Игры

Программные средства и методы защиты. Программные и технические средства защиты

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Проблемы защиты информации в компьютерных системах

2. Обеспечение защиты информации в сетях

3. Механизмы обеспечения безопасности

3.1 Криптография

3.2 Электронная подпись

3.3 Аутентификация

3.4 Защита сетей

4. Требования к современным средствам защиты информации

Заключение

Литература

Введение

В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надёжность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в неё изменений неуполномоченными лицами, и сохранение тайны переписки в электронной связи. Разумеется, во всех цивилизованных странах на страже безопасности граждан стоят законы, но в сфере вычислительной техники правоприменительная практика пока развита недостаточно, а законотворческий процесс не успевает за развитием компьютерных систем, во многом опирается на меры самозащиты.

Всегда существует проблема выбора между необходимым уровнем защиты и эффективностью работы в сети. В некоторых случаях пользователями или потребителями меры по обеспечению безопасности могут быть расценены как меры по ограничению доступа и эффективности. Однако такие средства, как, например, криптография, позволяют значительно усилить степень защиты, не ограничивая доступ пользователей к данным.

1. Проблемы защиты информации в компьютерных системах

Широкое применение компьютерных технологий в автоматизированных системах обработки информации и управления привело к обострению проблемы защиты информации, циркулирующей в компьютерных системах, от несанкционированного доступа. Защита информации в компьютерных системах обладает рядом специфических особенностей, связанных с тем, что информация не является жёстко связанной с носителем, может легко и быстро копироваться и передаваться по каналам связи. Известно очень большое число угроз информации, которые могут быть реализованы как со стороны внешних нарушителей, так и со стороны внутренних нарушителей.

Радикальное решение проблем защиты электронной информации может быть получено только на базе использования криптографических методов, которые позволяют решать важнейшие проблемы защищённой автоматизированной обработки и передачи данных. При этом современные скоростные методы криптографического преобразования позволяют сохранить исходную производительность автоматизированных систем. Криптографические преобразования данных являются наиболее эффективным средством обеспечения конфиденциальности данных, их целостности и подлинности. Только их использование в совокупности с необходимыми техническими и организационными мероприятиями могут обеспечить защиту от широкого спектра потенциальных угроз.

Проблемы, возникающие с безопасностью передачи информации при работе в компьютерных сетях, можно разделить на три основных типа:

· перехват информации - целостность информации сохраняется, но её конфиденциальность нарушена;

· модификация информации - исходное сообщение изменяется либо полностью подменяется другим и отсылается адресату;

· подмена авторства информации. Данная проблема может иметь серьёзные последствия. Например, кто-то может послать письмо от вашего имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web - сервер может притворяться электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров.

Потребности современной практической информатики привели к возникновению нетрадиционных задач защиты электронной информации, одной из которых является аутентификация электронной информации в условиях, когда обменивающиеся информацией стороны не доверяют друг другу. Эта проблема связана с созданием систем электронной цифровой подписи. Теоретической базой для решения этой проблемы явилось открытие двухключевой криптографии американскими исследователями Диффи и Хемиманом в середине 1970-х годов, которое явилось блестящим достижением многовекового эволюционного развития криптографии. Революционные идеи двухключевой криптографии привели к резкому росту числа открытых исследований в области криптографии и показали новые пути развития криптографии, новые её возможности и уникальное значение её методов в современных условиях массового применения электронных информационных технологий.

Технической основой перехода в информационное общество являются современные микроэлектронные технологии, которые обеспечивают непрерывный рост качества средств вычислительной техники и служат базой для сохранения основных тенденций её развития - миниатюризации, снижения электропотребления, увеличения объёма оперативной памяти (ОП) и ёмкости встроенных и съёмных накопителей, роста производительности и надёжности, расширение сфер и масштабов применения. Данные тенденции развития средств вычислительной техники привели к тому, что на современном этапе защита компьютерных систем от несанкционированного доступа характеризуется возрастанием роли программных и криптографических механизмов защиты по сравнению с аппаратными.

Возрастание роли программных и криптографических средств зашит проявляется в том, что возникающие новые проблемы в области защиты вычислительных систем от несанкционированного доступа, требуют использования механизмов и протоколов со сравнительно высокой вычислительной сложностью и могут быть эффективно решены путём использования ресурсов ЭВМ.

Одной из важных социально-этических проблем, порождённых всё более расширяющимся применением методов криптографической защиты информации, является противоречие между желанием пользователей защитить свою информацию и передачу сообщений и желанием специальных государственных служб иметь возможность доступа к информации некоторых других организаций и отдельных лиц с целью пресечения незаконной деятельности. В развитых странах наблюдается широкий спектр мнений о подходах к вопросу о регламентации использования алгоритмов шифрования. Высказываются предложения от полного запрета широкого применения криптографических методов до полной свободы их использования. Некоторые предложения относятся к разрешению использования только ослабленных алгоритмов или к установлению порядка обязательной регистрации ключей шифрования. Чрезвычайно трудно найти оптимальное решение этой проблемы. Как оценить соотношение потерь законопослушных граждан и организаций от незаконного использования их информации и убытков государства от невозможности получения доступа к зашифрованной информации отдельных групп, скрывающих свою незаконную деятельность? Как можно гарантированно не допустить незаконное использование криптоалгоритмов лицами, которые нарушают и другие законы? Кроме того, всегда существуют способы скрытого хранения и передачи информации. Эти вопросы ещё предстоит решать социологам, психологам, юристам и политикам.

Возникновение глобальных информационных сетей типа INTERNET является важным достижением компьютерных технологий, однако, с INTERNET связана масса компьютерных преступлений.

Результатом опыта применения сети INTERNET является выявленная слабость традиционных механизмов защиты информации и отставания в применении современных методов. Криптография предоставляет возможность обеспечить безопасность информации в INTERNET и сейчас активно ведутся работы по внедрению необходимых криптографических механизмов в эту сеть. Не отказ от прогресса в информатизации, а использование современных достижений криптографии - вот стратегически правильное решение. Возможность широкого использования глобальных информационных сетей и криптографии является достижением и признаком демократического общества.

Владение основами криптографии в информационном обществе объективно не может быть привилегией отдельных государственных служб, а является насущной необходимостью для самих широких слоёв научно-технических работников, применяющих компьютерную обработку данных или разрабатывающих информационные системы, сотрудников служб безопасности и руководящего состава организаций и предприятий. Только это может служить базой для эффективного внедрения и эксплуатации средств информационной безопасности.

Одна отдельно взятая организация не может обеспечить достаточно полный и эффективный контроль за информационными потоками в пределах всего государства и обеспечить надлежащую защиту национального информационного ресурса. Однако, отдельные государственные органы могут создать условия для формирования рынка качественных средств защиты, подготовки достаточного количества специалистов и овладения основами криптографии и защиты информации со стороны массовых пользователей.

В России и других странах СНГ в начале 1990-х годов отчётливо прослеживалась тенденция опережения расширения масштабов и областей применения информационных технологий над развитием систем защиты данных. Такая ситуация в определённой степени являлась и является типичной и для развитых капиталистических стран. Это закономерно: сначала должна возникнуть практическая проблема, а затем будут найдены решения. Начало перестройки в ситуации сильного отставания стран СНГ в области информатизации в конце 1980-х годов создало благодатную почву для резкого преодоления сложившегося разрыва.

Пример развитых стран, возможность приобретения системного программного обеспечения и компьютерной техники вдохновили отечественных пользователей. Включение массового потребителя, заинтересованного в оперативной обработке данных и других достоинствах современных информационно-вычислительных систем, в решении проблемы компьютеризации привело к очень высоким темпам развития этой области в России и других странах СНГ. Однако, естественное совместное развитие средств автоматизации обработки информации и средств защиты информации в значительной степени нарушилось, что стало причиной массовых компьютерных преступлений. Ни для кого не секрет, что компьютерные преступления в настоящее время составляют одну из очень актуальных проблем.

Использование систем защиты зарубежного производства не может выправить этот перекос, поскольку поступающие на рынок России продукты этого типа не соответствуют требованиям из-за существующих экспортных ограничений, принятых в США - основном производителе средств защиты информации. Другим аспектом, имеющим первостепенное значение, является то, что продукция такого типа должна пройти установленную процедуру сертифицирования в уполномоченных на проведение таких работ организациях.

Сертификаты иностранных фирм и организаций, никак не могут быть заменой отечественным. Сам факт использования зарубежного системного и прикладного программного обеспечения создаёт повышенную потенциальную угрозу информационным ресурсам. Применение иностранных средств защиты без должного анализа соответствия выполняемым функциям и уровня обеспечиваемой защиты может многократно осложнить ситуацию.

Форсирование процесса информатизации требует адекватного обеспечения потребителей средствами защиты. Отсутствие на внутреннем рынке достаточного количества средств защиты информации, циркулирующей в компьютерных системах, значительное время не позволяло в необходимых масштабах осуществлять мероприятия по защите данных. Ситуация усугублялась отсутствием достаточного количества специалистов в области защиты информации, поскольку последние, как правило, готовились только для специальных организаций. Реструктурирование последних, связанное с изменениями, протекающими в России, привело к образованию независимых организаций, специализирующихся в области защиты информации, поглотивших высвободившиеся кадры, и как следствие возникновению духа конкуренции, приведшей к появлению в настоящее время достаточно большого количества сертифицированных средств защиты отечественных разработчиков.

Одной из важных особенностей массового использования информационных технологий является то, что для эффективного решения проблемы защиты государственного информационного ресурса необходимо рассредоточение мероприятий по защите данных среди массовых пользователей. Информация должна быть защищена в первую очередь там, где она создаётся, собирается, перерабатывается и теми организациями, которые несут непосредственный урон при несанкционированном доступе к данным. Этот принцип рационален и эффективен: защита интересов отдельных организаций - это составляющая реализации защиты интересов государства в целом.

2. Обеспечение защиты информации в сетях

В ВС сосредотачивается информация, исключительное право на пользование которой принадлежит определённым лицам или группам лиц, действующим в порядке личной инициативы или в соответствии с должностными обязанностями. Такая информация должна быть защищена от всех видов постороннего вмешательства: чтения лицами, не имеющими права доступа к информации, и преднамеренного изменения информации. К тому же в ВС должны приниматься меры по защите вычислительных ресурсов сети от их несанкционированного использования, т.е. должен быть исключён доступ к сети лиц, не имеющих на это права. Физическая защита системы и данных может осуществляться только в отношении рабочих ЭВМ и узлов связи и оказывается невозможной для средств передачи, имеющих большую протяжённость. По этой причине в ВС должны использоваться средства, исключающие несанкционированный доступ к данным и обеспечивающие их секретность.

Исследования практики функционирования систем обработки данных и вычислительных систем показали, что существует достаточно много возможных направлений утечки информации и путей несанкционированного доступа в системах и сетях. В их числе:

· чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированных запросов;

· копирование носителей информации и файлов информации с преодолением мер защиты;

· маскировка под зарегистрированного пользователя;

· маскировка под запрос системы;

· использование программных ловушек;

· использование недостатков операционной системы;

· незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

· злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

· внедрение и использование компьютерных вирусов.

Обеспечение безопасности информации в ВС и в автономно работающих ПЭВМ достигается комплексом организационных, организационно-технических, технических и программных мер.

К организационным мерам защиты информации относятся:

· ограничение доступа в помещения, в которых происходит подготовка и обработка информации;

· допуск к обработке и передаче конфиденциальной информации только проверенных должностных лиц;

· хранение магнитных носителей и регистрационных журналов в закрытых для доступа посторонних лиц сейфах;

· исключение просмотра посторонними лицами содержания обрабатываемых материалов через дисплей, принтер и т.д.;

· использование криптографических кодов при передаче по каналам связи ценной информации;

· уничтожение красящих лент, бумаги и иных материалов, содержащих фрагменты ценной информации.

Организационно-технические меры защиты информации включают:

· осуществление питания оборудования, обрабатывающего ценную информацию от независимого источника питания или через специальные сетевые фильтры;

· установку на дверях помещений кодовых замков;

· использование для отображения информации при вводе-выводе жидкокристаллических или плазменных дисплеев, а для получения твёрдых копий - струйных принтеров и термопринтеров, поскольку дисплей даёт такое высокочастотное электромагнитное излучение, что изображение с его экрана можно принимать на расстоянии нескольких сотен километров;

· уничтожение информации, хранящейся в ПЗУ и на НЖМД, при списании или отправке ПЭВМ в ремонт;

· установка клавиатуры и принтеров на мягкие прокладки с целью снижения возможности снятия информации акустическим способом;

· ограничение электромагнитного излучения путём экранирования помещений, где происходит обработка информации, листами из металла или из специальной пластмассы.

Технические средства защиты информации - это системы охраны территорий и помещений с помощью экранирования машинных залов и организации контрольно-пропускных систем. Защита информации в сетях и вычислительных средствах с помощью технических средств реализуется на основе организации доступа к памяти с помощью:

· контроля доступа к различным уровням памяти компьютеров;

· блокировки данных и ввода ключей;

· выделение контрольных битов для записей с целью идентификации и др.

Архитектура программных средств защиты информации включает:

· контроль безопасности, в том числе контроль регистрации вхождения в систему, фиксацию в системном журнале, контроль действий пользователя;

· реакцию (в том числе звуковую) на нарушение системы защиты контроля доступа к ресурсам сети;

· контроль мандатов доступа;

· формальный контроль защищённости операционных систем (базовой общесистемной и сетевой);

· контроль алгоритмов защиты;

· проверку и подтверждение правильности функционирования технического и программного обеспечения.

Для надёжной защиты информации и выявления случаев неправомочных действий проводится регистрация работы системы: создаются специальные дневники и протоколы, в которых фиксируются все действия, имеющие отношение к защите информации в системе. Фиксируются время поступления заявки, её тип, имя пользователя и терминала, с которого инициализируется заявка. При отборе событий, подлежащих регистрации, необходимо иметь в виду, что с ростом количества регистрируемых событий затрудняется просмотр дневника и обнаружение попыток преодоления защиты. В этом случае можно применять программный анализ и фиксировать сомнительные события. Используются также специальные программы для тестирования системы защиты. Периодически или в случайно выбранные моменты времени они проверяют работоспособность аппаратных и программных средств защиты.

К отдельной группе мер по обеспечению сохранности информации и выявлению несанкционированных запросов относятся программы обнаружения нарушений в режиме реального времени. Программы данной группы формируют специальный сигнал при регистрации действий, которые могут привести к неправомерным действиям по отношению к защищаемой информации. Сигнал может содержать информацию о характере нарушения, месте его возникновения и другие характеристики. Кроме того, программы могут запретить доступ к защищаемой информации или симулировать такой режим работы (например, моментальная загрузка устройств ввода-вывода), который позволит выявить нарушителя и задержать его соответствующей службой. информация компьютерный аутентификация защита

Один из распространённых способов защиты - явное указание секретности выводимой информации. В системах, поддерживающих несколько уровней секретности, вывод на экран терминала или печатающего устройства любой единицы информации (например, файла, записи и таблицы) сопровождается специальным грифом с указанием уровня секретности. Это требование реализуется с помощью соответствующих программных средств.

В отдельную группу выделены средства защиты от несанкционированного использования программного обеспечения. Они приобретают особое значение вследствие широкого распространения ПК.

3. Мех анизмы обеспечения безопасности

3.1 Криптография

Для обеспечения секретности применяется шифрование, или криптография, позволяющая трансформировать данные в зашифрованную форму, из которой извлечь исходную информацию можно только при наличии ключа.

Системам шифрования столько же лет, сколько письменному обмену информацией.

“Криптография” в переводе с греческого языка означает “тайнопись”, что вполне отражает её первоначальное предназначение. Примитивные (с позиций сегодняшнего дня) криптографические методы известны с древнейших времён и очень длительное время они рассматривались скорее как некоторое ухищрение, чем строгая научная дисциплина. Классической задачей криптографии является обратимое преобразование некоторого понятного исходного текста (открытого текста) в кажущуюся случайной последовательность некоторых знаков, называемую шифртекстом или криптограммой. При этом шифр-пакет может содержать как новые, так и имеющиеся в открытом сообщении знаки. Количество знаков в криптограмме и в исходном тексте в общем случае может различаться. Непременным требованием является то, что, используя некоторые логические замены символов в шифртексте, можно однозначно и в полном объёме восстановить исходный текст. Надёжность сохранения информации в тайне определялось в далёкие времена тем, что в секрете держался сам метод преобразования.

Прошли многие века, в течении которых криптография являлась предметом избранных - жрецов, правителей, крупных военачальников и дипломатов. Несмотря на малую распространённость использование криптографических методов и способов преодоления шифров противника оказывало существенное воздействие на исход важных исторических событий. Известен не один пример того, как переоценка используемых шифров приводила к военным и дипломатическим поражениям. Несмотря на применение криптографических методов в важных областях, эпизодическое использование криптографии не могло даже близко подвести её к той роли и значению, которые она имеет в современном обществе. Своим превращением в научную дисциплину криптография обязана потребностям практики, порождённым электронной информационной технологией.

Пробуждение значительного интереса к криптографии и её развитие началось с XIX века, что связано с зарождением электросвязи. В XX столетии секретные службы большинства развитых стран стали относится к этой дисциплине как к обязательному инструменту своей деятельности.

В основе шифрования лежат два основных понятия: алгоритм и ключ. Алгоритм - это способ закодировать исходный текст, в результате чего получается зашифрованное послание. Зашифрованное послание может быть интерпретировано только с помощьюключа.

Очевидно, чтобы зашифровать послание, достаточно алгоритма.

Голландский криптограф Керкхофф (1835 - 1903) впервые сформулировал правило: стойкость шифра, т.е. криптосистемы - набора процедур, управляемых некоторой секретной информацией небольшого объёма, должна быть обеспечена в том случае, когда криптоаналитику противника известен весь механизм шифрования за исключением секретного ключа - информации, управляющей процессом криптографических преобразований. Видимо, одной из задач этого требования было осознание необходимости испытания разрабатываемых криптосхем в условиях более жёстких по сравнению с условиями, в которых мог бы действовать потенциальный нарушитель. Это правило стимулировало появление более качественных шифрующих алгоритмов. Можно сказать, что в нём содержится первый элемент стандартизации в области криптографии, поскольку предполагается разработка открытых способов преобразований. В настоящее время это правило интерпретируется более широко: все долговременные элементы системы защиты должны предполагаться известными потенциальному злоумышленнику. В последнюю формулировку криптосистемы входят как частный случай систем защиты. В этой формулировке предполагается, что все элементы систем защиты подразделяются на две категории - долговременные и легко сменяемые. К долговременным элементам относятся те элементы, которые относятся к разработке систем защиты и для изменения требуют вмешательства специалистов или разработчиков. К легко сменяемым элементам относятся элементы системы, которые предназначены для произвольного модифицирования или модифицирования по заранее заданному правилу, исходя из случайно выбираемых начальных параметров. К легко сменяемым элементам относятся, например, ключ, пароль, идентификация и т.п. Рассматриваемое правило отражает тот факт, надлежащий уровень секретности может быть обеспечен только по отношению к легко сменяемым элементам.

Несмотря на то, что согласно современным требованиям к криптосистемам они должны выдерживать криптоанализ на основе известного алгоритма, большого объёма известного открытого текста и соответствующего ему шифртекста, шифры, используемые специальными службами, сохраняются в секрете. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительный запас прочности, поскольку в настоящее время создание криптосистем с доказуемой стойкостью является предметом развивающейся теории и представляет собой достаточно сложную проблему. Чтобы избежать возможных слабостей, алгоритм шифрования может быть построен на основе хорошо изученных и апробированных принципах и механизмах преобразования. Ни один серьёзный современный пользователь не будет полагаться только на надёжность сохранения в секрете своего алгоритма, поскольку крайне сложно гарантировать низкую вероятность того, что информация об алгоритме станет известной злоумышленнику.

Секретность информации обеспечивается введением в алгоритмы специальных ключей (кодов). Использование ключа при шифровании предоставляет два существенных преимущества. Во-первых, можно использовать один алгоритм с разными ключами для отправки посланий разным адресатам. Во-вторых, если секретность ключа будет нарушена, его можно легко заменить, не меняя при этом алгоритм шифрования. Таким образом, безопасность систем шифрования зависит от секретности используемого ключа, а не от секретности алгоритма шифрования. Многие алгоритмы шифрования являются общедоступными.

Количество возможных ключей для данного алгоритма зависит от числа бит в ключе. Например, 8-битный ключ допускает 256 (28) комбинаций ключей. Чем больше возможных комбинаций ключей, тем труднее подобрать ключ, тем надёжнее зашифровано послание. Так, например, если использовать 128-битный ключ, то необходимо будет перебрать 2128 ключей, что в настоящее время не под силу даже самым мощным компьютерам. Важно отметить, что возрастающая производительность техники приводит к уменьшению времени, требующегося для вскрытия ключей, и системам обеспечения безопасности приходится использовать всё более длинные ключи, что, в свою очередь, ведёт к увеличению затрат на шифрование.

Поскольку столь важное место в системах шифрования уделяется секретности ключа, то основной проблемой подобных систем является генерация и передача ключа. Существуют две основные схемы шифрования: симметричное шифрование (его также иногда называют традиционным или шифрованием с секретным ключом) и шифрование с открытым ключом (иногда этот тип шифрования называют асимметричным).

При симметричном шифровании отправитель и получатель владеют одним и тем же ключом (секретным), с помощью которого они могут зашифровывать и расшифровывать данные.При симметричном шифровании используются ключи небольшой длины, поэтому можно быстро шифровать большие объёмы данных. Симметричное шифрование используется, например, некоторыми банками в сетях банкоматов. Однако симметричное шифрование обладает несколькими недостатками. Во-первых, очень сложно найти безопасный механизм, при помощи которого отправитель и получатель смогут тайно от других выбрать ключ. Возникает проблема безопасного распространения секретных ключей. Во-вторых, для каждого адресата необходимо хранить отдельный секретный ключ. В третьих, в схеме симметричного шифрования невозможно гарантировать личность отправителя, поскольку два пользователя владеют одним ключом.

В схеме шифрования с открытым ключом для шифрования послания используются два различных ключа. При помощи одного из них послание зашифровывается, а при помощи второго - расшифровывается. Таким образом, требуемой безопасности можно добиваться, сделав первый ключ общедоступным (открытым), а второй ключ хранить только у получателя (закрытый, личный ключ). В таком случае любой пользователь может зашифровать послание при помощи открытого ключа, но расшифровать послание способен только обладатель личного ключа. При этом нет необходимости заботиться о безопасности передачи открытого ключа, а для того чтобы пользователи могли обмениваться секретными сообщениями, достаточно наличия у них открытых ключей друг друга.

Недостатком асимметричного шифрования является необходимость использования более длинных, чем при симметричном шифровании, ключей для обеспечения эквивалентного уровня безопасности, что сказывается на вычислительных ресурсах, требуемых для организации процесса шифрования.

3.2 Электронная подпись

Если послание, безопасность которого мы хотим обеспечить, должным образом зашифровано, всё равно остаётся возможность модификации исходного сообщения или подмены этого сообщения другим. Одним из путей решения этой проблемы является передача пользователем получателю краткого представления передаваемого сообщения. Подобное краткое представление называют контрольной суммой, или дайджестом сообщения.

Контрольные суммы используются при создании резюме фиксированной длины для представления длинных сообщений. Алгоритмы расчёта контрольных сумм разработаны так, чтобы они были по возможности уникальны для каждого сообщения. Таким образом, устраняется возможность подмены одного сообщения другим с сохранением того же самого значения контрольной суммы.

Однако при использовании контрольных сумм возникает проблема передачи их получателю. Одним из возможных путей её решения является включение контрольной суммы в так называемую электронную подпись.

При помощи электронной подписи получатель может убедиться в том, что полученное им сообщение послано не сторонним лицом, а имеющим определённые права отправителем. Электронные подписи создаются шифрованием контрольной суммы и дополнительной информации при помощи личного ключа отправителя. Таким образом, кто угодно может расшифровать подпись, используя открытый ключ, но корректно создать подпись может только владелец личного ключа. Для защиты от перехвата и повторного использования подпись включает в себя уникальное число - порядковый номер.

3.3 Аутентификация

Аутентификация является одним из самых важных компонентов организации защиты информации в сети. Прежде чем пользователю будет предоставлено право получить тот или иной ресурс, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдаёт.

При получении запроса на использование ресурса от имени какого-либо пользователя сервер, предоставляющий данный ресурс, передаёт управление серверу аутентификации. После получения положительного ответа сервера аутентификации пользователю предоставляется запрашиваемый ресурс.

При аутентификации используется, как правило, принцип, получивший название “что он знает”, - пользователь знает некоторое секретное слово, которое он посылает серверу аутентификации в ответ на его запрос. Одной из схем аутентификации является использование стандартных паролей. Пароль - совокупность символов, известных подключенному к сети абоненту, - вводится им в начале сеанса взаимодействия с сетью, а иногда и в конце сеанса (в особо ответственных случаях пароль нормального выхода из сети может отличаться от входного). Эта схема является наиболее уязвимой с точки зрения безопасности - пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Чаще всего используются схемы с применением одноразовых паролей. Даже будучи перехваченным, этот пароль будет бесполезен при следующей регистрации, а получить следующий пароль из предыдущего является крайне трудной задачей. Для генерации одноразовых паролей используются как программные, так и аппаратные генераторы, представляющие собой устройства, вставляемые в слот компьютера. Знание секретного слова необходимо пользователю для приведения этого устройства в действие.

Одной из наиболее простых систем, не требующих дополнительных затрат на оборудование, но в то же время обеспечивающих хороший уровень защиты, является S/Key, на примере которой можно продемонстрировать порядок представления одноразовых паролей.

В процессе аутентификации с использованием S/Key участвуют две стороны - клиент и сервер. При регистрации в системе, использующей схему аутентификации S/Key, сервер присылает на клиентскую машину приглашение, содержащее зерно, передаваемое по сети в открытом виде, текущее значение счётчика итераций и запрос на ввод одноразового пароля, который должен соответствовать текущему значению счётчика итерации. Получив ответ, сервер проверяет его и передаёт управление серверу требуемого пользователю сервиса.

3.4 Защита сетей

В последнее время корпоративные сети всё чаще включаются в Интернет или даже используют его в качестве своей основы. Учитывая то, какой урон может принести незаконное вторжение в корпоративную сеть, необходимо выработать методы защиты. Для защиты корпоративных информационных сетей используются брандмауэры. Брандмауэры - это система или комбинация систем, позволяющие разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Как правило, эта граница проводится между локальной сетью предприятия и INTERNETOM, хотя её можно провести и внутри. Однако защищать отдельные компьютеры невыгодно, поэтому обычно защищают всю сеть. Брандмауэр пропускает через себя весь трафик и для каждого проходящего пакета принимает решение - пропускать его или отбросить. Для того чтобы брандмауэр мог принимать эти решения, для него определяется набор правил.

Брандмауэр может быть реализован как аппаратными средствами (то есть как отдельное физическое устройство), так и в виде специальной программы, запущенной на компьютере.

Как правило, в операционную систему, под управлением которой работает брандмауэр, вносятся изменения, цель которых - повышение защиты самого брандмауэра. Эти изменения затрагивают как ядро ОС, так и соответствующие файлы конфигурации. На самом брандмауэре не разрешается иметь разделов пользователей, а следовательно, и потенциальных дыр - только раздел администратора. Некоторые брандмауэры работают только в однопользовательском режиме, а многие имеют систему проверки целостности программных кодов.

Брандмауэр обычно состоит из нескольких различных компонентов, включая фильтры или экраны, которые блокируют передачу части трафика.

Все брандмауэры можно разделить на два типа:

· пакетные фильтры, которые осуществляют фильтрацию IP-пакетов средствами фильтрующих маршрутизаторов;

· серверы прикладного уровня, которые блокируют доступ к определённым сервисам в сети.

Таким образом, брандмауэр можно определить как набор компонентов или систему, которая располагается между двумя сетями и обладает следующими свойствами:

· весь трафик из внутренней сети во внешнюю и из внешней сети во внутреннюю должен пройти через эту систему;

· только трафик, определённый локальной стратегией защиты, может пройти через эту систему;

· система надёжно защищена от проникновения.

4. Требования к современным средствам защиты инф ормации

Согласно требованиям гостехкомиссии России средства защиты информации от несанкционированного доступа(СЗИ НСД), отвечающие высокому уровню защиты, должны обеспечивать:

· дискреционный и мандатный принцип контроля доступа;

· очистку памяти;

· изоляцию модулей;

· маркировку документов;

· защиту ввода и вывода на отчуждаемый физический носитель информации;

· сопоставление пользователя с устройством;

· идентификацию и аутентификацию;

· гарантии проектирования;

· регистрацию;

· взаимодействие пользователя с комплексом средств защиты;

· надёжное восстановление;

· целостность комплекса средств защиты;

· контроль модификации;

· контроль дистрибуции;

· гарантии архитектуры;

Комплексные СЗИ НСД должны сопровождаться пакетом следующих документов:

· руководство по СЗИ;

· руководство пользователя;

· тестовая документация;

· конструкторская (проектная) документация.

Таким образом, в соответствии с требованиями гостехкомиссии России комплексные СЗИ НСД должны включать базовый набор подсистем. Конкретные возможности этих подсистем по реализации функций защиты информации определяют уровень защищённости средств вычислительной техники. Реальная эффективность СЗИ НСД определяется функциональными возможностями не только базовых, но и дополнительных подсистем, а также качеством их реализации.

Компьютерные системы и сети подвержены широкому спектру потенциальных угроз информации, что обуславливает необходимость предусмотреть большой перечень функций и подсистем защиты. Целесообразно в первую очередь обеспечить защиту наиболее информативных каналов утечки информации, каковыми являются следующие:

· возможность копирования данных с машинных носителей;

· каналы передачи данных;

· хищение ЭВМ или встроенных накопителей.

Проблема перекрытия этих каналов усложняется тем, что процедуры защиты данных не должны приводить к заметному снижению производительности вычислительных систем. Эта задача может быть эффективно решена на основе технологии глобального шифрования информации, рассмотренной в предыдущем разделе.

Современная массовая система защиты должна быть эргономичной и обладать такими свойствами, благоприятствующими широкому её применению, как:

· комплексность - возможность установки разнообразных режимов защищённой обработки данных с учётом специфических требований различных пользователей и предусматривать широкий перечень возможных действий предполагаемого нарушителя;

· совместимость - система должна быть совместимой со всеми программами, написанными для данной операционной системы, и должна обеспечивать защищённый режим работы компьютера в вычислительной сети;

· переносимость - возможность установки системы на различные типы компьютерных систем, включая портативные;

· удобство в работе - система должна быть проста в эксплуатации и не должна менять привычную технологию работы пользователей;

· работа в масштабе реального времени - процессы преобразования информации, включая шифрование, должны выполняться с большой скоростью;

· высокий уровень защиты информации;

· минимальная стоимость системы.

Заключение

Вслед за массовым применением современных информационных технологий криптография вторгается в жизнь современного человека. На криптографических методах основано применение электронных платежей, возможность передачи секретной информации по открытым сетям связи, а также решение большого числа других задач защиты информации в компьютерных системах и информационных сетях. Потребности практики привели к необходимости массового применения криптографических методов, а следовательно к необходимости расширения открытых исследований и разработок в этой области. Владение основами криптографии становится важным для учёных и инженеров, специализирующихся в области разработки современных средств защиты информации, а также в областях эксплуатации и проектирования информационных и телекоммуникационных систем.

Одной из актуальных проблем современной прикладной криптографии является разработка скоростных программных шифров блочного типа, а также скоростных устройств шифрования.

В настоящее время предложен ряд способов шифрования, защищённых патентами Российской Федерации и основанных на идеях использования:

· гибкого расписания выборки подключений;

· генерирования алгоритма шифрования по секретному ключу;

· подстановок, зависящих от преобразуемых данных.

Литература

1. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. заведений. - М.: Высш. шк., 2001. - 319с.:ил.

2. Экономическая информатика / под ред. П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова. - СПб.: Питер, 2000. - 560с.:ил.

3. Информатика: Базовый курс / С.В. Симонович и др. - СПб.: Питер, 2002. - 640с.:ил.

4. Молдовян А.А., Молдовян Н.А., Советов Б.Я. Криптография. - СПб.: Издательство “Лань”, 2001. - 224с.,ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Проблема выбора между необходимым уровнем защиты и эффективностью работы в сети. Механизмы обеспечения защиты информации в сетях: криптография, электронная подпись, аутентификация, защита сетей. Требования к современным средствам защиты информации.

курсовая работа , добавлен 12.01.2008

Проблема защиты информации. Особенности защиты информации в компьютерных сетях. Угрозы, атаки и каналы утечки информации. Классификация методов и средств обеспечения безопасности. Архитектура сети и ее защита. Методы обеспечения безопасности сетей.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012

Способы и средства защиты информации от несанкционированного доступа. Особенности защиты информации в компьютерных сетях. Криптографическая защита и электронная цифровая подпись. Методы защиты информации от компьютерных вирусов и от хакерских атак.

реферат , добавлен 23.10.2011

Понятие защиты умышленных угроз целостности информации в компьютерных сетях. Характеристика угроз безопасности информации: компрометация, нарушение обслуживания. Характеристика ООО НПО "Мехинструмент", основные способы и методы защиты информации.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012

Основные положения теории защиты информации. Сущность основных методов и средств защиты информации в сетях. Общая характеристика деятельности и корпоративной сети предприятия "Вестел", анализ его методик защиты информации в телекоммуникационных сетях.

дипломная работа , добавлен 30.08.2010

Проблемы защиты информации в информационных и телекоммуникационных сетях. Изучение угроз информации и способов их воздействия на объекты защиты информации. Концепции информационной безопасности предприятия. Криптографические методы защиты информации.

дипломная работа , добавлен 08.03.2013

Пути несанкционированного доступа, классификация способов и средств защиты информации. Анализ методов защиты информации в ЛВС. Идентификация и аутентификация, протоколирование и аудит, управление доступом. Понятия безопасности компьютерных систем.

дипломная работа , добавлен 19.04.2011

Методы и средства защиты информационных данных. Защита от несанкционированного доступа к информации. Особенности защиты компьютерных систем методами криптографии. Критерии оценки безопасности информационных компьютерных технологий в европейских странах.

контрольная работа , добавлен 06.08.2010

Основные свойства информации. Операции с данными. Данные – диалектическая составная часть информации. Виды умышленных угроз безопасности информации. Классификация вредоносных программ. Основные методы и средства защиты информации в компьютерных сетях.

курсовая работа , добавлен 17.02.2010

Сущность проблемы и задачи защиты информации в информационных и телекоммуникационных сетях. Угрозы информации, способы их воздействия на объекты. Концепция информационной безопасности предприятия. Криптографические методы и средства защиты информации.

Защита данных в компьютерных сетях становится одной из самых острых проблем в современной информатике. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа информационной безопасности, которая должна обеспечивать:

Целостность данных - защиту от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения данных;

Конфиденциальность информации и, одновременно,

Следует также отметить, что отдельные сферы деятельности (банковские и финансовые институты, информационные сети, системы государственного управления, оборонные и специальные структуры) требуют специальных мер безопасности данных и предъявляют повышенные требования к надежности функционирования информационных систем.

При рассмотрении проблем защиты данных в сети прежде всего возникает вопрос о классификации сбоев и нарушений прав доступа, которые могут привести к уничтожению или нежелательной модификации данных. Среди таких потенциальных "угроз" можно выделить:

1. Сбои оборудования:

Сбои кабельной системы;

Перебои электропитания;

Сбои дисковых систем;

Сбои систем архивации данных;

Сбои работы серверов, рабочих станций, сетевых карт и т. д.;

2. Потери информации из-за некорректной работы ПО:

Потеря или изменение данных при ошибках ПО;

Потери при заражении системы компьютерными вирусами;

3. Потери, связанные с несанкционированным доступом:

Несанкционированное копирование, уничтожение или подделка информации;

Ознакомление с конфиденциальной информацией, составляющей тайну, посторонних лиц;

4. Потери информации, связанные с неправильным хранением архивных данных.

5. Ошибки обслуживающего персонала и пользователей.

Случайное уничтожение или изменение данных;

Некорректное использование программного и аппаратного обеспечения, ведущее к уничтожению или изменению данных.

В зависимости от возможных видов нарушений работы сети многочисленные виды защиты информации объединяются в три основных класса:

Средства физической защиты, включающие средства защиты кабельной системы, систем электропитания, средства архивации, дисковые массивы и т. д.

Программные средства защиты, в том числе: антивирусные программы, системы разграничения полномочий, программные средства контроля доступа.

Административные меры защиты, включающие контроль доступа в помещения, разработку стратегии безопасности фирмы, планов действий в чрезвычайных ситуациях и т.д.

Следует отметить, что подобное деление достаточно условно, поскольку современные технологии развиваются в направлении сочетания программных и аппаратных средств защиты.

Системы архивирования и дублирования информации

Организация надежной и эффективной системы архивации данных является одной из важнейших задач по обеспечению сохранности информации в сети. В небольших сетях, где установлены один-два сервера, чаще всего применяется установка системы архивации непосредственно в свободные слоты серверов. В крупных корпоративных сетях наиболее предпочтительно организовать выделенный специализированный архивационный сервер.

Такой сервер автоматически производит архивирование информации с жестких дисков серверов и рабочих станций в указанное администратором локальной вычислительной сети время, выдавая отчет о проведенном резервном копировании. При этом обеспечивается управление всем процессом архивации с консоли администратора, например, можно указать конкретные тома, каталоги или отдельные файлы, которые необходимо архивировать.

Возможна также организация автоматического архивирования по наступлении того или иного события ("event driven backup"), например, при получении информации о том, что на жестком диске сервера или рабочей станции осталось мало свободного места, или при выходе из строя одного из "зеркальных" дисков на файловом сервере.

Для обеспечения восстановления данных при сбоях магнитных дисков в последнее время чаще всего применяются системы дисковых массивов - группы дисков, работающих как единое устройство, соответствующих стандарту RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks).

Защита от компьютерных вирусов

На сегодняшний день дополнительно к тысячам уже известных вирусов появляется 100-150 новых штаммов ежемесячно. Наиболее распространенными методами защиты от вирусов по сей день остаются различные антивирусные программы.

Однако в качестве перспективного подхода к защите от компьютерных вирусов в последние годы все чаще применяется сочетание программных и аппаратных методов защиты. Среди аппаратных устройств такого плана можно отметить специальные антивирусные платы, которые вставляются в стандартные слоты расширения компьютера.

Защита от несанкционированного доступа

Проблема защиты информации от несанкционированного доступа особо обострилась с широким распространением локальных и, особенно, глобальных компьютерных сетей. Необходимо также отметить, что зачастую ущерб наносится не из-за "злого умысла", а из-за элементарных ошибок пользователей, которые случайно портят или удаляют жизненно важные данные. В связи с этим, помимо контроля доступа, необходимым элементом защиты информации в компьютерных сетях является разграничение полномочий пользователей.

В компьютерных сетях при организации контроля доступа и разграничения полномочий пользователей чаще всего используются встроенные средства сетевых операционных систем

Существует достаточно много возможных направлений утечки информации и путей несанкционированного доступа в системах и сетях. В их числе:

чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированных запросов;

· копирование носителей информации и файлов информации с преодолением мер защиты;

· маскировка под зарегистрированного пользователя;

· маскировка под запрос системы;

· использование программных ловушек;

· использование недостатков операционной системы;

· незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

· злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

· внедрение и использование компьютерных вирусов.

Обеспечение безопасности информации достигается комплексом организационных, организационно-технических, технических и программных мер.

К организационным мерам защиты информации относятся:

· ограничение доступа в помещения, в которых происходит подготовка и обработка информации;

· допуск к обработке и передаче конфиденциальной информации только проверенных должностных лиц;

· хранение магнитных носителей и регистрационных журналов в закрытых для доступа посторонних лиц сейфах;

· использование криптографических кодов при передаче по каналам связи ценной информации;

· уничтожение красящих лент, бумаги и иных материалов, содержащих фрагменты ценной информации.

Организационно-технические меры защиты информации включают:

· установку на дверях помещений кодовых замков;

· уничтожение информации, при списании или отправке ЭВМ в ремонт;

Технические средства защиты информации - это системы охраны территорий и помещений с помощью экранирования машинных залов и организации контрольно-пропускных систем. Защита информации в сетях и вычислительных средствах с помощью технических средств реализуется на основе организации доступа к памяти с помощью:

· контроля доступа к различным уровням памяти компьютеров;

· блокировки данных и ввода ключей;

· выделение контрольных битов для записей с целью идентификации и др.

Архитектура программных средств защиты информации включает:

· реакцию (в том числе звуковую) на нарушение системы защиты контроля доступа к ресурсам сети;

· контроль мандатов доступа;

· формальный контроль защищённости операционных систем (базовой общесистемной и сетевой);

· контроль алгоритмов защиты;

· проверку и подтверждение правильности функционирования технического и программного обеспечения.

Один из распространённых способов защиты - явное указание секретности выводимой информации. Это требование реализуется с помощью соответствующих программных средств.

Оснастив сервер или сетевые рабочие станции, например, устройством чтения смарт-карточек и специальным программным обеспечением, можно значительно повысить степень защиты от несанкционированного доступа. В этом случае для доступа к компьютеру пользователь должен вставить смарт-карту в устройство чтения и ввести свой персональный код.

Смарт-карты управления доступом позволяют реализовать, в частности, такие функции, как контроль входа, доступ к устройствам персонального компьютера, доступ к программам, файлам и командам.

В мостах и маршрутизаторах удаленного доступа применяется сегментация пакетов - их разделение и передача параллельно по двум линиям, - что делает невозможным "перехват" данных при незаконном подключении "хакера" к одной из линий. К тому же используемая при передаче данных процедура сжатия передаваемых пакетов гарантирует невозможность расшифровки "перехваченных" данных. Кроме того, мосты и маршрутизаторы удаленного доступа могут быть запрограммированы таким образом, что удаленные пользователи будут ограничены в доступе к отдельным ресурсам сети главного офиса.

Механизмы обеспечения безопасности

1. Криптография.

В основе шифрования лежат два основных понятия: алгоритм и ключ. Алгоритм - это способ закодировать исходный текст, в результате чего получается зашифрованное послание. Зашифрованное послание может быть интерпретировано только с помощью ключа.

Все элементы систем защиты подразделяются на две категории - долговременные и легко сменяемые. К долговременным элементам относятся те элементы, которые относятся к разработке систем защиты и для изменения требуют вмешательства специалистов или разработчиков. К легко сменяемым элементам относятся элементы системы, которые предназначены для произвольного модифицирования или модифицирования по заранее заданному правилу, исходя из случайно выбираемых начальных параметров. К легко сменяемым элементам относятся, например, ключ, пароль, идентификация и т.п.

Важно отметить, что возрастающая производительность техники приводит к уменьшению времени, требующегося для вскрытия ключей, и системам обеспечения безопасности приходится использовать всё более длинные ключи, что, в свою очередь, ведёт к увеличению затрат на шифрование.

Поскольку столь важное место в системах шифрования уделяется секретности ключа, то основной проблемой подобных систем является генерация и передача ключа.

Существуют две основные схемы шифрования: симметричное шифрование (его также иногда называют традиционным или шифрованием с секретным ключом) и шифрование с открытым ключом (иногда этот тип шифрования называют асимметричным).

При симметричном шифровании отправитель и получатель владеют одним и тем же ключом (секретным), с помощью которого они могут зашифровывать и расшифровывать данные.

Электронная подпись

Аутентификация

Аутентификация является одним из самых важных компонентов организации защиты информации в сети. Прежде чем пользователю будет предоставлено право получить тот или иной ресурс, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдаёт.

Чаще всего используются схемы с применением одноразовых паролей. Даже будучи перехваченным, этот пароль будет бесполезен при следующей регистрации, а получить следующий пароль из предыдущего является крайне трудной задачей. Для генерации одноразовых паролей используются как программные, так и аппаратные генераторы, представляющие собой устройства, вставляемые в слот компьютера. Знание секретного слова необходимо пользователю для приведения этого устройства в действие.

Защита сетей

В последнее время корпоративные сети всё чаще включаются в Интернет или даже используют его в качестве своей основы. Для защиты корпоративных информационных сетей используются брандмауэры. Брандмауэры - это система или комбинация систем, позволяющие разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Как правило, эта граница проводится между локальной сетью предприятия и INTERNETOM, хотя её можно провести и внутри. Однако защищать отдельные компьютеры невыгодно, поэтому обычно защищают всю сеть. Брандмауэр пропускает через себя весь трафик и для каждого проходящего пакета принимает решение - пропускать его или отбросить. Для того чтобы брандмауэр мог принимать эти решения, для него определяется набор правил.

Некоторые брандмауэры работают только в однопользовательском режиме, а многие имеют систему проверки целостности программных кодов.

Все брандмауэры можно разделить на два типа:

· пакетные фильтры, которые осуществляют фильтрацию IP-пакетов средствами фильтрующих маршрутизаторов;

· серверы прикладного уровня, которые блокируют доступ к определённым сервисам в сети.

· весь трафик из внутренней сети во внешнюю и из внешней сети во внутреннюю должен пройти через эту систему;

· только трафик, определённый локальной стратегией защиты, может пройти через эту систему;

Системы защиты компьютера от чужого вторжения весьма разнообразны и могут быть классифицированы на такие группы, как:

- средства собственной защиты, предусмотренные общим программным обеспечением;
- средства защиты в составе вычислительной системы;
- средства защиты с запросом информации;
- средства активной защиты;
- средства пассивной защиты и др.

Можно выделить следующие направления использования программ для обеспечения безопасности конфиденциальной информации, в частности, такие:

- защита информации от несанкционированного доступа;
- защита информации от копирования;
- защита программ от копирования;
- защита программ от вирусов;
- защита информации от вирусов;
- программная защита каналов связи.

По каждому из указанных направлений имеется достаточное количество качественных, разработанных профессиональными организациями и распространяемых на рынках программных продуктов.

Программные средства защиты имеют следующие разновидности специальных программ:

идентификации технических средств, файлов и аутентификации пользователей;

регистрации и контроля работы технических средств и пользователей;

обслуживания режимов обработки информации ограниченного пользования;

защиты операционных средств ПК и прикладных программ пользователей;

уничтожения информации в ЗУ после использования;

сигнализирующих нарушения использования ресурсов;

вспомогательных программ защиты различного назначения

Идентификация технических средств и файлов, осуществляемая программно, делается на основе анализа регистрационных номеров различных компонентов и объектов информационной системы и сопоставления их со значениями адресов и паролей, хранящихся в ЗУ системы управления.

Для обеспечения надежности защиты с помощью паролей работа системы защиты организуется таким образом, чтобы вероятность раскрытия секретного пароля и установления соответствия тому или иному идентификатору файла или терминала была как можно меньше. Для этого надо периодически менять пароль, а число символов в нем установить достаточно большим.

Эффективным способом идентификации адресуемых элементов и аутентификации пользователей является алгоритм запросно-ответного типа, в соответствии с которым система защиты выдает пользователю запрос на пароль, после чего он должен дать на него определенный ответ. Так как моменты ввода запроса и ответа на него непредсказуемы, это затрудняет процесс отгадывания пароля, обеспечивая тем самым более высокую надежность защиты.

Получение разрешения на доступ к тем или иным ресурсам можно осуществить не только на основе использования секретного пароля и последующих процедур аутентификации и идентификации. Это можно сделать более детальным способом, учитывающим различные

особенности режимов работы пользователей, их полномочия, категории запрашиваемых данных и ресурсов. Этот способ реализуется специальными программами, анализирующими соответствующие характеристики пользователей, содержание заданий, параметры технических и программных средств, устройств памяти и др.

Поступающие в систему защиты конкретные данные, относящиеся к запросу, сравниваются в процессе работы программ защиты с данными, занесенными в регистрационные секретные таблицы (матрицы). Эти таблицы, а также программы их формирования и обработки хранятся в зашифрованном виде и находятся под особым контролем администратора (администраторов) безопасности информационной сети.

Для разграничения обращения отдельных пользователей к вполне определенной категории информации применяются индивидуальные меры секретности этих файлов и особый контроль доступа к ним пользователей. Гриф секретности может формироваться в виде трехразрядных кодовых слов, которые хранятся в самом файле или в специальной таблице. В этой же таблице записываются идентификатор пользователя, создавшего данный файл, идентификаторы терминалов, с которых может быть осуществлен доступ к файлу, идентификаторы пользователей, которым разрешен доступ к данному файлу, а также их права на пользование файлом (считывание, редактирование, стирание, обновление, исполнение и др.). Важно не допустить взаимовлияния пользователей в процессе обращения к файлам. Если, например, одну и ту же запись имеют право редактировать несколько пользователей, то каждому из них необходимо сохранить именно его ’ вариант редакции (делается несколько копий записей с целью возможного анализа и установления полномочий).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные данные о работе

Версия шаблона 1.1

Филиал Нижегородский

Вид работы Электронная письменная предзащита

Название дисциплины ВКР

Тема

Программные средства защиты информации в сетях

Работу выполнил

Ипатов Александр Сергеевич

№ контракта 09200080602012

Введение

1. Основные положения теории информационной безопасности

1.1 Информационная безопасность. Основные определения

1.2 Угрозы информационной безопасности

1.3 Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

1.3.1 Модель системы защиты

1.3.2 Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности

1.3.3 Идентификация и аутентификация

1.3.4 Разграничение доступа

1.3.5 Криптографические методы обеспечения конфиденциальности информации

1.3.6 Методы защиты внешнего периметра

1.3.7 Протоколирование и аудит

1.4 Построение систем защиты от угроз нарушения целостности

1.4.1 Принципы обеспечения целостности

1.4.2 Криптографические методы обеспечения целостности информации

1.5 Построение систем защиты от угроз нарушения доступности

2. Программные средства защиты информации в КС

2.1 Безопасность на уровне операционной системы

2.2 Криптографические методы защиты

2.3 Шифрование дисков

2.4 Специализированные программные средства защиты информации

2.5 Архитектурные аспекты безопасности

2.6 Системы архивирования и дублирования информации

2.7 Анализ защищенности

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Список сокращений

Введение

Прогресс подарил человечеству великое множество достижений, но тот же прогресс породил и массу проблем. Человеческий разум, разрешая одни проблемы, непременно сталкивается при этом с другими, новыми. Вечная проблема - защита информации. На различных этапах своего развития человечество решало эту проблему с присущей для данной эпохи характерностью. Изобретение компьютера и дальнейшее бурное развитие информационных технологий во второй половине 20 века сделали проблему защиты информации настолько актуальной и острой, насколько актуальна сегодня информатизация для всего общества.

Еще Юлий Цезарь принял решение защищать ценные сведения в процессе передачи. Он изобрел шифр Цезаря. Этот шифр позволял посылать сообщения, которые никто не мог прочитать в случае перехвата.

Данная концепция получила свое развитие во время Второй мировой войны. Германия использовала машину под названием Enigma для шифрования сообщений, посылаемых воинским частям.

Конечно, способы защиты информации постоянно меняются, как меняется наше общество и технологии. Появление и широкое распространение компьютеров привело к тому, что большинство людей и организаций стали хранить информацию в электронном виде. Возникла потребность в защите такой информации.

В начале 70-х гг. XX века Дэвид Белл и Леонард Ла Падула разработали модель безопасности для операций, производимых на компьютере. Эта модель базировалась на правительственной концепции уровней классификации информации (несекретная, конфиденциальная, секретная, совершенно секретная) и уровней допуска. Если человек (субъект) имел уровень допуска выше, чем уровень файла (объекта) по классификации, то он получал доступ к файлу, в противном случае доступ отклонялся. Эта концепция нашла свою реализацию в стандарте 5200.28 "Trusted Computing System Evaluation Criteria" (TCSEC) ("Критерий оценки безопасности компьютерных систем"), разработанном в 1983 г. Министерством обороны США. Из-за цвета обложки он получил название "Оранжевая книга".

"Оранжевая книга" определяла для каждого раздела функциональные требования и требования гарантированности. Система должна была удовлетворять этим требованиям, чтобы соответствовать определенному уровню сертификации.

Выполнение требований гарантированности для большинства сертификатов безопасности отнимало много времени и стоило больших денег. В результате очень мало систем было сертифицировано выше, чем уровень С2 (на самом деле только одна система за все время была сертифицирована по уровню А1 - Honeywell SCOMP) Коул Э. Руководство по защите от хакеров. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2002 - С. 25 .

При составлении других критериев были сделаны попытки разделить функциональные требования и требования гарантированности. Эти разработки вошли в "Зеленую книгу" Германии в 1989 г., в "Критерии Канады" в 1990 г., "Критерии оценки безопасности информационных технологий" (ITSEC) в 1991 г. и в "Федеральные критерии" (известные как Common Criteria - "Общие критерии") в 1992 г. Каждый стандарт предлагал свой способ сертификации безопасности компьютерных систем.

ГОСТ 28147-89 -- советский и российский стандарт симметричного шифрования, введённый в 1990 году, также является стандартом СНГ. Полное название -- «ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования». Блочный шифроалгоритм. При использовании метода шифрования с гаммированием, может выполнять функции поточного шифроалгоритма.

По некоторым сведениям А. Винокуров. Алгоритм шифрования ГОСТ 28147-89, его использование и реализация для компьютеров платформы Intel x86 (http://www.enlight.ru ) , история этого шифра гораздо более давняя. Алгоритм, положенный впоследствии в основу стандарта, родился, предположительно, в недрах Восьмого Главного управления КГБ СССР (ныне в структуре ФСБ), скорее всего, в одном из подведомственных ему закрытых НИИ, вероятно, ещё в 1970-х годах в рамках проектов создания программных и аппаратных реализаций шифра для различных компьютерных платформ.

С момента опубликования ГОСТа на нём стоял ограничительный гриф «Для служебного пользования», и формально шифр был объявлен «полностью открытым» только в мае 1994 года. История создания шифра и критерии разработчиков по состоянию на 2010 год не опубликованы.

Одна из проблем, связанных с критериями оценки безопасности систем, заключалась в недостаточном понимании механизмов работы в сети. При объединении компьютеров к старым проблемам безопасности добавляются новые. В "Оранжевой книге" не рассматривались проблемы, возникающие при объединении компьютеров в общую сеть, поэтому в 1987 г. появилась TNI (Trusted Network Interpretation), или "Красная книга". В "Красной книге" сохранены все требования к безопасности из "Оранжевой книги", сделана попытка адресации сетевого пространства и создания концепции безопасности сети. К сожалению, и "Красная книга" связывала функциональность с гарантированностью. Лишь некоторые системы прошли оценку по TNI, и ни одна из них не имела коммерческого успеха.

В наши дни проблемы стали еще серьезнее. Организации стали использовать беспроводные сети, появления которых "Красная книга" не могла предвидеть. Для беспроводных сетей сертификат "Красной книги" считается устаревшим.

Технологии компьютерных систем и сетей развиваются слишком быстро. Соответственно, также быстро появляются новые способы защиты информации. Поэтому тема моей квалификационной работы «Программные средства защиты информации в сетях» является весьма актуальной.

Объектом исследования является информация, передаваемая по телекоммуникационным сетям.

Предметом исследования является информационная безопасность сетей.

Основной целью квалификационной работы является изучение и анализ программных средств защиты информации в сетях. Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач:

Рассмотреть угрозы безопасности и их классификацию;

Охарактеризовать методы и средства защиты информации в сети, их классификацию и особенности применения;

Раскрыть возможности физических, аппаратных и программных средств защиты информации в компьютерных сетях (КС), выявить их достоинства и недостатки.

1. Основные положения теории информационной безопасности

1.1 Информационная безопасность. Основные определения

Термин «информация» разные науки определяют различными способами. Так, например, в философии информация рассматривается как свойство материальных объектов и процессов сохранять и порождать определённое состояние, которое в различных вещественно-энергетических формах может быть передано от одного объекта к другому. В кибернетике информацией принято называть меру устранения неопределённости. Мы же под информацией в дальнейшем будем понимать всё то, что может быть представлено в символах конечного (например, бинарного) алфавита.

Такое определение может показаться несколько непривычным. В то же время оно естественным образом вытекает из базовых архитектурных принципов современной вычислительной техники. Действительно, мы ограничиваемся вопросами информационной безопасности автоматизированных систем - а всё то, что обрабатывается с помощью современной вычислительной техники, представляется в двоичном виде.Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 8

Предметом нашего рассмотрения являются автоматизированные системы. Под автоматизированной системой обработки информации (АС) мы будем понимать совокупность следующих объектов:

1. Средств вычислительной техники;

2. Программного обеспечения;

3. Каналов связи;

4. Информации на различных носителях;

5. Персонала и пользователей системы.

Информационная безопасность АС рассматривается как состояние системы, при котором:

1. Система способна противостоять дестабилизирующему воздействию внутренних и внешних угроз.

2. Функционирование и сам факт наличия системы не создают угроз для внешней среды и для элементов самой системы.

На практике информационная безопасность обычно рассматривается как совокупность следующих трёх базовых свойств защищаемой информации:

? конфиденциальность, означающая, что доступ к информации могут получить только легальные пользователи;

? целостность, обеспечивающая, что во-первых, защищаемая информация может быть изменена только законными и имеющими соответствующие полномочия пользователями, а во-вторых, информация внутренне непротиворечива и (если данное свойство применимо) отражает реальное положение вещей;

? доступность, гарантирующая беспрепятственный доступ к защищаемой информации для законных пользователей.

Деятельность, направленную на обеспечение информационной безопасности, принято называть защитой информации.

Методы обеспечения информационной безопасности (Приложение А) весьма разнообразны.

Сервисы сетевой безопасности представляют собой механизмы защиты информации, обрабатываемой в распределённых вычислительных системах и сетях.

Инженерно-технические методы ставят своей целью обеспечение защиты информации от утечки по техническим каналам - например, за счёт перехвата электромагнитного излучения или речевой информации. Правовые и организационные методы защиты информации создают нормативную базу для организации различного рода деятельности, связанной с обеспечением информационной безопасности.

Теоретические методы обеспечения информационной безопасности, в свою очередь, решают две основных задачи. Первая из них - это формализация разного рода процессов, связанных с обеспечением информационной безопасности. Так, например, формальные модели управления доступом позволяют строго описать все возможные информационные потоки в системе - а значит, гарантировать выполнение требуемых свойств безопасности. Отсюда непосредственно вытекает вторая задача - строгое обоснование корректности и адекватности функционирования систем обеспечения информационной безопасности при проведении анализа их защищённости. Такая задача возникает, например, при проведении сертификации автоматизированных систем по требованиям безопасности информации.

1.2 Угрозы информационной безопасности

При формулировании определения информационной безопасности АС мы упоминали понятие угрозы. Остановимся на нём несколько подробнее.

Заметим, что в общем случае под угрозой принято понимать потенциально возможное событие, действие, процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам. В свою очередь, угроза информационной безопасности автоматизированной системы - это возможность реализации воздействия на информацию, обрабатываемую в АС, приводящего к нарушению конфиденциальности, целостности или доступности этой информации, а также возможность воздействия на компоненты АС, приводящего к их утрате, уничтожению или сбою функционирования.

Классификация угроз может быть проведена по множеству признаков. Приведём наиболее распространённые из них. Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 10

1. По природе возникновения принято выделять естественные и искусственные угрозы.

Естественными принято называть угрозы, возникшие в результате воздействия на АС объективных физических процессов или стихийных природных явлений, не зависящих от человека. В свою очередь, искусственные угрозы вызваны действием человеческого фактора.

Примерами естественных угроз могут служить пожары, наводнения, цунами, землетрясения и т.д. Неприятная особенность таких угроз - чрезвычайная трудность или даже невозможность их прогнозирования.

2. По степени преднамеренности выделяют случайные и преднамеренные угрозы.

Случайные угрозы бывают обусловлены халатностью или непреднамеренными ошибками персонала. Преднамеренные угрозы обычно возникают в результате направленной деятельности злоумышленника.

В качестве примеров случайных угроз можно привести непреднамеренный ввод ошибочных данных, неумышленную порчу оборудования. Пример преднамеренной угрозы - проникновение злоумышленника на охраняемую территорию с нарушением установленных правил физического доступа.

3. В зависимости от источника угрозы принято выделять:

- Угрозы, источником которых является природная среда. Примеры таких угроз - пожары, наводнения и другие стихийные бедствия.

- Угрозы, источником которых является человек. Примером такой угрозы может служить внедрение агентов в ряды персонала АС со стороны конкурирующей организации.

- Угрозы, источником которых являются санкционированные программно-аппаратные средства. Пример такой угрозы - некомпетентное использование системных утилит.

- Угрозы, источником которых являются несанкционированные программно-аппаратные средства. К таким угрозам можно отнести, например, внедрение в систему кейлогеров.

4. По положению источника угрозы выделяют:

- Угрозы, источник которых расположен вне контролируемой зоны. Примеры таких угроз - перехват побочных электромагнитных излучений (ПЭМИН) или перехват данных, передаваемых по каналам связи; дистанционная фото- и видеосъёмка;

перехват акустической информации с использованием направленных микрофонов.

- Угрозы, источник которых расположен в пределах контролируемой зоны.

Примерами подобных угроз могут служить применение подслушивающих устройств или хищение носителей, содержащих конфиденциальную информацию.

5. По степени воздействия на АС выделяют пассивные и активные угрозы. Пассивные угрозы при реализации не осуществляют никаких изменений в составе и структуре АС.

Реализация активных угроз, напротив, нарушает структуру автоматизированной системы.

Примером пассивной угрозы может служить несанкционированное копирование файлов с данными.

6. По способу доступа к ресурсам АС выделяют:

- Угрозы, использующие стандартный доступ. Пример такой угрозы - несанкционированное получение пароля путём подкупа, шантажа, угроз или физического насилия по отношению к законному обладателю.

- Угрозы, использующие нестандартный путь доступа. Пример такой угрозы - использование недекларированных возможностей средств защиты.

Критерии классификации угроз можно продолжать, однако на практике чаще всего используется следующая основная классификация угроз, основывающаяся на трёх введённых ранее базовых свойствах защищаемой информации:

1. Угрозы нарушения конфиденциальности информации, в результате реализации которых информация становится доступной субъекту, не располагающему полномочиями для ознакомления с ней.

2. Угрозы нарушения целостности информации, к которым относится любое злонамеренное искажение информации, обрабатываемой с использованием АС.

3. Угрозы нарушения доступности информации, возникающие в тех случаях, когда доступ к некоторому ресурсу АС для легальных пользователей блокируется.

Отметим, что реальные угрозы информационной безопасности далеко не всегда можно строго отнести к какой-то одной из перечисленных категорий. Так, например, угроза хищения носителей информации может быть при определённых условиях отнесена ко всем трём категориям.

Заметим, что перечисление угроз, характерных для той или иной автоматизированной системы, является важным этапом анализа уязвимостей АС, проводимого, например, в рамках аудита информационной безопасности, и создаёт базу для последующего проведения анализа рисков. Выделяют два основных метода перечисления угроз:

1. Построение произвольных списков угроз. Возможные угрозы выявляются экспертным путём и фиксируются случайным и неструктурированным образом.

Для данного подхода характерны неполнота и противоречивость получаемых результатов.

2. Построение деревьев угроз. Угрозы описываются в виде одного или нескольких деревьев. Детализация угроз осуществляется сверху вниз, и в конечном итоге каждый лист дерева даёт описание конкретной угрозы. Между поддеревьями в случае необходимости могут быть организованы логические связи.

Рассмотрим в качестве примера дерево угрозы блокирования доступа к сетевому приложению (Приложение Б).

Как видим, блокирование доступа к приложению может произойти либо в результате реализации DoS-атаки на сетевой интерфейс, либо в результате завершения работы компьютера. В свою очередь, завершение работы компьютера может произойти либо вследствие несанкционированного физического доступа злоумышленника к компьютеру, либо в результате использования злоумышленником уязвимости, реализующей атаку на переполнение буфера.

1.3 Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

1.3.1 Модель системы защиты

При построении систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации в автоматизированных системах используется комплексный подход. (Приложение В).

Как видно из приведённой схемы, первичная защита осуществляется за счёт реализуемых организационных мер и механизмов контроля физического доступа к АС. В дальнейшем, на этапе контроля логического доступа, защита осуществляется с использованием различных сервисов сетевой безопасности. Во всех случаях параллельно должен быть развёрнут комплекс инженерно-технических средств защиты информации, перекрывающих возможность утечки по техническим каналам.

Остановимся более подробно на каждой из участвующих в реализации защиты подсистем.

1.3.2 Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности

Данные механизмы в общем случае предусматривают:

- развёртывание системы контроля и разграничения физического доступа к элементам автоматизированной системы.

- создание службы охраны и физической безопасности.

- организацию механизмов контроля за перемещением сотрудников и посетителей (с использованием систем видеонаблюдения, проксимити-карт и т.д.);

- разработку и внедрение регламентов, должностных инструкций и тому подобных регулирующих документов;

- регламентацию порядка работы с носителями, содержащими конфиденциальную информацию.

Не затрагивая логики функционирования АС, данные меры при корректной и адекватной их реализации являются крайне эффективным механизмом защиты и жизненно необходимы для обеспечения безопасности любой реальной системы.

1.3.3 Идентификация и аутентификация

Напомним, что под идентификацией принято понимать присвоение субъектам доступа уникальных идентификаторов и сравнение таких идентификаторов с перечнем возможных. В свою очередь, аутентификация понимается как проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности.

Тем самым, задача идентификации - ответить на вопрос «кто это?», а аутентификации - «а он ли это на самом деле?».

Всё множество использующих в настоящее время методов аутентификации можно разделить на 4 большие группы:

1. Методы, основанные на знании некоторой секретной информации.

Классическим примером таких методов является парольная защита, когда в качестве средства аутентификации пользователю предлагается ввести пароль - некоторую последовательность символов. Данные методы аутентификации являются наиболее распространёнными.

2. Методы, основанные на использовании уникального предмета. В качестве такого предмета могут быть использованы смарт-карта, токен, электронный ключ и т.д.

3. Методы, основанные на использовании биометрических характеристик человека. На практике чаще всего используются одна или несколько из следующих биометрических характеристик:

- отпечатки пальцев;

- рисунок сетчатки или радужной оболочки глаза;

- тепловой рисунок кисти руки;

- фотография или тепловой рисунок лица;

- почерк (роспись);

- голос.

Наибольшее распространение получили сканеры отпечатков пальцев и рисунков сетчатки и радужной оболочки глаза.

4. Методы, основанные на информации, ассоциированной с пользователем.

Примером такой информации могут служить координаты пользователя, определяемые при помощи GPS. Данный подход вряд ли может быть использован в качестве единственного механизма аутентификации, однако вполне допустим в качестве одного из нескольких совместно используемых механизмов.

Широко распространена практика совместного использования нескольких из перечисленных выше механизмов - в таких случаях говорят о многофакторной аутентификации.

Особенности парольных систем аутентификации

При всём многообразии существующих механизмов аутентификации, наиболее распространённым из них остаётся парольная защита. Для этого есть несколько причин, из которых мы отметим следующие:

- Относительная простота реализации. Действительно, реализация механизма парольной защиты обычно не требует привлечения дополнительных аппаратных средств.

- Традиционность. Механизмы парольной защиты являются привычными для большинства пользователей автоматизированных систем и не вызывают психологического отторжения - в отличие, например, от сканеров рисунка сетчатки глаза.

В то же время для парольных систем защиты характерен парадокс, затрудняющий их эффективную реализацию: стойкие пароли мало пригодны для использования человеком.

Действительно, стойкость пароля возникает по мере его усложнения; но чем сложнее пароль, тем труднее его запомнить, и у пользователя появляется искушение записать неудобный пароль, что создаёт дополнительные каналы для его дискредитации.

Остановимся более подробно на основных угрозах безопасности парольных систем. В общем случае пароль может быть получен злоумышленником одним из трёх основных способов:

1. За счёт использования слабостей человеческого фактора. Методы получения паролей здесь могут быть самыми разными: подглядывание, подслушивание, шантаж, угрозы, наконец, использование чужих учётных записей с разрешения их законных владельцев.

2. Путём подбора. При этом используются следующие методы:

- Полный перебор. Данный метод позволяет подобрать любой пароль вне зависимости от его сложности, однако для стойкого пароля время, необходимое для данной атаки, должно значительно превышать допустимые временные ресурсы злоумышленника.

- Подбор по словарю. Значительная часть используемых на практике паролей представляет собой осмысленные слова или выражения. Существуют словари наиболее распространённых паролей, которые во многих случаях позволяют обойтись без полного перебора.

Подбор с использованием сведений о пользователе. Данный интеллектуальный метод подбора паролей основывается на том факте, что если политика безопасности системы предусматривает самостоятельное назначение паролей пользователями, то в подавляющем большинстве случаев в качестве пароля будет выбрана некая персональная информация, связанная с пользователем АС. И хотя в качестве такой информации может быть выбрано что угодно, от дня рождения тёщи и до прозвища любимой собачки, наличие информации о пользователе позволяет проверить наиболее распространённые варианты (дни рождения, имена детей и т.д.).

3. За счёт использования недостатков реализации парольных систем. К таким недостаткам реализации относятся эксплуатируемые уязвимости сетевых сервисов, реализующих те или иные компоненты парольной системы защиты, или же недекларированные возможности соответствующего программного или аппаратного обеспечения.

При построении системы парольной защиты необходимо учитывать специфику АС и руководствоваться результатами проведённого анализа рисков. В то же время можно привести следующие практические рекомендации:

- Установление минимальной длины пароля. Очевидно, что регламентация минимально допустимой длины пароля затрудняет для злоумышленника реализацию подбора пароля путём полного перебора.

- Увеличение мощности алфавита паролей. За счёт увеличения мощности (которое достигается, например, путём обязательного использования спецсимволов) также можно усложнить полный перебор.

- Проверка и отбраковка паролей по словарю. Данный механизм позволяет затруднить подбор паролей по словарю за счёт отбраковки заведомо легко подбираемых паролей.

- Установка максимального срока действия пароля. Срок действия пароля ограничивает промежуток времени, который злоумышленник может затратить на подбор пароля. Тем самым, сокращение срока действия пароля уменьшает вероятность его успешного подбора.

- Установка минимального срока действия пароля. Данный механизм предотвращает попытки пользователя незамедлительно сменить новый пароль на предыдущий.

- Отбраковка по журналу истории паролей. Механизм предотвращает повторное использование паролей - возможно, ранее скомпрометированных.

- Ограничение числа попыток ввода пароля. Соответствующий механизм затрудняет интерактивный подбор паролей.

- Принудительная смена пароля при первом входе пользователя в систему. В случае, если первичную генерацию паролей для всех пользователь осуществляет администратор, пользователю может быть предложено сменить первоначальный пароль при первом же входе в систему - в этом случае новый пароль не будет известен администратору.

- Задержка при вводе неправильного пароля. Механизм препятствует интерактивному подбору паролей.

- Запрет на выбор пароля пользователем и автоматическая генерация пароля. Данный механизм позволяет гарантировать стойкость сгенерированных паролей - однако не стоит забывать, что в этом случае у пользователей неминуемо возникнут проблемы с запоминанием паролей.

Оценка стойкости парольных систем Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 16

Оценим элементарные взаимосвязи между основными параметрами парольных систем. Введём следующие обозначения:

- A - мощность алфавита паролей;

- L - длина пароля;

- S=AL - мощность пространства паролей;

- V - скорость подбора паролей;

- T - срок действия пароля;

- P - вероятность подбора пароля в течение его срока действия.

Очевидно, что справедливо следующее соотношение:

Обычно скорость подбора паролей V и срок действия пароля T можно считать известными. В этом случае, задав допустимое значение вероятности P подбора пароля в течение его срока действия, можно определить требуемую мощность пространства паролей S.

Заметим, что уменьшение скорости подбора паролей V уменьшает вероятность подбора пароля. Из этого, в частности, следует, что если подбор паролей осуществляется путём вычисления хэш-функции и сравнение результата с заданным значением, то большую стойкость парольной системы обеспечит применение медленной хэш-функции.

Методы хранения паролей

В общем случае возможны три механизма хранения паролей в АС:

1. В открытом виде. Безусловно, данный вариант не является оптимальным, поскольку автоматически создаёт множество каналов утечки парольной информации. Реальная необходимость хранения паролей в открытом виде встречается крайне редко, и обычно подобное решение является следствием некомпетентности разработчика.

2. В виде хэш-значения. Данный механизм удобен для проверки паролей, поскольку хэш-значения однозначно связаны с паролем, но при этом сами не представляют интереса для злоумышленника.

3. В зашифрованном виде. Пароли могут быть зашифрованы с использованием некоторого криптографического алгоритма, при этом ключ шифрования может храниться:

- на одном из постоянных элементов системы;

- на некотором носителе (электронный ключ, смарт-карта и т.п.), предъявляемом при инициализации системы;

- ключ может генерироваться из некоторых других параметров безопасности АС - например, из пароля администратора при инициализации системы.

Передача паролей по сети

Наиболее распространены следующие варианты реализации:

1. Передача паролей в открытом виде. Подход крайне уязвим, поскольку пароли могут быть перехвачены в каналах связи. Несмотря на это, множество используемых на практике сетевых протоколов (например, FTP) предполагают передачу паролей в открытом виде.

2. Передача паролей в виде хэш-значений иногда встречается на практике, однако обычно не имеет смысла - хэши паролей могут быть перехвачены и повторно переданы злоумышленником по каналу связи.

3. Передача паролей в зашифрованном виде в большинстве является наиболее разумным и оправданным вариантом.

1.3.4 Разграничение доступа

Под разграничением доступа принято понимать установление полномочий субъектов для полследующего контроля санкционированного использования ресурсов, доступных в системе. Принято выделять два основных метода разграничения доступа: дискреционное и мандатное.

Дискреционным называется разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами.

Очевидно, что вместо матрицы доступа можно использовать списки полномочий: например, каждому пользователю может быть сопоставлен список доступных ему ресурсов с соответствующими правами, или же каждому ресурсу может быть сопоставлен список пользователей с указанием их прав на доступ к данному ресурсу.

Мандатное разграничение доступа обычно реализуется как разграничение доступа по уровням секретности. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен. При этом все ресурсы АС должны быть классифицированы по уровням секретности.

Принципиальное различие между дискреционным и мандатным разграничением доступа состоит в следующем: если в случае дискреционного разграничения доступа права на доступ к ресурсу для пользователей определяет его владелец, то в случае мандатного разграничения доступа уровни секретности задаются извне, и владелец ресурса не может оказать на них влияния. Сам термин «мандатное» является неудачным переводом слова mandatory - «обязательный». Тем самым, мандатное разграничение доступа следует понимать как принудительное.

1.3.5 Криптографические методы обеспечения конфиденциальности информации

В целях обеспечения конфиденциальности информации используются следующие криптографические примитивы:

1. Симметричные криптосистемы.

В симметричных криптосистемах для зашифрования и расшифрования информации используется один и тот же общий секретный ключ, которым взаимодействующие стороны предварительно обмениваются по некоторому защищённому каналу.

В качестве примеров симметричных криптосистем можно привести отечественный алгоритм ГОСТ 28147-89, а также международные стандарты DES и пришедший ему на смену AES.

2. Асимметричные криптосистемы.

Асимметричные криптосистемы характерны тем, что в них используются различные ключи для зашифрования и расшифрования информации. Ключ для зашифрования (открытый ключ) можно сделать общедоступным, с тем чтобы любой желающий мог зашифровать сообщение для некоторого получателя.

Получатель же, являясь единственным обладателем ключа для расшифрования (секретный ключ), будет единственным, кто сможет расшифровать зашифрованные для него сообщения.

Примеры асимметричных криптосистем - RSA и схема Эль-Гамаля.

Симметричные и асимметричные криптосистемы, а также различные их комбинации используются в АС прежде всего для шифрования данных на различных носителях и для шифрования трафика.

защита информация сеть угроза

1.3.6 Методы защиты внешнего периметра

Подсистема защиты внешнего периметра автоматизированной системы обычно включает в себя два основных механизма: средства межсетевого экранирования и средства обнаружения вторжений. Решая родственные задачи, эти механизмы часто реализуются в рамках одного продукта и функционируют в качестве единого целого. В то же время каждый из механизмов является самодостаточным и заслуживает отдельного рассмотрения.

Межсетевое экранирование http://www.infotecs.ru

Межсетевой экран (МЭ) выполняет функции разграничения информационных потоков на границе защищаемой автоматизированной системы. Это позволяет:

- повысить безопасность объектов внутренней среды за счёт игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды;

- контролировать информационные потоки во внешнюю среду;

- обеспечить регистрацию процессов информационного обмена.

Контроль информационных потоков производится посредством фильтрации информации, т.е. анализа её по совокупности критериев и принятия решения о распространении в АС или из АС.

В зависимости от принципов функционирования, выделяют несколько классов межсетевых экранов. Основным классификационным признаком является уровень модели ISO/OSI, на котором функционирует МЭ.

1. Фильтры пакетов.

Простейший класс межсетевых экранов, работающих на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/OSI. Фильтрация пакетов обычно осуществляется по следующим критериям:

- IP-адрес источника;

- IP-адрес получателя;

- порт источника;

- порт получателя;

- специфические параметры заголовков сетевых пакетов.

Фильтрация реализуется путём сравнения перечисленных параметров заголовков сетевых пакетов с базой правил фильтрации.

2. Шлюзы сеансового уровня

Данные межсетевые экраны работают на сеансовом уровне модели ISO/OSI. В отличие от фильтров пакетов, они могут контролировать допустимость сеанса связи, анализируя параметры протоколов сеансового уровня.

3. Шлюзы прикладного уровня

Межсетевые экраны данного класса позволяют фильтровать отдельные виды команд или наборы данных в протоколах прикладного уровня. Для этого используются прокси-сервисы - программы специального назначения, управляющие трафиком через межсетевой экран для определённых высокоуровневых протоколов (http, ftp, telnet и т.д.).

Порядок использования прокси-сервисов показан в Приложении Г.

Если без использование прокси-сервисов сетевое соединение устанавливается между взаимодействующими сторонами A и B напрямую, то в случае использования прокси-сервиса появляется посредник - прокси-сервер, который самостоятельно взаимодействует со вторым участником информационного обмена. Такая схема позволяет контролировать допустимость использования отдельных команд протоколов высокого уровня, а также фильтровать данные, получаемые прокси-сервером извне; при этом прокси-сервер на основании установленных политик может принимать решение о возможности или невозможности передачи этих данных клиенту A.

4. Межсетевые экраны экспертного уровня.

Наиболее сложные межсетевые экраны, сочетающие в себе элементы всех трёх приведённых выше категорий. Вместо прокси-сервисов в таких экранах используются алгоритмы распознавания и обработки данных на уровне приложений.

Большинство используемых в настоящее время межсетевых экранов относятся к категории экспертных. Наиболее известные и распространённые МЭ - CISCO PIX и CheckPoint FireWall-1.

Системы обнаружения вторжений

Обнаружение вторжений представляет собой процесс выявления несанкционированного доступа (или попыток несанкционированного доступа) к ресурсам автоматизированной системы. Система обнаружения вторжений (Intrusion Detection System, IDS) в общем случае представляет собой программно-аппаратный комплекс, решающий данную задачу.

Существуют две основных категории систем IDS:

1. IDS уровня сети.

В таких системах сенсор функционирует на выделенном для этих целей хосте в защищаемом сегменте сети. Обычно сетевой адаптер данного хоста функционирует в режиме прослушивания (promiscuous mode), что позволяет анализировать весь проходящий в сегменте сетевой трафик.

2. IDS уровня хоста.

В случае, если сенсор функционирует на уровне хоста, для анализа может быть использована следующая информация:

- записи стандартных средств протоколирования операционной системы;

- информация об используемых ресурсах;

- профили ожидаемого поведения пользователей.

Каждый из типов IDS имеет свои достоинства и недостатки. IDS уровня сети не снижают общую производительность системы, однако IDS уровня хоста более эффективно выявляют атаки и позволяют анализировать активность, связанную с отдельным хостом. На практике целесообразно использовать системы, совмещающие оба описанных подхода.

Существуют разработки, направленные на использование в системах IDS методов искусственного интеллекта. Стоит отметить, что в настоящее время коммерческие продукты не содержат таких механизмов.

1.3.7 Протоколирование и аудит active audit .narod.ru

Подсистема протоколирования и аудита является обязательным компонентом любой АС. Протоколирование, или регистрация, представляет собой механизм подотчётности системы обеспечения информационной безопасности, фиксирующий все события, относящиеся к вопросам безопасности. В свою очередь, аудит - это анализ протоколируемой информации с целью оперативного выявления и предотвращения нарушений режима информационной безопасности. Системы обнаружения вторжений уровня хоста можно рассматривать как системы активного аудита.

Назначение механизма регистрации и аудита:

- обеспечение подотчётности пользователей и администраторов;

- обеспечение возможности реконструкции последовательности событий (что бывает необходимо, например, при расследовании инцидентов, связанных с информационной безопасностью);

- обнаружение попыток нарушения информационной безопасности;

- предоставление информации для выявления и анализа технических проблем, не связанных с безопасностью.

Протоколируемые данные помещаются в регистрационный журнал, который представляет собой хронологически упорядоченную совокупность записей результатов деятельности субъектов АС, достаточную для восстановления, просмотра и анализа последовательности действий с целью контроля конечного результата.

Поскольку системные журналы являются основным источником информации для последующего аудита и выявления нарушений безопасности, вопросу защиты системных журналов от несанкционированной модификации должно уделяться самое пристальное внимание. Система протоколирования должна быть спроектирована таким образом, чтобы ни один пользователь (включая администраторов!) не мог произвольным образом модифицировать записи системных журналов.

Не менее важен вопрос о порядке хранения системных журналов. Поскольку файлы журналов хранятся на том или ином носителе, неизбежно возникает проблема переполнения максимально допустимого объёма системного журнала. При этом реакция системы может быть различной, например:

- система может быть заблокирована вплоть до решения проблемы с доступным дисковым пространством;

- могут быть автоматически удалены самые старые записи системных журналов;

- система может продолжить функционирование, временно приостановив протоколирование информации.

Безусловно, последний вариант в большинстве случаев является неприемлемым, и порядок хранения системных журналов должен быть чётко регламентирован в политике безопасности организации.

1.4 Построение систем защиты от угроз нарушения целостности

1.4.1 Принципы обеспечения целостности

Большинство механизмов, реализующих защиту информации от угроз нарушения конфиденциальности, в той или иной степени способствуют обеспечению целостности информации. В данном разделе мы остановимся более подробно на механизмах, специфичных для подсистемы обеспечения целостности. Сформулируем для начала основные принципы обеспечения целостности, сформулированные Кларком и Вилсоном:

1. Корректность транзакций.

Принцип требует обеспечения невозможности произвольной модификации данных пользователем. Данные должны модифицироваться исключительно таким образом, чтобы обеспечивалось сохранение их целостности.

2. Аутентификация пользователей.

Изменение данных может осуществляться только аутентифицированными для выполнения соответствующих действий пользователями.

3. Минимизация привилегий.

Процессы должны быть наделены теми и только теми привилегиями в АС, которые минимально достаточны для их выполнения.

4. Разделение обязанностей.

Для выполнения критических или необратимых операций требуется участие нескольких независимых пользователей.

На практике разделение обязанностей может быть реализовано либо исключительно организационными методами, либо с использованием криптографических схем разделения секрета.

5. Аудит произошедших событий.

Данный принцип требует создания механизма подотчётности пользователей, позволяющего отследить моменты нарушения целостности информации.

6. Объективный контроль.

Необходимо реализовать оперативное выделение данных, контроль целостности которых является оправданным.

Действительно, в большинстве случаев строго контролировать целостность всех данных, присутствующих в системе, нецелесообразно хотя бы из соображений производительности: контроль целостности является крайне ресурсоёмкой операцией.

7. Управление передачей привилегий.

Порядок передачи привилегий должен полностью соответствовать организационной структуре предприятия.

Перечисленные принципы позволяют сформировать общую структуру системы защиты от угроз нарушения целостности (Приложение Д).

Как видно из Приложения Д, принципиально новыми по сравнению с сервисами, применявшимися для построения системы защиты от угроз нарушения конфиденциальности, являются криптографические механизмы обеспечения целостности.

Отметим, что механизмы обеспечения корректности транзакций также могут включать в семя криптографические примитивы.

1.4.2 Криптографические методы обеспечения целостности информации

При построении систем защиты от угроз нарушения целостности информации используются следующие криптографические примитивы:

- цифровые подписи;

- криптографические хэш-функции;

- коды проверки подлинности.

Цифровые подписи

Цифровая подпись представляет собой механизм подтверждения подлинности и целостности цифровых документов. Во многом она является аналогом рукописной подписи - в частности, к ней предъявляются практически аналогичные требования:

1. Цифровая подпись должна позволять доказать, что именно законный автор, и никто другой, сознательно подписал документ.

2. Цифровая подпись должна представлять собой неотъемлемую часть документа.

Должно быть невозможно отделить подпись от документа и использовать её для подписвания других документов.

3. Цифровая подпись должна обеспечивать невозможность изменения подписанного документа (в том числе и для самого автора!).

4. Факт подписывания документа должен быть юридически доказуемым. Должен быть невозможным отказ от авторства подписанного документа.

В простейшем случае для реализации цифровой подписи может быть использован механизм, аналогичный асимметричной криптосистеме. Разница будет состоять в том, что для зашифрования (являющегося в данном случае подписыванием) будет использован секретный ключ, а для расшиврования, играющего роль проверки подписи, - общеизвестный открытый ключ.

Порядок использования цифровой подписи в данном случае будет следующим:

1. Документ зашифровывается секретным ключом подписывающего, и зашифрованная копия распространяется вместе с оригиналом документа в качестве цифровой подписи.

2. Получатель, используя общедоступный открытый ключ подписывающего, расшифровывает подпись, сличает её с оригиналом и убеждается, что подпись верна.

Нетрудно убедиться, что данная реализация цифровой подписи полностью удовлетворяет всем приведённым выше требованиям, но в то же время имеет принципиальный недостаток: объём передаваемого сообщения возрастает как минимум в два раза. Избавиться от этого недостатка позволяет использование хэш-функций.

Криптографические хэш-функции

Функция вида y=f(x) называется криптографической хэш-функцией, если она удовлетворяет следующим свойствам:

1. На вход хэш-функции может поступать последовательность данных произвольной длины, результат же (называемый хэш, или дайджест) имеет фиксированную длину.

2. Значение y по имеющемуся значению x вычисляется за полиномиальное время, а значение x по имеющемуся значению y почти во всех случаях вычислить невозможно.

3. Вычислительно невозможно найти два входных значения хэш-функции, дающие идентичные хэши.

4. При вычислении хэша используется вся информация входной последовательности.

5. Описание функции является открытым и общедоступным.

Покажем, как хэш-функции могут быть использованы в схемах цифровой подписи. Если подписывать не само сообщение, а его хэш, то можно значительно сократить объём передаваемых данных.

Подписав вместо исходного сообщения его хэш, мы передаём результат вместе с исходным сообщением. Получатель расшифровывает подпись и сравнивает полученный результат с хэшем сообщения. В случае совпадения делается вывод о том, что подпись верна.

2 . Программные средства защиты информации в КС

Под программными средствами защиты информации понимают специальные программы, включаемые в состав программного обеспечения КС исключительно для выполнения защитных функций.

К основным программным средствам защиты информации относятся:

* программы идентификации и аутентификации пользователей КС;

* программы разграничения доступа пользователей к ресурсам КС;

* программы шифрования информации;

* программы защиты информационных ресурсов (системного и прикладного программного обеспечения, баз данных, компьютерных средств обучения и т. п.) от несанкционированного изменения, использования и копирования.

Надо понимать, что под идентификацией, применительно к обеспечению информационной безопасности КС, понимают однозначное распознавание уникального имени субъекта КС. Аутентификация означает подтверждение того, что предъявленное имя соответствует данному субъекту (подтверждение подлинности субъекта) 8 Биячуев Т.А. Безопасность корпоративных сетей. Учебное пособие / под ред. Л.Г.Осовецкого - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004, с 64. .

Также к программным средствам защиты информации относятся:

* программы уничтожения остаточной информации (в блоках оперативной памяти, временных файлах и т. п.);

* программы аудита (ведения регистрационных журналов) событий, связанных с безопасностью КС, для обеспечения возможности восстановления и доказательства факта происшествия этих событий;

* программы имитации работы с нарушителем (отвлечения его на получение якобы конфиденциальной информации);

* программы тестового контроля защищенности КС и др.

К преимуществам программных средств защиты информации относятся:

* простота тиражирования;

* гибкость (возможность настройки на различные условия применения, учитывающие специфику угроз информационной безопасности конкретных КС);

* простота применения -- одни программные средства, например шифрования, работают в «прозрачном» (незаметном для пользователя) режиме, а другие не требуют от пользователя ни каких новых (по сравнению с другими программами) навыков;

* практически неограниченные возможности их развития путем внесения изменений для учета новых угроз безопасности информации.

К недостаткам программных средств защиты информации относятся:

* снижение эффективности КС за счет потребления ее ресурсов, требуемых для функционирование программ защиты;

* более низкая производительность (по сравнению с выполняющими аналогичные функции аппаратными средствами защиты, например шифрования);

* пристыкованность многих программных средств защиты (а не их встроенность в программное обеспечение КС, рис. 4 и 5), что создает для нарушителя принципиальную возможность их обхода;

* возможность злоумышленного изменения программных средств защиты в процессе эксплуатации КС.

2 .1 Безопасность на уровне операционной системы

Операционная система является важнейшим программным компонентом любой вычислительной машины, поэтому от уровня реализации политики безопасности в каждой конкретной ОС во многом зависит и общая безопасность информационной системы.

Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь не может идти речи о разделении оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, о сетевой безопасности трудно сказать что-либо определенное, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.

Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium - это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов безопасности. В результате этого любое приложение может получить доступ ко всему объему доступной оперативной памяти как с правами чтения, так и с правами записи. Меры сетевой безопасности присутствуют, однако, их реализация не на высоте. Более того, в версии Windows 95 была допущена основательная ошибка, позволяющая удаленно буквально за несколько пакетов приводить к "зависанию" ЭВМ, что также значительно подорвало репутацию ОС, в последующих версиях было сделано много шагов по улучшению сетевой безопасности этого клона Зима В., Молдовян А., Молдовян Н. Безопасность глобальных сетевых технологий. Серия "Мастер". - СПб.: БХВ-Петербург, 2001, с. 124. .

Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно более надежная разработка компании MicroSoft. Они являются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске (правда, шифрование данных все же не производится и файлы можно без проблем прочитать, загрузившись с диска другой операционной системы - например, MS-DOS). Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel, и могут надежно защитить данные и код процесса от других программ, если только он сам не захочет предоставлять к ним дополнительного доступа извне процесса.

За долгое время разработки было учтено множество различных сетевых атак и ошибок в системе безопасности. Исправления к ним выходили в виде блоков обновлений (англ. service pack).

Подобные документы

Изучение основных методов защиты от угроз конфиденциальности, целостности и доступности информации. Шифрование файлов являющихся конфиденциальной собственностью. Использование цифровой подписи, хеширование документов. Защита от сетевых атак в интернете.

курсовая работа , добавлен 13.12.2015

Классификация информации по значимости. Категории конфиденциальности и целостности защищаемой информации. Понятие информационной безопасности, источники информационных угроз. Направления защиты информации. Программные криптографические методы защиты.

курсовая работа , добавлен 21.04.2015

дипломная работа , добавлен 16.06.2012

дипломная работа , добавлен 08.03.2013

Необходимость защиты информации. Виды угроз безопасности ИС. Основные направления аппаратной защиты, используемые в автоматизированных информационных технологиях. Криптографические преобразования: шифрование и кодирование. Прямые каналы утечки данных.

курсовая работа , добавлен 22.05.2015

Понятие информационной безопасности, понятие и классификация, виды угроз. Характеристика средств и методов защиты информации от случайных угроз, от угроз несанкционированного вмешательства. Криптографические методы защиты информации и межсетевые экраны.

курсовая работа , добавлен 30.10.2009

Виды умышленных угроз безопасности информации. Методы и средства защиты информации. Методы и средства обеспечения безопасности информации. Криптографические методы защиты информации. Комплексные средства защиты.

реферат , добавлен 17.01.2004

Развитие новых информационных технологий и всеобщая компьютеризация. Информационная безопасность. Классификация умышленных угроз безопасности информации. Методы и средства защиты информации. Криптографические методы защиты информации.

курсовая работа , добавлен 17.03.2004

Концепция обеспечения безопасности информации в ООО "Нейрософт"; разработка системы комплексной защиты. Информационные объекты фирмы, степень их конфиденциальности, достоверности, целостности; определение источников угроз и рисков, выбор средств защиты.

курсовая работа , добавлен 23.05.2013

Основные виды угроз безопасности экономических информационных систем. Воздействие вредоносных программ. Шифрование как основной метод защиты информации. Правовые основы обеспечения информационной безопасности. Сущность криптографических методов.

К типовым угрозам безопасности информации при использовании глобальных компьютерных сетей относятся:

анализ сетевого трафика («перехват»);
подмена субъекта или объекта сети («маскарад»);
внедрение ложного объекта сети («человек посередине», «Мап-in-Middle» - MiM);
отказ в обслуживании (Deny of Service - DoS) или «распределенный» отказ в обслуживании (Distributed Deny of Service - DDoS).

Опосредованными угрозами безопасности информации при работе в сети Интернет, вытекающими из перечисленных выше типовых угроз, являются:

выполнение на компьютере пользователя небезопасного (потенциально вредоносного) программного кода;
утечка конфиденциальной информации пользователя (персональных данных, коммерческой тайны);
блокирование работы сетевой службы (Web-сервера, почтового сервера, сервера доступа Интернет-провайдера и т. п.).

Основные причины, облегчающие нарушителю реализацию угроз безопасности информации в распределенных компьютерных системах:

отсутствие выделенного канала связи между объектами распределенной КС (наличие широковещательной среды передачи данных, например среды ЕШете^, что позволяет нарушителю анализировать сетевой трафик в подобных системах;
возможность взаимодействия объектов распределенной КС без установления виртуального канала между ними, что не позволяет надежно идентифицировать объект или субъект распределенной КС и организовать защиту передаваемой информации;
использование недостаточно надежных протоколов аутентификации объектов распределенной КС перед установлением виртуального канала между ними, что позволяет нарушителю при перехвате передаваемых сообщений выдать себя за одну из сторон соединения;
отсутствие контроля создания и использования виртуальных каналов между объектами распределенной КС, что позволяет нарушителю удаленно добиться реализации угрозы отказа в обслуживании в КС (например, любой объект распределенной КС может анонимно послать любое количество сообщений от имени других объектов КС);
отсутствие возможности контроля маршрута получаемых сообщений, что не позволяет подтвердить адрес отправителя данных и определить инициатора удаленной атаки на КС;
отсутствие полной информации об объектах КС, с которыми требуется создать соединение, что приводит к необходимости отправки широковещательного запроса или подключения к поисковому серверу (нарушитель при этом имеет возможность внедрения ложного объекта в распределенную КС и выдать один из ее объектов за другой);
отсутствие шифрования передаваемых сообщений, что позволяет нарушителю получить несанкционированный доступ к информации в распределенной КС.

К основным методам создания безопасных распределенных КС относятся:

Использование выделенных каналов связи путем физического соединения каждой пары объектов распределенной

КС или применения топологии «звезда» и сетевого коммутатора, через который осуществляется связь между объектами;

разработка дополнительных средств идентификации объектов распределенной КС перед созданием виртуального канала связи между ними и применение средств шифрования передаваемой по этому каналу информации;
контроль маршрута поступающих сообщений;
контроль создания и использования виртуального соединения между объектами распределенной КС (например, ограничение количества запросов на установку соединения от одного из объектов сети и разрыв уже установленного соединения после истечения определенного интервала времени);
разработка распределенной КС с полной информацией об ее объектах, если это возможно, или организация взаимодействия между объектом КС и поисковым сервером только с созданием виртуального канала.

Одним из методов защиты от перечисленных выше угроз является технология виртуальных частных сетей (Virtual Private Network - VPN). Подобно созданию выделенного канала связи VPN позволяют установить защищенное цифровое соединение между двумя участниками (или сетями) и создать глобальную сеть из существующих локальных сетей. Трафик VPN передается поверх IP-трафика и использует в качестве протокола транспортного уровня датаграммы, что позволяет ему спокойно проходить через Интернет. Для скрытия передаваемых данных в VPN осуществляется их шифрование. Существуют аппаратные решения VPN, обеспечивающие максимальную защиту, а также программные или основанные на протоколах реализации.

Одним из примеров аппаратного решения при построении VPN между двумя локальными вычислительными сетями (ЛВС) организации является применение криптомаршрутизаторов (рис. 1.24).

Характеристики программно-аппаратного средства защиты - криптомаршрутизатора:

физическое разделение внешних (с сетью Интернет) и внутренних (с хостами обслуживаемой подсети) интерфейсов (например, с помощью двух разных сетевых карт);
возможность шифрования всех исходящих (в другие ЛВС организации) и расшифрования всех входящих (из этих ЛВС) пакетов данных.

Рис. 1.24.

Обозначим через CR X и CR 2 криптомаршрутизаторы 1 и 2 соответственно, а через AD(A), AD(X), AD(CR X) и AD(CR 2) - IP-ад- реса рабочих станций А и X и криптомаршрутизаторов. Алгоритм работы криптомаршрутизатора CR X при передаче пакета данных от рабочей станции А к рабочей станции X будет следующим:

1) по таблице маршрутов ищется адрес криптомаршрутизатора, который обслуживает подсеть, содержащую получателя пакета (.AD{CR 2))
2) определяется интерфейс, через который доступна подсеть, содержащая CR 2 ;
3) выполняется шифрование всего пакета от А (вместе с его заголовком) на сеансовом ключе связи CR X и CR 2 , извлеченном из таблицы маршрутов;
4) к полученным данным добавляется заголовок, содержащий AD(CR X), в качестве адреса отправителя, и AD(CR 2) в качестве адреса получателя пакета;
5) сформированный пакет отправляется через сеть Интернет.

Алгоритм работы криптомаршрутизатора CR 2 при получении

пакета для рабочей станции X:

1) из таблицы маршрутов извлекается сеансовый ключ связи CR X и CR 2 ;
2) выполняется расшифрование данных полученного пакета;
3) если после расшифрования структура «вложенного» пакета некорректна или адрес его получателя не соответствует обслуживаемой CR 2 подсети (не совпадает с AD(X)), то полученный пакет уничтожается;
4) расшифрованный пакет, содержащий AD(A) в поле отправителя и AD(X) в поле получателя, передается X через внутренний интерфейс ЛВС.

В рассмотренном варианте защиты от несанкционированного доступа достигается полная прозрачность работы криптомаршрутизаторов для функционирования любого сетевого программного обеспечения, использующего стек протоколов TCP/IP. Обеспечивается скрытость адресного пространства подсетей организации и его независимость от адресов в сети Интернет (аналогично технологии трансляции сетевых адресов Network Address Translation - NAT). Степень защиты передаваемой информации полностью определяется стойкостью к «взлому» используемой функции шифрования. Пользователи защищаемых подсетей не замечают никакого изменения в работе сети, кроме некоторого замедления за счет шифрования и расшифрования передаваемых пакетов.

При работе с большим количеством защищаемых подсетей необходимо выделение специального криптомаршрутизатора с функциями центра распределения ключей шифрования для связи между парами криптомаршрутизаторов, которые в этом случае могут работать в двух режимах - загрузки конфигурации и основном - и имеют на защищенном носителе один маршрут и один ключ шифрования (мастер-ключ) для связи с центром распределения ключей.

После успешной установки соединения центра распределения ключей с одним из криптомаршрутизаторов ему высылается его таблица маршрутов, зашифрованная общим с центром мастер-ключом. После получения и расшифрования таблицы маршрутов криптомаршрутизатор переходит в основной режим работы.

Программные средства построения VPN могут обеспечивать защищенную связь между двумя объектами сети на различных уровнях модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI):

канальном - с использованием протоколов РРТР (Point to Point Tunnel Protocol), L2TP (Layer 2 Tunnel Protocol), L2F (Layer 2 Forwarding); VPN на канальном уровне обычно используется для соединения удаленного компьютера с одним из серверов ЛВС;
сетевом - с использованием протоколов SKIP (Simple Key management for Internet Protocol), IPSec (Internetwork Protocol Security); VPN на сетевом уровне могут использоваться как для соединения удаленного компьютера и сервера, так и для соединения двух ЛВС;
сеансовом - протоколы SSL (см. парагр. 1.3), TLS (Transport Layer Security), SOCKS; VPN на сеансовом уровне может создаваться поверх VPN на канальном и сетевом уровнях.

Программные средства построения VPN создают так называемый туннель, по которому передаются зашифрованные данные. Рассмотрим построение VPN на основе протокола SKIP. Заголовок SKIP-пакета является стандартным IP-заголовком, и поэтому защищенный с помощью протокола SKIP пакет будет распространяться и маршрутизироваться стандартными устройствами любой ТСР/1Р-сети.

SKIP шифрует IP-пакеты, ничего не зная о приложениях, пользователях или процессах, их формирующих; он обрабатывает весь трафик, не накладывая никаких ограничений на вышележащее программное обеспечение. SKIP независим от сеанса: для организации защищенного взаимодействия между парой абонентов не требуется никакого дополнительного информационного обмена и передачи по каналам связи какой-либо открытой информации.

В основе SKIP лежит криптография открытых ключей Диф- фи - Хеллмана, которой пока в рамках такой сети, как Интернет, нет альтернативы. Эта криптографическая система предоставляет возможность каждому участнику защищенного взаимодействия обеспечить полную конфиденциальность информации за счет неразглашения собственного закрытого ключа и в то же время позволяет взаимодействовать с любым, даже незнакомым партнером путем безопасного обмена с ним открытым ключом. Еще одной чертой SKIP является его независимость от системы симметричного шифрования. Пользователь может выбирать любой из предлагаемых поставщиком криптоалгоритмов или использовать свой алгоритм шифрования.

В соответствии с протоколом SKIP для всей защищенной сети выбирается большое простое число р и целое число а (1 ). Условия выбора р: длина не менее 512 бит, разложение числа р - 1 на множители должно содержать по крайней мере один большой простой множитель.

Основные шаги протокола SKIP:

.Л: генерирует случайный закрытый ключ х А и вычисляет открытый ключ у А = а ХА {mod р }.

2. А -» В (и всем остальным абонентам сети): у А (открытые ключи абонентов помещаются в общедоступный справочник).
3. В : генерирует случайный закрытый ключ х в и вычисляет открытый ключ у в = а хв {mod р).
4. В -> А: у в.
5. А: К АВ = y B XA {mod р) = = а ХВ ХА {mod р).
6. В: вычисляет общий секретный ключ К АВ = у/ й {тоб р } = = а ХА " хв | moc j р}

Общий секретный ключ К АВ не используется непосредственно для шифрования трафика между абонентами А и В и не может быть скомпрометирован (криптоаналитик не имеет достаточного материала для его раскрытия). Для ускорения обмена данными общие секретные ключи на каждом из узлов защищенной сети могут рассчитываться заранее и храниться в зашифрованном виде вместе с закрытыми ключами асимметричного шифрования.

Продолжение протокола SKIP:

7. А (отправитель): генерирует случайный пакетный (сеансовый) ключ К р, шифрует с помощью этого ключа исходный IP -пакет Р С=Е КР {Р), укладывает его (инкапсулирует) в блок данных SKIP-пакета, шифрует К Р с помощью общего секретного ключа ЕК=Е кав (К р), помещает его в заголовок SKIP-пакета (в заголовке резервируется место для контрольного значения /), инкапсулирует полученный SKIP-пакет в блок данных нового IP-пакета Р" (его заголовок совпадает с заголовком Р), вычисляет /= Н(К Р, Р") и помещает I в заголовок SKIP-пакета.

Поскольку пакетный ключ зашифрован на общем секретном ключе двух абонентов сети, исключается возможность подмены имитовставки / и расшифрования исходного IP-пакета С.

8. А -> Получатель В: Р".
9. В: извлекает ЕК и расшифровывает пакетный ключ К р - D kab (EK), извлекает /, вычисляет контрольное значение Н(К Р, Р") и сравнивает его с /, извлекает С, расшифровывает исходный IP-пакет Р= D KP (C).

Смена пакетного ключа повышает защищенность обмена, так как его раскрытие позволит расшифровать только один (или небольшую часть) из IP-пакетов. В новых реализациях SKIP ЕК= E SK (K P), где сеансовый ключ SK= Н(К АВ, N), N - случайное число, генерируемое отправителем и включаемое в SKIP-заголо- вок вместе с ЕК и I (N - время в часах от 0 часов 01.01.95). Если текущее время отличается от N более чем на 1, то получатель не принимает пакет.

Протокол SKIP базируется на открытых ключах, поэтому для подтверждения их подлинности можно использовать цифровые сертификаты, описанные в рекомендации ITU Х.509. Дополнительная спецификация протокола определяет процедуру обмена информацией о поддерживаемых алгоритмах шифрования для данного узла защищенной сети.

Архитектура протокола IPSec приведена на рис. 1.25. Протокол заголовка аутентификации (Authentication Header - АН) предназначен для защиты от атак, связанных с несанкционированным изменением содержимого пакета, в том числе от подмены адреса отправителя сетевого уровня. Протокол инкапсуляции зашифрованных данных (Encapsulated Security Payload - ESP) предназначен для обеспечения конфиденциальности данных. Необязательная опция аутентификации в этом протоколе может дополнительно обеспечить контроль целостности зашифрованных данных.

Рис. 1.25.

Для управления параметрами защищенной связи и криптографическими ключами в протоколе IPSec используются протокол ассоциаций безопасности и управления ключами Интернета ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol) и протокол Oakley, иногда называемый IKE (Internet Key Exchange).

Процесс соединения IPSec разделяется на две фазы (рис. 1.26). На первой фазе узел IPSec устанавливает подключение к удаленному узлу или сети. Удаленный узел/сеть проверяет учетные данные запрашивающего узла, и обе стороны согласуют способ проверки подлинности, используемый для соединения.

Компьютер А Компьютер В

Установление

Рис. 1.26.

На второй фазе соединения IPSec между узлами IPSec создается ассоциация безопасности (SA). При этом в базу данных SA (область интерпретации, Domain of Interpretation - DOI) вносится информация о конфигурации, в частности, алгоритм шифрования, параметры обмена сеансовыми ключами и т. п. Эта фаза собственно и управляет соединением IPSec между удаленными узлами и сетями.

Протокол ISAKMP определяет основу для установления SA и не связан ни с одним конкретным криптографическим алгоритмом или протоколом. Протокол Oakley является протоколом определения ключей, который использует алгоритм обмена ключами Диффи - Хеллмана (Diffie-Hellman - DH).

Протокол Oakley разработан для устранения недостатков протокола DH, связанных с атаками засорения (нарушитель подменяет IP-адрес отправителя и посылает получателю свой открытый ключ, вынуждая его многократно бесполезно выполнять операцию возведения в степень по модулю) и атаками «человек посередине».

Каждая сторона в протоколе Oakley должна в начальном сообщении послать случайное число (рецепт) R, которое другая сторона должна подтвердить в своем ответном сообщении (первом сообщении обмена ключами, содержащем открытый ключ). Если IP-адрес отправителя был подменен, то нарушитель не получит подтверждающего сообщения, не сможет правильно составить свое подтверждение и загрузить другой узел бесполезной работой.

Требования к рецепту:

1) он должен зависеть от параметров генерирующей стороны;
2) генерирующий рецепт узел должен использовать при этом локальную секретную информацию без необходимости хранения копий отправленных рецептов;
3) генерация и проверка рецептов в подтверждениях должны выполняться быстро для блокирования DoS-атак.

Протокол Oakley также поддерживает использование групп G для протокола DH. В каждой группе определяются два глобальных параметра (частей открытого ключа) и криптографический алгоритм (Диффи - Хеллмана или основанный на эллиптических кривых). Для защиты от атак воспроизведения применяются случайные числа (оказии) N, которые появляются в ответных сообщениях и на определенных шагах шифруются.

Для взаимной аутентификации сторон в протоколе Oakley могут использоваться:

1) механизм ЭЦП для подписания доступного обеим сторонам хеш-значения;
2) асимметричное шифрование идентификаторов и оказий личным (закрытым) ключом участника;
3) симметричное шифрование сеансовым ключом, генерируемым с помощью дополнительного алгоритма.

Пример энергичного обмена по протоколу Oakley (базовый вариант состоит из четырех шагов - на первом и втором шагах только согласовываются параметры защищенной связи без вычисления открытых ключей и сеансового ключа):

1. А -> В: R a , тип сообщения, G, у А, предлагаемые криптоалгоритмы С А, А, В, N a , E ska (H(A, В, N a , G, у А, Q).
2. В -> A: R B , R a , тип сообщения, G, у в, выбранные криптоалгоритмы С в, В, A, N B , N a , E skb (H(B, A, N b , N a , G, y B , y A , Q).
3. А -> В: Я А, Я в, тип сообщения, (?, у А, С в, А, В, Ы в, В, М а, N в, (7, у А, у в, С в)).

На шаге 2 В проверяет ЭЦП с помощью РК А, подтверждает получение сообщения рецептом Л А, добавляет к ответному сообщению свой рецепт и две оказии. На шаге 3 А проверяет ЭЦП с помощью РК В, свои рецепт и оказию, формирует и отправляет ответное сообщение.

Формат заголовка протокола АН приведен на рис. 1.27.

Рис. 1.27.

Поле индекса параметров безопасности (Security Parameters Index - SPI) является указателем на ассоциацию безопасности. Значение поля последовательного номера пакета формируется отправителем и служит для защиты от атак, связанных с повторным использованием данных процесса аутентификации. В процессе формирования данных аутентификации последовательно вычисляется хеш-функция от объединения исходного пакета и некоторого предварительно согласованного ключа, а затем от объединения полученного результата и преобразованного ключа.

Аутентификация АН предотвращает манипулирование полями IP-заголовка во время прохождения пакета, но по этой причине данный протокол нельзя применять в среде, где используется механизм трансляции сетевых адресов (NAT), так как манипулирование IP-заголовками необходимо для его работы.

Формат заголовка протокола ESP приведен на рис. 1.28. Поскольку основной целью ESP является обеспечение конфиденциальности данных, разные виды информации могут требовать применения различных алгоритмов шифрования, и формат ESP может претерпевать значительные изменения в зависимости от используемых криптографических алгоритмов. Поле данных аутентификации не является обязательным в заголовке ESP. Получатель пакета ESP расшифровывает заголовок ESP и использует параметры и данные применяемого криптографического алгоритма для расшифрования информации транспортного уровня.

Рис. 1.28.

Различают два режима применения ESP и АН (а также их комбинации) - транспортный и туннельный:

транспортный режим используется для защиты поля данных IP-пакета, содержащего протоколы транспортного уровня (TCP, UDP, ICMP), которое, в свою очередь, содержит информацию прикладных служб. Примером применения транспортного режима является передача электронной почты. Все промежуточные узлы на маршруте пакета от отправителя к получателю используют только открытую информацию сетевого уровня и, возможно, некоторые опциональные заголовки пакета. Недостатком транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и направлениях передачи информации, области интересов абонентов, сведения о руководителях;
туннельный режим предполагает защиту всего пакета, включая заголовок сетевого уровня. Туннельный режим применяется в случае необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета, использующего туннельный режим, заполняются VPN-сервером (например, межсетевым экраном организации) и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана. После расшифрования межсетевым экраном начального заголовка сетевого уровня исходный пакет направляется получателю.

В табл. 1.3 приведено сравнение протоколов IPSec и SSL.

Таблица 1.3. Сравнение протоколов IPSec и SSL

Характеристика
Аппаратная независимость
Изменение кода	Не требуется изменений для приложений. Может потребовать доступ к исходному коду стека протоколов TCP/IP	Требуются изменения в приложениях. Могут потребоваться новые DLL или доступ к исходному коду приложений
	IP-пакет целиком. Включает защиту для протоколов высших уровней	Только уровень приложений
Фильтрация пакетов	Основана на аутентифицированных заголовках, адресах отправителя и получателя и т. п. Подходит для маршрутизаторов	Основана на содержимом и семантике высокого уровня. Более интеллектуальная и более сложная
Производительность	Меньшее число переключений контекста и перемещения данных	Большее число переключений контекста и перемещения данных. Большие блоки данных могут ускорить криптографические операции и обеспечить лучшее сжатие
Платформы	Любые системы, включая маршрутизаторы	В основном конечные системы (клиенты/серверы), а также межсетевые экраны
Межсетевой эк- ранЛ/РИ	Весь трафик защищен	Защищен только трафик уровня приложений. Сообщения протоколов ICMP, RSVP, QoS и т. п. могут быть не защищены
Прозрачность	Для пользователей и приложений	Только для пользователей

Среди программно-аппаратных и программных средств обеспечения информационной безопасности при работе в сети Интернет можно выделить межсетевые экраны, средства анализа защищенности (сканеры уязвимостей), системы обнаружения атак и системы контроля содержимого (контент-анализа, content filtering).

Межсетевые экраны (брандмауэры, firewall) реализуют набор правил, которые определяют условия прохождения пакетов данных из одной части распределенной КС (открытой) в другую (защищенную). Обычно межсетевые экраны (МЭ) устанавливаются между сетью Интернет и локальной вычислительной сетью организации (рис. 1.29), хотя могут размещаться и внутри корпоративной сети (в том числе на каждом компьютере - персональные МЭ). В зависимости от уровня взаимодействия объектов сети основными разновидностями МЭ являются фильтрующие маршрутизаторы, шлюзы сеансового уровня и шлюзы прикладного уровня. В состав МЭ экспертного уровня включаются компоненты, соответствующие двум или всем трем указанным разновидностям.

Рис. 1.29.

Основной функцией фильтрующих маршрутизаторов, работающих на сетевом уровне эталонной модели, является фильтрация пакетов данных, входящих в защищенную часть сети или исходящих из нее. При фильтрации используется информация из заголовков пакетов:

1Р-адрес отправителя пакета;
1Р-адрес получателя пакета;
порт отравителя пакета;
порт получателя пакета;
тип протокола;
флаг фрагментации пакета.

Напомним, что под портом понимается числовой идентификатор (от 0 до 65 535), используемый клиентской и серверной программами для отправки и приема сообщений.

Правила фильтрации определяют, разрешается или блокируется прохождение через МЭ пакета с задаваемыми этими правилами параметрами. На рис. 1.30 и 1.31 приведен пример создания такого правила. К основным достоинствам фильтрующих

1.6. Методы и средства защиты информации в сети Интернет

Рис. 1.30.

Рис. 1.31. Добавление информации о протоколе и порте в правило фильтрации маршрутизаторов относятся простота их создания, установки и конфигурирования, прозрачность для приложений и пользователей КС и минимальное влияние на их производительность, невысокая стоимость. Недостатки фильтрующих маршрутизаторов:

отсутствие аутентификации на уровне пользователей КС;
уязвимость для подмены 1Р-адреса в заголовке пакета;
незащищенность от угроз нарушения конфиденциальности и целостности передаваемой информации;
сильная зависимость эффективности набора правил фильтрации от уровня знаний администратора МЭ конкретных протоколов;
открытость 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети.

Шлюзы сеансового уровня выполняют две основные функции:

контроль виртуального соединения между рабочей станцией защищенной части сети и хостом ее незащищенной части;
трансляцию 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети.

Шлюз сеансового уровня устанавливает соединение с внешним хостом от имени авторизованного клиента из защищенной части сети, создает виртуальный канал по протоколу ТСР, после этого копирует пакеты данных в обоих направлениях без их фильтрации. Когда сеанс связи завершается, МЭ разрывает установленное соединение с внешним хостом.

В процессе выполняемой шлюзом сеансового уровня процедуры трансляции 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети происходит их преобразование в один 1Р-адрес, ассоциированный с МЭ. Это исключает прямое взаимодействие между хостами защищенной и открытой сетей и не позволяет нарушителю осуществлять атаку путем подмены 1Р-адресов.

К достоинствам шлюзов сеансового уровня относятся также их простота и надежность программной реализации. К недостаткам - отсутствие возможности проверять содержимое передаваемой информации, что позволяет нарушителю пытаться передать пакеты с вредоносным программным кодом через подобный МЭ и обратиться затем напрямую к одному из серверов (например, Veb-cepBepy) атакуемой КС.

Шлюзы прикладного уровня не только исключают прямое взаимодействие между авторизованным клиентом из защищенной части сети и хостом из ее открытой части, но и фильтруют все входящие и исходящие пакеты данных на прикладном уровне (т. е. на основе анализа содержания передаваемых данных). К основным функциям шлюзов прикладного уровня относятся:

идентификация и аутентификация пользователя КС при попытке установить соединение;
проверка целостности передаваемых данных;
разграничение доступа к ресурсам защищенной и открытой частей распределенной КС;
фильтрация и преобразование передаваемых сообщений (обнаружение вредоносного программного кода, шифрование и расшифрование и т. п.);
регистрация событий в специальном журнале;
кэширование запрашиваемых извне данных, размещенных на компьютерах внутренней сети (для повышения производительности КС).

Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокую степень защиты КС от удаленных атак, поскольку любое взаимодействие с хостами открытой части сети реализуется через программы-посредники, которые полностью контролируют весь входящий и исходящий трафик. К другим достоинствам шлюзов прикладного уровня относятся:

скрытость структуры защищенной части сети для остальных хостов (доменное имя компьютера со шлюзом прикладного уровня может быть единственным известным внешним серверам именем);
надежная аутентификация и регистрация проходящих сообщений;
более простые правила фильтрации пакетов на сетевом уровне, в соответствии с которыми маршрутизатор должен пропускать только трафик, предназначенный для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик;
возможность реализации дополнительных проверок, что уменьшает вероятность использования ошибок в стандартном программном обеспечении для реализации угроз безопасности информации в КС.

Основными недостатками шлюзов прикладного уровня являются более высокая стоимость, сложность разработки, установки и конфигурирования, снижение производительности КС, «непрозрачность» для приложений и пользователей КС.

Межсетевые экраны могут использоваться для создания виртуальных частных сетей.

Общим недостатком МЭ любого вида является то, что эти программно-аппаратные средства защиты в принципе не могут предотвратить многих видов атак (например, угрозы несанкционированного доступа к информации с использованием ложного сервера службы доменных имен сети Интернет, угрозы анализа сетевого трафика при отсутствии VPN, угрозы отказа в обслуживании). Реализовать угрозу доступности информации в КС, использующей МЭ, может оказаться нарушителю даже проще, так как достаточно атаковать только хост с МЭ для фактического отключения от внешней сети всех компьютеров защищенной части сети.

В Руководящем документе ФСТЭК России «Средства вычислительной техники. Межсетевые экраны. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации» установлено пять классов защищенности МЭ (наиболее защищенным является первый класс). Например, для пятого класса защищенности требуется фильтрация пакетов на сетевом уровне на основе IP-адресов отправителя и получателя, а для второго класса - фильтрация на сетевом, транспортном и прикладном уровнях со скрытием субъектов и объектов защищаемой сети и трансляцией сетевых адресов.

Наиболее распространенными схемами размещения межсетевых экранов в локальной вычислительной сети организации являются:

1) межсетевой экран, представленный как фильтрующий маршрутизатор;
2) межсетевой экран на основе двухпортового шлюза;
3) межсетевой экран на основе экранированного шлюза;
4) межсетевой экран с экранированной подсетью.

Правила доступа к внутренним ресурсам компьютерной сети

организации, реализуемые межсетевым экраном, должны базироваться на одном из следующих принципов:

запрещать все попытки доступа, которые не разрешены в явной форме;
разрешать все попытки доступа, которые не запрещены в явной форме.

Фильтрующий маршрутизатор, расположенный между защищаемой сетью и Интернетом, может реализовывать любую из указанных политик безопасности.

Межсетевой экран на базе двухпортового прикладного шлюза представляет собой хост с двумя сетевыми интерфейсами.

При передаче информации между этими интерфейсами и осуществляется основная фильтрация. Для обеспечения дополнительной защиты между прикладным шлюзом и Интернетом размещают фильтрующий маршрутизатор. В результате между прикладным шлюзом и маршрутизатором образуется внутренняя экранированная подсеть. Ее можно использовать для размещения доступного извне информационного сервера. Размещение информационного сервера увеличивает безопасность сети, поскольку даже при проникновении на него нарушитель не сможет получить доступ к службам корпоративной сети через шлюз с двумя интерфейсами.

В отличие от схемы межсетевого экрана с фильтрующим маршрутизатором прикладной шлюз полностью блокирует 1Р-трафик между Интернетом и защищаемой сетью. Только уполномоченные приложения, расположенные на прикладном шлюзе, могут предоставлять услуги и доступ пользователям.

Данный вариант межсетевого экрана реализует политику безопасности, основанную на принципе «запрещено все, что не разрешено в явной форме», причем пользователю доступны только те сетевые службы, для которых определены соответствующие полномочия. Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности, поскольку маршруты к защищенной подсети известны лишь межсетевому экрану и скрыты от внешних систем.

Рассматриваемая схема организации межсетевого экрана относительно проста и достаточно эффективна. Поскольку межсетевой экран использует отдельный хост, то на нем могут быть установлены программы для усиленной аутентификации пользователей. Межсетевой экран может также протоколировать доступ, попытки зондирования и атак системы, что позволяет выявить действия нарушителей.

Межсетевой экран на основе экранированного шлюза обладает большей гибкостью по сравнению с межсетевым экраном, построенным на основе шлюза с двумя интерфейсами, однако эта гибкость достигается ценой некоторого уменьшения безопасности. Межсетевой экран состоит из фильтрующего маршрутизатора и прикладного шлюза, размещаемого со стороны внутренней сети. Прикладной шлюз реализуется на отдельном хосте и имеет только один сетевой интерфейс.

В данной схеме безопасность вначале обеспечивается фильтрующим маршрутизатором, который фильтрует или блокирует потенциально опасные протоколы, чтобы они не достигли прикладного шлюза и внутренних систем корпоративной сети. Пакетная фильтрация в фильтрующем маршрутизаторе может быть реализована на основе одного из следующих правил:

внутренним хостам позволяется открывать соединения с хостами в сети Интернет для определенных сервисов;
запрещаются все соединения от внутренних хостов (им надлежит использовать уполномоченные приложения на прикладном шлюзе).

В подобной конфигурации межсетевой экран может использовать комбинацию двух политик, соотношение между которыми зависит от конкретной политики безопасности, принятой во внутренней сети. В частности, пакетная фильтрация на фильтрующем маршрутизаторе может быть организована таким образом, чтобы прикладной шлюз, используя свои уполномоченные приложения, обеспечивал для систем защищаемой сети сервисы типа Telnet, FTP, SMTP.

Основной недостаток схемы межсетевого экрана с экранированным шлюзом заключается в том, что если нарушитель сумеет проникнуть на данный хост, перед ним окажутся незащищенными системы внутренней сети. Другой недостаток связан с возможной компрометацией маршрутизатора, которая приведет к тому, что внутренняя сеть станет доступна нарушителю.

Межсетевой экран, состоящий из экранированной подсети, представляет собой развитие схемы межсетевого экрана на основе экранированного шлюза. Для создания экранированной подсети используются два экранирующих маршрутизатора. Внешний маршрутизатор располагается между Интернетом и экранируемой подсетью, а внутренний - между экранируемой подсетью и защищаемой внутренней сетью.

В экранируемую подсеть входит прикладной шлюз, а также могут включаться информационные серверы и другие системы, требующие контролируемого доступа. Эта схема межсетевого экрана обеспечивает высокий уровень безопасности благодаря организации экранированной подсети, которая еще лучше изолирует внутреннюю защищаемую сеть от Интернета.

Внешний маршрутизатор защищает от вторжений из Интернета как экранированную подсеть, так и внутреннюю сеть. Внешний маршрутизатор запрещает доступ из глобальной сети к системам корпоративной сети и блокирует весь трафик к Интернету, идущий от систем, которые не должны являться инициаторами соединений. Этот маршрутизатор может быть использован также для блокирования других уязвимых протоколов, которые не должны использоваться компьютерами внутренней сети или от них.

Внутренний маршрутизатор защищает внутреннюю сеть от несанкционированного доступа как из Интернета, так и внутри экранированной подсети. Кроме того, он осуществляет большую часть пакетной фильтрации, а также управляет трафиком к системам внутренней сети и от них.

Межсетевой экран с экранированной подсетью хорошо подходит для защиты сетей с большими объемами трафика или с высокими скоростями обмена данными. К его недостаткам можно отнести то, что пара фильтрующих маршрутизаторов нуждается в большом внимании для обеспечения необходимого уровня безопасности, поскольку из-за ошибок в их конфигурировании могут возникнуть провалы в системе безопасности всей сети. Кроме того, существует принципиальная возможность доступа в обход прикладного шлюза.

Основными функциями программных средств анализа защищенности КС (сканеров уязвимости, Vulnerability-Assessment) являются:

проверка используемых в системе средств идентификации и аутентификации, разграничения доступа, аудита и правильности их настроек с точки зрения безопасности информации в КС;
контроль целостности системного и прикладного программного обеспечения КС;
проверка наличия известных (например, опубликованных на Web-сайте изготовителя вместе с рекомендациями по исправлению ситуации) неустраненных уязвимостей в системных и прикладных программах, используемых в КС, и др.

Средства анализа защищенности работают на основе сценариев проверки, хранящихся в специальных базах данных, и выдают результаты своей работы в виде отчетов, которые могут быть конвертированы в различные форматы. Существуют две категории сканеров уязвимостей:

системы уровня хоста, предназначенные для анализа защищенности компьютера, на котором они запускаются;
системы уровня сети, предназначенные для проверки защищенности корпоративной локальной вычислительной сети со стороны Интернета.

Для выполнения проверок безопасности сканеры уязвимостей уровня сети используют архитектуру «клиент-сервер». Сервер выполняет проверки, а клиент конфигурирует и управляет сеансами сканирования на проверяемом компьютере. Тот факт, что клиент и сервер могут быть разделены, предоставляет несколько преимуществ. Во-первых, сканирующий сервер можно расположить вне вашей сети, но обращаться к нему изнутри сети через клиента. Во-вторых, различные клиенты могут поддерживать разные операционные системы.

К недостаткам средств анализа защищенности КС относятся:

зависимость их от конкретных систем;
недостаточная надежность (их применение может иногда вызывать сбои в работе анализируемых систем, например, при проверке защищенности от атак с вызовом отказа в обслуживании);
малый срок эффективной эксплуатации (не учитываются новые обнаруженные уязвимости, которые и являются наиболее опасными);
возможность использования нарушителями в целях подготовки к атаке на КС (администратору безопасности потребуется получение специального разрешения руководства на сканирование уязвимостей компьютерной системы своей организации).

Программные средства обнаружения атак (Intrusion Detection Systems - IDS) могут применяться для решения следующих задач:

обнаружения признаков атак на основе анализа журналов безопасности операционной системы, журналов МЭ и других служб (системы уровня хоста);
инспекции пакетов данных непосредственно в каналах связи (в том числе с использованием мультиагентных систем) - системы уровня сети.

Как правило, реальные системы включают в себя возможности обеих указанных категорий.

В обоих случаях средствами обнаружения атак используются базы данных сигнатур атак с зафиксированными сетевыми событиями и шаблонами известных атак. Эти средства работают в реальном масштабе времени и реагируют на попытки использования известных уязвимостей КС или несанкционированного исследования защищенной части сети организации, а также ведут журнал регистрации зафиксированных событий для последующего анализа.

Системы обнаружения атак обеспечивают дополнительные уровни защиты для защищаемой системы, потому что они контролируют работу МЭ, криптомаршрутизаторов, корпоративных серверов и файлов данных, которые являются наиболее важными для других механизмов защиты. Стратегия действий нарушителя часто включает в себя проведение атак или вывод из строя устройств защиты, обеспечивающих безопасность конкретной цели. Системы обнаружения атак смогут распознать эти первые признаки атаки и, в принципе, отреагировать на них, сведя к минимуму возможный ущерб. Кроме того, когда эти устройства откажут из-за ошибок конфигурации, из-за атаки или ошибок со стороны пользователя, системы обнаружения атак могут распознать эту проблему и уведомить представителя персонала.

К основным недостаткам средств обнаружения атак относятся:

неспособность эффективно функционировать в высокоскоростных сетях (изготовители IDS оценивают максимальную пропускную способность, при которой эти системы работают без потерь со 100%-ным анализом всего трафика, в среднем на уровне 65 Мбит/с);
возможность пропуска неизвестных атак;
необходимость постоянного обновления базы данных с сигнатурами атак;
сложность определения оптимальной реакции этих средств на обнаруженные признаки атаки.

Размещение IDS уровня сети наиболее эффективно на периметре корпоративной локальной сети с обеих сторон межсетевого экрана. Иногда IDS устанавливают перед критичными серверами (например, сервером баз данных) для контроля трафика с этим сервером. Однако в данном случае проблема состоит в том, что трафик во внутренней сети передается с большей скоростью, чем в сети внешней, что приводит к неспособности IDS справляться со всем трафиком и, как следствие, снижению пропускной способности локальной сети. Именно поэтому IDS уровня сети ставят перед конкретным сервером, контролируя только определенные соединения. В таких случаях иногда предпочтительнее установить систему обнаружения атак уровня хоста на каждом защищаемом сервере и обнаруживать атаки именно на него.

Наличие у сотрудников организации доступа к Интернету на рабочих местах имеет свои отрицательные стороны. Свое рабочее время они начинают тратить на чтение анекдотов, игры, общение с друзьями в чатах и т. п. Производительность корпоративной сети падает из-за того, что из Интернета «закачиваются» кинофильмы и музыка и задерживается прохождение деловой информации. Сотрудники накапливают и пересылают друг другу огромное количество материалов, случайное попадание которых к клиентам организации может повредить ее репутации (эротические картинки, карикатуры и пр.). Наконец, через сервисы электронной почты, имеющие?еЬ-интерфейс, может произойти утечка конфиденциальной информации.

Системы контроля содержимого предназначены для защиты от следующих угроз:

неоправданного увеличения расходов организации на оплату Интернет-трафика;
снижения производительности труда сотрудников организации;
уменьшения пропускной способности корпоративной сети для деловых нужд;
утечки конфиденциальной информации;
репутационного ущерба для имиджа организации.

Системы контроля содержимого могут быть разделены на

анализ ключевых слов и фраз в сообщениях электронной почты, ?еЬ-трафике и запрашиваемых НТМЬ-страницах. Данная возможность позволяет обнаружить и своевременно предотвратить утечку конфиденциальной информации, посылку сотрудниками резюме и спама, а также передачу других материалов, запрещенных политикой безопасности компьютерной системы организации. Очень интересной является возможность анализа запрашиваемых НТМЬ-стра- ниц. С ее помощью можно отказаться от механизма блокировки 1ЖЬ, используемого многими межсетевыми экранами, и независимо от адреса запрашиваемой страницы (в том числе и динамически создаваемой) анализировать ее содержание;
контроль отправителей и получателей сообщений электронной почты, а также адресов, к которым (и от которых) идет обращение к?еЬ-серверам и иным ресурсам Интернета. С его помощью можно выполнять фильтрацию почтового или Web-трафика, реализуя тем самым некоторые функции межсетевого экрана;
обнаружение подмены адресов сообщений электронной почты, которое очень часто используется спамерами и другими нарушителями;
антивирусная проверка содержимого электронной почты и Web-трафика, которая позволяет обнаружить, вылечить или удалить компьютерные вирусы и другие вредоносные программы;
контроль размера сообщений, не позволяющий передавать слишком длинные сообщения или требующий временно отложить их передачу до того момента, когда канал доступа в Интернет будет менее всего нагружен (например, в нерабочее время);
контроль количества и типа вложений в сообщения электронной почты, а также контроль файлов, передаваемых в рамках Web-трафика. Это одна из самых интересных возможностей, которая позволяет анализировать не просто текст сообщения, но и текст, содержащийся в том или ином файле, например в документе Microsoft Word или архиве ZIP. Помимо указанных форматов некоторые системы могут также распознавать и анализировать видео- и аудиофайлы, графические изображения, PDF-файлы, исполняемые файлы и даже зашифрованные сообщения. Существуют системы, позволяющие распознавать в большом числе графических форматов картинки определенного содержания;
контроль и блокирование файлов cookies, а также мобильного кода Java, ActiveX, JavaScript, VBScript и т. д.;
категорирование Интернет-ресурсов («для взрослых», «развлечения», «финансы» и т. д.) и разграничение доступа сотрудников организации к ресурсам различных категорий (в том числе и в зависимости от времени суток);
реализации различных вариантов реагирования, начиная от удаления или временного блокирования сообщения, вырезания запрещенного вложения и лечения зараженного файла и заканчивая направлением копии сообщения администратору безопасности или руководителю нарушителя и уведомлением как администратора безопасности, так и отправителя и получателя сообщения, нарушающего политику безопасности.

Существуют два основных недостатка систем контроля почтового и ^еЬ-трафика. В первую очередь, это невозможность контроля сообщений, зашифрованных пользователями. Поэтому во многих компаниях запрещается неконтролируемая передача таких сообщений или применяется централизованное средство шифрования почтового трафика.

Второй распространенный недостаток систем контроля содержимого - трудности с заданием адресов запрещенных Veb- страниц. Во-первых, необходимо держать такой список в актуальном состоянии, чтобы своевременно обнаруживать обращения к постоянно появляющимся запретным ресурсам, а во-вторых, существует способ нестандартного задания адресов, который зачастую позволяет обойти защитный механизм системы контроля содержимого: пользователь может применить не доменное имя, что делается в абсолютном большинстве случаев, а 1Р-адрес нужного ему сервера. В случае отсутствия межсетевого экрана блокировать такой доступ будет сложно.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют способы несанкционированного доступа к информации в компьютерных системах?
2. Какие способы аутентификации пользователей могут применяться в компьютерных системах?
3. В чем основные недостатки парольной аутентификации и как она может быть усилена?
4. В чем сущность, достоинства и недостатки аутентификации на основе модели «рукопожатия»?
5. Какие биометрические характеристики пользователей могут применяться для их аутентификации? В чем преимущества подобного способа подтверждения подлинности?
6. Какие элементы аппаратного обеспечения могут применяться для аутентификации пользователей компьютерных систем?
7. Как функционирует программно-аппаратный замок, препятствующий несанкционированному доступу к ресурсам компьютера?
8. На чем основан протокол CHAP? Какие требования выдвигаются к используемому в нем случайному числу?
9. Для чего предназначен протокол Kerberos?
10. В чем достоинства протоколов непрямой аутентификации по сравнению с протоколами прямой аутентификации?
11. В чем сущность, достоинства и недостатки дискреционного разграничения доступа к объектам компьютерных систем?
12. Какие два правила применяются при мандатном разграничении доступа к объектам?
13. Какие применяются разновидности межсетевых экранов?
14. Что такое УРИ и для чего они предназначены?
15. Каковы общие недостатки всех межсетевых экранов?
16. В чем состоят функции средств анализа защищенности компьютерных систем и их основные недостатки?
17. В чем сущность систем обнаружения атак на компьютерные системы?
18. От каких угроз обеспечивают защиту системы контроля содержимого?