Проблемы защиты информации в компьютерных сетях

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.

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. Механизмы обеспечения безопасности

3.1. Криптография

“Криптография”  в переводе с греческого языка  означает “тайнопись”, что вполне отражает её первоначальное предназначение. 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.

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.

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.

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 цифровая подпись

Электронная цифровая подпись – реквизит электронного документа, предназначенный для защиты данного электронного документа от подделки, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа электронной цифровой подписи и позволяющей идентифицировать владельца сертификата ключа подписи, а также установить отсутствие искажений информации в электронном документе. Электронная цифровая подпись в электронном документе равнозначна собственноручной подписи в документе на бумажном носителе при одновременном соблюдении следующих условий: сертификат ключа подписи, относящийся к этой электронной цифровой подписи, не утратил силу (действует) на момент проверки или на момент подписания электронного документа при наличии доказательств, определяющих момент подписания; подтверждена подлинностью электронной цифровой подписи в электронном документе; электронная цифровая подпись используется в соответствии со сведениями, указанными в сертификате ключа подписи.

При этом электронной документ с электронной  цифровой подписью имеет юридическое  значение при осуществлении отношений, указанных в сертификате ключа  подписи.

В скором будущем заключение договора будет  возможно в электронной форме, который будет иметь такую же юридическую силу, как и письменный документ. Для этого он должен иметь механизм электронной цифровой подписи, подтверждаемый сертификатом. Владелец сертификата ключа подписи владеет закрытым ключом электронной цифровой подписи, что позволяет ему с помощью средств электронной цифровой подписи создавать свою электронную цифровую подпись в электронных документах (подписывать электронные документы). Для того, чтобы электронный документ могли открыть и другие пользователи, разработана система открытого ключа электронной подписи.

Существует  несколько методов построения ЭЦП, а именно:

1) Шифрование  электронного документа (ЭД) на  основе симметричных алгоритмов. Данная схема предусматривает наличие в системе третьего лица – арбитра, пользующегося доверием обеих сторон. Авторизацией документа в данной схеме является сам факт шифрования ЭД секретным ключом и передачи его арбитру.

2) Использование  ассиметричных алгоритмов шифрования. Фактом подписания документа  является шифрование его на секретном ключе отправителя.

3) Развитием предыдущей идеи стала наиболее распространенная схема ЭЦП – шифрование окончательного результата обработки ЭД хеш-функцией при помощи ассиметричного алгоритма.

Появление этих разновидностей обусловлено разнообразием  задач, решаемых с помощью электронных технологий передачи и обработки электронных документов.

При генерации  ЭЦП используются параметры трех групп: общие параметры, секретный ключ и открытый ключ.

Федеральный Закон «Об электронной цифровой подписи» определяет условия использования  ЭЦП в электронных документах органами государственной власти и государственными организациями, а также юридическими и физическими лицами, при соблюдении которых:

- средства создания подписи признаются надежными;

- сама  ЭЦП признается достоверной, а  ее подделка или фальсификация  подписанных данных могут быть  точно установлены;

- предоставляются юридические гарантии безопасности передачи информации по открытым телекоммуникационным каналам;

- соблюдаются  правовые нормы, содержащие требования  к письменной форме документа;

- сохраняются  все традиционные процессуальные  функции подписи, в том числе  удостоверение полномочий подписавшей  стороны, установление подписавшего  лица и содержания сообщения,  а также роль подписи в качестве судебного доказательства;

- обеспечивается  охрана персональной информации.

В соответствии с законом владельцем сертификата ключа подписи (обладателем электронной цифровой подписи) является физическое лицо, на имя которого удостоверяющим центром выдан сертификат ключа подписи и которое владеет соответствующим закрытым ключом электронной цифровой подписи, позволяющим с помощью средств электронной цифровой подписи создавать свою электронную цифровую подпись электронных документах (подписывать электронные документы).

3.3. Идентификация и аутентификация

Идентификацию и аутентификацию можно считать основой программно-технических средств безопасности. Идентификация и аутентификация - это первая линия обороны, "проходная" информационного пространства организации.

Идентификация позволяет субъекту - пользователю или процессу, действующему от имени определенного пользователя, назвать себя, сообщив свое имя. Посредством аутентификации вторая сторона убеждается, что субъект действительно тот, за кого себя выдает. В качестве синонима слова "аутентификация" иногда используют сочетание "проверка подлинности". Субъект может подтвердить свою подлинность, если предъявит по крайней мере одну из следующих сущностей:

• нечто, что он знает: пароль, личный идентификационный номер, криптографический ключ и т.п.;
• нечто, чем он владеет: личную карточку или иное устройство аналогичного назначения;
• нечто, что является частью его самого: голос, отпечатки пальцев и т.п., то есть свои биометрические характеристики;
• нечто, ассоциированное с ним, например координаты.

Главное достоинство парольной аутентификации - простота и привычность. Пароли давно встроены в операционные системы и иные сервисы. При правильном использовании пароли могут обеспечить приемлемый для многих организаций уровень безопасности. Тем не менее по совокупности характеристик их следует признать самым слабым средством проверки подлинности. Надежность паролей основывается на способности помнить их и хранить в тайне. Ввод пароля можно подсмотреть. Пароль можно угадать методом грубой силы, используя, быть может, словарь. Если файл паролей зашифрован, но доступен на чтение, его можно перекачать к себе на компьютер и попытаться подобрать пароль, запрограммировав полный перебор.

Пароли уязвимы по отношению к электронному перехвату - это наиболее принципиальный недостаток, который нельзя компенсировать улучшением администрирования или обучением пользователей. Практически единственный выход - использование криптографии для шифрования паролей перед передачей по линиям связи.