Захист данних

Ш використанням екранованого кабелю й прокладкою проводів і кабелів в
екранованих конструкціях;

Ш установкою на лініях зв'язку високочастотних фільтрів;

Ш побудовою екранованих приміщень («капсул»);

Ш використанням екранованого устаткування;

Ш установкою активних систем зашумлення.

З метою оцінки стану технічного захисту інформації, що обробляється або циркулює в інформаційних системах, комп'ютерних мережах, системах зв'язку, і підготовки обґрунтованих виводів для прийняття відповідних рішень звичайно проводиться експертиза в сфері технічного захисту інформації.

Розглянемо основні поняття, що існують при розгляді технічних засобів захисту даних від їх витоку:

Основні технічні засоби і системи (ОТЗС) - технічні засоби і системи, а також їх комунікації, використовувані для обробки, зберігання і передачі закритої інформації.

Допоміжні технічні засоби і системи (ДТЗС) - технічні засоби, системи і засоби комунікації, не призначені для обробки, зберігання і передачі закритої інформації, але встановлені спільно з ОТЗС (засоби передачі даних по радіозв'язку, кондиціонери і сигналізації).

Інформаційний сигнал - сигнал у вигляді електричних, електромагнітних і інших фізичних полів, при перехопленні якого може бути розкрита інформація, циркулююча в ОТЗС.

Контрольована зона - територія, на якій виключена можливість перебування сторонніх осіб і транспортних засобів.

Засоби захисту від знімання інформації по акустичному каналу: 1 Акустичні генератори перешкод:

портативні (кишенькові) генератори перешкод (захищають невеликі площі. Генерують шум звукової частоти, забезпечуючи маскування розмови і погіршення розбірливості мови. Для людини вони не чутні. Площа зашумлення становить 6-8 м²);

настільні генератори перешкод;

стаціонарні генератори аудіоперешкод (мають в своєму складі вібродатчики, що перешкоджають зніманню інформації по вібро-акустичному каналу).

Спеціальний матеріал - прозорий пластик «Сонар» (з нього виготовляються спеціальні кабіни, в яких можна безпечно вести переговори).

Засоби захисту від записуючих диктофонів (детектори роботи електродвигуна; диктофоношукачі (РТRD-01 - виконаний у вигляді жезла завдовжки 24 см, діаметром 20 мм; радіус дії- до 1,5 м).

Засоби виявлення засобів знімання і передачі інформації:

1. Апаратура контролю і пошуку по електромагнітним імпульсам (ЕМІ).

(виявляє активно працюючі пристрої, що створюють ЕМІ): детектори випромінювання, сканери, аналізатори спектра, селективні мікровольтметри, частотоміри, програмно-апаратні комплекси з радіомоніторингом.

2. Апарати для виявлення непрацюючих пристроїв (нелінійні локатори,
ендоскопи, дефектоскопи, металошукачі, рентгенівські комплекси).

Захист розмов по телефонних лініях:

фіксація факту знімання інформації;

підвищення конфіденційності;

дискретизація мови з подальшим шифруванням (оцифровування, шифрування мови і передача за допомогою модему);

аналогове скремблювання.

Скремблювання - зміна характеристик мовного сигналу так, щоб одержаний сигнал, володіючи властивостями нерозбірливості і невпізнання, займав таку ж смугу частот, як і відкритий мовний сигнал.

Скремблери поділяються на аналогові і комбіновані. Принцип роботи аналогових скремблерів заснований на тимчасовій або частотній перестановці мовного сигналу. Комбіновані скремблери діють аналогічно, але на базі цифрової обробки сигналу.

ЛЕКЦІЯ 5

Тема: Основи захисту даних від комп'ютерних вірусів

План

Шкідливі програми на ЕОМ.

Засоби захисту від комп'ютерних вірусів та їх особливості.

І. Шкідливі програми на ЕОМ

Шкідлива програма - це будь-яке програмне забезпечення, призначене для забезпечення діставання несанкціонованого доступу до інформації, що зберігається на ЕОМ, з метою спричинення шкоди (збитку) власникові інформації або власникові ЕОМ (мережі ЕОМ).

Однією з найнебезпечніших програм є комп'ютерний вірус.

Комп 'ютерний вірус - це спеціально написана програма, здатна мимоволі приєднуватися до інших програм, створювати свої копії та упроваджуватися у файли, системні області комп'ютера або мережі з метою порушення роботи комп'ютера і створення всіляких перешкод.

Класифікацію комп'ютерних вірусів наведено в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 Класифікація комп'ютерних вірусів

№ з/п	За алгоритмом роботи	За середовищем розповсюдження	За ОС	За деструктивними можливостями	За типом носія
1.	Звичайні	Файлові	Мs-dos	Нешкідливі (жарти)	На гнучких магнітних дисках
2.	Шифровані віруси	Завантажувальні	Windows	Небезпечні (ушкоджують ПО)	На жорстких
3.	Приховані	Макровіруси	UNIX	Дуже небезпечні (ушкоджують ПК)	На СD(DVD)-дисках
4.	Поліморфні	Мережеві			На flash-носіях
5.	Макрокомандні	Резидентні
6.	Скрипти

До шкідливих програм, крім вірусів, відносяться також мережеві черв'яки, троянські коні (логічні бомби), intended-віруси, конструктори вірусів і поліморфік-генератори.

Мережеві черв'яки - програми, що розповсюджуються по мережі і не залишають своєї копії на магнітному носії або диску.

До троянських коней відносяться програми, що завдають будь-яку руйнівну дію, в залежності від яких-небудь умов або при кожному запуску знищують інформацію на дисках, зупиняють роботу операційної системи і т.д. Найпоширенішою різновидністю "троянських програм" є широко відомі програми масового використання (редактори, ігри, транслятори і т.п.), в які вбудовані, так звані "логічні бомби", що спрацьовують у випадку виникнення деякої події. Різновидністю "логічної бомби" є "бомба з годинниковим механізмом", яка запускається у визначенні моменти часу.

Потрібно зазначити, що "троянські програми" не можуть самостійно розмножуватися і розповсюджуватися по локальній обчислювальній мережі самими користувачами, зокрема, через загальнодоступні банки даних і програм. У порівнянні з вірусами "троянські коні" не одержали широкого поширення внаслідок достатньо простих причин: вони або знищують себе разом з іншими даними на диску, або демаскують свою присутність і знищуються постраждалим користувачем.

Серед шкідливих програм слід відмітити також «люті жарти» (hoax). До них відносяться програми, що не заподіюють комп'ютеру якоїсь прямої шкоди, проте виводять повідомлення про те, що така шкода вже заподіяна або буде заподіяною за яких-небудь умов, або попереджують користувача про неіснуючу небезпеку. До «лютих жартів» відносяться, наприклад, програми, що лякають користувача повідомленнями про форматування диска (хоча ніякого форматування насправді не відбувається), виявляють віруси в неінфікованих файлах, виводять дивні вірусоподібні повідомлення у залежності від почуття гумору автора такої програми.

До intended-вірусів відносяться програми, що на перший погляд є стовідсотковими вірусами, але не спроможні розмножуватися через помилки. Наприклад, вірус, що при інфікації «забуває» передбачити активізацію вірусу, що розмножується тільки один раз - з «авторської» копії. Інфікувавши якийсь файл, вони втрачають спроможність до подальшого розмноження. Частіше всього intended-віруси з'являються при неякісній перекомпіляції якогось вже існуючого вірусу, або через недостатнє знання мови програмування, або через незнання технічних тонкощів операційної системи.

Конструктор вірусів - це програма, що призначена для виготовлення нових комп'ютерних вірусів. Відомі конструктори вірусів для DOS, Windows і макровірусів. Вони дозволяють генерувати вихідні тексти вірусів (АSM-файли), об'єктні модулі і (або) безпосередньо інфікувати файли.

Поліморфік-генератори, як і конструктори вірусів, не є вірусами в буквальному значенні цього слова, оскільки в їхній алгоритм не закладаються функції розмноження, тобто відкриття, закриття і запису у файли, читання і запису секторів і т.д. Головною функцією подібного роду програм є шифрування тіла вірусу і генерація відповідного розшифровувача. Звичайні поліморфні генератори поширюються їхніми авторами без обмежень у вигляді файла-архіву. Основним файлом в архіві будь-якого генератора є об'єктний модуль, що містить цей генератор. В усіх генераторах, що зустрічалися, цей модуль містить зовнішню (ехternal) функцію - виклик програми генератора. У такий спосіб автору вірусу, якщо він бажає створити справжній поліморфік-вірус, не потрібно розробляти власний за- чи розшифровувач. За бажанням він може підключити до свого вірусу будь-який відомий поліморфік-генератор.

II. Засоби захисту від комп'ютерних вірусів та їх особливості

Для захисту від різноманітних вірусів існує декілька видів антивірусів, які за своїм призначенням поділяють на детектори, фаги, ревізори, фільтри та вакцини. Розглянемо їх характеристики більш докладно.

Детектори (сканери) - перевіряють оперативну або зовнішню пам'ять на наявність вірусу за допомогою розрахованої контрольної суми або сигнатури і складають список ушкоджених програм. Якщо детектор - резидентний, то програма перевіряється і тільки в разі відсутності вірусів вона активується. Детекторами є, наприклад, програма MS Anti Virus.

Фаги (поліфаги) - виявляють та знешкоджують вірус (фаг) або кілька вірусів. Сучасні версії поліфагів, як правило, можуть проводити евристичний аналіз файлу, досліджуючи його на наявність коду, характерного для вірусу (додання частини однієї програми в іншу, шифрування коду тощо). Фагами є, наприклад, програми Aidstest, DrWeb.

Дуже часто функції детектора та фага суміщені в одній програмі, а вибір режиму роботи здійснюється завданням відповідних параметрів (опцій, ключів). На початку вірусної ери кожний новий вірус визначався та лікувався окремою програмою. При цьому для деяких з вірусів (наприклад, VIENNA) цих програм було не менше десятка. Згодом окремі програми почали виявляти та лікувати декілька типів вірусів, тому їх стали звати полідетекторами та поліфагами відповідно.

Сучасні антивірусні програми знаходять і знешкоджують багато тисяч різновидів вірусів і заради простоти їх звуть коротко детекторами та фагами. Серед детекторів та фагів найбільш відомими та популярними є програми Аidstest, DrWeb (фірма «ДиалогНаука», Росія), Sсаn, Сlean (фірма МсАfее Аssociates, США), Norton AntiVirus (фірма Symantec Соrporation, США). Ці програми періодично поновлюються, даючи користувачеві змогу боротися з новими вірусами.

Ревізори - програми, що контролюють можливі засоби зараження комп'ютера, тобто вони можуть виявити вірус, невідомий програмі. Ці програми перевіряють стан ВООТ-сектора, FAТ-таблиці, атрибути файлів. При створенні будь-яких змін користувачеві видається повідомлення (навіть у разі відсутності вірусів, але наявності змін).

При першому запуску ревізор утворює таблиці, куди заносить інформацію про вільну пам'ять, Раrtition Таble, Вооt-сектор, директорії, файли, що містяться у них, погані кластери тощо. При повторному запуску ревізор сканує пам'ять та диски і видає повідомлення про всі зміни, що відбулися у них з часу останнього сеансу ревізії. Нескладний аналіз цих змін дозволяє надійно визначити факт зараження комп'ютера вірусами. Серед ревізорів найбільш популярною є програма АDinf (фірма «ДиалогНаука», Росія).

Свого часу, коли не було надійних засобів боротьби з вірусами, широкого поширення набули так звані фільтри. Ці антивірусні програми блокують операцію записування на диск і виконують її тільки при вашому дозволі. При цьому легко визначити, чи то ви санкціонували команду на запис, чи то вірус 'Намагається щось заразити. До числа широко відомих свого часу фільтрів можна віднести програми VirBlk, FluShot та ін.

Зараз фільтри майже не використовують, оскільки вони, по-перше, дуже незручні, бо відволікають час на зайвий діалог, по-друге, деякі віруси можуть обманювати їх.

Сторожі - резидентні програми, які постійно зберігаються у пам'яті комп'ютера й у визначений користувачем час перевіряють оперативну пам'ять комп'ютера, файли, ВООТ-сектор, FAТ-таблицю. Сторожем є, наприклад, програма АVР.

Вакцини - це програми, які використовуються для оброблення файлів та завантажувальних секторів з метою передчасного виявлення вірусів. Існують три рубежі захисту від комп'ютерних вірусів:

Запобігання надходженню вірусів.

Запобігання вірусній атаці, якщо вірус усе-таки потрапив у комп'ютер.

Запобігання руйнівним наслідкам, якщо атака відбулася. Є три методи реалізації рубіжної оборони:

«Програмні методи захисту».

Апаратні методи захисту.

Організаційні методи захисту.

Основним засобом захисту інформації є резервне копіювання найцінніших даних. У разі втрати інформації внаслідок будь-якої з названих вище причин, жорсткий диск треба відформатувати й підготувати до нової експлуатації. На «чистий» диск установлюють операційну систему з дистрибутивного компакт-диска, потім під її керуванням треба встановити все необхідне програмне забезпечення, яке теж беруть з дистрибутивних носіїв. Відновлення комп'ютера завершують відновленням даних, які беруть з резервних носіїв.

Створюючи план заходів з резервного копіювання інформації, необхідно враховувати, що резервні копії повинні зберігатися окремо від комп'ютера. Робто, наприклад, резервне копіювання інформації на окремому жорсткому дискові того самого комп'ютера лише створює ілюзію безпеки. Відносно новим і досить надійним методом зберігання даних є зберігання їх на віддалених серверах в Інтернеті. Є служби, які безплатно надають простір для зберігання даних користувача.

Допоміжним засобом захисту інформації є антивірусні програми та засоби апаратного захисту. Рак, наприклад, просте відключення перемички на материнській платі не дозволить здійснити стирання перепрограмовуваної мікросхеми ПЗП (флеш-BIOS), незалежно від того, хто буде намагатися зробити це: комп'ютерний вірус чи неакуратний користувач.

Існує досить багато програмних засобів антивірусного захисту, їхні можливості такі:

Створення образу жорсткого диска на зовнішніх носіях. У разі виходу з ладу інформації в системних ділянках жорсткого диска, збережений «образ диска» може дозволити відновити якщо не всю інформацію, то принаймні її більшу частину. Цей засіб може захистити від утрати інформації під час апаратних збоїв та неакуратного форматування жорсткого диска.

Регулярне сканування жорсткого диска в пошуках комп'ютерних вірусів. Сканування звичайно виконують автоматично під час кожного ввімкнення комп'ютера або при розміщенні зовнішнього диска у зчитувальному пристрої. Під час сканування треба мати на увазі, що антивірусна програма шукає вірус шляхом порівняння коду програми з кодами відомих їй вірусів, що зберігаються в базі даних. Якщо база даних застаріла, а вірус є новим, то програма сканування його не виявить. Для надійної роботи варто регулярно оновлювати антивірусну програму. Так, наприклад, руйнівні наслідки атаки вірусу W95.СІМ. 1075 («Чорнобиль»), який знищив інформацію на сотнях тисяч комп'ютерів ... 26 квітня 1999 року, були пов'язані не з відсутністю засобів захисту від нього, а з тривалою затримкою (більше року) в оновленні цих засобів.

Контроль за змінами розмірів та інших атрибутів файлів. Оскільки на етапі розмноження деякі комп'ютерні віруси змінюють параметри заражених файлів, програма контролю може виявити їх діяльність і попередити користувача.

Контроль за зверненням до жорсткого диска. Оскільки найнебезпечніші операції, пов'язані з діяльністю комп'ютерних вірусів, так чи інакше спрямовані на модифікацію даних, записаних на жорсткому дискові, антивірусні програми можуть контролювати звернення до нього та попереджати користувача щодо підозрілої активності.

ЛЕКЦІЯ 6

Тема: Основи криптографії

План

Основні терміни та поняття.

Історія і законодавча база криптографії.

І. Основні терміни та поняття

Криптографія (від грецького kryptos - прихований і graphein - писати) -наука про математичні методи забезпечення конфіденційності і автентичності інформації.

Розвинулась дана наука з практичної потреби передавати важливі відомості найнадійнішим чином. Для сучасної криптографії характерне використання відкритих алгоритмів шифрування, що припускають використання обчислювальних засобів. Відомо більш десятка перевірених алгоритмів шифрування, які при використанні ключа достатньої довжини і коректної реалізації алгоритму роблять шифрований текст недоступним для криптоаналізу. Широко використовуються такі алгоритми шифрування, як Twofish, IDEA, RС4 та ін.

В криптографії застосовуються такі поняття:

Шифрування- процес перетворення звичайної інформації (відкритого тексту) в шифротекст.

Дешифрування - процес перетворення зашифрованої інформації у придатну для читання інформацію.

Кодування - заміна логічних (смислових) елементів, наприклад, слів.

Шифром називається пара алгоритмів шифрування-дешифрування.

Дія шифру керується як алгоритмами, так і в кожному випадку, ключем.

Ключ - це секретний параметр (в ідеалі, відомий лише двом сторонам) для окремого контексту під час передачі повідомлення.

Ключі мають велику важливість, оскільки без змінних ключів алгоритми шифрування легко зламуються і непридатні для використання в більшості випадків. Історично склалось так, що шифри часто використовуються для шифрування та дешифрування без виконання додаткових процедур, таких як аутентифікація або перевірка цілісності.

Алфавіт - кінцева множина, використовувана для кодування інформаційних знаків.

Текст - впорядкований набір з елементів алфавіту

Відкритий текст - початкове повідомлення, яке повинен захистити криптограф.

Стійкість - здатність протистояти спробам техніки і знаннями криптоаналізу розшифрувати перехоплене повідомлення, розкрити ключ шифру або порушити цілісність, достовірність інформації.

Криптостійкість - характеристика шифру, визначальна його стійкість до процесу дешифрування. Вимірюється кількість всіляких ключів, середній час, який потрібен для криптоаналізу з одним ключем.

В англійській мові слова криптографія та криптологія інколи мають однакове значення. В той час, як деколи під криптографією може розумітись використання та дослідження технологій шифрування, а під криптологією -- дослідження криптографії.

Дослідження характеристик мов, що мають будь-яке відношення до криптрлогії, таких як частоти появи певних літер, комбінацій літер, загальні шаблони тощо, називається криптолінгвістикою.

Система криптографічного захисту повинна забезпечувати:

Ш Конфіденційність - інформація повинна бути захищена від несанкціонованого прочитання як при зберіганні, так і при передачі. Якщо порівнювати з паперовою технологією, то це аналогічно запечатуванню інформації в конверт. Зміст стає відомим тільки після того, як буде відкритий запечатаний конверт. Криптографічний захист забезпечується шифруванням.

Ш Контроль доступу - інформація повинна бути доступна тільки для того, кому вона призначена. Якщо порівнювати з паперовою технологією, то тільки дозволений одержувач може відкрити запечатаний конверт. У системах криптографічного захисту це забезпечується шифруванням.

Ш Аутентифікація - можливість однозначно ідентифікувати відправника. Якщо порівнювати з паперовою технологією, то це аналогічно підпису відправника. У системах криптографічного захисту забезпечується електронним цифровим підписом і сертифікатом.

Ш Цілісність - інформація повинна бути захищена від несанкціонованої модифікації як при зберіганні, так і при передачі. У системах криптографічного захисту забезпечується електронним цифровим підписом і імітозахистом.

Ш Невідмовність - відправник не може відмовитися від довершеної дії. Якщо порівнювати з паперовою технологією, то це аналогічно пред'явленню відправником паспорта перед виконанням дії. У системах криптографічного захисту забезпечується електронним цифровим підписом і сертифікатом.

З ускладненням інформаційних взаємодій в людському суспільстві виникли і продовжують виникати нові завдання по їх захисту, деякі з них були вирішені в рамках криптографії, що привело до розвитку принципово нових підходів і методів.

II. Історія і законодавча база криптографії

Найперші форми тайнопису вимагали не більше ніж аналог олівця та паперу, оскільки в ті часи більшість людей не могли читати. Поширення писемності серед ворогів викликало потребу саме в криптографії.

Основними типами класичних шифрів є перестановочні шифри, які змінюють порядок літер в повідомленні, та підстановочні шифри, які систематично замінюють літери або групи літер іншими літерами або групами літер. Одним із ранніх підстановочних шифрів був шифр Цезаря, в якому кожна літера в повідомленні замінювалась літерою через декілька позицій із абетки. Цей шифр отримав ім'я Юлія Цезаря, який його використовував зі зсувом в 3 позиції для спілкування з генералами під час військових кампаній, "подібно до коду ЕХСЕSS-3 в булевій алгебрі.

Стеганографія (тобто приховування факту наявності повідомлення взагалі) також була розроблена в давні часи. Зокрема, Геродот приховав повідомлення - татуювання на поголеній голові раба - під новим волоссям. До сучасних прикладів стеганографії належать невидимі чорнила, мікрокрапки, цифрові водяні знаки, що застосовуються для приховування інформації.

Після відкриття частотного аналізу арабським вченим аль-Кінді в 9-му столітті, майже всі такі шифри стали більш-менш легко зламними досвідченим фахівцем. Класичні шифри зберегли популярність, в основному, у вигляді головоломок (криптограм). Це тривало до винаходу поліалфавітного шифру Альберті Леоном-Баттістою приблизно в 1467 році (хоча існують свідчення того, що знання про такі шифри існували серед арабських вчених). Винахід Альберті полягав в тому, щоб використовувати різні шифри (наприклад, алфавіти підстановки) для різних частин повідомлення. Йому також належить винахід того, що може вважатись першим шифрувальним приладом: колесо, що частково реалізовувало його винахід.

В поліалфавітному шифрі Вігнера алгоритм шифрування використовує ключове слово, яке керує підстановкою літер в залежності від того, яка літера ключового слова використовується. В середині XIX ст. Чарльз Беббідж показав, що поліалфавітні шифри цього типу залишились частково беззахисними перед частотним аналізом.

Хоча частотний аналіз є потужною та загальною технікою, шифрування на практиці часто було ефективним, оскільки багато із криптоаналітиків не знали цю техніку. Дешифрування повідомлень без частотного аналізу практично означало необхідність знання використаного шифру, спонукуючи таким чином для отримання алгоритму до шпигунства, підкупу, крадіжок, зрад тощо.

В XIX столітті було визнано, що збереження алгоритму шифрування в таємниці не забезпечує захист від зламу. Саме збереження в таємниці ключа має бути достатньою умовою захисту інформації нормальним шифром. Цей фундаментальний принцип було вперше проголошено в 1883 р. Огюстом Кірхґоффом, і загальновідомий як принцип Кірхґоффа.

Одним з найперших механічних приладів для допомоги в шифруванні був створений ще в стародавній Греції. Це скітало - палиця, що використовувалась спартанцями в якості перестановочного шифру. В Середньовіччя було винайдено інші засоби, такі як дірочний шифр, що також використовувався для часткової стенографії. Разом із винаходом поліалфавітних шифрів було розроблено досконаліші засоби, такі як власний винахід Альберті -шифрувальний диск табула ректа Йогана Тритеміуса та мультициліндр Томаса Джефферсона (повторно винайдений Базерієсом приблизно в 1900 році).

Декілька механічних шифрувально/дешифрувальних приладів було створено на початку 20-го століття, і багато запатентовано, серед них роторні машини- найвідомішою серед них є автомат Енігма (рис.6.1) (реалізовував складний електро-механічний поліалфавітний шифр для захисту таємних повідомлень), що використовувався Німеччиною з кінця 20-х років і до завершення Другої світової війни.



Рис. 6.1. Прилад Енігма

Поява цифрових комп'ютерів та електроніки після Другої світової війни зробило можливим появу складніших шифрів. Більше того, комп'ютери дозволяли шифрувати будь-які дані, які можна представити в комп'ютері у двійковому виді, на відміну від класичних шифрів, які розроблялись для шифрування письмових текстів. Це зробило непридатними для застосування лінгвістичні підходи в криптоаналізі.

Комп'ютери знайшли застосування у криптоаналізі, що певною мірою, компенсувало підвищення складності шифрів.

Широкі академічні дослідження криптографії з'явились порівняно нещодавно - починаючи з середини 1970-х разом із появою відкритої специфікації стандарту DES (Data Encryption Standard) Національного Бюро Стандартів СІЛА, публікацій Діффі-Хелмана та оприлюдненням алгоритму RSA. Відтоді криптографія перетворилась на загальнопоширений інструмент для передачі даних в комп'ютерних мережах та захисту інформації взагалі. Сучасний рівень безпеки багатьох криптографічних методів базується на складності деяких обчислювальних проблем, таких як розклад цілих чисел або проблеми з дискретними логарифмами.

Зараз криптографія інтенсивно використовує математичний апарат, включно з теорією інформації, теорією обчислювальної складності, статистики, комбінаторики, абстрактної алгебри та теорії чисел. Криптографія є також не звичним відгалуженням інженерії. Існують дослідження з приводу взаємозв'язків між криптографічними проблемами та квантовою фізикою.

Законодавчою базою криптографії в Україні є «Положення про порядок розроблення, виготовлення та експлуатації засобів криптографічного захисту

конфіденційної інформації» (від 30.04.2004), розроблене відповідно до Законів України «Про інформацію», «Про підприємництво», «Про захист прав споживачів», Положення про порядок здійснення криптографічного захисту інформації в Україні, затвердженого Указом Президента України від 22 травня 1998 р., та Інструкцій про умови і правила провадження підприємницької діяльності.

Це Положення визначає вимоги до порядку розроблення, виробництва та експлуатації засобів криптографічного захисту конфіденційної інформації та відкритої інформації з використанням електронного цифрового підпису.

Вимоги цього Положення обов'язкові для виконання:

Ш суб'єктами господарювання незалежно від форм власності, діяльність яких пов'язана з розробленням, виробництвом, сертифікаційними випробуваннями (експертними роботами) та експлуатацією засобів криптографічного захисту конфіденційної інформації, а також відкритої інформації з використанням електронного цифрового підпису;

Ш державними органами в частині розроблення, виробництва, сертифікаційних випробувань (експертних робіт) та експлуатації засобів криптографічного захисту відкритої інформації з використанням електронного цифрового підпису.

В свою чергу дія даного Положення не поширюється на діяльність, пов'язану із розробленням, виробництвом та експлуатацією засобів криптографічного захисту конфіденційної інформації, що є державною власністю.

ЛЕКЦІЯ 7

Тема: Криптографічні методи захисту інформації

План

Сучасні криптосистеми та їх особливості.

Класичні техніки шифрування.

І. Сучасні криптосистеми та їх особливості

Всі сучасні криптосхеми побудовані за принципом Кірхґоффа, тобто секретність зашифрованих повідомлень визначається секретністю ключа. Це означає, що, навіть якщо криптоаналітик знає алгоритм шифрування, він однаково не зможе розшифрувати повідомлення, якщо не має відповідного ключа. Всі класичні блочні шифри, в тому числі ГОСТ і DES, відповідають цьому принципу й спроектовані таким чином, аби унеможливити розкриття ефективніше, аніж шляхом повного перебору в межах усього ключового простору, тобто всіх можливих значень ключа. Зрозуміло, що стійкість таких шифрів визначається розміром ключа.

На формулювання поняття захисту робить вплив велика кількість різнопланових чинників, основними з яких виступають:

Ш вплив інформації на ефективність схвалюваних рішень;

Ш концепції побудови і використання захищених інформаційних систем;

Ш технічна оснащеність інформаційних систем;

Ш характеристики інформаційних систем і їх компонентів з погляду погроз збереженню інформації;

Ш потенційні можливості зловмисної дії на інформацію, її отримання і використання;

Ш наявність методів і засобів захисту інформації.

Розвиток підходів до захисту інформації відбувається під впливом перерахованих чинників, при цьому можна умовно виділити три періоди розвитку систем захисту інформації:

перший - відноситься до часу, коли обробка інформації здійснювалася за традиційними (ручними, паперовими) технологіями;

другий - для обробки інформації на регулярній основі застосовувалися засоби електронно-обчислювальної техніки перших поколінь;

третій - використання ІТ прийняло масовий і повсюдний характер. Криптосистеми діляться на симетричні (із закритим ключем) і несиметричні (з відкритим ключем). Симетричні в свою чергу діляться на блокові і потокові.

При використанні блокової криптосистеми перетворення здійснюється над цілим блоком тексту (причому блок має достатньо велику довжину).

Потоковою називається криптосистема з послідовним виконанням перетворень над елементами відкритого тексту.

При використанні потокових шифрів виробляється деяка послідовність (псевдовипадкова), яка називається «гаммою», з допомогою якої шифрується інформація.

Вимоги до потокових шрифтів:

Період гамми повинен бути достатньо великим для шифрування повідомлень різної довжини.

Гамма повинна бути важко передбаченою.

Генерація гамми не повинна бути дуже трудомісткою.

Слід зазначити, що алгоритми криптосистем з відкритим ключем (СВК) можна використовувати за трьома напрямками:

Як самостійні засоби захисту даних, що передаються чи зберігаються.

Як засіб для розподілу ключів. Алгоритми СВК більш трудомісткі, ніж традиційні криптосистеми. Обмін великими інформаційними потоками здійснюють за допомогою звичайних алгоритмів. А за допомогою СВК розподіляють ключі незначного інформативного обсягу.

3. Як засіб автентифікації користувачів (електронний підпис). Найбільш розповсюджені криптосистеми з відкритим ключем на сьогоднішній день:

Система Ель-Гамаля.

Криптосистеми на основі еліптичних рівнянь.

Алгоритм RSA.

Незважаючи на досить велике число різних криптосистем, найбільш популярна криптосистема RSA, яка розроблена в 1977 році і отримала назву на честь її творців: Рона Ривеста, Ади Шамира і Леонарда Адлемана.

Вони скористалися тим фактом, що перебування великих простих чисел в обчислювальному відношенні здійснюється легко, але розкладання на множники добутку двох таких чисел практично нездійсненне. Доведено (теорема Рабина), що розкриття шифру RSA еквівалентне такому розкладанню. Тому для будь-якої довжини ключа можна дати нижню оцінку числа операцій для розкриття шифру, а з урахуванням продуктивності сучасних комп'ютерів оцінити і необхідний на це час.

Можливість оцінити захищеність алгоритму RSA стала однією з причин популярності цієї криптосхеми на тлі десятків інших схем. Тому алгоритм RSA використовується в банківських комп'ютерних мережах, особливо для роботи з видаленими клієнтами (обслуговування кредитних карток). В даний час алгоритм RSA активно реалізується як у вигляді самостійних криптографічних продуктів, так і вбудованих засобів в популярних додатках.

Криптосистема Ель-Гамаля є альтернативою RSA й при однаковому розмірі ключа забезпечує ту ж криптостійкість.

На відміну від RSA, метод Ель-Гамаля заснований на проблемі дискретного логарифма. Якщо підносити число до степеня в скінченому полі досить легко, то відновити аргумент за значенням (тобто знайти логарифм) досить важко. Основу системи складають параметри р і g - числа, перше з яких - просте, а друге - ціле.

Еліптичні криві - математичний об'єкт, що може бути визначений над будь-яким полем (скінченим, дійсним, раціональним або комплексним).

У криптографії звичайно використовуються скінченні поля. Еліптична крива є безліччю точок (х,у), що задовольняють наступне рівняння: у2 = хЗ + ах + b, а також нескінченно віддалена точка.

Для точок на кривій досить легко вводитися операція додавання, що грає ту ж роль, що й операція множення в криптосистемах RSA і Ель-Гамаля. У реальних криптосистемах на базі еліптичних рівнянь використовується рівняння: у2 = хЗ + ах + b тосі р, де р - просте.

Проблема дискретного логарифма на еліптичній кривій полягає в наступному: дана точка О на еліптичній кривій порядку г (кількість точок на кривій) і інша точка У на цій же кривій. Потрібно знайти єдину точку х таку, що У = х, тобто У є х-им ступенем О.

Які б не були складні і надійні криптографічні системи, їх слабке місце при практичній реалізації - проблема розподілу ключів. Для того, щоб був можливий обмін конфіденційною інформацією між двома суб'єктами ІС, ключ повинен бути генерований одним з них, а потім певним чином знову ж у конфіденційному порядку переданий іншому. Тобто у загальному випадку для передачі ключа знову ж потрібне використання відповідної їй криптосистеми.

II. Класичні техніки шифрування

Класифікувати способи засекречування передаваних повідомлень можна по-різному, проте визначальних чинників всього два:

Чи використовуються для засекречування властивості матеріальних носіїв і матеріального середовища передачі інформації або воно здійснюється незалежно від них.

Чи ховається секретне повідомлення або воно просто робиться недоступним для всіх, окрім одержувача.

Усе різноманіття існуючих криптографічних методів можна звести до наступних класів перетворень:

Перестановки - метод криптографічного перетворення, що полягає в перестановці символів вихідного тексту за більш-менш складним правилом. Використовується, як правило, в сполученні з іншими методами.

Системи підстановок - найбільш простий вид перетворень, що полягає в заміні символів вихідного тексту на інші (того ж алфавіту) за більш-менш складним правилом. Для забезпечення високої криптостійкості потрібне використання великих ключів.

Гамування є також широко застосовуваним криптографічним перетворенням. Принцип шифрування гамуванням полягає в генерації гами шифру за допомогою датчика псевдовипадкових чисел і накладенні отриманої гами на відкриті дані оборотним чином. Процес дешифрування даних зводиться до повторної генерації гами шифру при відомому ключі і накладенні такої гами на' зашифровані дані. Метод гамування стає ненадійним, якщо зловмиснику стає відомий фрагмент вихідного тексту і відповідна йому шифрограма.

На даний час широко використовується блокове шифрування. Блокові шифри на практиці зустрічаються частіше, ніж «чисті» перетворення того чи іншого класу в шрифти більш високої криптостійкості. Російський і американський стандарти шифрування засновані саме на цьому класі шифрів.

У 1977 р. був розроблений, опублікований і прийнятий у світі відкритий національний стандарт шифрування даних, що не складають державної таємниці, - алгоритм DES (Data Encryption Standart). Статус DES як національний стандарт США викликав до нього цікавість із боку розроблювачів устаткування й платіжних систем. Це алгоритм з блочним шифром з ключем довжиною 56 біт. До сьогоднішнього часу найбільш ефективними методами дешифрування алгоритму DES так і залишились методи, засновані на повному переборі всіх його можливих варіантів. Решта методів побудовані на знанні додаткової інформації або відносяться до усічених версій алгоритмів.

Стандарт шифрування даних DES, розроблений фірмою ІВМ, є державним стандартом для шифрування цифрової інформації, рекомендований Асоціацією Американських Банкірів. Алгоритм БЕ8 вимагає від зловмисника перебору 72 квадриліонів можливих ключових комбінацій, забезпечуючи високий ступінь захисту при невеликих витратах. При частій зміні ключів алгоритм задовільно вирішує проблему перетворення конфіденційної інформації в недоступну.

Згодом консорціум е-рауment опублікував проект специфікації ЗDES, першого у світі міжплатформенного методу керування ключами алгоритму потрійного DES, що став стандартом для захисту інформації в банківській і фінансовій сферах. DES - це 64-бітовий блочний шифр з 64-бітовим ключем. Останній біт кожного байта в ключі є бітом парності, так що ефективна довжина ключа складає тільки 56 біт. Потрійний DES (Тгірlе DES) чи ЗDES - це DES, що виконується тричі з різними ключами. Таким чином, потрійний DES - це 64-бітовий блочний шифр з 168-бітовим ключем (плюс 24 біта парності). Експерти вважають ЗDES дуже надійним. Недоліком є те, що він значно повільніше всіх інших алгоритмів: DES сам по собі доволі повільний через застосування бітових перестановок, що ефективно розробляються на спеціальних мікросхемах, але набагато гірше на універсальних комп'ютерах, а з ЗDES потрібно виконати три операції, щоб отримати захищеність двох. Єдина причина, чому варто застосовувати потрійний DES, - це те, що він дуже добре вивчений.

ЛЕКЦІЯ 8

Тема: Криптографічні методи захисту інформації (продовження)

План

Симетричні та асиметричні алгоритми шифрування інформації.

Цифрові підписи.

Адміністрування ключами.

І. Симетричні та асиметричні алгоритми шифрування інформації

Симетричні алгоритми шифрування - алгоритми, які застосовуються при шифруванні інформації, особливість яких полягає у тому, що ключ шифрування та розшифрування однаковий, тобто з його допомогою можна як зашифрувати, так і розшифрувати (відновити) повідомлення.

Ці алгоритми шифрування були єдиними загально відомими до липня 1976 року.

Симетричні алгоритми шифрування поділяються на потокові та блочні.

Потокові алгоритми шифрування послідовно обробляють текст повідомлення. В потокових шифрах, потік шифротексту обчислюється на основі внутрішнього стану алгоритму, який змінюється протягом його дії. Зміна стану керується ключем та, в деяких алгоритмах, потоком відкритого тексту. RС4 є прикладом добре відомого та широко розповсюдженого потокового шифру.

Блочні алгоритми працюють з блоками фіксованого розміру. Як правило, довжина блоку дорівнює 64 бітам, але в алгоритмі АЕS використовуються блоки довжиною 128 біт. Блочний шифр подібний до поліалфавітного шифру Альберті: отримують фрагмент відкритого тексту та ключ і видають на виході шифротекст такого самого розміру. Оскільки повідомлення зазвичай довші за один блок, потрібен деякий метод склеювання послідовних блоків. Було розроблено декілька методів, що відрізняються в різних аспектах. Вони є режимами дії блочних шифрів та мають обережно обиратись під час застосування блочного шифру в криптосистемі.

До найбільш відомих симетричних алгоритмів, які досить добре себе зарекомендували, належать Twofish, Serpnt, АЕS (або Рейндайль), Blowfish, САST5, RС4, ТDES (ЗDES), та IDEА.

Асиметричні алгоритми шифрування -- алгоритми шифрування, які використовують різні ключі для шифрування та дешифрування даних.

Головне досягнення асиметричного шифрування в тому , що воно дозволяє людям, що не мають існуючої домовленості про безпеку, обмінюватися секретними повідомленнями. Необхідність відправникові й одержувачеві погоджувати таємний ключ по спеціальному захищеному каналу цілком відпала. Прикладами криптосистем з відкритим ключем є Еlgamal (названа на честь автора, Тахіра Ельгамаля), RSА, Diffie-Hellman і DSA (Digital Signature Аlgorithm - винайдений Девідом Кравіцом).

Проблема керування ключами була вирішена криптографією з відкритим, або асиметричним, ключем, концепція якої була запропонована Уітфілдом Діффі і Мартіном Хеллманом у 1975 році.

Криптографія з відкритим ключем - це асиметрична схема, у якій застосовуються пари ключів: відкритий (риblіс key), що зашифровує дані, і відповідний йому закритий (ргіvatе кеу), що їх розшифровує. Відкритий ключ поширюється по усьому світу, у той час як закритий тримається в таємниці.

Хоча ключова пара математично зв'язана, обчислення закритого ключа з відкритого в практичному плані нездійсненна. Кожний, у кого є відкритий ключ, зможе зашифрувати дані, але не зможе їх розшифрувати. Тільки людина, яка володіє відповідним закритим ключем, може розшифрувати інформацію.

Поява шифрування з відкритим ключем стала технологічною революцією, яка зробила стійку криптографію доступною масам.

В основному, симетричні алгоритми шифрування вимагають менше обчислень, ніж асиметричні. На практиці це означає, що якісні асиметричні алгоритми в сотні або в тисячі разів повільніші за якісні симетричні алгоритми. Недоліком симетричних алгоритмів є необхідність мати секретний ключ з обох боків передачі інформації. Так як ключі є предметом можливого перехоплення, їх необхідно часто змінювати та передавати по безпечних каналах передачі інформації під час розповсюдження.

Симетричні алгоритми шифрування не завжди використовуються самостійно. В сучасних криптосистемах використовуються комбінації симетричних та асиметричних алгоритмів для того, щоб отримати переваги обох схем. До таких систем належить SSL, РGР та GPG.

II. Цифрові підписи

Електронним (цифровим) підписом (ЕЦП) називається приєднане до тексту його криптографічне перетворення, що дозволяє при одержанні тексту іншим користувачем перевірити авторство і дійсність повідомлення.

Робота зі створення ЕЦП стала можливою з появою систем автоматизації діловодства і документообігу (САДД), що включають програмно-апаратне забезпечення обробки ЕЦП.

Електронний цифровий підпис став актуальним з розвитком банківських технологій і поширенням систем безготівкових розрахунків. Процедура цифрового підписування полягає у томy, що на основі вмісту файлу і ключа підписування обчислюється визначений набір символів, що зветься цифровим підписом. Алгоритми обчислень можуть відрізнятися, але всі вони використовують стискання вихідного документа за допомогою хеш-функції. На основі таємного ключа підписування і хеш-функції формується цифровий підпис і визначений відкритий ключ, щоб отримувач зміг його перевірити.

Потенційному шахраю, який би взявся за підписом автора відшукати його секретний ключ, треба розв'язати комбінаторну задачу з таким обсягом комп'ютерного перебору варіантів, якого вистачить практично на все його життя. Адресату, що отримав документ електронною поштою, досить запустити програму, що на основі вмісту файлу і обчислює певне значення і порівнює його з відкритим зразком цифрового підпису. Рівність значень доводить, що документ не модифікувався, тобто саме цей документ завізовано відповідним секретним ключем підписування. Цифровий підпис робить юридично чинним документом не роздрукування документа, а сам комп'ютерний файл.

ЕЦП може служити аналогом усякого роду печаток і штампів організації. Адже вони видаються визначеному працівникові канцелярії підприємства з єдиною функцією - засвідчувати підпису керівників організації.

Електронна форма документа, збережена й оброблювана САДД, являє собою реєстраційну картку (РК) і один або кілька файлів із умістом документа. В ній утримуються зведення про реєстраційний номер і дату документа, а також інші реквізити для його пошуку, класифікації і контролю виконання.

Реєстраційні картки документів заповнюються одними працівниками -секретарями і виконавцями, а підпис на документах ставлять інші люди, як правило, керівники.

Корпоративна САДД - це кілька установок системи в центральному органі підприємства і його дочірніх організацій.

Кожна із САДД установлена на локальній мережі окремої організації, а між собою системи можуть спілкуватися по електронній пошті. Природно САДД повинні уміти використовувати ЕЦП як для підпису і перевірки підпису файлів, так і при прийомі і передачі повідомлень по електронній пошті. Ряд із пропонованих на вітчизняному ринку САДД мають таку можливість, у тому числі одна з розповсюджених у Росії САДД - «СПРАВА» компанії «Електронні офісні системи».

Для того, щоб використовувати ЕЦП у САДД, потрібні:

Ш «секретні» ключі для користувачів із правом нанесення підпису;

Ш «несекретні» сертифікати ключів, за допомогою яких здійснюється перевірка підписів іншими користувачами.

Для того, щоб створити секретний ключ і сертифікат, а вони створюються одночасно, потрібен центр керування ключовою системою (ЦККС). У функції ЦККС може входити:

Ш створення ключів і сертифікатів;

Ш перевірка їхньої дійсності;

Ш ведення списку відкликаних сертифікатів (сертифікатів ключів, що перестали діяти внаслідок різних причин, наприклад, скінчився термін дії ключа або ключ скомпрометований - загублений і т.п.).

Якщо передбачається обмін підписаними документами з зовнішніми організаціями, то можна скористатися послугами, наданими центрами колективного користування, що їх засвідчують. А можна створити і корпоративний ЦККС, діяльність якого поширюється тільки на власну організацію і підвідомчі їй підприємства або установи. Склад подібного ЦККС може бути мінімальний: окремий комп'ютер, що працює під керуванням ОС Windows 2000 Server, програмне забезпечення (ПО), що керує Microsoft Certificate Services, і ПО криптопровайдера, що має сертифікат ФАПСИ, наприклад, Криптопро CSP для формування ключів ЕЦП.

Секретні ключі, записані ЦККС на ключових носіях, передаються користувачам, що мають право підпису. Як ключові носії можуть використовуватися дискети, інтелектуальні карти і т.п.

Використання ЕЦП в майбутньому дозволить скоротити непродуктивні витрати і значно збільшити швидкість поширення документів. Може значно зменшитися обсяг споживання паперу за рахунок виключення копіювання екземплярів документів при їхньому розсиланні в підрозділи і підвідомчі організації. Стануть непотрібними журнали передачі документів, аркуші узгодження й інші супровідні документи. Знизиться потреба в копіювальній техніці і видаткових матеріалах, а також звільнить виконавців документів від рутинних операцій при узгодженні й оформленні документів.

В Україні всі стосунки електронний документів та підписів визначаються Законами України «Про електронні документи та електронний документообіг» та «Про електронний цифровий підпис».

IV. Адміністрування ключами

Крім вибору криптографічної системи, що підходить для конкретної інформаційної системи, важлива проблема - адміністрування ключами. Якою б не була складною й надійною сама криптосистема, вона заснована на використанні ключів. Якщо для забезпечення конфіденційного обміну інформацією між двома користувачами процес обміну ключами тривіальний, то в ІС, де кількість користувачів складає десятки й сотні, управління ключами -серйозна проблема.

Під ключовою інформацією розуміється сукупність усіх діючих у ІС ключів. Якщо не забезпечене досить надійне управління ключовою інформацією, то, заволодівши нею, зловмисник одержує необмежений доступ до всієї інформації.

Адміністрування ключами - інформаційний процес, що містить в собі три елементи:

Генерацію ключів.

Накопичення ключів (організація їхнього збереження, обліку й вилучення).

Розподіл ключів між користувачами.

У загальному випадку задача управління ключами зводиться до створення такого протоколу розподілу ключів, який повинен забезпечувати:

Ш можливість розосередження розподілу ключів;

Ш взаємне підтвердження дійсності учасників сеансу;

Ш підтвердження вірогідності сеансу механізмом запиту-відповіді, використання для цього програмних або апаратних засобів;

Ш використання під час обміну ключами мінімального числа повідомлень.

ЛЕКЦІЯ 9

Тема: Стандарти із захисту інформації

План

Світові стандарти із захисту даних в комп'ютерних системах.

Державний стандарт України із захисту інформації.

І. Світові стандарти із захисту даних в комп'ютерних системах

Критерії безпеки комп'ютерних систем Міністерства оборони США, що отримали назву «Оранжева книга» (за кольором обкладинки), були розроблені Міністерством оборони США в 1983 році (перша версія) з метою визначення вимог безпеки, які висуваються до апаратного, програмного і спеціального забезпечення комп'ютерних систем і розробки відповідної методології аналізу політики безпеки, що реалізується в КС військового призначення.

У цьому документі були вперше нормативно визначене таке поняття, як «політика безпеки». Відповідно до «Оранжевої книги» безпечна КС - це система, яка підтримує керування доступом до оброблюваної в ній інформації таким чином, що відповідно авторизовані користувачі або процеси, що діють від їх імені, отримують можливість читати, писати, створювати і видаляти інформацію. Запропоновані в цьому документі концепції захисту і набір функціональних вимог послужили основою для формування інших стандартів безпеки інформації.

В «Оранжевій книзі» запропоновано три категорії вимог щодо безпеки -політика безпеки, аудит та коректність, у рамках яких сформульовано шість базових вимог безпеки. Перші чотири вимоги спрямовані безпосередньо на забезпечення безпеки інформації, дві інші - на якість самих засобів захисту:

Ш Вимога 1 (політика безпеки) - система має підтримувати точно визначену політику безпеки, можливість доступу до об'єктів повинна визначатися на основі їх ідентифікації і набору правил керування доступом;

Ш Вимога 2 (мітки) - кожен об'єкт повинен мати мітку, що використовується як атрибут контролю доступу;

Ш Вимога 3 (ідентифікація та аутентифікація) - всі суб'єкти повинні мати унікальні ідентифікатори; контроль доступу здійснюється на основі ідентифікації та аутентифікації суб'єкта та об'єкта доступу;

Ш Вимога 4 (реєстрація й облік) - всі події, що мають відношення до безпеки, мають відстежуватися і реєструватися в захищеному протоколі;

Ш Вимога 5 (контроль коректності функціонування засобів захисту) -засоби захисту перебувають під контролем засобів перевірки коректності, засоби захисту незалежні від засобів контролю коректності;

Ш Вимога 6 (безперервність захисту) - захист має бути постійним і безперервним у будь-якому режимі функціонування системи захисту і всієї системи в цілому.

Наступними після «Оранжевої книги» були розроблені «Критерії безпеки інформаційних технологій» (далі «Європейські критерії»). Вони були вперше опубліковані в 1991 році, а розроблені чотирма європейськими країнами: Францією, Німеччиною, Нідерландами та Великобританією.

«Європейські критерії» розглядають такі основні завдання інформаційної безпеки: