Лекция информационная безопасность. Информационная безопасность. Курс лекций
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по курсу
Информационная безопасность
1. Раздел. Основы информационной безопасности 2
Тема 1. Сущность информационной безопасности 2
Тема 2. Классификация конфиденциальной информации 3
Тема 3. Современная концепция ИБ 5
2. Раздел. Уязвимости, угрозы, модель нарушителя 6
Тема 4. Угрозы ИБ 6
Тема 5. Неформальная модель нарушителя 8
Тема 6. Каналы утечки и НСД к информации 10
3. Раздел. Средства, используемые злоумышленником 13
Тема 7. Технические средства добывания информации 13
Тема 8. Программные средства добывания информации 14
Тема 9. Компьютерные вирусы 16
4. Раздел. Методология защиты информации 20
Тема 10. Принципы построения и направления работ по созданию СИБ 20
Тема 11. Методы и средства обеспечения ИБ 22
5. Раздел. Механизмы информационной безопасности 23
Тема 12. Идентификация и аутентификация 23
Тема 13. Управление доступом в ИС 26
Тема 14. Протоколирование и аудит 30
Тема 15. Шифрование 31
Тема 16. Контроль целостности 32
Шифрование:
Контроль целостности;
Экранирование.
Для надежной ЗИ необходима комплексная реализация всех перечисленных механизмов. Некоторые из них могут быть реализованы в более полной мере, другие – нет. Защита ИС в первую очередь зависит от реализации механизма идентификации и аутентификации
Идентификатор – уникальный набор символов, однозначно соответствующий объекту или субъекту в данной системе.
Идентификация – распознавание участника процесса информационного взаимодействия (ИВ) перед тем, как к нему будут применены какие-либо аспекты ИБ.
Пароль – секретный набор символов, позволяющий подтвердить соответствие субъекта предъявленному им идентификатору.
Аутентификация – обеспечение уверенности в том, что участник ИВ идентифицирован верно.
Профиль – набор установок и конфигураций для данного субъекта или объекта и определяющий его работу в ИС.
Субъект может подтвердить свою подлинность, предъявив по крайней мере одну из следующих сущностей:
нечто, что он знает (пароль, криптографический ключ и т.п.);
нечто, чем он владеет (электронный ключ, смарт-карта и т.п.);
нечто, что есть часть его самого (свои биометрические характеристики).
Аутентификация бывает односторонней (обычно субъект доказывает свою подлинность системе) и двусторонней (взаимной).
Надежная идентификация и аутентификация затруднена по целому ряду причин.
В ИС между сторонами может не существовать доверенного маршрута; это значит, что в общем случае данные, переданные субъектом, могут не совпадать с данными, полученными и использованными для проверки подлинности.
Почти все аутентификационные сущности можно узнать, украсть или подделать.
Имеется противоречие между надежностью аутентификации, с одной стороны, и удобствами субъекта с другой. Так, из соображений безопасности необходимо с определенной частотой просить пользователя повторно вводить аутентификационную информацию.
Чем надежнее средство защиты, тем оно дороже.
Парольная аутентификация
Главное достоинство парольной аутентификации – простота. Недостаток – это самое слабое средство проверки подлинности.
Основные нарушения при создании и использовании паролей:
простой пароль,
использование стандартных значений из какой-либо документации, которые никогда не изменяют,
запись пароля на тех предметах, где его можно прочитать, подсмотреть и т.д.
сообщение пароля другому сотруднику.
Меры, позволяющие повысить надежность парольной защиты:
наложение технических ограничений (длина, использование букв, цифр, знаков);
управление сроком действия паролей;
ограничение доступа к файлу паролей;
ограничение числа неудачных попыток входа в систему;
обучение пользователей;
использование программных генераторов паролей, которые основываясь на некоторых правилах, могут порождать сложные, но запоминающиеся пароли,
одноразовые пароли.
Одноразовые пароли
Пусть имеется односторонняя функция f (то есть функция, вычислить обратную которой за приемлемое время не представляется возможным). Эта функция известна и пользователю, и серверу аутентификации.
Пусть имеется секретный ключ K, известный только пользователю.
На этапе начального администрирования пользователя функция f применяется к ключу K n-раз, после чего результат сохраняется на сервере.
После этого процедура проверки подлинности пользователя выглядит следующим образом:
сервер присылает на пользовательскую систему число (n-1);
пользователь применяет функцию f к секретному ключу K (n-1) раз и отправляет результат по сети на сервер аутентификации;
сервер применяет функцию f к полученному от пользователя значению и сравнивает результат с ранее сохраненной величиной. В случае совпадения подлинность пользователя считается установленной, сервер запоминает новое значение (присланное пользователем) и уменьшает на единицу счетчик (n).
Поскольку функция f необратима, перехват пароля и получение доступа к серверу аутентификации, не позволяют узнать секретный ключ K и предсказать следующий одноразовый пароль.
Другой подход к реализации одноразовых паролей состоит в генерации нового пароля через небольшой промежуток времени (например, каждые 60 секунд), для чего могут использоваться программы или smart-карты. Для этого необходимо выполнение условий:
Сервер аутентификации должен знать алгоритм генерации паролей и ассоциированные с ним параметры;
Часы клиента и сервера должны быть синхронизированы.
Аутентификация с использованием токенов
Возможна в следующих вариантах:
На запрос системы токен предъявляет ей секретное значение, служащее для подтверждения подлинности. Один раз перехватив этот ответ, злоумышленник может имитировать ответ токена.
Токен и система имеют общую, синхронизированную систему генерации одноразовых паролей. На запрос системы токен выдает пароль, действительный для данного промежутка времени. Система генерирует в это время свой вариант пароля, который и сравнивает с полученным.
Токен зарегистрирован в системе (она знает его секретный параметр). Для аутентификации она формирует случайную величину, которую токен преобразует с использованием своего параметра. Система выполняет аналогичное преобразование и сравнивает результат с полученным от токена. В этом случае перехват запроса и ответа ничего не дает злоумышленнику. И синхронизация токена и системы не требуется.
Варианты использования токена совместно с паролем:
Пароль служит для доступа к токену, который без пароля не действует.
Пароль вместе с параметром токена служат основой для выработки одноразовых паролей.
Токен генерирует ответ системе на запрос со случайной величиной на основе своего параметра и пароля пользователя.
Аутентификация с помощью биометрических данных
Биометрия представляет собой совокупность автоматизированных методов идентификации и аутентификации людей на основе их физиологических и поведенческих характеристик.
К числу физиологических характеристик принадлежат особенности:
отпечатков пальцев,
сетчатки и роговицы глаз,
геометрия руки и лица.
К поведенческим характеристикам относятся:
динамика подписи,
стиль работы с клавиатурой.
К характеристикам, включающим физиологию и поведение относят анализ особенностей голоса и распознавание речи.
В общем виде работа с биометрическими данными организована следующим образом. Сначала создается и поддерживается база данных характеристик потенциальных пользователей. Для этого биометрические характеристики пользователя снимаются, обрабатываются, и результат обработки (называемый биометрическим шаблоном) заносится в базу данных. При этом исходные данные, такие как результат сканирования пальца или роговицы, обычно не хранятся.
В дальнейшем для идентификации и одновременно аутентификации пользователя процесс снятия и обработки повторяется, после чего производится поиск в базе данных шаблонов.
В случае успешного поиска личность пользователя и ее подлинность считаются установленными. Для аутентификации достаточно произвести сравнение с одним биометрическим шаблоном, выбранным на основе предварительно введенных данных.
Обычно биометрию применяют вместе с другими аутентификаторами, такими как smart-карты. Иногда биометрическая аутентификация служит для активизации smart-карт, в этом случае биометрический шаблон хранится на той же карте.
Биометрия подвержена тем же угрозам, что и другие методы аутентификации.
Биометрический шаблон сравнивается не с результатом первоначальной обработки характеристик пользователя, а с тем, что пришло к месту сравнения.
Биометрические методы не более надежны, чем база данных шаблонов.
Следует учитывать разницу между применением биометрии на контролируемой территории и в "полевых" условиях.
Биометрические данные человека меняются, так что база шаблонов нуждается в сопровождении.
Но главная опасность состоит в том, что если биометрические данные окажутся скомпрометированы, придется как минимум производить существенную модернизацию всей системы.
Тема 13. Управление доступом в ИС
Существует два направления контроля и управления доступом в ИС: физическое и логическое. Физическое управление доступом применяется к техническим и аппаратным средствам ИС, а также к информации, представленной в печатной, визуальной и аудиоформе. Логическое управление доступом – к программным средствам и информации, представленной в электронной форме. Оно реализуется программными средствами.
Логическое управление доступом – это основной механизм многопользовательских систем, призванный обеспечить конфиденциальность и целостность объектов и, в некоторой степени, их доступность (путем запрещения обслуживания неавторизованных пользователей).
В основе управления доступом лежит идентификация и аутентификация.
Если субъект и СИБ территориально разнесены, то с точки зрения безопасности необходимо рассмотреть два аспекта:
что служит аутентификатором;
как организован (и защищен) обмен данными идентификации и аутентификации.
Имеется совокупность субъектов и набор объектов. Задача логического управления доступом состоит в том, чтобы для каждой пары "субъект-объект" определить множество допустимых операций (зависящее, быть может, от некоторых дополнительных условий) и контролировать выполнение установленного порядка.
Отношение "субъекты-объекты" можно представить в виде матрицы доступа, в строках которой перечислены субъекты, в столбцах – объекты, а в клетках, расположенных на пересечении строк и столбцов, записаны дополнительные условия (например, время и место действия) и разрешенные виды доступа. Фрагмент матрицы может выглядеть, например, так:
"O" – обозначает разрешение на передачу прав доступа другим пользователям,
"R" – чтение,
"W" – запись,
"E" – выполнение,
"A" – добавление информации
Тема логического управления доступом – одна из сложнейших в области информационной безопасности. Понятие объекта (а тем более видов доступа) меняется от сервиса к сервису. Для операционной системы к объектам относятся файлы, устройства и процессы.
Применительно к файлам и устройствам обычно рассматриваются права на чтение, запись, выполнение (для программных файлов), иногда на удаление и добавление. Отдельным правом может быть возможность передачи полномочий доступа другим субъектам (так называемое право владения). Процессы можно создавать и уничтожать. Современные операционные системы могут поддерживать и другие объекты.
Для систем управления реляционными базами данных объект – это база данных, таблица, процедура. К таблицам применимы операции поиска, добавления, модификации и удаления данных, у других объектов иные виды доступа.
Разнообразие объектов и применимых к ним операций приводит к децентрализации логического управления доступом. Каждый сервис должен сам решать, позволить ли конкретному субъекту ту или иную операцию. Хотя это согласуется с современным объектно-ориентированным подходом, но приводит к значительным трудностям.
Ко многим объектам можно получить доступ с помощью разных сервисов. Так, до реляционных таблиц можно добраться не только средствами СУБД, но и путем непосредственного чтения файлов.
При экспорте/импорте данных информация о правах доступа, как правило, теряется (на новом сервисе она не имеет смысла).
Существует три подхода к логическому управлению доступом:
Произвольное управление,
Принудительное управление.
Ролевое управление.
В случае произвольного управления матрица доступа хранится в виде списков, то есть для каждого объекта поддерживается список "допущенных" субъектов вместе с их правами. Большинство операционных систем и систем управления базами данных реализуют именно произвольное управление доступом. Основное достоинство произвольного управления – возможность для каждой пары "субъект-объект" независимо задавать права доступа. Но у произвольного управления есть ряд недостатков.
Доверенными должны быть многие пользователи, а не только системные операторы или администраторы.
Права доступа существуют отдельно от данных. Ничто не мешает пользователю, имеющему доступ к секретной информации, записать ее в доступный всем файл или заменить полезную утилиту вредоносной программой.
В случае принудительного управления матрицу не хранят в явном виде, а каждый раз вычисляют содержимое соответствующих клеток. Для этого с каждым субъектом и каждым объектом ассоциируются метки безопасности. Управление доступом основано на сопоставлении меток безопасности субъекта и объекта. Субъект может читать информацию из объекта при одновременном выполнении следующих двух условий:
уровень секретности субъекта не ниже, чем у объекта,
Ролевое управление доступом
При большом количестве пользователей первые два вида управления доступом становятся крайне сложными для администрирования. Число связей в них пропорционально произведению количества пользователей на количество объектов.
Суть ролевого управления доступом в том, что между пользователями и их привилегиями появляются промежуточные сущности – роли. Для каждого пользователя одновременно могут быть активными несколько ролей, каждая из которых дает ему определенные права.
ИБ(Информационная Безопасность)
Лекция №1
Безопасность информации – способность системы обработки обеспечивать заданный промежуток времени выполнения некоторых требований по обработке по величине вероятности наступления событий , выражающийся в утечке утраченной или не законной модификации данных, представляющих ту или иную ценность для их владельцев. При этом считается, что источником этих действий могут быть как случайные воздействия, так и воздействия человека разрушителя.
Автоматизированная система обработки информации(АС) – организационно-техническая система, представляющая собой совокупность взаимосвязанных компонентов:
Средства вычислительной техники и связи.
Методы и алгоритмы обработки данных(программное обеспечение(ПО)).
Массивы и БД, представленные на каких либо носителях.
Персонал и пользователи вычислительной техники.
Субъекты информационных отношений:
Государство и государственные органы.
Государственные коммерческие организации(юридические лица).
Граждане(физические лица).
Источники информации.
Пользователи(потребители) информации.
Собственники(владельцы) информации.
Физические или юридические лица, у которых собирают информацию.
Владельцы АС и участники процесса обработки информации.
Конфиденциальность. Свойство, указывающее на то, что доступ к информации могут иметь только имеющие на это право пользователи и обеспечиваемые системой обработки информации.
Целостность. Свойство информации, заключающееся во первых, что информация может быть изменена только имеющими на это право пользователями и во вторых, то что информация не противоречива и отражает реальное положение вещей.
Доступность. Свойство системы, в которой циркулирует информация, характеризующаяся способностью обеспечивать своевременный, беспрепятственный доступ к информации для пользователей, имеющих соответствующие полномочия для доступа к ней.
Доступ к информации:
Ознакомление с информацией, включая копирование.
Модификация информации.
Уничтожение информации.
Субъект системы – активный компонент системы(пользователь или процесс), действия которого по отношению к объектам регламентируются правилами разграничения доступа.
Объект системы – пассивный компонент системы(устройство, диск, каталог, файл), доступ к которому регламентируется правилами разграничения доступа.
Несанкционированный доступ(НСД) – доступ субъекта к объекту в обход установленной в системе правил разграничения доступа.
Нарушитель – субъект, который предпринял или пытался предпринять попытку несанкционированного доступа к объектам системы по ошибке, незнанию или со злым умыслом.
Аутентификация – проверка подлинности субъекта или объекта.
Идентификация – присвоение имени субъекту или объекту системы.
Верификация – проверка целостности некоторой информации.
Прочность защиты – вероятность не преодоления защиты злоумышленником за определенный промежуток времени.
Лекция №2
Основные методы обеспечения ИБ
В “сервисе сетевой безопасности” представляют собой механизм защиты информации, обрабатываемой в распределенных вычислительных системах и сетях.
“Инжерено-технические” методы ставят своей целью обеспечение защиты информации по техническим каналам, например защиты от перехвата электромагнитного излучения или речевой информации.
“Правовые” и “организационные” методы защиты информации создают нормативную базу для организации различного рода деятельности , связанные с обеспечением информационной безопасности.
“Теоретические методы” обеспечения ИБ ставят перед собой 2 задачи:
Формализация различного рода процессов, связанных с ИБ, например формальной моделью управления доступом в АС, позволяют описать все потоки информации, проходящие от субъектов к объектам и наоборот и тем самым эффективно защищать эту информацию.
Строгое обоснование корректности и адекватности систем обеспечения ИБ. Такая задача, возникает, например при сертификации какой-либо системы по уровню ИБ.
Под угрозой принято понимать потенциально возможные события или действия, которые могут нанести вред чем-либо интересам.
Угроза ИБ – потенциально возможные действия, которые могут нарушить конфиденциальность, целостность или доступность информации, а так же возможность воздействия на компоненты АС, приводящие к их поломке, утрате или сбою функций.
Классификация угроз ИБ может быть произведена по следующим признакам:
По степени преднамеренности :
Случайные. Халатность персонала или случайные действия.
Преднамеренные. Действия злоумышленника.
В зависимости от источника угрозы :
Угрозы природной среды.
Угрозы, исходящие от человека.
Угрозы, исходящие от санкционированных программ или аппаратных средств. Не правильное обращение.
Угрозы, исходящие от не санкционированных программ или аппаратных средств. Вирусы, подслушивающие устройства, скрытые камеры и т.д.
По положению источника угрозы :
Угрозы, источник которых расположен вне контролируемой зоны. Дистанционная аудио или видео сьемка.
Угрозы, источник которых расположен внутри контролируемой зоны.
По степени воздействия на АС :
Пассивные.
Активные.
По нарушению трех базовых свойств защищаемой информации :
Конфиденциальность.
Целостность.
Доступность.
Модель системы защиты:
Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности.
.
Разграничение доступа.
4.1. Криптографические методы.
Методы защиты периметра.
Протоколирование и аудит.
В общем случае данные методы, применяемые на предприятии, включают в себя следующее:
Развертывание системы контроля и разграничение физического доступа к элементам АС.
Создание службы охраны и физической безопасности.
Создание механизмов контроля над перемещением сотрудников и посетителей, например с помощью видеонаблюдения или карты доступа.
Разработка и внедрение регламентов, должностных инструкций и других регламентирующих документов.
Регламентация работы с носителями, содержащими конфиденциальную информацию.
Классификация методов аутентификации:
Методы, основанные на знание субъектом некоторой секретной информации. Классический пример: Парольная аутентификация . Данные методы являются наиболее распространенными.
Методы, основанные на обладании субъектом некоторого уникального предмета. Например: электронный ключ, карта доступа и т.д.
Методы, основанные на сканировании биометрических характеристик человека. Например: сканирование отпечатка пальцев, радужной оболочки глаза, лица человека, простой и клавиатурный подчерк.
Парольная аутентификация
Общая схема парольной аутентификации:
Ввод идентификатора пользователя.
Проверка существует ли такой идентификатор в системе.
Если существует, то производится процедура аутентификации.
Если успешно проведена процедура, то происходит авторизация.
В случае не успеха процедуры аутентификации, дается несколько попыток на повторный ввод.
Преимущества и недостатки парольной системы
Относительная простота реализации. Как правило, парольные системы, не требуют привлечения дополнительного аппаратного обеспечения.
Традиционность. Механизмы парольной защиты являются привычными для большинства пользователей.
Стойкие ко взлому пароли, как правило, оказываются малопригодными для использования.
Существует 3 типа угроз:
Рекомендации по практической реализации парольных систем
Установка минимальной длинны пароля. Данная рекомендация усложняет полный перебор пароля.
Увеличение мощности алфавита пароля. Данная рекомендация усложняет полный перебор.
Проверка и отсеивание паролей по различным условиям. Данная рекомендация затрудняет подбор пароля по словарю.
Установка максимального срока действия пароля(например каждые 2 недели сменять пароль). Срок действия пароля ограничивает промежуток времени, которое злоумышленник может потратить на подбор пароля.
Отсеивание по журналу историй паролей. Данный механизм предотвращает повторное использование паролей, возможно ранее скомпрометированных.
Ограничение числа попыток ввода пароля. Данная рекомендация затрудняет интерактивный подбор пароля.
Тайм-аут при вводе не правильного пароля. Данный механизм так же затрудняет интерактивный подбор.
Запрет на выбор пароля пользователем и автоматическая генерация пароля. Данная рекомендация гарантирует стойкость сгенерированных паролей, однако у пользователей могут возникнуть проблемы с их запоминанием.
Оценка стойкости парольных систем
A – мощность алфавита параметров. Количество букв, из которых можно составить пароль.
L – длинна пароля.
S=A^L – количество паролей длинной L, которые можно составить зи алфавита A.
V – средняя скорость подбора паролей.
T – максимальный срок действия пароля.
P – вероятность подбора пароля за определенный промежуток времени.
P = (V*T)/S = (V*T)/(A^L)
Обычно средняя скорость подбора пароля V и время его действия в системе T считается известными величинами. В этом случае, задав максимальную вероятность подбора V, за время его действия, можно вычислить требуемую мощность пространства паролей.
S = A^L = (V*T)/P
Уменьшение скорости подбора паролей V уменьшает вероятность подбора пароля. Из этого в частности следует, что если подбор паролей осуществляется путем вычисления ХЭШ функций, то большую стойкость парольной системы обеспечит применение медленной для вычисления ХЭШ функции.
Методы хранения и передачи паролей
В открытом виде. Не рекомендуемые вид хранения и передачи, даже с учетом наличия других механизмов защиты.
В виде соответствующих ХЭШ значений. Данный механизм удобен для проверки паролей, так как ХЭШ значения практически однозначно связанны с паролем, но представляет малый интерес для злоумышленника.
В зашифрованном виде. Пароли могут быть зашифрованы с использованием некоторого криптографического алгоритма, при этом ключ шифрования может храниться как на одном из постоянных элементов системы, так и на съемном носителе.
При регистрации нового пользователя в системе или смене пароля у уже существующего пользователя от этого пароля вычисляется значение однонаправленной ХЭШ функции, которая затем заносится в базу(H = h(M)-> в базу).
При попытке входа пользователя в систему рассчитывается ХЭШ значение от пароля , который он ввел(H’ = h(M’)), затем полученное значение сравнивается с тем, которое находится в базе. Если эти два значения равны, то пароль введен верно и пользователь авторизуется в системе(H = H’ – пароль верный).
Под разграничением доступа принято понимать установление полномочий субъектов для последующего контроля санкционированного использования ресурсов(объектов), доступных в системе. Существует два основных вида разграничения доступа:
Дискреционная . Д – разграничение доступа между именованными объектами и именованными субъектами в системе. На практике такое разграничение чаще всего реализовывается с помощью матрицы прав доступа.
Мандатная . М – обычно реализуется, как разграничение доступа по уровням секретности. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен, при этом все ресурсы АС должны быть классифицированы в соответствии с этими же уровнями секретности.
Простое правило безопасности(Simple Security). Субъект с уровнем секретности X(s) может читать информацию с объекта с уровнем секретности X(0) только в том случае, если X(0) не превосходит X(s). Называется: No Read Up.
Дополнительное свойство(*-property). Субъект с уровнем секретности X(s) может записывать данные в объект с уровнем секретности X(0) только в том случае, когда X(s) не превосходит X(0).Называется: No Write Down.
Если в случае дискреционного разграничения доступа права на доступ к ресурсу для пользователей определяет владелец этого ресурса, то в случае мандатного разграничения уровень секретности задаются извне системы. Мандатное разграничение понимают, как принудительное, оно является более строгим.
Лекция №4
Криптографическое преобразование информации
Основные определения:
Криптология – наука, изучающая математические методы защиты информации путем ее преобразования. Криптология разделяется на 2 направления:
Криптография . Изучает методы преобразования информации, обеспечивающие ее конфиденциальность и аутентичность. Аутентичность информации состоит в подлинности ее авторства и целостности.
Криптоанализ . Объединяет математические методы нарушения конфиденциальности и аутентичности без знаний секретных ключей.
Передачи конфиденциальной информации по не защищенным каналам связи.
Установление подлинности передаваемых сообщений.
Хранение информации на носителях в зашифрованном виде.
Алфавит – конечное множество используемых для кодирования информации символов.
Текст – упорядоченное множество символов из алфавитного набора.
Криптографическая система(шифр) представляет собой семейство T обратимых преобразований открытого текста в зашифрованный. Элементом этого семейства можно взаимно однозначно сопоставить некоторое числоk , называемое ключом шифрования. Преобразования Tk полностью определяется соответствующим алгоритмом(T ) и ключом k .
Ключ – некоторое, конкретное секретное состояние параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного варианта , из совокупности возможных состояний для данного алгоритма. Секретность ключа должна обеспечивать невозможность преобразования зашифрованного текста в открытый, при этом сам алгоритм может быть опубликован и широко известен.
Пространство ключей K – набор возможных значений ключа(K = A^L).
Ключ и пароль – некоторая секретная информация, различие заключается в использовании этих терминов. Пароль используется при аутентификации, а ключ для шифрования информации.
Различие понятий кодирование и шифрование :
Термин кодирование более общий, он подразумевает преобразование информации из одной формы в другую, например из аналоговой в цифровую. Шифрование – частный случай кодирования, использующийся в первую очередь для обеспечения конфиденциальности информации.
Зашифрованием данных называется процесс преобразования открытых данных в закрытые(зашифрованные), а расшифрованием – обратный процесс.
Дешифрование – преобразование закрытых данных в открытые без знания секретного ключа.
Криптостойскость – характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию. Обычно, это характеристика определяется периодом времени, необходимым для шифрования.
Процесс криптографического закрытия данных может осуществляться, как аппаратно, так и программно. Аппаратная реализация обладает большей скоростью вычисления, но, как правило, большей стоимостью. Преимущества программной реализации заключается в гибкости настроек алгоритмов. Не зависимо от способа реализации, для современных криптографических систем защиты информации, существуют следующие требования:
Лекция №6
Три критических свойства шифра Вернама(шифр блокнотом):
Ключ должен быть истинно случайным.
Совпадать по размеру с заданным открытым текстом.
Применяться только 1 раз, а после применения уничтожаться.
На практике можно 1 раз физически передать носитель информации с длинным истинно случайным ключом, а потом по мере необходимости пересылать сообщения, на этом основана идея шифр блокнотов. Шифровальщик при личной встрече снабжается блокнотом, каждая страница которого содержит ключ, точно такой же блокнот есть и у принимающей стороны. Использованные страницы уничтожаются, если есть два независимых канала, в которых вероятность перехвата информации низка, но отлична от нуля, такой шифр так же полезен. По одному каналу может передаваться зашифрованное предложение, а по-другому ключ, чтобы расшифровать сообщение необходимо прослушивать оба канала одновременно.
Шифра Вернама является самой безопасной криптосистемой из всех возможных, при этом ограничения, которые должны удовлетворять ключ, настолько сильны, что практическое использование этого шифра становится трудно осуществимым, поэтому он используется только для передачи сообщений наивысшей секретности.
DES ( Data Encryption Standard )
В 1972 году Национальное Бюро Стандартов США выступила инициатором в программе защиты линии связи и компьютерных данных. Одной из целей программы была разработка единого криптографического стандарта. В 1973 году Бюро опубликовало требования к криптографическому алгоритму:
Алгоритм должен обеспечить высокий уровень безопасности.
Алгоритм должен быть полностью определен и легко понятен.
Безопасность алгоритма должна основываться только на секретности ключа и не должна зависеть от сохранения в тайне деталей самого алгоритма.
Алгоритм должен быть доступен всем пользователям.
Алгоритм должен позволять адаптацию к различным применениям.
Алгоритм должен позволять экономичную реализацию в виде электронных приборов.
Алгоритм должен предоставлять возможность проверки.
Алгоритм должен быть разрешен для экспорта.
DES представляет собой комбинированный блочный шифр и шифрует данные 64 битовыми блоками(по 8 байт). С одной стороны алгоритма вводится 64 бита открытого текста, с другой выходит 64 бита зашифрованного текста , DES – является симметричным алгоритмом. Длина ключа составляет 56 бит. На простейшем уровне алгоритм представляет собой только комбинацию 2 основных методов шифрования:
Перестановки.
Подстановки.
Многократное применение одного этапа обуславливается достижением определенного уровня лавинного эффекта(примерно 50%).
Примеры: Трехкратный DES, DES с независимыми под ключами, DES X, GDES(обобщенный DES).
Лекция №7
Алгоритмы с открытыми ключами
Концепция криптографии с открытыми ключами была выдвинута Диффе и Хэлменом и независимо от них Мерклом в 1976 году. Их вкладом в криптографию было убеждение, что ключи можно использовать парами(ключ зашифрования и ключ расшифрования), и что может быть не возможно получить один ключ из другого.
С 1976 года было предложено множество крипто алгоритмов с открытыми ключами, многие из них не безопасны и многие не годятся для практической реализации, либо они используют слишком длинный ключ, либо длина шифр-текста намного превышает длину открытого текста.
Понятие информационной безопасности Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, которые могут нанести неприемлемый ущерб субъектам информационных отношений, в том числе владельцам и пользователям информации и поддерживающей инфраструктуры. Защита информации – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности.
Проблемы информационной безопасности Информационная безопасность является одним из важнейших аспектов интегральной безопасности. Иллюстрациями являются следующие факты: В Доктрине информационной безопасности РФ защита от НСД к информационным ресурсам, обеспечение безопасности информационных и телекоммуникационных систем выделены в качестве важных составляющих национальных интересов; В период гг. были предприняты почти 500 попыток проникновения в компьютерную сеть ЦБ РФ. В 1995 году было похищено 250 миллиардов рублей. По сведениям ФБР ущерб от компьютерных преступлений в США в 1997 г. составил 136 миллионов долларов.
Проблемы информационной безопасности По данным отчета «Компьютерная преступность и безопасность – 1999: проблемы и тенденции» 32% респондентов – обращались в правоохранительные органы по поводу компьютерных преступлений 30% респондентов – сообщили, что их ИС были взломаны злоумышленниками; 57% - подверглись атакам через Интернет; 55% - отметили случаи нарушений ИБ со стороны собственных сотрудников; 33 % - не смогли ответить не вопрос «были ли взломаны Ваши веб-серверы и системы электронной коммерции?».
Проблемы информационной безопасности Глобальное исследование по информационной безопасности 2004 г., проведенное консалтинговой фирмой Ernst&Young выявило следующие основные аспекты: Лишь 20% опрошенных убеждены в том, что их организации рассматривают вопросы информационной безопасности на уровне высшего руководства; По мнению респондентов «недостаточная осведомленность в вопросах ИБ» является главным препятствием для создания эффективной системы ИБ. Лишь 28% отметили в качестве приоритетных задач «повышение уровня обучения сотрудников в области ИБ»; «Неправомерные действия сотрудников при работе с ИС» были поставлены на второе место по распространенности угроз ИБ, после вирусов, «троянов» и Интернет-червей. Менее 50% респондентов проводят обучения сотрудников в области ИБ; Лишь 24% опрошенных считают, что их отделы ИБ заслуживают наивысшей оценки за удовлетворение бизнес потребностей своих организаций своих организаций; Лишь 11% респондентов считают, что принятые государственными органами нормативные акты в области безопасности позволили существенно улучшить состояние их информационной безопасности.
Угрозы информационной безопасности Угроза информационной безопасности (ИБ) – потенциально возможное событие, действие, процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам. Попытка реализации угрозы называется атакой. Классификация угроз ИБ можно выполнить по нескольким критериям: по аспекту ИБ (доступность, целостность, конфиденциальность); по компонентам ИС, на которые угрозы нацелены (данные, программа, аппаратура, поддерживающая инфраструктура); по способу осуществления (случайные или преднамеренные действия природного или техногенного характера); по расположению источника угроз (внутри или вне рассматриваемой ИС).
Свойства информации Вне зависимости от конкретных видов угроз информационная система должна обеспечивать базовые свойства информации и систем ее обработки: доступность – возможность получения информации или информационной услуги за приемлемое время; целостность – свойство актуальности и непротиворечивости информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения; конфиденциальность – защита от несанкционированного доступа к информации.
Примеры реализации угрозы нарушения конфиденциальности Часть информации, хранящейся и обрабатываемой в ИС, должна быть сокрыта от посторонних. Передача данной информации может нанести ущерб как организации, так и самой информационной системе. Конфиденциальная информация может быть разделена на предметную и служебную. Служебная информация (например, пароли пользователей) не относится к определенной предметной области, однако ее раскрытие может привести к несанкционированному доступу ко всей информации. Предметная информация содержит информацию, раскрытие которой может привести к ущербу (экономическому, моральному) организации или лица. Средствами атаки могут служить различные технические средства (подслушивание разговоров, сети), другие способы (несанкционированная передача паролей доступа и т.п.). Важный аспект – непрерывность защиты данных на всем жизненном цикле ее хранения и обработки. Пример нарушения – доступное хранение резервных копий данных.
Примеры реализации угрозы нарушения целостности данных Одними из наиболее часто реализуемых угроз ИБ являются кражи и подлоги. В информационных системах несанкционированное изменение информации может привести к потерям. Целостность информации может быть разделена на статическую и динамическую. Примерами нарушения статической целостности являются: ввод неверных данных; несанкционированное изменение данных; изменение программного модуля вирусом; Примеры нарушения динамической целостности: нарушение атомарности транзакций; дублирование данных; внесение дополнительных пакетов в сетевой трафик.
Вредоносное программное обеспечение Одним из способов проведения атаки является внедрение в системы вредоносного ПО. Данный вид программного обеспечения используется злоумышленниками для: внедрения иного вредоносного ПО; получения контроля над атакуемой системой; агрессивного потребления ресурсов; изменение или разрушение программ и/или данных. По механизму распространения различают: вирусы – код, обладающий способностью к распространению путем внедрения в другие программы; черви – код, способный самостоятельно вызывать распространение своих копий по ИС и их выполнение.
Вредоносное программное обеспечение В ГОСТ Р «Защита информации. Объект информатизации. Факторы воздействующие на информацию. Общие положение» вводится следующее понятие вируса: Программный вирус – это исполняемый или интерпретируемый программный код, обладающий свойством несанкционированного распространения и самовоспроизведения в автоматизированных системах или телекоммуникационных сетях с целью изменить или уничтожить программное обеспечение и/или данные, хранящиеся в автоматизированных системах.
Примеры реализации угрозы отказа в доступе Отказ служб (отказа в доступе к ИС) относится к одним из наиболее часто реализуемых угроз ИБ. Относительно компонент ИС данный класс угроз может быть разбит на следующие типы: отказ пользователей (нежелание, неумение работать с ИС); внутренний отказ информационной системы (ошибки при переконфигурировании системы, отказы программного и аппаратного обеспечения, разрушение данных); отказ поддерживающей инфраструктуры (нарушение работы систем связи, электропитания, разрушение и повреждение помещений).
Понятие атаки на информационную систему Атака – любое действие или последовательность действий, использующих уязвимости информационной системы и приводящих к нарушению политики безопасности. Механизм безопасности – программное и/или аппаратное средство, которое определяет и/или предотвращает атаку. Сервис безопасности - сервис, который обеспечивает задаваемую политикой безопасность систем и/или передаваемых данных, либо определяет осуществление атаки. Сервис использует один или более механизмов безопасности.
Классификация атак Классификация атак на информационную систему может быть выполнена по нескольким признакам: По месту возникновения: Локальные атаки (источником данного вида атак являются пользователи и/или программы локальной системы); Удаленные атаки (источником атаки выступают удаленные пользователи, сервисы или приложения); По воздействию на информационную систему Активные атаки (результатом воздействия которых является нарушение деятельности информационной системы); Пассивные атаки (ориентированные на получение информации из системы, не нарушая функционирование информационной системы);
Сетевые атаки I. Пассивная атака Пассивной называется такая атака, при которой противник не имеет возможности модифицировать передаваемые сообщения и вставлять в информационный канал между отправителем и получателем свои сообщения. Целью пассивной атаки может быть только прослушивание передаваемых сообщений и анализ трафика.
Сетевые атаки Активной называется такая атака, при которой противник имеет возможность модифицировать передаваемые сообщения и вставлять свои сообщения. Различают следующие типы активных атак: Отказ в обслуживании - DoS-атака (Denial of Service) Отказ в обслуживании нарушает нормальное функционирование сетевых сервисов. Противник может перехватывать все сообщения, направляемые определенному адресату. Другим примером подобной атаки является создание значительного трафика, в результате чего сетевой сервис не сможет обрабатывать запросы законных клиентов. Классическим примером такой атаки в сетях TCP/IP является SYN-атака, при которой нарушитель посылает пакеты, инициирующие установление ТСР- соединения, но не посылает пакеты, завершающие установление этого соединения. В результате может произойти переполнение памяти на сервере, и серверу не удастся установить соединение с законными пользователями.
Сетевые атаки Модификация потока данных - атака "man in the middle" Модификация потока данных означает либо изменение содержимого пересылаемого сообщения, либо изменение порядка сообщений.
Сетевые атаки Повторное использование Повторное использование означает пассивный захват данных с последующей их пересылкой для получения несанкционированного доступа - это так называемая replay-атака. На самом деле replay-атаки являются одним из вариантов фальсификации, но в силу того, что это один из наиболее распространенных вариантов атаки для получения несанкционированного доступа, его часто рассматривают как отдельный тип атаки.
Подходы к обеспечению информационной безопасности Для защиты АИС могут быть сформулированы следующие положения: Информационная безопасность основывается на положениях и требованиях существующих законов, стандартов и нормативно-методических документов; Информационная безопасность АИС обеспечивается комплексом программно-технических средств и поддерживающих их организационных мероприятий; Информационная безопасность АИС должна обеспечиваться на всех этапах технологической обработки данных и во всех режимах функционирования, в том числе при проведении ремонтных и регламентных работ;
Подходы к обеспечению информационной безопасности Для защиты АИС могут быть сформулированы следующие положения: Программно-технические средства защиты не должны существенно ухудшать основные функциональные характеристики АИС; Неотъемлемой частью работ по информационной безопасности является оценка эффективности средств защиты, осуществляемая по методике, учитывающей всю совокупность технических характеристик оцениваемого объекта, включая технические решения и практическую реализацию; Защита АИС должна предусматривать контроль эффективности средств защиты. Этот контроль может быть периодическим или инициируемым по мере необходимости пользователем АИС.
Системность средств защиты информации Системность при выработке и реализации систем защиты информации предполагает определение возможных угроз информационной безопасности и выбор методов и средств, направленных на противодействие данного комплексу угроз. Решения должны иметь системный характер, то есть включать набор мероприятий противодействующий всему комплексу угроз.
Непрерывность защиты Непрерывность защиты предполагает, что комплекс мероприятий по обеспечению информационной безопасности должен быть непрерывен во времени и пространстве. Защита информационных объектов должна обеспечиваться и при выполнении регламентных и ремонтных работ, во время настройки и конфигурирования информационных систем и сервисов.
Разумная достаточность Построение и обслуживание систем информационной безопасности требует определенных, подчас значительных, средств. Вместе с тем невозможно создание все объемлемой системы защиты. При выборе системы защиты необходимо найти компромисс между затратами на защиту информационных объектов и возможными потерями при реализации информационных угроз.
Гибкость управления и применения Угрозы информационной безопасности многогранны и заранее не определены. Для успешного противодействия необходимо наличие возможности изменения применяемых средств, оперативного включения или исключения используемых средств защиты данных, добавления новых механизмов защиты.
Открытость алгоритмов и механизмов защиты Средства информационной безопасности сами могут представлять собой угрозу информационной системе или объекту. Для предотвращения такого класса угроз требуют, чтобы алгоритмы и механизмы защиты допускали независимую проверку на безопасность и следование стандартов, а также на возможность их применение в совокупности с другими средствами защиты данных.
Простота применения защитных мер и средств При проектировании систем защиты информации необходимо помнить, что реализация предлагаемых мер и средств будет проводится пользователями (часто не являющихся специалистами в области ИБ). Поэтому для повышения эффективности мер защиты необходимо, чтобы алгоритм работы с ними был понятен пользователю. Кроме того, используемые средства и механизмы информационной безопасности не должны нарушать нормальную работу пользователя с автоматизированной системой (резко снижать производительность, повышать сложность работы и т.п.).
Методы обеспечения ИБ Рассмотрим пример классификации методов, используемых для обеспечения информационной безопасности: препятствие – метод физического преграждения пути злоумышленнику к информации; управление доступом – метод защиты с помощью регулирования использования информационных ресурсов системы; маскировка – метод защиты информации путем ее криптографического преобразования; регламентация – метод защиты информации, создающий условия автоматизированной обработки, при которых возможности несанкционированного доступа сводится к минимуму; принуждение – метод защиты, при котором персонал вынужден соблюдать правила обработки, передачи и использования информации; побуждение – метод защиты, при котором пользователь побуждается не нарушать режимы обработки, передачи и использования информации за счет соблюдения этических и моральных норм.
Средства защиты информационных систем Такие средства могут быть классифицированы по следующим признакам: технические средства – различные электрические, электронные и компьютерные устройства; физические средства – реализуются в виде автономных устройств и систем; программные средства – программное обеспечение, предназначенное для выполнения функций защиты информации; криптографические средства – математические алгоритмы, обеспечивающие преобразования данных для решения задач информационной безопасности; организационные средства – совокупность организационно- технических и организационно-правовых мероприятий; морально-этические средства – реализуются в виде норм, сложившихся по мере распространения ЭВМ и информационных технологий; законодательные средства – совокупность законодательных актов, регламентирующих правила пользования ИС, обработку и передачу информации.
Защита информации должна быть основана на системном подходе. Системный подход заключается в том, что все средства, используемые для обеспечения информационной безопасности должны рассматриваться как единый комплекс взаимосвязанных мер. Одним из принципов защиты информации является принцип «разумной достаточности», который заключается в следующем: стопроцентной защиты не существует ни при каких обстоятельствах, поэтому стремиться стоит не к теоретически максимально достижимому уровню защиты информации, а к минимально необходимому в данных конкретных условиях и при данном уровне возможной угрозы.
Защиту информации можно условно разделить на защиту:
от потери и разрушения;
от несанкционированного доступа.
2. Защита информации от потери и разрушения
Потеря информации может произойти по следующим причинам:
нарушение работы компьютера;
отключение или сбои питания;
повреждение носителей информации;
ошибочные действия пользователей;
действие компьютерных вирусов;
несанкционированные умышленные действия других лиц.
Предотвратить указанные причины можно резервированием данных , т.е. созданием их резервных копий. К средствам резервирования относятся:
программные средства для создания резервных копий, входящие в состав большинства операционных систем. Например, MS Backup, Norton Backup;
создание архивов на внешних носителях информации.
В случае потери информация может быть восстановлена. Но это возможно только в том случае, если:
после удаления файла на освободившееся место не была записана новая информация;
если файл не был фрагментирован, т.е. (поэтому надо регулярно выполнять операцию дефрагментации с помощью, например, служебной программы «Дефрагментация диска», входящей в состав операционной системы Windows).
Восстановление производится следующими программными средствами:
Undelete из пакета служебных программ DOS;
Unerase из комплекта служебных программ Norton Utilites.
Если данные представляют особую ценность для пользователя, то можно применять защиту от уничтожения :
присвоить файлам свойство Read Only (только для чтения);
использовать специальные программные средства для сохранения файлов после удаления, имитирующие удаление. Например, Norton Protected Recycle Bin (защищенная корзина). .
Большую угрозу для сохранности данных представляют нарушения в системе подачи электропитания - отключение напряжения, всплески и падения напряжения и т.п. Практически полностью избежать потерь информации в таких случаях можно, применяя источники бесперебойного питания. Они обеспечивают нормальное функционирование компьютера даже при отключении напряжения за счет перехода на питание от аккумуляторных батарей.
Защита информации от несанкционированного доступа
Несанкционированный доступ - это чтение, изменение или разрушение информации при отсутствии на это соответствующих полномочий.
Основные типовые пути несанкционированного получения информации:
хищение носителей информации;
копирование носителей информации с преодолением мер защиты;
маскировка под зарегистрированного пользователя;
мистификация (маскировка под запросы системы);
использование недостатков операционных систем и языков программирования;
перехват электронных излучений;
перехват акустических излучений;
дистанционное фотографирование;
применение подслушивающих устройств;
злоумышленный вывод из строя механизмов защиты.
Для защиты информации от несанкционированного доступа применяются:
Организационные мероприятия.
Технические средства.
Программные средства.
Криптография.
1. Организационные мероприятия включают в себя:
пропускной режим;
хранение носителей и устройств в сейфе (дискеты, монитор, клавиатура);
ограничение доступа лиц в компьютерные помещения.
2. Технические средства включают в себя различные аппаратные способы защиты информации:
фильтры, экраны на аппаратуру;
ключ для блокировки клавиатуры;
устройства аутентификации - для чтения отпечатков пальцев, формы руки, радужной оболочки глаза, скорости и приемов печати и т.п.
3. Программные средства защиты информации заключаются в разработке специального программного обеспечения, которое бы не позволяло постороннему человеку получать информацию из системы. Программные средства включают в себя:
парольный доступ;
блокировка экрана и клавиатуры с помощью комбинации клавиш;
использование средств парольной защиты BIOS (basic input-output system - базовая система ввода-вывода).
4. Под криптографическим способом защиты информации подразумевается ее шифрование при вводе в компьютерную систему. Суть данной защиты заключается в том, что к документу применяется некий метод шифрования (ключ), после чего документ становится недоступен для чтения обычными средствами. Чтение документа возможно при наличии ключа или при применении адекватного метода чтения. Если в процессе обмена информацией для шифрования и чтения используется один ключ, то криптографический процесс является симметричным. Недостаток – передача ключа вместе с документом. Поэтому в INTERNET используют несимметричные криптографические системы, где используется не один, а два ключа. Для работы применяют 2 ключа: один – открытый (публичный – public), а другой - закрытый (личный - private). Ключи построены так, что сообщение, зашифрованное одной половинкой, можно расшифровать только другой половинкой. Создав пару ключей, компания широко распространяет публичный ключ, а закрытый ключ сохраняет надежно.
Оба ключа представляют собой некую кодовую последовательность. Публичный ключ публикуется на сервере компании. Любой желающий может закодировать с помощью публичного ключа любое сообщение, а прочесть после кодирования может только владелец закрытого ключа.
Принцип достаточности защиты . Многие пользователи, получая чужой публичный ключ, желают получить и использовать их, изучая, алгоритм работы механизма шифрования и пытаются установить метод расшифровки сообщения, чтобы реконструировать закрытый ключ. Принцип достаточности заключается в проверке количества комбинаций закрытого ключа.
Понятие об электронной подписи . С помощью электронной подписи клиент может общаться с банком, отдавая распоряжения о перечислении своих средств на счета других лиц или организаций. Если необходимо создать электронную подпись, следует с помощью специальной программы (полученной от банка) создать те же 2 ключа: закрытый (остается у клиента) и публичный (передается банку).
Защита от чтения осуществляется:
на уровне DOS введением для файла атрибутов Hidden (скрытый);
шифрованием.
Защита то записи осуществляется:
установкой для файлов свойства Read Only (только для чтения);
запрещением записи на дискету путем передвижения или выламывания рычажка;
запрещением записи через установку BIOS - «дисковод не установлен»
При защите информации часто возникает проблема надежного уничтожения данных, которая обусловлена следующими причинами:
при удалении информация не стирается полностью;
даже после форматирования дискеты или диска данные можно восстановить с помощью специальных средств по остаточному магнитному полю.
Для надежного удаления используют специальные служебные программы, которые стирают данные путем многократной записи на место удаляемых данных случайной последовательности нулей и единиц.
Защита информации в сети INTERNET
При работе в Интернете следует иметь в виду, что насколько ресурсы Всемирной сети открыты каждому клиенту, настолько же и ресурсы его компьютерной системы могут быть при определенных условиях открыты всем, кто обладает необходимыми средствами. Для частного пользователя этот факт не играет особой роли, но знать о нем необходимо, чтобы не допускать действий, нарушающих законодательства тех стран, на территории которых расположены серверы Интернета. К таким действиям относятся вольные или невольные попытки нарушить работоспособность компьютерных систем, попытки взлома защищенных систем, использование и распространение программ, нарушающих работоспособность компьютерных систем (в частности, компьютерных вирусов). Работая во Всемирной сети, следует помнить о том, что абсолютно все действия фиксируются и протоколируются специальными программными средствами и информация, как о законных, так и о незаконных действиях обязательно где-то накапливается. Таким образом, к обмену информацией в Интернете следует подходить как к обычной переписке с использованием почтовых открыток. Информация свободно циркулирует в обе стороны, но в общем случае она доступна всем участникам информационного процесса. Это касается всех служб Интернета, открытых для массового использования.
Однако даже в обычной почтовой связи наряду с открытками существуют и почтовые конверты. Использование почтовых конвертов при переписке не означает, что партнерам есть, что скрывать. Их применение соответствует давно сложившейся исторической традиции и устоявшимся морально-этическим нормам общения. Потребность в аналогичных «конвертах» для защиты информации существует и в Интернете. Сегодня Интернет является не только средством общения и универсальной справочной системой - в нем циркулируют договорные и финансовые обязательства, необходимость защиты которых как от просмотра, так и от фальсификации, очевидна. Начиная с 1999 года INTERNET становится мощным средством обеспечения розничного торгового оборота, а это требует защиты данных кредитных карт и других электронных платежных средств.
Принципы защиты информации в Интернете опираются на определение информации, сформулированное нами в первой главе этого пособия. Информация - это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов . Если в ходе коммуникационной процесса данные передаются через открытые системы (а Интернет относится именно к таковым), то исключить доступ к ним посторонних лиц невозможно даже теоретически. Соответственно, системы защиты сосредоточены на втором компоненте информации - на методах. Их принцип действия основан на том, чтобы исключить или, по крайней мере, затруднить возможность подбора адекватного метода для преобразования данных в информацию.
Лекции по информационной безопасности.
Лекция 1. Понятие информационной безопасности. Основные составляющие. Важность проблемы 4
Понятие информационной безопасности 4
Основные составляющие информационной безопасности 5
Важность и сложность проблемы информационной безопасности 6
Лекция 2: Распространение объектно-ориентированного подхода на информационную безопасность 8
О необходимости объектно-ориентированного подхода к информационной безопасности 8
Основные понятия объектно-ориентированного подхода 8
Применение объектно-ориентированного подхода к рассмотрению защищаемых систем 10
Недостатки традиционного подхода к информационной безопасности с объектной точки зрения 12
Лекция 3. Наиболее распространенные угрозы 14
Основные определения и критерии классификации угроз 14
Некоторые примеры угроз доступности 16
Вредоносное программное обеспечение 17
Лекция 4: Законодательный уровень информационной безопасности 22
Что такое законодательный уровень информационной безопасности и почему он важен 22
Обзор российского законодательства в области информационной безопасности 22
Правовые акты общего назначения, затрагивающие вопросы информационной безопасности 22
Лекция 5: Стандарты и спецификации в области информационной безопасности 35
Основные понятия 35
Механизмы безопасности 36
Классы безопасности 38
Информационная безопасность распределенных систем. Рекомендации X.800 40
Сетевые сервисы безопасности 40
Сетевые механизмы безопасности 41
Администрирование средств безопасности 42
Стандарт ISO/IEC 15408 "Критерии оценки безопасности информационных технологий" 43
Основные понятия 43
Функциональные требования 45
Требования доверия безопасности 46
Гармонизированные критерии Европейских стран 47
Интерпретация "Оранжевой книги" для сетевых конфигураций 48
Руководящие документы Гостехкомиссии России 50
Лекция 6. Административный уровень информационной безопасности 53
Основные понятия 53
Политика безопасности 53
Программа безопасности 56
Синхронизация программы безопасности с жизненным циклом систем 56
Лекция 7: Управление рисками 59
Основные понятия 59
Подготовительные этапы управления рисками 60
Подготовительные этапы управления рисками 61
Основные этапы управления рисками 62
Лекция 8: Процедурный уровень информационной безопасности 65
Основные классы мер процедурного уровня 65
Управление персоналом 65
Физическая защита 66
Поддержание работоспособности 68
Реагирование на нарушения режима безопасности 70
Планирование восстановительных работ 70
Лекция 9: Основные программно-технические меры 73
Основные понятия программно-технического уровня информационной безопасности 73
Особенности современных информационных систем, существенные с точки зрения безопасности 74
Архитектурная безопасность 75
Лекция 10: Идентификация и аутентификация, управление доступом 78
Идентификация и аутентификация 78
Основные понятия 78
Парольная аутентификация 79
Одноразовые пароли 80
Сервер аутентификации Kerberos 80
Идентификация/аутентификация с помощью биометрических данных 81
Управление доступом 82
Основные понятия 82
Ролевое управление доступом 84
Управление доступом в Java-среде 87
Возможный подход к управлению доступом в распределенной объектной среде 89
Лекция 11 Моделирование и аудит, шифрование, контроль целостности. Протоколирование и аудит 91
Основные понятия 91
Активный аудит 92
Основные понятия 92
Функциональные компоненты и архитектура 93
Шифрование 94
Контроль целостности 97
Цифровые сертификаты 98
Лекция 12: Экранирование, анализ защищенности. Экранирование 100
Основные понятия 100
Архитектурные аспекты 101
Классификация межсетевых экранов 103
Анализ защищенности 105
Лекция 13: Обеспечение высокой доступности 107
Доступность 107
Основные понятия 107
Основы мер обеспечения высокой доступности 108
Отказоустойчивость и зона риска 109
Обеспечение отказоустойчивости 110
Программное обеспечение промежуточного слоя 111
Обеспечение обслуживаемости 112
Лекция 14: Туннелирование и управлениe 114
Туннелирование 114
Управление 115
Основные понятия 115
Возможности типичных систем 116
Лекция 15: Заключение 119
Что такое информационная безопасность. Основные составляющие информационной безопасности. Важность и сложность проблемы информационной безопасности 119
Законодательный, административный и процедурный уровни 119
Программно-технические меры 122
Лекция 1. Понятие информационной безопасности. Основные составляющие. Важность проблемы
Под информационной безопасностью (ИБ) следует понимать защиту интересов субъектов информационных отношений
Понятие информационной безопасности
Словосочетание "информационная безопасность" в разных контекстах может иметь различный смысл.
В Доктрине информационной безопасности Российской Федерации термин "информационная безопасность " используется в широком смысле. Имеется в виду состояние защищенности национальных интересов в информационной сфере.
В Законе РФ "Об участии в международном информационном обмене" информационная безопасность определяется аналогичным образом – как состояние защищенности информационной среды общества, обеспечивающее ее формирование, использование и развитие в интересах граждан, организаций, государства.
В данном курсе наше внимание будет сосредоточено на хранении, обработке и передаче информации вне зависимости от того, на каком языке (русском или каком-либо ином) она закодирована, кто или что является ее источником и какое психологическое воздействие она оказывает на людей. Поэтому термин "информационная безопасность " будет использоваться в узком смысле.
Под информационной безопасностью мы будем понимать защищенность информации и поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, которые могут нанести неприемлемый ущерб субъектам информационных отношений, в том числе владельцам и пользователям информации и поддерживающей инфраструктуры.
Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности.
Таким образом, правильный с методологической точки зрения подход к проблемам информационной безопасности начинается с выявления субъектов информационных отношений и интересов этих субъектов, связанных с использованием информационных систем (ИС). Угрозы информационной безопасности – это оборотная сторона использования ин- формационных технологий.
Из этого положения можно вывести два важных следствия:
Трактовка проблем, связанных с информационной безопасностью, для разных категорий субъектов может существенно различаться. Для иллюстрации достаточно сопоставить режимные государственные организации и учебные институты.
ИБ не сводится исключительно к защите от несанкционированного доступа к информации, это принципиально более широкое понятие. Субъект информационных отношений может пострадать (понести убытки и/или получить моральный ущерб) не только от несанкционированного доступа, но и от поломки системы, вызвавшей перерыв в работе. Более того, для многих открытых организаций (например, учебных) собственно защита от несанкционированного доступа к информации стоит по важности отнюдь не на первом месте.
Возвращаясь к вопросам терминологии, отметим, что термин "компьютерная безопасность" (как эквивалент или заменитель ИБ) представляется нам слишком узким. Компьютеры – только одна из составляющих информационных систем.
Согласно определению информационной безопасности, она зависит не только от компьютеров, но и от поддерживающей инфраструктуры, к которой можно отнести системы электро-, водо- и теплоснабжения, кондиционеры, средства коммуникаций и, конечно, обслуживающий персонал. Эта инфраструктура имеет самостоятельную ценность, но нас будет интересовать лишь то, как она влияет на выполнение информационной системой предписанных ей функций.
Обратим внимание, что в определении ИБ перед существительным – "ущерб" стоит прилагательное "неприемлемый". Очевидно, застраховаться от всех видов ущерба невозможно, тем более невозможно сделать это экономически целесообразным способом, когда стоимость защитных средств и мероприятий не превышает размер ожидаемого ущерба. Значит, с чем-то приходится мириться и защищаться следует только от того, с чем смириться никак нельзя. Иногда таким недопустимым ущербом является нанесение вреда здоровью людей или состоянию окружающей среды, но чаще порог неприемлемости имеет материальное (денежное) выражение, а целью защиты информации становится уменьшение размеров ущерба до допустимых значений.
Основные составляющие информационной безопасности
Спектр интересов субъектов, связанных с использованием информационных систем, можно разделить на следующие категории: обеспечение доступности, целостности и конфиденциальности информационных ресурсов и поддерживающей инфраструктуры.
Иногда в число основных составляющих ИБ включают защиту от несанкционированного копирования информации, но, на наш взгляд, это слишком специфический аспект с сомнительными шансами на успех, поэтому мы не станем его выделять.
Поясним понятия доступности, целостности и конфиденциальности:
Доступность – это возможность за приемлемое время получить требуемую информационную услугу.
Под целостностью подразумевается актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения.
Наконец, конфиденциальность – это защита от несанкционированного доступа к информации.
Информационные системы создаются (приобретаются) для получения определенных информационных услуг. Если по тем или иным причинам предоставить эти услуги пользователям. становится невозможно, это, очевидно, наносит ущерб всем субъектам информационных отношений. Поэтому, не противопоставляя доступность остальным аспектам, мы выделяем её как важнейший элемент информационной безопасности.
Особенно ярко ведущая роль доступности проявляется в разного рода системах управления – производством, транспортом и т.п. Внешне менее драматичные, но также весьма неприятные последствия – и материальные, и моральные – может иметь длительная недоступность информационных услуг, которыми пользуется большое количество людей (продажа железнодорожных и авиабилетов, банковские услуги и т.п.).
Целостность можно подразделить на статическую (понимаемую как неизменность информационных объектов) и динамическую (относящуюся к корректному выполнению сложных действий (транзакций)). Средства контроля динамической целостности применяются, в частности, при анализе потока финансовых сообщений с целью выявления кражи, переупорядочения или дублирования отдельных сообщений.
Целостность оказывается важнейшим аспектом ИБ в тех случаях, когда информация служит "руководством к действию". Рецептура лекарств, предписанные медицинские процедуры, набор и характеристики комплектующих изделий, ход технологического процесса – все это примеры информации, нарушение целостности которой может оказаться в, буквальном смысле, смертельным. Неприятно и искажение официальной информации, будь то текст закона или страница Web-сервера какой-либо правительственной организации.
Конфиденциальность – самый проработанный у нас в стране аспект информационной безопасности; К сожалению, практическая реализация мер по обеспечению конфиденциальности современных информационных систем наталкивается в России на серьезные трудности. Во-первых, сведения о технических каналах утечки информации являются закрытыми, так что большинство пользователей лишено возможности составить представление о потенциальных рисках. Во-вторых, на пути пользовательской криптографии как основного средства обеспечения конфиденциальности стоят многочисленные законодательные препоны и технические проблемы.
Если вернуться к анализу интересов различных категорий субъектов информационных отношений, то почти для всех, кто реально использует ИС, на первом месте стоит доступность. Практически не уступает ей по важности целостность – какой смысл в информационной услуге, если она содержит искаженные сведения?
Наконец, конфиденциальные моменты есть также у многих организаций (даже в упоминавшихся выше учебных институтах стараются не разглашать сведения о зарплате сотрудников) и отдельных пользователей (например, пароли).
Важность и сложность проблемы информационной безопасности
Для иллюстрации этого ограничимся несколькими примерами.
В Доктрине информационной безопасности Российской Федерации (здесь, подчеркнем, термин "информационная безопасность" используется в широком смысле) защита от несанкционированного доступа к информационным ресурсам, обеспечение безопасности информационных и телекоммуникационных систем выделены в качестве важных составляющих национальных интересов РФ в информационной сфере.
По распоряжению президента США Клинтона (от 15 июля 1996 года, номер 13010) была создана Комиссия по защите критически важной инфраструктуры как от физических нападений, так и от атак, предпринятых с помощью информационного оружия. В начале октября 1997 года при подготовке доклада президенту глава вышеупомянутой комиссии Роберт Марш заявил, что в настоящее время ни правительство, ни частный сектор не располагают средствами защиты от компьютерных атак, способных вывести из строя коммуникационные сети и сети энергоснабжения.
Американский ракетный крейсер "Йорктаун" был вынужден вернуться в порт из-за многочисленных проблем с программным обеспечением, функционировавшим на платформе Windows NT 4.0 (Government Computer News, июль 1998). Таким оказался побочный эффект программы ВМФ США по максимально широкому использованию коммерческого программного обеспечения с целью снижения стоимости военной техники.
Заместитель начальника управления по экономическим преступлениям Министерства внутренних дел России сообщил, что российские хакеры с 1994 по 1996 год предприняли почти 500 попыток проникновения в компьютерную сеть Центрального банка России. В 1995 году ими было похищено 250 миллиардов рублей (ИТАР-ТАСС, AP, 17 сентября 1996 года).
Как сообщил журнал Internet Week от 23 марта 1998 года, потери крупнейших компаний, вызванные компьютерными вторжениями, продолжают увеличиваться, несмотря на рост затрат на средства обеспечения безопасности. Согласно результатам совместного исследования Института информационной безопасности и ФБР, в 1997 году ущерб от компьютерных преступлений достиг 136 миллионов долларов, что на 36% больше, чем в 1996 году. Каждое компьютерное преступление наносит ущерб примерно в 200 тысяч долларов.
В середине июля 1996 года корпорация General Motors отозвала 292860 автомобилей марки Pontiac, Oldsmobile и Buick моделей 1996 и 1997 годов, поскольку ошибка в программном обеспечении двигателя могла привести к пожару.
В феврале 2001 года двое бывших сотрудников компании Commerce One, воспользовавшись паролем администратора, удалили с сервера файлы, составлявшие крупный (на несколько миллионов долларов) проект для иностранного заказчика. К счастью, имелась резервная копия проекта, так что реальные потери ограничились расходами на следствие и средства защиты от подобных инцидентов в будущем. В августе 2002 года преступники предстали перед судом.
Одна студентка потеряла стипендию в 18 тысяч долларов в Мичиганском университете из-за того, что ее соседка по комнате воспользовалась их общим системным входом и отправила от имени своей жертвы электронное письмо с отказом от стипендии.
Понятно, что подобных примеров множество, можно вспомнить и другие случаи - недостатка в нарушениях ИБ нет и не предвидится. Чего стоит одна только "Проблема 2000" - стыд и позор программистского сообщества!
При анализе проблематики, связанной с информационной безопасностью, необходимо учитывать специфику данного аспекта безопасности, состоящую в том, что информационная безопасности есть составная часть информационных технологий - области, развивающейся беспрецедентно высокими темпами. Здесь важны не столько отдельные решения (законы, учебные курсы, программно-технические изделия), находящиеся на современном уровне, сколько механизмы генерации новых решений, позволяющие жить в темпе технического прогресса.
К сожалению, современная технология программирования не позволяет создавать безошибочные программы, что не способствует быстрому развитию средств обеспечения ИБ. Следует исходить из того, что необходимо конструировать надежные системы (информационной безопасности) с привлечением ненадежных компонентов (программ). В принципе, это возможно, но требует соблюдения определенных архитектурных принципов и контроля состояния защищенности на всем протяжении жизненного цикла ИС.
Приведем еще несколько цифр. В марте 1999 года был опубликован очередной, четвертый по счету, годовой отчет "Компьютерная преступность и безопасность-1999: проблемы и тенденции" (Issues and Trends: 1999 CSI/FBI Computer Crime and Security Survey). В отчете отмечается резкий рост числа обращений в правоохранительные органы по поводу компьютерных преступлений (32% из числа опрошенных); 30% респондентов сообщили о том, что их информационные системы были взломаны внешними злоумышленниками; атакам через Internet подвергались 57% опрошенных; в 55% случаях отмечались нарушения со стороны собственных сотрудников. Примечательно, что 33% респондентов на вопрос "были ли взломаны ваши Web-серверы и системы электронной коммерции за последние 12 месяцев?" ответили "не знаю".
В аналогичном отчете, опубликованном в апреле 2002 года, цифры изменились, но тенденция осталась прежней: 90% респондентов (преимущественно из крупных компаний и правительственных структур) сообщили, что за последние 12 месяцев в их организациях имели место нарушения информационной безопасности; 80% констатировали финансовые потери от этих нарушений; 44% (223 респондента) смогли и/или захотели оценить потери количественно, общая сумма составила более 455 млн. долларов. Наибольший ущерб нанесли кражи и подлоги (более 170 и 115 млн. долларов соответственно).
Столь же тревожные результаты содержатся в обзоре InformationWeek, опубликованном 12 июля 1999 года. Лишь 22% респондентов заявили об отсутствии нарушений информационной безопасности. Наряду с распространением вирусов отмечается резкий рост числа внешних атак.
Увеличение числа атак - еще не самая большая неприятность. Хуже то, что постоянно обнаруживаются новые уязвимые места в программном обеспечении (выше мы указывали на ограниченность современной технологии программирования) и, как следствие, появляются новые виды атак.
Так, в информационном письме Национального центра защиты инфраструктуры США (National Infrastructure Protection Center, NIPC) от 21 июля 1999 года сообщается, что за период с 3 по 16 июля 1999 года выявлено девять проблем с ПО, риск использования которых оценивается как средний или высокий (общее число обнаруженных уязвимых мест равно 17). Среди "пострадавших" операционных платформ - почти все разновидности ОС Unix, Windows, MacOS, так что никто не может чувствовать себя спокойно, поскольку новые ошибки тут же начинают активно использоваться злоумышленниками.
В таких условиях системы информационной безопасности должны уметь противостоять разнообразным атакам, как внешним, так и внутренним, атакам автоматизированным и скоординированным. Иногда нападение длится доли секунды; порой прощупывание уязвимых мест ведется медленно и растягивается на часы, так что подозрительная активность практически незаметна. Целью злоумышленников может быть нарушение всех составляющих ИБ - доступности, целостности или конфиденциальности
Лекция 2: Распространение объектно-ориентированного подхода на информационную безопасность 1
В этой лекции закладываются методические основы курса. Кратко формулируются необходимые понятия объектно-ориентированного подхода, в соответствии с ним выделяются уровни мер в области ИБ с небольшим числом сущностей на каждом из них.
О необходимости объектно-ориентированного подхода к информационной безопасности
Попытки создания больших систем еще в 60-х годах вскрыли многочисленные проблемы программирования, главной из которых является сложность создаваемых и сопровождаемых систем . Результатами исследований в области технологии программирования стали сначала структурированное программирование , затем объектно-ориентированный подход.
Объектно-ориентированный подход является основой современной технологии программирования, испытанным методом борьбы со сложностью систем. Представляется естественным и, более того, необходимым, стремление распространить этот подход и на системы информационной безопасности, для которых, как и для программирования в целом, имеет место упомянутая проблема сложности.
Сложность эта имеет двоякую природу. Во-первых, сложны не только аппаратно-программные системы, которые необходимо защищать, но и сами средства безопасности. Во-вторых, быстро нарастает сложность семейства нормативных документов, таких, например, как профили защиты на основе "Общих критериев", речь о которых впереди. Эта сложность менее очевидна, но ею также нельзя пренебрегать; необходимо изначально строить семейства документов по объектному принципу.
Любой разумный метод борьбы со сложностью опирается на принцип "devide et impera" - "разделяй и властвуй". В данном контексте этот принцип означает, что сложная система (информационной безопасности) на верхнем уровне должна состоять из небольшого числа относительно независимых компонентов. Относительная независимость здесь и далее понимается как минимизация числа связей между компонентами. Затем декомпозиции подвергаются выделенные на первом этапе компоненты, и так далее до заданного уровня детализации. В результате система оказывается представленной в виде иерархии с несколькими уровнями абстракции.
Важнейший вопрос, возникающий при реализации принципа "разделяй и властвуй", - как, собственно говоря, разделять. Упоминавшийся выше структурный подход опирается на алгоритмическую декомпозицию , когда выделяются функциональные элементы системы. Основная проблема структурного подхода состоит в том, что он неприменим на ранних этапах анализа и моделирования предметной области, когда до алгоритмов и функций дело еще не дошло.