Размещено на http://www.allbest.ru/

Глоссарий

Доступность информации - состояние информации, характеризуемое способностью АС обеспечивать беспрепятственный доступ к информации субъектов, имеющих на это полномочия.

Защита информации - деятельность, направленная на предотвращение утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию [1].

Защита информации от НСД - деятельность, направленная на предотвращение получения защищаемой информации заинтересованным субъектом с нарушением установленных правовыми документами или собственником, владельцем информации прав или правил доступа к защищаемой информации. Примечание. Заинтересованным субъектом, осуществляющим несанкционированный доступ к защищаемой информации, может быть: государство; юридическое лицо; группа физических лиц, в том числе общественная организация, отдельное физическое лицо [1].

Защита информации от утечки - Деятельность, направленная на предотвращение неконтролируемого распространения защищаемой информации в результате ее разглашения, несанкционированного доступа к информации и получения защищаемой информации разведками [1].

Информационная безопасность - состояние защищенности информационной среды общества, обеспечивающее ее формирование, использование и развитие в интересах граждан, организаций, государства [1].

Информационные ресурсы - Отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах) [28].

Информация - Сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления[28].

Мероприятие по защите информации - Совокупность действий по разработке и/или практическому применению способов и средств защиты информации [29].

Нарушитель - лицо, предпринявшее попытку выполнения запрещенных операций (действий) по ошибке, незнанию или осознанно со злым умыслом (из корыстных интересов) или без такового (ради игры или удовольствия, с целью самоутверждения и т.п.) и использующее для этого различные возможности, методы и средства [29].

Конфиденциальность данных - предполагает их доступность только для тех лиц, которые имеют на это соответствующие полномочия. Под обеспечением конфиденциальности информации понимается создание таких условий, при которых понять содержание передаваемых данных может только законный получатель, кому и предназначена данная информация

Целостность информации - предполагает ее неизменность в процессе передачи от отправителя к получателю. Под обеспечением целостности информации понимается достижение идентичности отправляемых и принимаемых данных.



Список использованных сокращений

АРМ - Автоматизированное рабочее место

ИБ - Информационная безопасность

НСД - Несанкционированный доступ

СКЗИ - Средства криптографической защиты

СОИБ - Система обеспечения информационной

PKI - Public Key Infrastructure - Инфраструктура открытых ключей

VPN - Virtual Private Network -- Виртуальная частная сеть



Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ угроз информационной безопасности АС

1.1 Уязвимость основных структурно-функциональных элементов распределенных АС

1.2 Угрозы безопасности информации, АС и субъектов информационных отношений

1.3 Классификация каналов проникновения в систему и утечки информации

Выводы к первой главе

Глава 2. Технологии обеспечения информационной безопасности

2.1 Криптографическая защита информации

2.1.1 Симметричные криптосистемы шифрования

2.1.2 Асимметричные криптосистемы шифрования

2.1.3 Функция хэширования

2.1.4 Электронная цифровая подпись

2.1.5 Выбор стандартов криптографических алгоритмов

2.2 Технологии идентификации и аутентификации

2.2.1 Методы аутентификации, использующие пароли

2.2.2 Строгая аутентификация

2.2.3 Аутентификация, основанная на использовании цифровой подписи

2.2.4 Биометрическая аутентификация пользователя

2.2.5 Выбор методов аутентификация

2.3 Технологии защиты корпоративных сетей

2.3.1 Межсетевые экраны

2.3.2 Системы обнаружения атак

2.3.3 Виртуальные частные сети

2.3.4 Выбор межсетевых экранов, систем обнаружения атак

2.4 Технологии защиты от вирусов

2.4.1 Выбор антивирусных средств защиты

Выводы по второй главе

Глава 3. Применение технологий информационной безопасности в системе Э-Управления

3.1 Защита информационных систем от нарушителей

3.2 Требования к технологиям информационной безопасности

3.2.1 Требования к Подсистеме управления доступом

3.2.2 Требования к инфраструктуре открытых ключей

3.2.3 Требования к Подсистеме криптографической защиты информации

3.2.4 Требования к Подсистеме защиты компонентов сетевой инфраструктуры

3.2.5 Требования к Подсистеме анализа защищенности

3.2.6 Требования к Подсистеме регистрации и мониторинга

3.2.7 Требования к подсистеме антивирусной защиты

Выводы по третьей главе

Заключение

Список использованных источников

Приложения



Введение

Актуальностью темы диссертационной работы является обеспечение информационной безопасности информационно-технологической инфраструктуры электронного правительства в Кыргызской Республике, которое является одним из основных направлений, предусмотренных для развития в Кыргызской Республике информационного общества и формирования электронного правительства до 2017 года, утвержденной постановлением указа Президента Кыргызской Республики "О национальной стратегии устойчивого развития Кыргызской Республики на период 2013-2017 годы" от 21 января 2013года №11. Учитывая значимость развития электронного правительства в Кыргызской Республике как поставщика информационных услуг, а также специфику информации, обрабатываемой в информационных системах электронного правительства (персональные данные граждан КР), проблема защиты конфиденциальности и целостности критичной информации в этих системах и обеспечения доступности их вычислительных и коммуникационных ресурсов является сложной и необходимой задачей.

Для обеспечения приемлемого уровня защиты информационных ресурсов электронного правительства необходимо создание комплексной системы обеспечения информационной безопасности (СОИБ). СОИБ должна консолидировать правовые, технологические, организационные, технические и способы защиты. Она должна иметь продуманную долгосрочную политику, обеспечивающую повышение уровня информационной безопасности в соответствии с появлением новых источников и средств реализации угроз.

Целью магистерской диссертации является исследование и анализ технологий безопасности информационных сетей и баз данных для получения требований и рекомендаций к выбору применяемых мер и технологий ИБ позволяющих снизить информационные риски в системе Э-Управления Кыргызской Республики.

Проведенные в данной работе исследования касаются лишь отдельных аспектов обеспечения информационной безопасности, в то время как комплексность этой проблемы предполагает разработку для ее решения более широком диапазоне. Все это и предопределило цели и задачи диссертации.

Поставленная цель обусловила следующие задачи диссертации:

· исследование и анализ существующих угроз и проблем ИБ;

· исследование современных технологий защиты информационных систем;

· выявление уязвимостей и отрицательных сторон технологий защиты информационных систем;

· применение технологий защиты информационных систем для пресечения действий возможных типов нарушителей и угроз;

· выработка требований к технологиям ИБ для применения в системе Э-Правительства Кыргызской Республики.

Решение данных задач достигается путем создания комплексной системы обеспечения информационной безопасности и контроля эффективности применяемых мер и средств защиты по всем необходимым направлениям.

Исследования свидетельствуют о том, что основной причиной проблем в области защиты информации является отсутствие продуманной и утвержденной политики обеспечения информационной безопасности, базирующейся на организационных, технических, экономических решениях с последующим контролем их реализации и оценкой эффективности.

Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в развитии разработки системы информационной безопасности в системе Э-правительства Кыргызской Республики.

Практическая значимость диссертации определяется тем, что ее научные результаты позволяют повысить степень защиты информации во внедряемой системе Э-Управления КР путем использования предложенных технологий и рекомендаций по их применению при формировании системы информационной безопасности, направленной на снижение информационных рисков.

Научная новизна диссертации заключается в разработке рекомендаций по применению средств обеспечения информационной безопасности в вводимой системе Э-Управления КР, направленных на пресечение, выявление и оценку угроз разглашения, фальсификации конфиденциальности информации.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 38 наименований. Текст диссертации изложен на 167 страницах, включая 28 рисунков , 7 таблиц.

Логически, работа состоит из трех глав. В первой главе рассматриваются существующие угрозы информационной безопасности с целью определения полного набора требований к разрабатываемой системе защиты информационных систем. Рассматривается классификация угроз безопасности, противостояние и минимизация существующих рисков.

Вторая глава посвящена рассмотрению современных технологий защиты информационных систем, алгоритмы работы и существующие уязвимости. Рассмотрены технологии криптографии, электронной цифровой подписи, идентификации и аутентификации, технологии межсетевых экранов, технологии защиты от вирусов.

В третьей главе проведена теоретическая работа по применимости существующих технологий защиты информационных систем в зависимости от типа нарушителя с учетом его характерной модели поведения и воздействия на информационные ресурсы. Система безопасности Э-Управления разделена на функциональные подсистемы с применением соответствующих технологий защиты АС. Разработаны требования к применяемым технологиям для дальнейшего применения их в системе Э-управления Кыргызской Республики.



Глава 1. Анализ угроз информационной безопасности АС

Проблема обеспечения информационной безопасности в рамках любого государства в последнее время все чаще является предметом обсуждения не только в научных кругах, но и на политическом уровне. Данная проблема также становится объектом внимания международных организаций, в том числе и ООН.

Современный этап развития общества характеризуется возрастающей ролью электронных ресурсов, представляющих собой совокупность информации, информационной инфраструктуры, субъектов, осуществляющих сбор, формирование, распространение и использование информации, а также системы регулирования возникающих при этом отношений.

Стремительный рост компьютерных технологий в различных сферах человеческой деятельности, с одной стороны, позволил обеспечить высокие достижения в этих сферах, а с другой стороны, стал источником самых непредсказуемых и вредных для человеческого общества последствий. В результате, можно говорить о появлении принципиально нового сегмента международного противоборства, затрагивающего как вопросы безопасности отдельных государств, так и общую систему международной безопасности на всех уровнях.

Одним из важнейших аспектов проблемы обеспечения безопасности компьютерных систем является определение, анализ и классификация возможных угроз безопасности АС. Перечень значимых угроз, оценки вероятностей их реализации, а также модель нарушителя служат основой для проведения анализа рисков и формулирования требований к системе зашиты АС. Большинство современных автоматизированных систем обработки информации в общем случае представляет собой территориально распределенные системы интенсивно взаимодействующих (синхронизирующихся) между собой по данным (ресурсам) и управлению (событиям) локальных вычислительных сетей (ЛВС) и отдельных ЭВМ.

В распределенных АС возможны все "традиционные" для локально расположенных (централизованных) вычислительных систем способы несанкционированного вмешательства в их работу и доступа к информации. Кроме того, для них характерны и новые специфические каналы проникновения в систему и несанкционированного доступа к информации, наличие которых объясняется целым рядом их особенностей.

Перечислим основные особенности распределенных АС:

· территориальная разнесенность компонентов системы и наличие интенсивного обмена информацией между ними;

· широкий спектр используемых способов представления, хранения и протоколов передачи информации;

· интеграция данных различного назначения, принадлежащих различным субъектам, в рамках единых баз данных и, наоборот, размещение необходимых некоторым субъектам данных в различных удаленных узлах сети;

· абстрагирование владельцев данных от физических структур и места размещения данных;

· использование режимов распределенной обработки данных;

· участие в процессе автоматизированной обработки информации большого количества пользователей и персонала различных категорий;

· непосредственный и одновременный доступ к ресурсам (в том числе и информационным) большого числа пользователей (субъектов) различных категорий;

· высокая степень разнородности используемых средств вычислительной техники и связи, а также их программного обеспечения;

· отсутствие специальных средств защиты в большинстве типов технических средств, широко используемых в АС.



1.1 Уязвимость основных структурно-функциональных элементов распределенных АС

В общем случае АС состоят из следующих основных структурно-функциональных элементов:

· рабочих станций - отдельных ЭВМ или терминалов сети, на которых реализуются автоматизированные рабочие места пользователей (абонентов, операторов);

· серверов или host -машин (служб файлов, печати, баз данных и т.п.) не выделенных (или выделенных, то есть не совмещенных с рабочими станциями) высокопроизводительных ЭВМ, предназначенных для реализации функций хранения, печати данных, обслуживания рабочих станций сети и т.п. действий;

· сетевых устройств (маршрутизаторов, коммутаторов, шлюзов, центров коммутации пакетов, коммуникационных ЭВМ) - элементов, обеспечивающих соединение нескольких сетей передачи данных, либо нескольких сегментов одной и той же сети, возможно имеющих различные протоколы взаимодействия;

· каналов связи (локальных, телефонных, с узлами коммутации и т.д.).

Рабочие станции являются наиболее доступными компонентами сетей и именно с них могут быть предприняты наиболее многочисленные попытки совершения несанкционированных действий. С рабочих станций осуществляется управление процессами обработки информации, запуск программ, ввод и корректировка данных, на дисках рабочих станций могут размещаться важные данные и программы обработки. На видеомониторы и печатающие устройства рабочих станций выводится информация при работе пользователей (операторов), выполняющих различные функции и имеющих разные полномочия по доступу к данным и другим ресурсам системы. Именно на рабочих станциях осуществляется ввод имен и паролей пользователями. Поэтому рабочие станции должны быть надежно защищены от доступа посторонних лиц и должны содержать средства разграничения доступа к ресурсам со стороны законных пользователей, имеющих разные полномочия. Кроме того, средства защиты должны предотвращать нарушения нормальной настройки (конфигурации) рабочих станций и режимов их функционирования, вызванные неумышленным вмешательством неопытных (невнимательных) пользователей.

В особой защите нуждаются такие привлекательные для злоумышленников элементы сетей как серверы ( host - машины) и сетевые устройства. Первые - как концентраторы больших объемов информации, вторые - как элементы, в которых осуществляется преобразование (возможно через открытую, незашифрованную форму представления) данных при согласовании протоколов обмена в различных участках сети. Благоприятным для повышения безопасности серверов и мостов обстоятельством является, как правило, наличие возможностей их надежной защиты физическими средствами и организационными мерами в силу их выделенности, позволяющей сократить до минимума число лиц из персонала, имеющих непосредственный доступ к ним. Иными словами, непосредственные случайные воздействия персонала и преднамеренные локальные воздействия злоумышленников на выделенные серверы и мосты можно считать маловероятными. В то же время, все более распространенными становятся массированные атаки на серверы и мосты (а равно и на рабочие станции) с использованием средств удаленного доступа. Здесь злоумышленники, прежде всего, могут искать возможности повлиять на работу различных подсистем рабочих станций, серверов и мостов, используя недостатки протоколов обмена и средств разграничения удаленного доступа к ресурсам и системным таблицам. Использоваться могут все возможности и средства, от стандартных (без модификации компонентов) до подключения специальных аппаратных средств (каналы, как правило, слабо защищены от подключения) и применения высококлассных программ для преодоления системы защиты.

Конечно, сказанное выше не означает, что не будет попыток внедрения аппаратных и программных закладок в сами мосты и серверы, открывающих широкие дополнительные возможности по несанкционированному удаленному доступу. Закладки могут быть внедрены как с удаленных станций (посредством вирусов или иным способом), так и непосредственно в аппаратуру и программы серверов при их ремонте, обслуживании, модернизации, переходе на новые версии программного обеспечения, смене оборудования.

Каналы и средства связи также нуждаются в защите. В силу большой пространственной протяженности линий связи (через неконтролируемую или слабо контролируемую территорию) практически всегда существует возможность подключения к ним, либо вмешательства в процесс передачи данных.

1.2 Угрозы безопасности информации, АС и субъектов информационных отношений

В силу особенностей современных АС, существует значительное число различных видов угроз безопасности субъектов информационных отношений. Следует иметь ввиду, что научно-технический прогресс может привести к появлению принципиально новых видов угроз и что изощренный ум злоумышленника способен придумать новые пути и способы преодоления систем безопасности, НСД к данным и дезорганизации работы АС.

Источники угроз безопасности. Основными источниками угроз безопасности АС и информации (угроз интересам субъектов информационных отношений) являются:

· стихийные бедствия и аварии (наводнение, ураган, землетрясение, пожар и т.п.);

· сбои и отказы оборудования (технических средств) АС;

· ошибки проектирования и разработки компонентов АС (аппаратных средств, технологии обработки информации, программ, структур данных и т.п.);

· ошибки эксплуатации (пользователей, операторов и другого персонала);

· преднамеренные действия нарушителей и злоумышленников (обиженных лиц из числа персонала, преступников, шпионов, диверсантов и т.п.).

Классификация угроз безопасности. Все множество потенциальных угроз по природе их возникновения разделяется на два класса: естественные (объективные) и искусственные (субъективные).

Рис. 1.1. Классификация угроз по источникам и мотивации.

Естественные угрозы - это угрозы, вызванные воздействиями на АС и ее элементы объективных физических процессов или стихийных природных явлений, независящих от человека.

Искусственные угрозы - это угрозы АС, вызванные деятельностью человека. Среди них, исходя из мотивации действий, можно выделить:

· непреднамеренные (неумышленные, случайные) угрозы, вызванные ошибками в проектировании АС и ее элементов, ошибками в программном обеспечении, ошибками в действиях персонала и т.п.;

· преднамеренные (умышленные) угрозы, связанные с корыстными, идейными или иными устремлениями людей (злоумышленников).

Источники угроз по отношению к АС могут быть внешними или внутренними (компоненты самой АС - ее аппаратура, программы, персонал, конечные пользователи).

Основные непреднамеренные искусственные угрозы АС (действия, совершаемые людьми случайно, по незнанию, невнимательности или халатности, из любопытства, но без злого умысла):

1) неумышленные действия, приводящие к частичному или полному отказу системы или разрушению аппаратных, программных, информационных ресурсов системы (неумышленная порча оборудования, удаление, искажение файлов с важной информацией или программ, в том числе системных и т.п.);

2) неправомерное отключение оборудования или изменение режимов работы устройств и программ;

3) неумышленная порча носителей информации;

4) запуск технологических программ, способных при некомпетентном использовании вызывать потерю работоспособности системы (зависания или зацикливания) или осуществляющих необратимые изменения в системе .

5) нелегальное внедрение и использование неучтенных программ (игровых, обучающих, технологических и др., не являющихся необходимыми для выполнения нарушителем своих служебных обязанностей) с последующим необоснованным расходованием ресурсов (загрузка процессора, захват оперативной памяти и памяти на внешних носителях);

6) заражение компьютера вирусами;

7) неосторожные действия, приводящие к разглашению конфиденциальной информации, или делающие ее общедоступной;

8) разглашение, передача или утрата атрибутов разграничения доступа (паролей, ключей шифрования и т.п.);

9) проектирование архитектуры системы, технологии обработки данных, разработка прикладных программ, с возможностями, представляющими опасность для работоспособности системы и безопасности информации;

10) игнорирование организационных ограничений (установленных правил) при работе в системе;

11) вход в систему в обход средств защиты (загрузка посторонней операционной системы со сменных магнитных носителей и т.п.);

12) некомпетентное использование, настройка или неправомерное отключение средств защиты персоналом службы безопасности;

13) пересылка данных по ошибочному адресу абонента (устройства);

14) ввод ошибочных данных;

15) неумышленное повреждение каналов связи.

Основные преднамеренные искусственные угрозы. Основные возможные пути умышленной дезорганизации работы, вывода системы из строя, проникновения в систему и несанкционированного доступа к информации:

1) физическое разрушение системы (путем взрыва, поджога и т.п.) или вывод из строя всех или отдельных наиболее важных компонентов компьютерной системы (устройств, носителей важной системной информации, лиц из числа персонала и т.п.);

2) отключение или вывод из строя подсистем обеспечения функционирования вычислительных систем (электропитания, охлаждения и вентиляции, линий связи и т.п.);

3) действия по дезорганизации функционирования системы (изменение режимов работы устройств или программ, забастовка, саботаж персонала, постановка мощных активных радиопомех на частотах работы устройств системы и т.п.);

4) внедрение агентов в число персонала системы (в том числе, возможно, и в административную группу, отвечающую за безопасность);

5) вербовка (путем подкупа, шантажа и т.п.) персонала или отдельных пользователей, имеющих определенные полномочия;

6) применение подслушивающих устройств, дистанционная фото- и видео-съемка и т.п.;

7) перехват побочных электромагнитных, акустических и других излучений устройств и линий связи, а также наводок активных излучений на вспомогательные технические средства, непосредственно не участвующие в обработке информации (телефонные линии, сели питания, отопления и т.п.);

8) перехват данных, передаваемых по каналам связи, и их анализ с целью выяснения протоколов обмена, правил вхождения в связь и авторизации пользователя и последующих попыток их имитации для проникновения в систему;

9) хищение носителей информации (магнитных дисков, лент, микросхем памяти, запоминающих устройств и целых ПЭВМ);

10) несанкционированное копирование носителей информации;

11) хищение производственных отходов (распечаток, записей, списанных носителей информации и т.п.);

12) чтение остаточной информации из оперативной памяти и с внешних запоминающих устройств;

13) чтение информации из областей оперативной памяти, используемых операционной системой (в том числе подсистемой зашиты) или другими пользователями, в асинхронном режиме используя недостатки мульти задачных операционных систем и систем программирования;

14) незаконное получение паролей и других реквизитов разграничения доступа (агентурным путем, используя халатность пользователей, путем подбора, путем имитации интерфейса системы и т.д.) с последующей маскировкой под зарегистрированного пользователя ("маскарад");

15) несанкционированное использование терминалов пользователей, имеющих уникальные физические характеристики, такие как номер рабочей станции в сети, физический адрес, адрес в системе связи, аппаратный блок кодирования и т.п.;

16) вскрытие шифров криптозащиты информации;

17) внедрение аппаратных "спец вложений", программных "закладок" и "вирусов" ("троянских коней" и "жучков"), то есть таких участков программ, которые не нужны для осуществления заявленных функций, но позволяющих преодолевать систему зашиты, скрытно и незаконно осуществлять доступ к системным ресурсам с целью регистрации и передачи критической информации или дезорганизации функционирования системы;

18) незаконное подключение к линиям связи с целью работы "между строк", с использованием пауз в действиях законного пользователя от его имени с последующим вводом ложных сообщений или модификацией передаваемых сообщений;

19) незаконное подключение к линиям связи с целью прямой подмены законного пользователя путем его физического отключения после входа в систему и успешной аутентификации с последующим вводом дезинформации и навязыванием ложных сообщений.

Следует заметить, что чаще всего для достижения поставленной цели злоумышленник использует не один, а некоторую совокупность из перечисленных выше путей.

1.3 Классификация каналов проникновения в систему и утечки информации

Все каналы проникновения в систему и утечки информации разделяют на прямые и косвенные. Под косвенными понимают такие каналы, использование которых не требует проникновения в помещения, где расположены компоненты системы. Для использования прямых каналов такое проникновение необходимо. Прямые каналы могут использоваться без внесения изменений в компоненты системы или с изменениями компонентов.

По типу основного средства, используемого для реализации угрозы все возможные каналы можно условно разделить на три группы, где таковыми средствами являются: человек, программа или аппаратура.

Классификация видов нарушений работоспособности систем и несанкционированного доступа к информации по объектам воздействия и способам нанесения ущерба безопасности приведена в таблице 1.1.

По способу получения информации потенциальные каналы доступа можно разделить на:

· физический;

· электромагнитный (перехват излучений);

· информационный (программно-математический).

При контактном НСД (физическом, программно-математическом) возможные угрозы информации реализуются путем доступа к элементам АС, к носителям информации, к самой вводимой и выводимой информации (и результатам), к программному обеспечению (в том числе к операционным системам), а также путем подключения к линиям связи. В таблице 1.1 отображены основные способы нанесения ущерба.

Таблица 1.1

Способы нанесения ущерба	Объекты воздействий
	Оборудование	Программы	Данные	Персонал
Раскрытие (утечка) информации	Хищение носителей информации, подключение к линии связи, несанкционированное использование ресурсов	Несанкционированное копирование перехват	Хищение, копирование, перехват	Передача сведений о защите, разглашение, халатность
Потеря целостности информации.	Подключение, модификация, спец вложения, изменение режимов работы, несанкционированное использование ресурсов	Внедрение "троянских коней" и "жучков"	Искажение, модификация	Вербовка персонала, "маскарад"
Нарушение работоспособности автоматизированной системы	Изменение режимов функционирования, вывод из строя, хищение, разрушение	Искажение, удаление, подмена	Искажение, удаление, навязывание ложных данных	Уход, физическое устранение
Незаконное тиражирование информации	Изготовление аналогов без лицензий	Использование незаконных копий	Публикация без ведома авторов

При бесконтактном доступе (например, по электромагнитному каналу) возможные угрозы информации реализуются перехватом излучений аппаратуры АС, в том числе наводимых в токопроводящих коммуникациях и цепях питания, перехватом информации в линиях связи, вводом в линии связи ложной информации, визуальным наблюдением - (фотографированием) устройств отображения информации, прослушиванием переговоров персонала АС и пользователей.

Неформальная модель нарушителя. Преступления, в том числе и компьютерные, совершаются людьми. В этом смысле вопросы безопасности автоматизированных систем есть суть вопросы человеческих отношений и человеческого поведения. Пользователи системы и ее персонал, с одной стороны, являются составной частью, необходимым элементом АС. С другой стороны, они же являются основной причиной и движущей силой нарушений и преступлений.

Исследования проблемы обеспечения безопасности компьютерных систем ведутся в направлении раскрытия природы явлений, заключающихся в нарушении целостности и конфиденциальности информации, дезорганизации работы компьютерных систем. Серьезно изучается статистика нарушений, вызывающие их причины, личности нарушителей, суть применяемых нарушителями приемов и средств, используемые при этом недостатки систем и средств их защиты, обстоятельства, при которых было выявлено нарушение, и другие вопросы, которые могут быть использованы при построении моделей потенциальных нарушителей.

Неформальная модель нарушителя отражает его практические и теоретические возможности, априорные знания, время и место действия и т.п. Для достижения своих целей нарушитель должен приложить некоторые усилия, затратить определенные ресурсы. Исследовав причины нарушений, можно либо повлиять на сами эти причины (конечно если это возможно), либо точнее определить требования к системе защиты от данного вида нарушений или преступлении.

При разработке модели нарушителя определяются:

· предположения о категориях лиц, к которым может принадлежать нарушитель;

· предположения о мотивах действий нарушителя (преследуемых нарушителем целях);

· предположения о квалификации нарушителя и его технической оснащенности (об используемых для совершения нарушения методах и средствах);

· ограничения и предположения о характере возможных действий нарушителей.

По отношению к АС нарушители могут быть внутренними (из числа персонала и пользователей системы) или внешними (посторонними лицами). Внутренним нарушителем может быть лицо из следующих категорий сотрудников:

· конечные пользователи (операторы) системы;

· персонал, обслуживающий технические средства (инженеры, техники);

· сотрудники отделов разработки и сопровождения ПО (прикладные и системные программисты);

· сотрудники службы безопасности АС;

· руководители различных уровней.

· Посторонние лица, которые могут быть нарушителями:

· технический персонал, обслуживающий здания (уборщики, электрики, сантехники и другие сотрудники, имеющие доступ в здания и помещения, где расположены компоненты АС);

· клиенты (представители организаций, граждане);

· посетители (приглашенные по какому-либо поводу);

· представители организаций, взаимодействующих по вопросам обеспечения жизнедеятельности организации (энерго-, водо-, теплоснабжения и т.п.);

· представители конкурирующих организаций (иностранных спецслужб) или лица, действующие по их заданию;

· лица, случайно или умышленно нарушившие пропускной режим (без цели нарушить безопасность АС);

· любые лица за пределами контролируемой территории.

Можно выделить несколько основных мотивов нарушений:

· безответственность;

· самоутверждение;

· вандализм;

· принуждение;

· месть;

· корыстный интерес;

· идейные соображения.

При нарушениях, вызванных безответственностью, пользователь производит какие-либо разрушающие действия, не связанные, тем не менее, со злым умыслом. В большинстве случаев это следствие некомпетентности или небрежности.

Нарушение безопасности АС может быть связано с принуждением (шантаж), местью, идейными соображениями или корыстными интересами пользователя системы. В этом случае он будет целенаправленно пытаться преодолеть систему зашиты для доступа к хранимой, передаваемой и обрабатываемой информации и другим ресурсам АС.

По уровню знаний об АС нарушителей можно классифицировать следующим образом:

· знает функциональные особенности АС, основные закономерности формирования в ней массивов данных и потоков запросов к ним, умеет пользоваться штатными средствами;

· обладает высоким уровнем знаний и опытом работы с техническими средствами системы и их обслуживания;

· обладает высоким уровнем знаний в области программирования и вычислительной техники, проектирования и эксплуатации автоматизированных информационных систем;-

· знает структуру, функции и механизм действия средств защиты, их сильные и слабые стороны.

По уровню возможностей (используемым методам и средствам):

· применяющий только агентурные методы получения сведений;

· применяющий пассивные средства (технические средства перехвата без модификации компонентов системы);

· использующий только штатные средства и недостатки систем защиты для ее преодоления (несанкционированные действия с использованием разрешенных средств), а также компактные магнитные носители информации, которые могут быть скрытно пронесены через посты охраны;

· применяющий методы и средства активного воздействия (модификация и подключение дополнительных технических средств, подключение к каналам передачи данных, внедрение программных закладок и использование специальных инструментальных и технологических программ).



Выводы к первой главе

1. Модель нарушителя, построенная с учетом особенностей конкретной предметной области и технологии обработки информации, представляет нескольких вариантов его облика.

Уязвимыми являются основные структурно-функциональные элементы современных распределенных АС: рабочие станции, серверы (Host -машины), межсетевые мосты (шлюзы, центры коммутации), каналы связи.

2. Защищать компоненты АС необходимо от всех видов воздействий: стихийных бедствий и аварий, сбоев и отказов технических средств, ошибок персонала и пользователей, ошибок в программах и от преднамеренных действий злоумышленников.



Глава 2. Технологии обеспечения информационной безопасности

Большинство средств защиты информации базируется на использовании криптографических шифров и процедур шифрования/расшифрования.

Процедуры по обеспечению ИБ описывают, как и с применением каких технологий ИБ организаций должна выполнять требования, описанные в документах более высокого уровня. Следует отметить, что в настоящее время в мире используют очень широкий спектр технологий и процедур по обеспечению ИБ.

По результатам анализа возможных угроз безопасности ИС можно сформулировать перечень основных задач, которые должны решаться системой защиты информации:

· управление доступом пользователей к данным и ресурсам ИС с целью ее защиты от неправомерного случайного или умышленного вмешательства в работу системы и несанкционированного (с превышением предоставленных полномочий) доступа к ее информационным, программным и аппаратным ресурсам со стороны посторонних лиц, а также лиц из числа персонала организации и пользователей;

· защита данных, передаваемых по каналам связи;

· регистрация, сбор, хранение, обработка и выдача сведений обо всех событиях, происходящих в системе и имеющих отношение к ее безопасности;

· контроль работы пользователей системы со стороны администрации и оперативное оповещение администратора безопасности о попытках несанкционированного доступа к ресурсам системы;

· контроль и поддержание целостности критичных ресурсов системы защиты и среды исполнения прикладных программ;

· обеспечение замкнутой среды проверенного программного обеспечения с целью защиты от бесконтрольного внедрения в систему потенциально опасных программ (в которых могут содержаться вредоносные закладки или опасные ошибки) и средств преодоления системы защиты, а также от внедрения и распространения компьютерных вирусов;

· управление средствами системы защиты.

2.1 Криптографическая защита информации

Испокон веков не было ценности большей, чем информация. ХХ век - век информатики и информатизации. Технология дает возможность передавать и хранить все большие объемы информации. Это благо имеет и оборотную сторону. Информация становится все более уязвимой по разным причинам:

· возрастающие объемы хранимых и передаваемых данных;

· расширение круга пользователей, имеющих доступ к ресурсам ЭВМ, программам и данным;

· усложнение режимов эксплуатации вычислительных систем.

Поэтому все большую важность приобретает проблема защиты информации от несанкционированного доступа (НСД) при передаче и хранении. Сущность этой проблемы - постоянная борьба специалистов по защите информации со своими "оппонентами".

Защита информации - совокупность мероприятий, методов и средств, обеспечивающих:

· исключение НСД к ресурсам ЭВМ, программам и данным;

· проверку целостности информации;

· исключение несанкционированного использования программ (защита программ от копирования).

Очевидная тенденция к переходу на цифровые методы передачи и хранения информации позволяет применять унифицированные методы и алгоритмы для защиты дискретной (текст, факс, телекс) и непрерывной (речь) информации.

Испытанный метод защиты информации от НСД - шифрование (криптография). Шифрованием (encryption) называют процесс преобразования открытых данных (plaintext) в зашифрованные (шифртекст, ciphertext) или зашифрованных данных в открытые по определенным правилам с применением ключей. В англоязычной литературе зашифрование/расшифрование - enciphering/deciphering.

С помощью криптографических методов возможно:

· шифрование информации;

· реализация электронной подписи;

· распределение ключей шифрования;* защита от случайного или умышленного изменения информации.

К алгоритмам шифрования предъявляются определенные требования:

· высокий уровень защиты данных против дешифрования и возможной модификации;

· защищенность информации должна основываться только на знании ключа и не зависеть от того, известен алгоритм или нет (правило Киркхоффа);

· малое изменение исходного текста или ключа должно приводить к значительному изменению шифрованного текста (эффект "обвала");

· область значений ключа должна исключать возможность дешифрования данных путем перебора значений ключа;

· экономичность реализации алгоритма при достаточном быстродействии;

· стоимость дешифрования данных без знания ключа должна превышать стоимость данных.

Различают два основных класса криптосистем:

· симметричные криптосистемы;

· асимметричные криптосистемы.

Известно несколько классификаций криптографических алгоритмов[5]. Одна из них подразделяет КА в зависимости от числа ключей, применяемых в конкретном алгоритме:

· бесключевые КА - не используют в вычислениях никаких ключей;

· одноключевые КА - работают с одним ключевым параметром (секретным ключом);

· двухключевые КА - на различных стадиях работы в них применяются два ключевых параметра: секретный и открытый ключи.

Существуют более детальные классификации, например показанная на рис. 2.1.

Рис.2.1. Классификация криптоалгоритмов защиты информации

2.1.1 Симметричные криптосистемы шифрования

Исторически первыми появились симметричные криптографические системы. В симметричной криптосистеме шифрования используется один и тот же ключ для зашифрования и расшифрования информации. Схема симметричной криптосистемы шифрования показана на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема симметричной криптосистемы шифрования



Данные криптосистемы характеризуются наиболее высокой скоростью шифрования, и с их помощью обеспечивается как конфиденциальность и подлинность, так и целостность передаваемой информации [6].

Конфиденциальность передачи информации с помощью симметричной криптосистемы зависит от надежности шифра и обеспечения конфиденциальности ключа шифрования. Обычно ключ шифрования представляет собой файл или массив данных и хранится на персональном ключевом носителе; обязательно принятие мер, обеспечивающих недоступность персонального ключевого носителя кому-либо, кроме его владельца.

Подлинность обеспечивается за счет того, что без предварительного расшифровывания практически невозможно осуществить смысловую модификацию и подлог криптографически закрытого сообщения. Фальшивое сообщение не может быть правильно зашифровано без знания секретного ключа.

Целостность данных обеспечивается присоединением к передаваемым данным специального кода (имитовставки), вырабатываемой по секретному ключу. Имитовставка является разновидностью контрольной суммы, то есть некоторой эталонной характеристикой сообщения, по которой осуществляется проверка целостности последнего. Алгоритм формирования имитовставки должен обеспечивать ее зависимость по некоторому сложному криптографическому закону от каждого бита сообщения. Проверка целостности сообщения выполняется получателем сообщения путем выработки по секретному ключу имитовставки, соответствующей полученному сообщению, и ее сравнения с полученным значением имитовставки. При совпадении делается вывод о том, что информация не была модифицирована на пути от отправителя к получателю.

Обладая высокой скоростью шифрования, одноключевые криптосистемы позволяют решать многие важные задачи защиты информации. Однако автономное использование симметричных криптосистем в компьютерных сетях порождает проблему распределения ключей шифрования между пользователями.

Перед началом обмена зашифрованными данными необходимо обменяться секретными ключами со всеми адресатами. Передача секретного ключа симметричной криптосистемы не может быть осуществлена по общедоступным каналам связи, секретный ключ надо передавать отправителю и получателю по защищенному каналу.

Существуют реализации алгоритмов симметричного шифрования для абонентского шифрования данных - то есть для отправки шифрованной информации абоненту, например, через Интернет. Использование одного ключа для всех абонентов подобной криптографической сети недопустимо по соображениям безопасности.

Характерной особенностью симметричных криптоалгоритмов является то, что в ходе своей работы они производят преобразование блока входной информации фиксированной длины и получают результирующий блок того же объема, но недоступный для прочтения сторонним лицам, не владеющим ключом. Схему работы симметричного блочного шифра можно описать функциями:

С = ЕК(М) и М = DK(C),

где М - исходный (открытый) блок данных; С - зашифрованный блок данных. Ключ К является параметром симметричного блочного криптоалгоритма и представляет собой блок двоичной информации фиксированного размера. Исходный М и зашифрованный С блоки данных также имеют фиксированную разрядность, равную между собой, но необязательно равную длине ключа К.

Блочные шифры являются той основой, на которой реализованы практически все симметричные криптосистемы. Симметричные криптосистемы позволяют кодировать и декодировать файлы произвольной длины. Методика создания цепочек из зашифрованных блочными алгоритмами байтов позволяет шифровать ими пакеты информации неограниченной длины. Отсутствие статистической корреляции между битами выходного потока блочного шифра используется для вычисления контрольных сумм пакетов данных и в хэшировании паролей. На сегодняшний день разработано достаточно много стойких блочных шифров.

К. Шеннон предложил для получения стойких блочных шифров использовать два общих принципа: рассеивание и перемешивание [7].

Рассеивание представляет собой распространение влияния одного знака открытого текста на много знаков шифртекста, что позволяет скрыть статистические свойства открытого текста.

Перемешивание предполагает использование таких шифрующих преобразований, которые усложняют восстановление взаимосвязи статистических свойств открытого и шифрованного текстов. Однако шифр должен не только затруднять раскрытие, но и обеспечивать легкость зашифрования и расшифрования при известном пользователю секретном ключе.

Распространенным способом достижения эффектов рассеивания и перемешивания является использование составного шифра, то есть такого шифра, который может быть реализован в виде некоторой последовательности простых шифров, каждый из которых вносит свой вклад в значительное суммарное рассеивание и перемешивание.

В составных шифрах в качестве простых шифров чаще всего используются простые перестановки и подстановки. При перестановке просто перемешивают символы открытого текста, причем конкретный вид перемешивания определяется секретным ключом. При подстановке каждый символ открытого текста заменяют другим символом из того же алфавита, а конкретный вид подстановки также определяется секретным ключом. Следует заметить, что в современном блочном шифре блоки открытого текста и шифртекста представляют собой двоичные последовательности обычно длиной 64 или 128 бит. При длине 64 бит каждый блок может принимать 264 значений. Поэтому подстановки выполняются в очень большом алфавите, содержащем до 264 =1019 "символов".

При многократном чередовании простых перестановок и подстановок, управляемых достаточно длинным секретным ключом, можно получить стойкий шифр с хорошим рассеиванием и перемешиванием.

Все действия, производимые блочным криптоалгоритмом над данными, основаны на том факте, что преобразуемый блок может быть представлен в виде целого неотрицательного числа из диапазона, соответствующего ею разрядности.

Например, 32-битовый блок данных можно интерпретировать как число из диапазона 0-4294 967 295.

Кроме того, блок, разрядность которого представляет собой "степень двойки", можно трактовать как сцепление нескольких независимых неотрицательных чисел из меньшего диапазона (указанный выше 32-битовый блок можно также представить в виде сцепления двух независимых 16-битовых чисел из диапазона 0-65 535 или в виде сцепления четырех независимых 8-битовых чисел из диапазона 0-255).

Над этими числами блочный криптоалгоритм производит по определенной схеме действия, представленные в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Действия, выполняемые криптоалгоритмом над числами

Действие	Функция
Математические функции
Сложение	X' = Х+ V
Исключающее ИЛИ	X' = XXOR V
Умножение по модулю (2N + 1)	X' = [X* V) mod [2N + 1)
Умножение по модулю 2N	X' = [X*V}mod (2N)
Битовые сдвиги
Арифметический сдвиг влево	X'= XSHL V
Арифметический сдвиг вправо	X' = XSHR V
Циклический сдвиг влево	X' = X ROL V
Циклический сдвиг вправо	X' = XROR V
Табличные подстановки
S-box (substitute)	X' = Table [X, У]

В качестве параметра V для любого из этих преобразований может использоваться:

· фиксированное число (например, X' = Х'+ 125);

· число, получаемое из ключа (например, X' = X + F(K));

· число, получаемое из независимой части блока (например, Х2' = Х2 + F(X 1)).

Последний вариант используется в схеме, называемой сетью Фейстеля (по имени ее создателя).

Последовательность выполняемых над блоком операций, комбинации перечисленных выше вариантов V и сами функции F и составляют отличительные особенности конкретного симметричного блочного криптоалгоритма.

Характерным признаком блочных алгоритмов является многократное и косвенное использование материала ключа. Это определяется в первую очередь требованием невозможности обратного декодирования в отношении ключа при известных исходном и зашифрованном текстах. Для решения этой задачи в приведенных выше преобразованиях чаще всего используется не само значение ключа или его части, а некоторая, иногда необратимая функция от материала ключа. Более того, в подобных преобразованиях один и тот же блок или элемент ключа используется многократно. Это позволяет при выполнении условия обратимости функции относительно величины X сделать функцию необратимой относительно ключа К [8].

Алгоритм шифрования DES. Алгоритм шифрования данных DES (Data Encryption Standard) был опубликован в 1977 году. Блочный симметричный алгоритм DES остается пока распространенным алгоритмом, используемым в системах защиты коммерческой информации.

Алгоритм DES построен в соответствии с методологией сети Фейстеля и состоит из чередующейся последовательности перестановок и подстановок. Алгоритм DES осуществляет шифрование 64-битовых блоков данных с помощью 64-битового ключа, в котором значащими являются 56 бит (остальные 8 бит - проверочные биты для контроля на четность). Обобщенная схема процесса шифрования в блочном алгоритме DES показана на рис. 2.3.

Процесс шифрования заключается в начальной перестановке битов 64-битового блока, шестнадцати циклах (раундах) шифрования и, в заключение, в конечной перестановке битов.

Рис. 2.3. Обобщённая схема шифрования в алгоритме DES

Расшифрование в DES является операцией, обратной шифрованию, и выполняется путем повторения операций шифрования в обратной последовательности.

Основные достоинства алгоритма DES:

· используется только один ключ длиной 56 бит;

· относительная простота алгоритма обеспечивает высокую скорость обработки;

· зашифровав сообщение с помощью одного пакета программ, для расшифровки можно использовать любой другой пакет программ, соответствующий алгоритму DES;

· криптостойкость алгоритма вполне достаточна для обеспечения информационной безопасности большинства коммерческих приложений.

Современная микропроцессорная техника позволяет уже сегодня за достаточно приемлемое время взламывать симметричные блочные шифры с длиной ключа 40 бит. Для такого взламывания используется метод полного перебора - тотального опробования всех возможных значений ключа (метод "грубой силы").

До недавнего времени блочный алгоритм DES, имеющий ключ с эффективной длиной 56 бит, считался относительно безопасным алгоритмом шифрования. Он многократно подвергался тщательному криптоанализу в течение 20 лет, и самым практичным способом его взламывания является метод перебора всех возможных значений ключа. Ключ шифра DES имеет 256 возможных значений.

Комбинирование блочных алгоритмов. В принципе, существует много способов комбинирования блочных алгоритмов для получения новых алгоритмов. Одним из таких способов комбинирования является многократное шифрование, то есть использование блочного алгоритма несколько раз с разными ключами для шифрования одного и того же блока открытого текста.

У Тачмен предложил шифровать блок открытого текста Р три раза с помощью двух ключей К1 и К2 (рис. 2.4) [11]. Процедура шифрования:

С = Ек (DK (Ек (Р))),

то есть блок открытого текста Р сначала шифруется ключом К , затем расшифровывается ключом К и окончательно зашифровывается ключом К