зависимости от уровня, на котором происходит контроль доступа, существует разделение на сетевые экраны, работающие на:

ь сетевом уровне, когда фильтрация происходит на основе адресов отправителя и получателя пакетов, номеров портов транспортного уровня модели OSI и статических правил, заданных администратором;

ь сеансовом уровне (также известные как stateful) — отслеживающие сеансы между приложениями, не пропускающие пакеты нарушающих спецификации TCP/IP, часто используемых в злонамеренных операциях — сканировании ресурсов, взломах через неправильные реализации TCP/IP, обрыв/замедление соединений, инъекция данных.

ь уровне приложений, фильтрация на основании анализа данных приложения, передаваемых внутри пакета. Такие типы экранов позволяют блокировать передачу нежелательной и потенциально опасной информации на основании политик и настроек.

В зависимости от отслеживания активных соединений сетевые экраны бывают:

ь stateless (простая фильтрация), которые не отслеживают текущие соединения (например, TCP), а фильтруют поток данных исключительно на основе статических правил;

ь stateful, stateful packet inspection (SPI) (фильтрация с учётом контекста), с отслеживанием текущих соединений и пропуском только таких пакетов, которые удовлетворяют логике и алгоритмам работы соответствующих протоколов и приложений. Такие типы сетевых экранов позволяют эффективнее бороться с различными видами DoS-атак и уязвимостями некоторых сетевых протоколов. Кроме того, они обеспечивают функционирование таких протоколов, как H.323, SIP, FTP и т. п., которые используют сложные схемы передачи данных между адресатами, плохо поддающиеся описанию статическими правилами, и, зачастую, несовместимых со стандартными, stateless сетевыми экранами.

Проблемы, не решаемые файрволом ь не защищает узлы сети от проникновения через «люки» (англ. back doors) или уязвимости ПО;

ь не обеспечивает защиту от многих внутренних угроз, в первую очередь — утечки данных;

ь не защищает от загрузки пользователями вредоносных программ, в том числе вирусов;

Межсетевые экраны NETGEAR, Allied Telesis, ZyXEL, Cisco, D-Link

3.6 Криптографические средства

Криптограмфия (от др.-греч. ксхрфьт — скрытый и гсЬцщ — пишу) — наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.

Изначально криптография изучала методы шифрования информации — обратимого преобразования открытого (исходного) текста на основе секретного алгоритма и/или ключа в шифрованный текст (шифротекст). Традиционная криптография образует раздел симметричных криптосистем, в которых зашифрование и расшифрование проводится с использованием одного и того же секретного ключа. Помимо этого раздела современная криптография включает в себя асимметричные криптосистемы, системы электронной цифровой подписи (ЭЦП), хеш-функции, управление ключами, получение скрытой информации, квантовую криптографию.

Криптография не занимается: защитой от обмана, подкупа или шантажа законных абонентов, кражи ключей и других угроз информации, возникающих в защищенных системах передачи данных.

Криптография — одна из старейших наук, ее история насчитывает несколько тысяч лет. История криптографии насчитывает около 4 тысяч лет. В качестве основного критерия периодизации криптографии возможно использовать технологические характеристики используемых методов шифрования.

Первый период (приблизительно с 3-го тысячелетия до н. э.) характеризуется господством моноалфавитных шифров (основной принцип — замена алфавита исходного текста другим алфавитом через замену букв другими буквами или символами). Второй период (хронологические рамки — с IX века на Ближнем Востоке (Ал-Кинди) и с XV века в Европе (Леон Баттиста Альберти) — до начала XX века) ознаменовался введением в обиход полиалфавитных шифров. Третий период (с начала и до середины XX века) характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков. При этом продолжалось использование полиалфавитных шифров.

Роторная шифровальная машина Энигма, разные модификации которой использовались германскими войсками с конца 1920;х годов до конца Второй мировой войны. Четвертый период — с середины до 70-х годов XX века — период перехода к математической криптографии. В работе Шеннона появляются строгие математические определения количества информации, передачи данных, энтропии, функций шифрования. Обязательным этапом создания шифра считается изучение его уязвимости к различным известным атакам — линейному и дифференциальному криптоанализам. Однако, до 1975 года криптография оставалась «классической», или же, более корректно, криптографией с секретным ключом. Современный период развития криптографии (с конца 1970;х годов по настоящее время) отличается зарождением и развитием нового направления — криптография с открытым ключом. Её появление знаменуется не только новыми техническими возможностями, но и сравнительно широким распространением криптографии для использования частными лицами (в предыдущие эпохи использование криптографии было исключительной прерогативой государства). Правовое регулирование использования криптографии частными лицами в разных странах сильно различается — от разрешения до полного запрета.

Терминология Открытый (исходный) текст — данные (не обязательно текстовые), передаваемые без использования криптографии.

Шифротекст, шифрованный (закрытый) текст — данные, полученные после применения криптосистемы (обычно — с некоторым указанным ключом).

Ключ — параметр шифра, определяющий выбор конкретного преобразования данного текста. В современных шифрах криптографическая стойкость шифра целиком определяется секретностью ключа (Принцип Керкгоффса).

Шифр, криптосистема — семейство обратимых преобразований открытого текста в шифрованный.

Асимметричный шифр — шифр, являющийся асимметричной криптографической системой. уточнить]

Шифрование — процесс нормального применения криптографического преобразования открытого текста на основе алгоритма и ключа, в результате которого возникает шифрованный текст.

Расшифровывание — процесс нормального применения криптографического преобразования шифрованного текста в открытый.

Криптоанализ — наука, изучающая математические методы нарушения конфиденциальности и целостности информации.

Криптоаналитик — человек, создающий и применяющий методы криптоанализа.

Криптография и криптоанализ составляют криптологию, как единую науку о создании и взломе шифров (такое деление привнесено с запада, до этого в СССР и России не применялось специального деления).

Криптографическая атака — попытка криптоаналитика вызвать отклонения в атакуемой защищенной системе обмена информацией. Успешную криптографическую атаку называют взлом или вскрытие.

Дешифрование (дешифровка) — процесс извлечения открытого текста без знания криптографического ключа на основе известного шифрованного. Термин дешифрование обычно применяют по отношению к процессу криптоанализа шифротекста (криптоанализ сам по себе, вообще говоря, может заключаться и в анализе шифросистемы, а не только зашифрованного ею открытого сообщения).

Криптографическая стойкость — способность криптографического алгоритма противостоять криптоанализу.

Имитозащита — защита от навязывания ложной информации. Имитозащита достигается обычно за счет включения в пакет передаваемых данных имитовставки.

Имитовставка — блок информации, применяемый для имитозащиты, зависящий от ключа и данных. В частном случае обеспечивается ЭЦП.

3.6.1 Шифрование

Шифровамние — способ преобразования открытой информации в закрытую и обратно. Применяется для хранения важной информации в ненадёжных источниках или передачи её по незащищённым каналам связи.

В зависимости от структуры используемых ключей методы шифрования подразделяются на: — симметричное шифрование: посторонним лицам может быть известен алгоритм шифрования, но неизвестна небольшая порция секретной информации — ключа, одинакового для отправителя и получателя сообщения; DES, AES, ГОСТ 28 147–89, Camellia, Twofish, Blowfish, IDEA, RC4 и др.; RSA и Elgama; - асимметричное шифрование: посторонним лицам может быть известен алгоритм шифрования, и, возможно, открытый ключ, но неизвестен закрытый ключ, известный только получателю.

Существуют следующие криптографические примитивы:

1.Бесключевые Хеш-функции /Хеширование (иногда хэширование, англ. hashing) — преобразование входного массива данных произвольной длины в выходную битовую строку фиксированной длины. Такие преобразования также называются хеш-функциями или функциями свёртки, а их результаты называют хешем, хеш-кодом или дайджестом сообщения/MD4, MD5, MD6, SHA-1, SHA-2

Односторонние перестановки Генераторы псевдослучайных чисел/Генератор псевдослучайных чисел (ГПСЧ, англ. Pseudorandom number generator, PRNG) — алгоритм, генерирующий последовательность чисел, элементы которой почти независимы друг от друга и подчиняются заданному распределению (обычно равномерному).

2.Симметричные схемы-Симметримчные криптосистеммы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для шифрования и расшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ. До изобретения схемы асимметричного шифрования единственным существовавшим способом являлось симметричное шифрование. Ключ алгоритма должен сохраняться в секрете обеими сторонами. Алгоритм шифрования выбирается сторонами до начала обмена сообщениями.

Простая перестановка Простая перестановка без ключа — один из самых простых методов шифрования. Сообщение записывается в таблицу по столбцам. После того, как открытый текст записан колонками, для образования шифровки он считывается по строкам. Для использования этого шифра отправителю и получателю нужно договориться об общем ключе в виде размера таблицы. Объединение букв в группы не входит в ключ шифра и используется лишь для удобства записи несмыслового текста.

Одиночная перестановка по ключу Более практический метод шифрования, называемый одиночной перестановкой по ключу очень похож на предыдущий. Он отличается лишь тем, что колонки таблицы переставляются по ключевому слову, фразе или набору чисел длиной в строку таблицы.

Двойная перестановка Для дополнительной скрытности можно повторно шифровать сообщение, которое уже было зашифровано. Этот способ известен под названием двойная перестановка. Для этого размер второй таблицы подбирают так, чтобы длины ее строк и столбцов были другие, чем в первой таблице. Лучше всего, если они будут взаимно простыми. Кроме того, в первой таблице можно переставлять столбцы, а во второй строки. Наконец, можно заполнять таблицу зигзагом, змейкой, по спирали или каким-то другим способом. Такие способы заполнения таблицы если и не усиливают стойкость шифра, то делают процесс шифрования гораздо более занимательным.

Перестановка «Магический квадрат»

Магическими квадратами называются квадратные таблицы со вписанными в их клетки последовательными натуральными числами от 1, которые дают в сумме по каждому столбцу, каждой строке и каждой диагонали одно и то же число. Подобные квадраты широко применялись для вписывания шифруемого текста по приведенной в них нумерации. Если потом выписать содержимое таблицы по строкам, то получалась шифровка перестановкой букв. На первый взгляд кажется, будто магических квадратов очень мало. Тем не менее, их число очень быстро возрастает с увеличением размера квадрата. Так, существует лишь один магический квадрат размером 3×3, если не принимать во внимание его повороты. Магических квадратов 4×4 насчитывается уже 880, а число магических квадратов размером 5×5 около 250 000. Поэтому магические квадраты больших размеров могли быть хорошей основой для надежной системы шифрования того времени, потому что ручной перебор всех вариантов ключа для этого шифра был немыслим.

В квадрат размером 4 на 4 вписывались числа от 1 до 16. Его магия состояла в том, что сумма чисел по строкам, столбцам и полным диагоналям равнялась одному и тому же числу — 34. Впервые эти квадраты появились в Китае, где им и была приписана некоторая «магическая сила» .

Шифрование по магическому квадрату производилось следующим образом. Например, требуется зашифровать фразу: «ПриезжаюCегодня.». Буквы этой фразы вписываются последовательно в квадрат согласно записанным в них числам: позиция буквы в предложении соответствует порядковому числу. В пустые клетки ставится точка.

16. и р д

5 з е г ю

9 С ж, а о

4 е я н П После этого шифрованный текст записывается в строку (считывание производится слева направо, построчно):

.ирдзегюСжаоеянП

3. Асимметричные схемыКриптографическая система с открытым ключом (или Асимметричное шифрование, Асимметричный шифр) — система шифрования и/или электронной цифровой подписи (ЭЦП), при которой открытый ключ передаётся по открытому (то есть незащищённому, доступному для наблюдения) каналу, и используется для проверки ЭЦП и для шифрования сообщения. Для генерации ЭЦП и для расшифровки сообщения используется секретный ключ. 1] Криптографические системы с открытым ключом в настоящее время широко применяются в различных сетевых протоколах, в частности, в протоколах TLS и его предшественнике SSL (лежащих в основе HTTPS), в SSH. Также используется в PGP, S/MIME.

3.6.2 Электромнная помдпись

ЭЦП — реквизит электронного документа, позволяющий установить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования ЭП и проверить принадлежность подписи владельцу сертификата ключа ЭП. Значение реквизита получается в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа ЭП.

Электронная подпись предназначена для идентификации лица, подписавшего электронный документ[1]. Кроме этого, использование электронной подписи позволяет осуществить:

Контроль целостности передаваемого документа: при любом случайном или преднамеренном изменении документа подпись станет недействительной, потому что вычислена она на основании исходного состояния документа и соответствует лишь ему.

Защиту от изменений (подделки) документа: гарантия выявления подделки при контроле целостности делает подделывание нецелесообразным в большинстве случаев.

Невозможность отказа от авторства. Так как создать корректную подпись можно, лишь зная закрытый ключ, а он должен быть известен только владельцу, то владелец не может отказаться от своей подписи под документом.

Доказательное подтверждение авторства документа: Так как создать корректную подпись можно, лишь зная закрытый ключ, а он должен быть известен только владельцу, то владелец пары ключей может доказать своё авторство подписи под документом. В зависимости от деталей определения документа могут быть подписаны такие поля, как «автор», «внесённые изменения», «метка времени» и т. д.

Все эти свойства ЭП позволяют использовать её для следующих целей:

v Декларирование товаров и услуг (таможенные декларации)

v Регистрация сделок по объектам недвижимости

v Использование в банковских системах

v Электронная торговля и госзаказы

v Контроль исполнения государственного бюджета

v В системах обращения к органам власти

v Для обязательной отчетности перед государственными учреждениями

v Организация юридически значимого электронного документооборота

v В расчетных и трейдинговых системах Виды электронных подписей в Российской Федерации Федеральный закон РФ 63-ФЗ от 6 апреля 2011 г. устанавливает следующие виды ЭП:

Простая электронная подпись (ПЭП);

Усиленная электронная подпись (УЭП);

Усиленная неквалифицированная электронная подпись (НЭП);

Усиленная квалифицированная электронная подпись (КЭП).

Алгоритмы Существует несколько схем построения цифровой подписи:

v На основе алгоритмов симметричного шифрования. Данная схема предусматривает наличие в системе третьего лица — арбитра, пользующегося доверием обеих сторон. Авторизацией документа является сам факт зашифрования его секретным ключом и передача его арбитру. 7]

v На основе алгоритмов асимметричного шифрования. На данный момент такие схемы ЭП наиболее распространены и находят широкое применение.

Кроме этого, существуют другие разновидности цифровых подписей (групповая подпись, неоспоримая подпись, доверенная подпись), которые являются модификациями описанных выше схем. 7] Их появление обусловлено разнообразием задач, решаемых с помощью ЭП.

Использование хеш-функций Поскольку подписываемые документы — переменного (и как правило достаточно большого) объёма, в схемах ЭП зачастую подпись ставится не на сам документ, а на его хеш. Для вычисления хэша используются криптографические хеш-функции, что гарантирует выявление изменений документа при проверке подписи. Хеш-функции не являются частью алгоритма ЭП, поэтому в схеме может быть использована любая надёжная хеш-функция.

Использование хеш-функций даёт следующие преимущества:

v Вычислительная сложность. Обычно хеш цифрового документа делается во много раз меньшего объёма, чем объём исходного документа, и алгоритмы вычисления хеша являются более быстрыми, чем алгоритмы ЭП. Поэтому формировать хэш документа и подписывать его получается намного быстрее, чем подписывать сам документ.

v Совместимость. Большинство алгоритмов оперирует со строками бит данных, но некоторые используют другие представления. Хеш-функцию можно использовать для преобразования произвольного входного текста в подходящий формат.

v Целостность. Без использования хеш-функции большой электронный документ в некоторых схемах нужно разделять на достаточно малые блоки для применения ЭП. При верификации невозможно определить, все ли блоки получены и в правильном ли они порядке.

В большинстве ранних систем ЭП использовались функции с секретом, которые по своему назначению близки к односторонним функциям. Такие системы уязвимы к атакам с использованием открытого ключа (см. ниже), так как, выбрав произвольную цифровую подпись и применив к ней алгоритм верификации, можно получить исходный текст. 8] Чтобы избежать этого, вместе с цифровой подписью используется хеш-функция, то есть, вычисление подписи осуществляется не относительно самого документа, а относительно его хеша. В этом случае в результате верификации можно получить только хеш исходного текста, следовательно, если используемая хеш-функция криптографически стойкая, то получить исходный текст будет вычислительно сложно, а значит атака такого типа становится невозможной.

Симметричная схема Симметричные схемы ЭП менее распространены чем асимметричные, так как после появления концепции цифровой подписи не удалось реализовать эффективные алгоритмы подписи, основанные на известных в то время симметричных шифрах. Первыми, кто обратил внимание на возможность симметричной схемы цифровой подписи, были основоположники самого понятия ЭП Диффи и Хеллман, которые опубликовали описание алгоритма подписи одного бита с помощью блочного шифра. 3] Асимметричные схемы цифровой подписи опираются на вычислительно сложные задачи, сложность которых еще не доказана, поэтому невозможно определить, будут ли эти схемы сломаны в ближайшее время, как это произошло со схемой, основанной на задаче об укладке ранца. Также для увеличения криптостойкости нужно увеличивать длину ключей, что приводит к необходимости переписывать программы, реализующие асимметричные схемы, и в некоторых случаях перепроектировать аппаратуру. 7] Симметричные схемы основаны на хорошо изученных блочных шифрах.

В связи с этим симметричные схемы имеют следующие преимущества:

v Стойкость симметричных схем ЭП вытекает из стойкости используемых блочных шифров, надежность которых также хорошо изучена.

v Если стойкость шифра окажется недостаточной, его легко можно будет заменить на более стойкий с минимальными изменениями в реализации.

Однако у симметричных ЭП есть и ряд недостатков:

Нужно подписывать отдельно каждый бит передаваемой информации, что приводит к значительному увеличению подписи. Подпись может превосходить сообщение по размеру на два порядка.

Сгенерированные для подписи ключи могут быть использованы только один раз, так как после подписывания раскрывается половина секретного ключа.

Из-за рассмотренных недостатков симметричная схема ЭЦП Диффи-Хелмана не применяется, а используется её модификация, разработанная Березиным и Дорошкевичем, в которой подписывается сразу группа из нескольких бит. Это приводит к уменьшению размеров подписи, но к увеличению объема вычислений. Для преодоления проблемы «одноразовости» ключей используется генерация отдельных ключей из главного ключа. 7]

Асимметричная схема Схема, поясняющая алгоритмы подписи и проверки Асимметричные схемы ЭП относятся к криптосистемам с открытым ключом. В отличие от асимметричных алгоритмов шифрования, в которых зашифрование производится с помощью открытого ключа, а расшифрование — с помощью закрытого, в схемах цифровой подписи подписывание производится с применением закрытого ключа, а проверка — с применением открытого.

Общепризнанная схема цифровой подписи охватывает три процесса[1]:

v Генерация ключевой пары. При помощи алгоритма генерации ключа равновероятным образом из набора возможных закрытых ключей выбирается закрытый ключ, вычисляется соответствующий ему открытый ключ.

v Формирование подписи. Для заданного электронного документа с помощью закрытого ключа вычисляется подпись.

v Проверка (верификация) подписи. Для данных документа и подписи с помощью открытого ключа определяется действительность подписи.

Для того, чтобы использование цифровой подписи имело смысл, необходимо выполнение двух условий:

Верификация подписи должна производиться открытым ключом, соответствующим именно тому закрытому ключу, который использовался при подписании.

Без обладания закрытым ключом должно быть вычислительно сложно создать легитимную цифровую подпись.

Следует отличать электронную цифровую подпись от кода аутентичности сообщения (MAC).

Виды асимметричных алгоритмов ЭП Обеспечение этого во всех асимметричных алгоритмах цифровой подписи опирается на следующие вычислительные задачи:

Задачу дискретного логарифмирования (EGSA)

Задачу факторизации, то есть разложения числа на простые множители (RSA)

Вычисления тоже могут производиться двумя способами: на базе математического аппарата эллиптических кривых (ГОСТ Р 34.10−2001) и на базе полей Галуа (DSA)[9]. В настоящее время самые быстрые алгоритмы дискретного логарифмирования и факторизации являются субэкспоненциальными. Принадлежность самих задач к классу NP-полных не доказана.

Алгоритмы ЭП подразделяются на обычные цифровые подписи и на цифровые подписи с восстановлением документа. При верификации цифровых подписей с восстановлением документа тело документа восстанавливается автоматически, его не нужно прикреплять к подписи. Обычные цифровые подписи требуют присоединение документа к подписи. Ясно, что все алгоритмы, подписывающие хеш документа, относятся к обычным ЭП. К ЭП с восстановлением документа относится, в частности, RSA.

Схемы электронной подписи могут быть одноразовыми и многоразовыми. В одноразовых схемах после проверки подлинности подписи необходимо провести замену ключей, в многоразовых схемах это делать не требуется.

Также алгоритмы ЭП делятся на детерминированные и вероятностные. Детерминированные ЭП при одинаковых входных данных вычисляют одинаковую подпись. Реализация вероятностных алгоритмов более сложна, так как требует надежный источник энтропии, но при одинаковых входных данных подписи могут быть различны, что увеличивает криптостойкость. В настоящее время многие детерминированные схемы модифицированы в вероятностные.

В некоторых случаях, таких как потоковая передача данных, алгоритмы ЭП могут оказаться слишком медленными. В таких случаях применяется быстрая цифровая подпись. Ускорение подписи достигается алгоритмами с меньшим количеством модульных вычислений и переходом к принципиально другим методам расчета.