double arrow

Основные понятия и методы защиты данных


Раздел 11 Методы и стандарты систем защиты данных в информационных системах.

Раздел 8. Компьютерные системы поддержки принятия решений и интегрированные информационные системы управления предприятиями.

Раздел 6. Эволюция ИС и ИТ в стратегическом управлении предприятиями.

Завдання для перевірки знань

1. Розкрити суть технології «клієнт-сервер».

2. Визначити основні причини появи мереж intranetї.

3. Назвати чинники, що обумовлюють ефективність intranet.

4. У чому полягає суть технології ОLАР?

5. Назвати групи принципів ті різновиди ОLАР.

6. Охарактеризувати сховища даних.

7. Для чого призначена САSЕ-технологія?

8. Назвати групи САSЕ-засобів.

9. Як класифікуються програмні агенти?

10. Дати визначення АРМ управлінського персоналу.

ИТ и ИС – согласование с внешним миром.

Революция ИТ и бизнес.

Изменение роли ИС.

Четыре эры информационных технологий в управлении.

Изменение концепции ИС.

ИС и их влияние на стратегическое управление организацией.

Человеческая система переработки информации и ее связь с принятием решений.

Этапы переработки информации и типы памяти.

ИС в помощь в процессе принятия решений в организациях.

Системы поддержки принятия решений (DSS).

Исполнительные информационные системы (ESS).

Искусственный интеллект (AI).

Виртуальная реальность (VR) и виртуальные корпорации.

Системы поддержки работы группы (GSS).

Оценка многокритериальных альтернатив: подход аналитической иерархии.

Система поддержки принятия решения Expert Choice.

Практическое применение подхода АИР.

Сравнение трех систем поддержки принятия решений.

Корпоративные (интегрированные) ИС.

Реинжениринг бизнес – процессов на основе корпоративной экономической ИС.

Этапы реинжениринга бизнес-процессов.

Клиент-сервисные экономические информационные системы.

Моделирование бизнес-процессов, CASE- технологии.

Стандарт моделирования бизнес-процессов IDEF.

CASE – средства и их характеристика.

Раздел 10 Информационные системы для транснациональных корпораций.

Транснациональная корпорация (ТНК), сущность и характеристика.

Современные требования к управлению ТНК.

ИС их влияние на управление ТНК.

Географические информационные системы (GIS) и бизнес.

GIS и их характеристика.

Тема 10-1. Интегрированные инфармационные ситемы управления предприятиями

11.1 Перемещение информации среди различных частей предприятия

11.2 Связь систем друг с другом. Интеграция

Основные понятия и методы защиты данных.

Стандарты на создание систем защиты данных.

«Оранжевая книга» национального центра защиты компьютеров США (TCSEC).

Концепция безопасности систем защиты.

Гарантированность систем защиты.

Гармонизированные критерии европейских стран (ITSEC).

Концепция защиты от НСД

Рекомендации Х.800

Проектирование систем защиты данных в ИБ.

Интерес к вопросам защиты информации в последнее время вырос, что связывают с возрастанием роли информационных ре­сурсов в конкурентной борьбе, расширением использования се­тей, а следовательно, и возможностью несанкционированного до­ступа к хранимой и передаваемой информации. Развитие средств, методов и форм автоматизации процессов хранения и обработки информации и массовое применение персональных компьютеров делают информацию гораздо более уязвимой. Информация, цир­кулирующая в них, может быть незаконно изменена, похищена или уничтожена. Основными факторами, способствующими по­вышению ее уязвимости, являются следующие:

· увеличение объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой с помощью компьютеров и других средств автоматизации;

· сосредоточение в единых базах данных информации различного назначения и принадлежности;

· расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к ресурсам вычислительной системы и информацион­ной базы;

· усложнение режимов работы технических средств вычисли­ тельных систем: широкое внедрение мультипрограммного режима, а также режима разделения времени;

· автоматизация межмашинного обмена информацией, в том числе на больших расстояниях.

Поэтому основной проблемой, которую должны решить про­ектировщики при создании системы защиты данных в ИБ, явля­ется проблема обеспечения безопасности хранимых данных, пре­дусматривающая разработку системы мер обеспечения безопас­ности, направленных на предотвращение несанкционированного получения информации, физического уничтожения или модифи­кации защищаемой информации. Вопросы разработки способов и методов защиты данных в информационной базе являются толь­ко частью проблемы проектирования системы защиты в ЭИС и в настоящее время получили большую актуальность. Этим вопро­сам посвящено много работ, но наиболее полно и системно они изложены в работах [2,12,38,41,59,68].

Чтобы разработать систему защиты, необходимо, прежде все­го определить, что такое «угроза безопасности информации», вы­явить возможные каналы утечки информации и пути несанкцио­нированного доступа к защищаемым данным. В литературе пред­ложены различные определения угрозы в зависимости от ее специфики, среды проявления, результата ее воздействия, при­носимого ею ущерба и т. д. Так, в работе [2 ] под, угрозой понима­ется целенаправленное действие, которое повышает уязвимость накапливаемой, хранимой и обрабатываемой в системе информа­ции и приводит к ее случайному или предумышленному измене­нию или уничтожению.

В работе [12 ] предлагается под «угрозой безопасности ин­формации» понимать «действие или событие, которое может при­вести к разрушению, искажению или несанкционированному ис­пользованию информационных ресурсов, включая хранимую, передаваемую и обрабатываемую информацию, а также про­граммные и обрабатываемые средства».

Случайные угрозы включают в себя ошибки, пропуски и т. д., а также события, не зависящие от человека, например природ­ные бедствия. Бедствия бывают природными или вызванными деятельностью. Меры защиты от них в основном организацион­ные. К ошибкам аппаратных и программных средств относятся повреждения компьютеров и периферийных устройств (дисков, лент и т. д.), ошибки в прикладных программах и др.

К ошибкам по невниманию, довольно часто возникающим во время технологического цикла обработки, передачи или хране­ния данных, относятся ошибки оператора или программиста, вмешательство во время выполнения тестовых программ, повреж­дение носителей информации и др.

Преднамеренные угрозы могут реализовать как внутренние для системы участники процесса обработки данных (персонал организации, сервисное звено и т. д.), так и люди, внешние по отношению к системе, так называемые «хакеры».

Авторы на примере практической деятельности коммерчес­ких банков перечисляют основные виды угроз безопасности храни­мой информации, к которым они относят:

  • копирование и кражу программного обеспечения;
  • несанкционированный ввод данных;
  • изменение или уничтожение данных на магнитных носителях;
  • саботаж;
  • кражу информации;
  • раскрытие конфиденциальной информации, используя несан­кционированный доступ к базам данных, прослушивание ка­налов и т.п.;
  • компрометацию информации посредством внесения несанк­ционированных изменений в базы данных, в результате чего ее потребитель вынужден либо отказаться от нее, либо пред­принимать дополнительные усилия для выявления изменений и восстановления истинных сведений;
  • несанкционированное использование информационных ресур­сов, которое может нанести определенный ущерб, и этот ущерб может варьироваться от сокращения поступления фи­нансовых средств до полного выхода ЭИС из строя;
  • ошибочное использование информационных ресурсов, кото­рое может привести к их разрушению, раскрытию или комп­рометации, что является следствием ошибок, имеющихся в программном обеспечении ЭИС;
  • несанкционированный обмен информацией между абонента­ми, который может привести к получению одним из них све­дений, доступ к которым ему запрещен, что по своим послед­ствиям равносильно раскрытию содержания хранимой инфор­мации;
  • отказ в обслуживании, представляющий собой угрозу, источ­ником которой может являться ЭИС, особенно опасен в ситу­ациях, когда задержка с предоставлением информацион­ных ресурсов, необходимых для принятия решения, может
    стать причиной нерациональных действий руководителей предприятия.

Под несанкционированным доступом понимается нарушение установленных правил разграничения доступа, последовавшее в результате случайных или преднамеренных действий пользова­телей или других субъектов системы разграничения, являющейся составной частью системы защиты информации. Субъекты, со­вершившие несанкционированный доступ к информации, назы­ваются нарушителями. Нарушителем может быть любой человек из следующих категорий: штатные пользователи ЭИС; сотруд­ники-программисты, сопровождающие системное, общее и прикладное программное обеспечение системы; обслуживающий пер­сонал (инженеры); другие сотрудники, имеющие санкционирован­ный доступ к ЭИС.

С точки зрения защиты информации несанкционированный доступ может иметь следующие последствия: утечка обрабаты­ваемой конфиденциальной информации, а также ее искажение или разрушение в результате умышленного разрушения работоспо­собности ЭИС.

Под каналом несанкционированного доступа к информации понимается последовательность действий лиц и выполняемых ими технологических процедур, которые либо выполняются несанк­ционированно, либо обрабатываются неправильно в результате ошибок персонала или сбоя оборудования, приводящих к несан­кционированному доступу. Действия нарушителя можно разде­лить на четыре основные категории.

1. Прерывание - прекращение нормальной обработки инфор­мации, например, вследствие разрушения вычислительных средств. Отметим, что прерывание может иметь серьезные послед­ствия даже в том случае, когда сама информация никаким воз­действиям не подвергается.

2. Кража, или раскрытие, - чтение или копирование инфор­мации с целью получения данных, которые могут быть исполь­зованы либо злоумышленником, либо третьей стороной.

3. Видоизменение информации.

4. Разрушение - необратимое изменение информации, напри­мер стирание данных с диска.

К основным способам несанкционированного получения информации, сформулированным по данным зарубежной печа­ти, относят:

· применение подслушивающих устройств (закладок);

· дистанционное фотографирование;

· перехват электронных излучений;

· принудительное электромагнитное облучение (подсветка) ли­ний связи с целью осуществления паразитной модуляции не­сущей;

· мистификация (маскировка под запросы системы);

· перехват акустических излучений и восстановление текста принтера;

· хищение носителей информации и производственных отходов;

· считывание данных из массивов других пользователей;

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

· копирование носителей информации с преодолением мер за­щиты;

· маскировка под зарегистрированного пользователя;

· использование программных ловушек;

· незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

· вывод из строя механизмов защиты.

Для обеспечения защиты хранимых данных используется не­сколько методов и механизмов их реализации. В литературе вы­деляют следующие способы защиты:

· физические (препятствие);

· законодательные;

· управление доступом;

· криптографическое закрытие.

Физические способы защиты основаны на создании физичес­ких препятствий для злоумышленника, преграждающих ему путь к защищаемой информации (строгая система пропуска на терри­торию и в помещения с аппаратурой или с носителями информа­ции). Эти способы дают защиту только от «внешних» злоумыш­ленников и не защищают информацию от тех лиц, которые обла­дают правом входа в помещение.

Законодательные средства защиты составляют законодатель­ные акты, которые регламентируют правила использования и обработки информации ограниченного доступа и устанавлива­ют меры ответственности за нарушение этих правил.

Управление доступом представляет способ защиты информа­ции путем регулирования доступа ко всем ресурсам системы (тех­ническим, программным, элементам баз данных). В автоматизи­рованных системах для информационного обеспечения должны быть регламентированы порядок работы пользователей и персо­нала, право доступа к отдельным файлам в базах данных и т. д. Управление доступом предусматривает следующие функции защиты:

· идентификацию пользователей, персонала и ресурсов системы (присвоение каждому объекту персонального идентификато­ра: имени, кода, пароля и т.п.);

· аутентификацию - опознание (установление подлинности) объекта или субъекта по предъявляемому им идентифика­тору;

· авторизацию - проверку полномочий (проверку соответствия дня недели, времени суток, запрашиваемых ресурсов и про­цедур установленному регламенту);

· разрешение и создание условий работы в пределах установлен­ного регламента;

· регистрацию (протоколирование) обращений к защищаемым ресурсам;

· реагирование (сигнализация, отключение, задержка работ, отказ в запросе) при попытках несанкционированных дей­ствий.

Самым распространенным методом установления подлинно­сти является метод паролей. Пароль представляет собой строку символов, которую пользователь должен ввести в систему каким-либо способом (напечатать, набрать на клавиатуре и т. п.)- Если введенный пароль соответствует хранящемуся в памяти, то пользователь получает доступ ко всей информации, защищенной этим паролем. Пароль можно использовать и независимо от пользователя для защиты файлов, записей, полей данных внутри записей и т.д. Используют различные виды паролей.

1. Простой пароль. Пользователь вводит такой пароль с клавиатуры после запроса, а компьютерная программа (или специальная микросхема) кодирует его и сравнивает с хранящимся в памяти эталоном. Преимущество простого пароля в том, что его не нужно записывать, а недостаток - в относительной легкости снятия защиты. Простой пароль рекомендуется использовать для защиты данных небольшого значения и стоимости.

2. Пароль однократного использования. Пользователю выдается список из N паролей, которые хранятся в памяти ком­пьютера в зашифрованном виде. После использования пароль стирается из памяти и вычеркивается из списка, так что перехват пароля теряет смысл. Такой пароль обеспечивает более высо­кую степень безопасности, но более сложен. Имеет он и другие недостатки. Во-первых, необходимо где-то хранить список паролей, так как запомнить его практически невозможно, а в случае ошибки в процессе передачи пользователь оказывается в затруднительном положении: он не знает, следует ли ему снова
передать тот же самый пароль или послать следующий. Во- вторых, возникают чисто организационные трудности: список может занимать много места в памяти, его необходимо постоян­но изменять и т. д.

3. Пароль па основе выборки символов. Пользователь выводит из пароля отдельные символы, позиции которых задаются с помощью преобразования случайных чисел или генератора псевдослучайных чисел. Очевидно, пароль следует менять доста­точно часто, поскольку постороннее лицо может в конце концов составить пароль из отдельных символов.

4. Метод «запрос-ответ». Пользователь должен дать правиль­ные ответы на набор вопросов, хранящихся в памяти компьютера и управляемых операционной системой. Иногда пользователю задается много вопросов, и он может сам выбрать те из них, на
которые он хочет ответить. Достоинство этого метода состоит в том, что пользователь может выбрать вопросы, а это дает весьма высокую степень безопасности в процессе включения в работу.

5. Пароль на основе алгоритма. Пароль определяется на осно­ве алгоритма, который хранится в памяти компьютера и извес­тен пользователю. Система выводит на экран случайное число, а пользователь, с одной стороны, и компьютер - с другой, на его
основе вычисляют по известному алгоритму пароль. Такой тип пароля обеспечивает более высокую степень безопасности, чем многие другие типы, но более сложен и требует дополнительных

6. затрат времени пользователя.

7. Пароль на основе персонального физического ключа. В памяти компьютера хранится таблица паролей, где они записаны как в зашифрованном, так и в открытом виде. Лицам, допущенным к работе в системе, выдается специальная магнитная карточка, на которую занесена информация, управляющая процессом шифревания. Пользователь должен вставить карточку в считывающее устройство и ввести свой пароль в открытом виде. Введенный пароль кодируется с использованием информации, записанной на карточке, и ищется соответствующая точка входа в таблицу паролей. Если закодированный пароль соответствует хранящемуся эталону, подлинность пользователя считается установленной. Для такого типа пароля существует угроза того, что на основе анализа
пары «шифрованный пароль - открытый пароль» злоумышленник сможет определить алгоритм кодирования. Поэтому рекомендуется применять стойкие схемы шифрования.

Парольная защита широко применяется в системах защита информации и характеризуется простотой и дешевизной реализации, малыми затратами машинного времени, не требует больших объемов памяти. Однако парольная защита часто не дает достаточного эффекта по следующим причинам.

1. Обычно задают слишком длинные пароли. Будучи не в состоянии запомнить пароль, пользователь записывает его на клочке бумаги, в записной книжке и т. п., что сразу делает пароль уязвимым.

2. Пользователи склонны к выбору тривиальных паролей, которые можно подобрать после небольшого числа попыток.

3. Процесс ввода пароля в систему поддается наблюдению даже в том случае, когда вводимые символы не отображаются на экране.

4. Таблица паролей, которая входит обычно в состав програм­ много обеспечения операционной системы, может быть изменена, что нередко и происходит. Поэтому таблица паролей должна быть закодирована, а ключ алгоритма декодирования должен нахо­диться только у лица, отвечающего за безопасность информации.

5. В систему может быть внесен «троянский конь», перехва­тывающий вводимые пароли и записывающий их в отдельный файл, поэтому при работе с новыми программными продуктами необходима большая осторожность.

При работе с паролями рекомендуется применение следующих правил и мер предосторожности:

· не печатать пароли и не выводить их на экран;

· часто менять пароли - чем дольше используется один и тот же пароль, тем больше вероятность его раскрытия;

· каждый пользователь должен хранить свой пароль и не позволять посторонним узнать его;

· всегда зашифровывать пароли и обеспечивать их защиту недорогими и эффективными средствами;

· правильно выбирать длину пароля (чем она больше, тем более высокую степень безопасности будет обеспечивать система), так как труднее будет отгадать пароль.

Основным методом защиты информации от несанкциониро­ванного доступа является метод обеспечения разграничения функ­циональных полномочий и доступа к информации, направленный на предотвращение не только возможности потенциального на­рушителя «читать» хранящуюся в ПЭВМ информацию, но и воз­можности нарушителя модифицировать ее штатными и нештат­ными средствами.

Требования по защите информации от несанкционированно­го доступа направлены на достижение (в определенном сочета­нии) трех основных свойств защищаемой информации:

• конфиденциальность (засекреченная информация должна быть доступна только тому, кому она предназначена);

• целостность (информация, на основе которой принимаются важные решения, должна быть достоверной и точной и долж­на быть защищена от возможных непреднамеренных и зло­умышленных искажений);

• готовность (информация и соответствующие информацион­ные службы должны быть доступны, готовы к обслуживанию всегда, когда в этом возникает необходимость).

Вторым методом, дополняющим основной, является разра­ботка процедуры контроля доступа к данным, которая призвана для решения двух задач:

• сделать невозможным обход системы разграничения доступа действиями, находящимися в рамках выбранной модели;

• гарантировать идентификацию пользователя, осуществляю­щего доступ к данным.

Одним из основных методов увеличения безопасности ЭИС яв­ляется регистрация пользователей и всех их действий, для чего не­обходимо разработать «Систему регистрации и учета», ответствен­ную за ведение регистрационного журнала, которая позволяет про­следить за тем, что происходило в прошлом, и соответственно перекрыть каналы утечки информации. В «Регистрационном жур­нале» фиксируются все осуществленные и неосуществленные по­пытки доступа к данным или программам и ведется список всех контролируемых запросов, осуществляемых пользователями сис­темы.

Одним из потенциальных каналов несанкционированного доступа к информации является несанкционированное изменение прикладных и специальных программ нарушителем с целью по­лучения конфиденциальной информации. Эти нарушения могут преследовать цель - изменение правил разграничения доступа или обхода их (при внедрении в прикладные программы системы за­щиты) либо организацию незаметного канала получения конфи­денциальной информации непосредственно из прикладных про­грамм (при внедрении в прикладные программы). Например, в работе [68] приводятся следующие виды вредительских программ.

1. Лазейки (trapdoors). Лазейка представляет собой точку вхо­да в программу, благодаря чему открывается непосредственный доступ к некоторым системным функциям. Лазейки обычно встав­ляют во время проектирования системы. Системные программисты организуют их при отладке программы, но по завершении ее разработки их надо устранить. Обнаружить лазейки можно пу­тем анализа работы программ.

2. Логические бомбы (logic bombs). Логическая бомба – это компьютерная программа, которая приводит к повреждению файлов или компьютеров. Повреждение варьируется от искаже­ния данных до полного стирания всех файлов и/или поврежде­ния компьютера. Логическую бомбу, как правило, вставляют во время разработки программы, а срабатывает она при выполне­нии некоторого условия (время, дата, кодовое слово).

3. Троянские кони (trojan horses). «Троянский конь» - это про­грамма, которая приводит к неожиданным (и обычно нежелатель­ным) последствиям в системе. Особенностью троянского коня является то, что пользователь обращается к этой программе, счи­тая ее полезной. «Троянские кони» способны раскрыть, изменить или уничтожить данные или файлы. Их встраивают в програм­мы широкого пользования, например в программы обслужива­ния сети, электронной почты и др. Антивирусные средства не обнаруживают эти программы, но системы управления доступом в больших компьютерах обладают механизмами идентификации
и ограничения их действия. В «Оранжевой книге» Национально­го центра защиты компьютеров США ведется постоянно обнов­ляемый список известных программ этого рода.

4. Червяки (worms). Червяк - это программа, которая распро­страняется в системах и сетях по линиям связи. Такие программы подобны вирусам в том отношении, что они заражают другие программы, а отличаются от них тем, что они не способны само­воспроизводиться. В отличие от троянского коня червяк входит в систему без ведома пользователя и копирует себя на рабочих станциях сети.

5. Бактерии (bacteria). Этот термин вошел в употребление недавно и обозначает программу, которая делает копии самой себя и становится паразитом, перегружая память и процессор.

6. Вирусы (viruses). Определения вируса весьма разнообраз­ны, как и сами вирусы. Утвердилось определение доктора Фредерика Коуэна (Frederick Cohen): «Компьютерный вирус – это программа, которая способна заражать другие программы, мо­дифицируя их так, чтобы они включали в себя копию вируса (или его разновидность)». Объектами вируса являются: операционная система, системные файлы, секторы начальной загрузки дисков, командный файл, таблица размещения файлов (FAT), файлы типа СОМ или EXE, файл CONFIG.SYS. В зависимости от области распространения и воздействия вирусы делятся на разрушитель­ные и неразрушительные, резидентные и нерезидентные, заража­ющие сектор начальной загрузки, системные файлы, прикладные программы и др.

К числу методов противодействия этому относится метод контроля целостности базового программного обеспечения специ­альными программами. Однако этот метод недостаточен, по­скольку предполагает, что программы контроля целостности не могут быть подвергнуты модификации нарушителем.

Надежность защиты может быть обеспечена правильным под­бором основных механизмов защиты, некоторые из них рассмот­рим ниже.

Механизм регламентации, основанный на использовании ме­тода защиты информации, создает такие условия автоматизиро­ванной обработки, хранения и передачи защищаемой информа­ции, при которых возможности несанкционированного доступа к ней сводились бы к минимуму.

Механизм аутентификации. Различают одностороннюю и взаимную аутентификацию. В первом случае один из взаимодей­ствующих объектов проверяет подлинность другого, тогда как во втором случае проверка является взаимной.

Криптографические методы защиты информации. Эти мето­ды защиты широко применяются за рубежом как при обработке, так и при хранении информации, в том числе на дискетах. Для реализации мер безопасности используются различные способы шифрования (криптографии), суть которых заключается в том, что данные, отправляемые на хранение, или сообщения, готовые для передачи, зашифровываются и тем самым преобразуются в шифрограмму или закрытый текст. Санкционированный пользо­ватель получает данные или сообщение, дешифрует их или рас­крывает посредством обратного преобразования криптограммы, в результате чего получается исходный открытый текст. Методу преобразования в криптографической системе соответствует ис­пользование специального алгоритма. Действие такого алгорит­ма запускается уникальным числом (или битовой последователь­ностью), обычно называемым шифрующим ключом.

В современной криптографии существуют два типа крипто­графических алгоритмов:

1) классические алгоритмы, основанные на использовании закрытых, секретных ключей (симметричные);

2) алгоритмы с открытым ключом, в которых используются один открытый и один закрытый ключ (асимметричные). В на­стоящее время находят широкое практическое применение в сред­ствах защиты электронной информации алгоритмы с секретным ключом.

Рассмотрим кратко особенности их построения и применения.

1. Симметричное шифрование, применяемое в классической криптографии, предполагает использование одной секретной единицы - ключа, который позволяет отправителю зашифровать сообщение, а получателю расшифровать его. В случае шифрова­ния данных, хранимых на магнитных или иных носителях инфор­мации, ключ позволяет зашифровать информацию при записи на носитель и расшифровать при чтении с него. Секретные ключи представляют собой основу криптографических преобразований, для которых, следуя правилу Керкхофа, стойкость хорошей шиф­ровальной системы определяется лишь секретностью ключа.

Все многообразие существующих криптографических мето­дов специалисты сводят к следующим классам преобразований.

Moнo- и многоалфавитные подстановки - наиболее простой вид преобразований, заключающийся в замене символов исход­ного текста на другие (того же алфавита) по более или менее слож­ному правилу. Для обеспечения высокой криптостойкости тре­буется использование больших ключей.

Перестановки - несложный метод криптографического пре­образования, используемый, как правило, в сочетании с другими методами.

Гаммирование - метод, который заключается в наложении на открытые данные некоторой псевдослучайной последовательно­сти, генерируемой на основе ключа.

Блочные шифры - представляют собой последовательность (с возможным повторением и чередованием) основных методов преобразования, применяемую к блоку (части) шифруемого тек­ста. Блочные шифры на практике встречаются чаще, чем чистые преобразования того или иного класса в силу их более высокой криптостойкости. Российский и американский стандарты шиф­рования основаны именно на этом классе шифров.

Самым простым способом шифрования является способ, ко­торый заключается в генерации гаммы шифра с помощью гене­ратора псевдослучайных чисел при определенном ключе и нало­жении полученной гаммы на открытые данные обратимым способом. Под гаммой шифра понимается псевдослучайная двоич­ная последовательность, вырабатываемая по заданному алгорит­му, для шифрования открытых данных и расшифровывания за­шифрованных данных.

Для генерации гаммы применяют программы для ЭВМ, ко­торые называются генераторами случайных чисел. При этом тре­буется, чтобы, даже зная закон формирования, но не зная ключа в виде начальных условий, никто не смог бы отличить числовой ряд от случайного.

В работе [47] формулируются три основных требования к крип­тографически стойкому генератору псевдослучайной последова­тельности или гамме.

1. Период гаммы должен быть достаточно большим для шиф­рования сообщений различной длины.

2. Гамма должна быть трудно предсказуемой. Это значит, что если известны тип генератора и кусок гаммы, то невозможно пред­сказать следующий за этим куском бит гаммы с вероятностью выше х. Если криптоаналитику станет известна какая-то часть гаммы, он все же не сможет определить биты, предшествующие ей или следующие за ней.

3. Генерирование гаммы не должно быть связано с больши­ми техническими и организационными трудностями.

Таким образом, стойкость шифрования с помощью генера­тора псевдослучайных чисел зависит как от характеристик гене­ратора, так и - причем в большей степени - от алгоритма получе­ния гаммы.

Процесс расшифровывания данных сводится к повторной ге­нерации гаммы шифра при известном ключе и наложению такой гаммы на зашифрованные данные. Этот метод криптографичес­кой защиты реализуется достаточно легко и обеспечивает доволь­но высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию и поэтому неприменим для серьезных информа­ционных систем.

Сегодня реализовано довольно много различных алгоритмов криптографической защиты информации. Среди них можно на­звать алгоритмы DES, Rainbow (США); FEAL-4 и FEAL-8 (Япо­ния); B-Crypt (Великобритания); алгоритм шифрования по ГОСТ 28147-89 (Россия) и ряд других, реализованных зарубежными и отечественными поставщиками программных и аппаратных средств защиты. Рассмотрим алгоритмы, наиболее широко при­меняемые.в зарубежной и отечественной практике.

Алгоритм, изложенный в стандарте DES (Data Encryption Standard), принят в качестве федерального стандарта в 1977 г., наиболее распространен и широко применяется для шифрования данных в США. Этот алгоритм был разработан фирмой IBM для собственных целей. Однако после проверки Агентством Нацио­нальной Безопасности (АНБ) США он был рекомендован к при­менению в качестве федерального стандарта шифрования. Этот стандарт используется многими негосударственными финансо­выми институтами, в том числе банками и службами обращения денег. Алгоритм DES не является закрытым и был опубликован для широкого ознакомления, что позволяет пользователям сво­бодно применять его для своих целей.

При шифровании применяется 64-разрядный ключ. Для шиф­рования используются только 56 разрядов ключа, а остальные восемь разрядов являются контрольными. Алгоритм DES доста­точно надежен. Он обладает большой гибкостью при реализации различных приложений обработки данных, так как каждый блок данных шифруется независимо от других. Это позволяет расшиф­ровывать отдельные блоки зашифрованных сообщений или струк­туры данных, а следовательно, открывает возможность незави­симой передачи блоков данных или произвольного доступа к за­шифрованным данным. Алгоритм может реализовываться как программным, так и аппаратным способом. Существенный не­достаток этого алгоритма - малая длина ключа.

В настоящее время близится к завершению разработка ново­го американского стандарта шифрования AES (aes.nist.gov). На­циональный институт стандартов и технологий США (NIST) объявил о соответствующем конкурсе, предъявив следующие ус­ловия: длина ключа должна составлять 128,192 или 256 бит, дли­на блоков данных - 128 бит. Кроме того, новый алгоритм дол­жен работать быстрее DES.

Алгоритм шифрования, определяемый российским стандартом ГОСТ 28.147-89 «Системы обработки информации. Защита крип­тографическая. Алгоритм криптографического преобразования», является единым алгоритмом криптографической защиты данных для крупных информационных систем, локальных вычислитель­ных сетей и автономных компьютеров. Этот алгоритм может реа­лизовываться как аппаратным, так и программным способом, удовлетворяет всем криптографическим требованиям, сложив­шимся в мировой практике, и, как следствие, позволяет осуществ­лять криптографическую защиту любой информации независимо от степени ее секретности.

В алгоритме ГОСТ 28.147-89 в отличие от алгоритма DES используется 256-разрядный ключ, представляемый в виде вось­ми 32-разрядных чисел. Расшифровываются данные с помощью того же ключа, посредством которого они были зашифрованы. Алгоритм ГОСТ 28.147-89 полностью удовлетворяет всем тре­бованиям криптографии и обладает теми же достоинствами, что и другие алгоритмы (например, DES), но лишен их недостатков. Он позволяет обнаруживать как случайные, так и умышленные модификации зашифрованной информации. Крупный недоста­ток этого алгоритма - большая сложность его программной реа­лизации и низкая скорость работы.

Из алгоритмов шифрования, разработанных в последнее вре­мя, большой интерес представляет алгоритм RC6 фирмы RSA Data Security. Этот алгоритм обладает следующими свойствами:

• адаптивностью для аппаратных средств и программного обес­печения, что означает использование в нем только примитив­ных вычислительных операций, обычно присутствующих на типичных микропроцессорах;

• быстротой, т.е. в базисных вычислительных операциях опе­раторы работают на полных словах данных;

• адаптивностью на процессоры различных длин слова. Число w бит в слове - параметр алгоритма;

• наличием параметра, отвечающего за «степень перемешива­ния», т.е. число раундов (итераций до 255). Пользователь мо­жет явно выбирать между более высоким быстродействием и более высоким перемешиванием;

• низким требованием к памяти, что позволяет реализовывать алгоритм на устройствах с ограниченной памятью;

• использованием циклических сдвигов, зависимых от данных, с переменным числом;

• простотой и легкостью выполнения.

Алгоритм RC6 работает на четырех модулях vv-бит слов и использует только четыре примитивных операции (и их инвер­сии), длина ключа до 2040 бит (255 байт). Алгоритм открыт для публикаций и полностью документирован, т.е. процедуры шиф­рования и расшифровывания «прозрачны» для пользователя.

2. Алгоритмы с обратным ключом. Асимметричные алгорит­мы шифрования. Эти алгоритмы, называемые также системами с открытым ключом, являются перспективными системами крип­тографической защиты. Их суть состоит в том, что ключ, исполь­зуемый для шифрования, отличен от ключа расшифровывания.

При этом ключ шифрования не секретен и может быть известен всем пользователям системы. Однако расшифровывание с помо­щью известного ключа шифрования невозможно. Для расшиф­ровывания используется специальный секретный ключ. При этом знание открытого ключа не позволяет определить ключ секрет­ный. Таким образом, расшифровать сообщение может только его получатель, владеющий этим секретным ключом.

Суть криптографических систем с открытым ключом сводит­ся к тому, что в них используются так называемые необратимые функции (иногда их называют односторонними или однонаправ­ленными), которые характеризуются следующим свойством: для данного исходного значения с помощью некоторой известной функции довольно легко вычислить результат, но рассчитать по этому результату исходное значение чрезвычайно сложно.

Известно несколько криптосистем с открытым ключом, на­пример схема Т. Эль-Гамаля (Т. El Gamal), в которой использу­ется идея криптосистемы, предложенная У. Диффи (W. Diffie) и М. Э. Хеллманом (М. Е. Hellman), криптосистема RSA и др.

Наиболее разработана система RSA, предложенная в 1978 г. Алгоритм RSA назван по первым буквам фамилий его авторов: Р. Л. Райвеста (R.L. Rivest), А. Шамира (A. Shamir) и Л. Адлемана (L. Adleman). RSA - это система коллективного пользования, в которой каждый из пользователей имеет свои ключи шифрова­ния и расшифровывания данных, причем секретен только ключ расшифровывания.

Специалисты считают, что системы с открытым ключом боль­ше подходят для шифрования передаваемых данных, чем для за­щиты данных, хранимых на носителях информации. Существует еще одна область применения этого алгоритма - цифровые под­писи, подтверждающие подлинность передаваемых документов и сообщений.

Асимметричные криптосистемы считаются перспективными, так как в них не используется передача ключей другим пользова­телям, и они легко реализуются как аппаратным, так и програм­мным способом.

Однако системы типа RSA имеют свои недостатки. Они ра­ботают значительно медленнее, чем классические, и требуют дли­ны ключа порядка 300 - 600 бит. Поэтому все их достоинства могут быть сведены на нет низкой скоростью их работы. Кроме того, для ряда функций уже найдены алгоритмы инвертирова­ния, т.е. доказано, что они не являются необратимыми. Для функций, используемых в системе RSA, такие алгоритмы не найде­ны, но нет и строгого доказательства необратимости используе­мых функций.

Проектируемая надежная криптографическая система долж­на удовлетворять таким требованиям:

• процедуры шифрования и расшифровывания должны быть «прозрачны» для пользователя;

• дешифрование закрытой информации должно быть макси­мально затруднено;

• содержание передаваемой информации не должно сказывать­ся на эффективности криптографического алгоритма;

• надежность криптозащиты не должна зависеть от содержания в секрете самого алгоритма шифрования (примерами этого являются как алгоритм DES, так и алгоритм ГОСТ 28.147 - 89).
Стойкость любой системы закрытой связи определяется сте­пенью секретности используемого в ней ключа. Криптографичес­кие системы также помогают решить проблему аутентификации
(установления подлинности) принятой информации, поскольку подслушивающее лицо, пассивным образом перехватывающее сообщение, будет иметь дело только с зашифрованным текстом.

Механизм обеспечения целостности данных применяется как к отдельному блоку, так и к потоку данных. Целостность блока является необходимым, но недостаточным условием целостнос­ти потока. Целостность блока обеспечивается выполнением вза­имосвязанных процедур шифрования и дешифрования отправи­телем и получателем. Отправитель дополняет передаваемый блок криптографической суммой, а получатель сравнивает ее с крип­тографическим значением, соответствующим принятому блоку. Несовпадение свидетельствует об искажении информации в бло­ке. Однако описанный механизм не позволяет вскрыть подмену блока в целом. Поэтому необходим контроль целостности пото­ка, который реализуется посредством шифрования с использова­нием ключей, изменяемых в зависимости от предшествующих блоков.

Защита от несанкционированного копирования ценной компью­терной информации является самостоятельным видом защиты имущественных прав, ориентированных на проблему защиты интеллектуальной собственности, воплощенной в виде ценных баз данных. Данная защита обычно осуществляется с помощью спе­циальных программных средств, подвергающих защищаемые программы и базы данных предварительной обработке (вставка

парольной защиты, проверки по обращению к устройствам хра­нения ключа и ключевым дискетам и т.д.), которые приводят исполняемый код защищаемой базы данных в состояние, препят­ствующее его выполнению на чужих машинах.

Для повышения защищенности применяются дополнительные аппаратные блоки (ключи), подключаемые к разъему принтера или системной шине ПЭВМ.

Необходимо иметь в виду, что подлежащие защите сведения могут быть получены «противником» не только за счет осуще­ствления проникновения к ЭВМ, которое с достаточной степенью надежности может быть предотвращено (например, все данные хранятся в зашифрованном виде), но и за счет побочных элект­ромагнитных излучений и наводок на цепи питания и заземления ЭВМ, а также на каналы связи.

Все без исключения электронные устройства, блоки и узлы ЭВМ в той или иной мере имеют излучение, причем подобные побочные сигналы могут быть достаточно мощными и могут рас­пространяться на расстояние от нескольких метров до нескольких километров. При этом наибольшую опасность представляет по­лучение «противником» информации о ключах. Восстановив ключ, можно предпринять ряд успешных действий по овладению зашифрованными данными, которые, как правило, охраняются менее тщательно, чем соответствующая открытая информация.

С этой точки зрения выгодно отличаются аппаратные и про­граммно-аппаратные средства защиты от несанкционирован­ного доступа, для которых побочные сигналы о ключевой инфор­мации существенно ниже, чем для чисто программных реали­заций.


Сейчас читают про: