Защита от нарушений в системе электропитания

Рассмотрим теперь защиту от помех в электросети. Сбои электропитания всегда происходят неожиданно. В момент сбоя электросети практически любая программа может в какой-то степени испортить файл, с которым она работала. Для защиты от таких ситуаций необходимо использовать источники бесперебойного питания (UPS — Uninterruptible Power System) файл-серверов. Нет необходимости подключать к UPS рабочие станции, поскольку производители UPS нормируют их по максимальной мощности подключенных к ним приборов, так что не следует превышать эту величину.

После пропадания напряжения в электросети батареи UPS обеспечивают работоспособность сервера в последующие пять-десять минут — время, достаточное для того, чтобы завершить работу и успеть сохранить рабочие файлы. Кроме того, UPS защищает файл-сервер от скачков напряжения в электросети.

Существуют и более дешевые системы дежурного питания (SPS — Standby Power System) вместе с фильтром напряжения сети, которые защищают оборудование от кратковременных исчезновений электроэнергии в электросети, выбросов и помех.

На современных критически важных серверах принято за правило устанавливать особые «Redundant-блоки питания», которые предоставляют системному администратору возможность подключать сервер одновременно к двум источникам питания (например, к двум электрическим розеткам, подключенным к двум независимым электрическим группам, или одновременно к электрической розетке и к UPS). При падении напряжения на одном из подключений сервер продолжает работать на другом. Это намного повышает надежность питания сервера и позволяет производить плановую замену UPS без остановки сервера.

Заметим, что термины «информационная безопасность» (information security) и «безопасность сети» (network security) в широком смысле относятся к секретности, т.е. гарантии того, что информация и службы, имеющиеся в сети, не будут доступны для несанкционированного использования. Безопасность подразумевает механизм защиты, гарантирующий невозможность несанкционированного доступа к вычислительным ресурсам, шпионажа или перехвата сообщений, а также доступа в работу служб. Конечно, нельзя гарантировать абсолютную безопасность сети, так же как нельзя гарантировать полную защищенность материальных ценностей.

Обеспечение информационной безопасности требует охраны как физических, так и виртуальных ресурсов. К физическим устройствам можно отнести как пассивные устройства для хранения информации, такие как жесткие диски и компакт-диски, так и активные устройства, такие как компьютеры пользователей. В сетевом окружении понятие физической безопасности относится к кабелям, мостам, маршрутизаторам и т.д. Хотя физическая безопасность упоминается очень редко, она часто играет важную роль при планировании полной безопасности, а меры по ее обеспечению достаточно традиционны и хорошо известны.

Обеспечение безопасности виртуального ресурса, такого как информация, обычно связывают с тремя основными понятиями компьютерной безопасности.

• Угроза безопасности компьютерной системы — это потенциально возможное происшествие, которое может оказать нежелательное воздействие на саму систему, а также на информацию, хранящуюся в ней. Обычно выделяют три вида угроз:
• угроза раскрытия заключается в том, что информация становится известной нежелательным лицам. Иногда вместо слова «раскрытие» используют термины «кража» или «утечка».
• угроза целостности включает себя любое умышленное изменение (модификацию или даже удаление) данных, хранящихся в вычислительной системе или передаваемых из одной системы в другую. Обычно считается, что угрозе раскрытия подвержены в большей степени государственные структуры, а угрозе целостности — деловые или коммерческие.
• угроза отказов обслуживания возможна всякий раз, когда в результате определенных действий блокируется доступ к некоторому ресурсу вычислительной системы. Блокирование может быть постоянным (чтобы запрашиваемый ресурс никогда не был получен) или может вызвать только задержку, достаточно долгую для того, чтобы он стал бесполезным. В таких случаях говорится, что ресурс исчерпан. В локальных вычислительных системах наиболее частыми являются угрозы раскрытия и целостности информации, а в глобальных на первое место выходит угроза отказа от обслуживания.
• Уязвимость компьютерной системы — это некоторые ее неудачные характеристики, которые дают возможность возникновения угрозы. Именно из-за уязвимости в системе происходят нежелательные явления.
• Атака на компьютерную систему — третье основополагающее понятие компьютерной безопасности. Это действие, предпринимаемое злоумышленником, которое заключается в поиске той или иной уязвимости. Таким образом, атака — реализация угрозы. К сетевым системам, наряду с обычными (локальными) системами, осуществляемыми в пределах одной компьютерной системы, применим специфический вид атак, обусловленный распределенностью ресурсов и информации в пространстве — так называемые «сетевые (или удаленные) атаки». Они характеризуются, во-первых, тем, что злоумышленник находится за тысячи километров от атакуемого объекта, и, во-вторых, тем, что нападению может подвергаться не конкретный компьютер, а информация, передающаяся по сетевым соединениям. С развитием локальных и глобальных сетей именно удаленные атаки считаются лидирующими по количеству попыток и по успешности их применения, поэтому обеспечение безопасности с точки зрения противостояния сетевым атакам приобретает первостепенное значение.

Под удаленной атакой обычно понимается информационное разрушающее воздействие на распределенную вычислительную систему, программно осуществляемое по каналам связи. Это определение охватывает как удаленные атаки на информационную инфраструктуру и протоколы сети, так и удаленные атаки на операционные системы и приложения. Под инфрастуктурой сети понимается как сложившаяся система организации связи между объектами сети, так и используемые в сети сервисные службы. А под операционными системами и приложениями — все программное обеспечение, работающее на удаленном компьютере, которое тем или иным образом обеспечивают сетевое взаимодействие.

Хотя понятие «информационная безопасность» охватывает множество способов защиты, основными из них являются следующие.

• Безопасность целостности данных. Безопасная система должна защитить информацию от несанкционированного изменения и повреждения.
• Доступность данных. Система должна гарантировать, что несанкционированный пользователь не может помешать законному доступу к данным.
• Секретность и конфиденциальность. Система не должна позволять несанкционированным пользователям создавать копии данных во время их передачи по сети, а также анализировать их содержимое в том случае, если копии все-таки сделаны.
• Авторизация. Меры информационной безопасности должны быть избирательными, учитывающими классификацию людей и ресурсов по различным категориям.
• Аутентификация. Система должна позволять двум взаимодействующим между собой объектам проверить подлинность друг друга.
• Запрещение повторного использования. Чтобы посторонние не могли перехватывать копии с целью их дальнейшего использования, система не должна обрабатывать копии повторно переданных пакетов данных.

Указывая основные понятия информационной безопасности, необходимо указать и правонарушителей, так или иначе связанных с проблемами компьютерного взлома, так называемых «хакеров». Общественное мнение специалистов в отношении деятельности хакеров неоднозначно, оно либо сугубо негативное (хакеры — это преступники), либо достаточно позитивное (хакеры — «санитары леса»). В действительности, эта деятельность имеет как положительную сторону, так и сугубо отрицательную, и эти две стороны четко разграничены. В связи с этим некоторые специалисты предлагают разделить всех профессионалов, связанных с информационной безопасностью, на хакеров (hackers) и кракеров (crackers). И те, и другие во многом занимаются решением одних и тех же задач — поиском уязвимости в вычислительных системах и осуществлением на них атак («взломом»).

Кракеры (crackers) — специалисты, способные снять защиту от копирования с лицензионного программного обеспечения. В современном компьютерном андеграунде кракерами обычно называют взломщиков программного обеспечения, в то время как хакерами именуют людей, специализирующихся на взломе защиты отдельных компьютеров и распределенных систем.

Принципиальное различие между хакерами и кракерами состоит в целях, которые они преследуют. Основная цель хакера состоит в том, чтобы исследуя вычислительную систему обнаруживать слабые места (уязвимость) в ее системе безопасности и информировать пользователя и разработчиков системы с целью устранения найденных уязвимостей. Другая задача хакера — проанализировать существующую систему, сформулировать необходимые требования и условия повышения уровня ее защищенности. Задача кракера состоит в непосредственном осуществлении взлома системы с целью получения несанкционированного доступа к чужой информации для кражи, подмены или объявления факта взлома. Среди основных целей кракеров следует отметить следующие:

• получить доступ к важной информации, закрытой по тем или иным соображениям от использования посторонними лицами;
• получить доступ к ресурсам чужой системы (процессору, внешней памяти и т.п.). В этом случае владелец системы ничего не теряет за исключением времени занятости процессора и части дискового пространства. Но, возможно, и приобретает достаточно дорогое программное обеспечение;
• нарушить работоспособность хоста, без реализации угрозы раскрытия. Это может быть достаточно опасным, если хост обеспечивает бесперебойное обслуживание клиентов;
• создать плацдарм для осуществления вышеназванных целей, но для атаки на другой компьютер с целью переадресовать корыстные цели на чужой компьютер;
• отладить механизм атак на другие системы, используя атакованный компьютер в качестве пробного.

Мотивы кракеров низменны, но их состав неоднороден. Существует даже их классификация, в соответствии с которой кракеров разделяют на следующие категории:

1) вандалы — самая известная (благодаря распространению вирусов) и самая малочисленная часть кракеров. Их основная цель — взломать систему для ее дальнейшего разрушения. Это специалисты в написании вирусов и их разновидностей под названием «троянских коней». Эта стадия «кракерства» характерна для новичков и быстро проходит, если кракер продолжает совершенствоваться.

2) «шутники» — наиболее безобидная часть кракеров. Основная цель «шутников» — известность, достигаемая путем взлома компьютерных систем и внедрения туда различных эффектов, выражающих их неудовлетворенное чувств юмора. К «шутникам» также можно отнести создателей вирусов с различными визуально-звуковыми эффектами («музыкодрожание» или переворачивание экрана и т.п.) «Шутники», как правило, не наносят существенного ущерба компьютерным системам и администраторам. Все их действия — либо невинные шалости, либо рекламные акции профессионалов.

3) взломщики — профессиональные кракеры. Их основная задача — взлом компьютерной системы с серьезными целями, например, с целью кражи или подмены хранящейся в системе информации. Как правило, для того чтобы осуществить взлом, необходимо пройти три основные стадии:

• исследование вычислительной системы с выявлением в ней изъянов (уязвимости);
• разработку программной реализации атаки;
• непосредственное осуществление атаки.

Настоящими профессионалом можно считать того кракера, который для достижения своей цели проходит все три стадии. В принципе, работа взломщиков — это обычное воровство. Однако в нашй стране, где находящееся у пользователей программное обеспечение в преобладающей части является пиратским, т.е. украденным не без помощи тех же взломщиков, отношение к ним не столь категорично.

В связи с этим, если не ограничиваться рассмотрением хакеров и кракеров с позиций распределенных систем, то следует отметить, что самая многочисленная категория кракеров занимается снятием защиты с коммерческих версий программных продуктов, изготовлением регистрационных ключей (registrationkey) для условно-бесплатных программ (shareware) и т.п.

Следует отметить, что в последнее время сформировался устойчивый миф о всемогуществе кракеров и хакеров и полной незащищенности компьютерных систем. Действительно, современные вычислительные системы общего назначения имеют серьезные проблемы с безопасностью. Но речь идет именно о системах общего назначения. Там же, где требуется обработка критической информации и обеспечение высшего уровня защиты (например, в военной области, атомной энергетике и т.п.), используются специализированные защищенные вычислительные системы, которые изолированы от сетей общего назначения физически и не допускают несанкционированного удаленного доступа извне. В то же самое время любая уважающая себя организация, будь то ЦРУ, АНБ, НАСА, имеет свои www- или FTP-серверы, находящиеся в открытой сети и доступные всем, и кракеры в этом случае проникали именно в них.

Другим, еще более устойчивым, является миф о всеобщей беззащитности банковских систем. Действительно, в отличие от вычислительных систем стратегического назначения, банки вынуждены для обеспечения удобства и оперативности работы с клиентами предоставлять им возможность удаленного доступа из сетей общего пользования к своим банковским вычислительным системам. Однако для связи в этом случае используются защищенные криптопротоколы и разнообразные системы сетевой защиты, и к тому же предоставление клиенту возможности удаленного доступа отнюдь не означает, что клиент может получить доступ непосредственно к внутренней банковской сети.

По мнению специалистов, зарубежные банковские вычислительные системы являются наиболее защищенными вслед за системами стратегического назначения. В обоих случаях речь идет о несанкционированном удаленном доступе извне. В том случае, если нанести ущерб системам вознамерится кракер из состава персонала защищенной системы, трудно судить об успехе его попыток. Как утверждают статистики, нарушение безопасности системы собственным персоналом составляет около 90% от общего числа нарушений. Таким образом, даже критические вычислительные системы нельзя считать неуязвимыми, но реализовать на них успешную удаленную атаку практически невозможно.

Как утверждают некоторые исследователи, ни одного подтвержденного факта целенаправленного взлома с помощью программных средств (а не с помощью подкупа и т.п.) указанных выше систем ни в России, ни за рубежом пока обнаружить не удалось.

Рассмотрим теперь некоторые меры защиты от удаленных атак. Следует отметить, что защита от удаленных атак взаимосвязана с методами доступа и использованными пользователем ресурсами глобальной сети. Сети являются общедоступными. Удаленный доступ к этим ресурсам может осуществляться анонимно любым неавторизованным пользователем. Примером неавторизованного доступа является подключение к www- или FTP-серверам. В этом случае, если трафик пользователя будет перехвачен, пройдет через сегмент атакующего, то последний не получит ничего, кроме общедоступной информации, т.е. отпадает забота о защите информации. Если же планируется авторизованный доступ к удаленным ресурсам, то следует обратить на эту проблему особое внимание.

Методы защиты связаны также с используемой пользователем операционной системой. При этом имеется в виду: собирается ли пользователь разрешать удаленный доступ из сети к своим ресурсам. Если нет, то пользователь должен использовать чисто «клиентскую» операционную систему (например, Windows или NT Workstation). Удаленный доступ к данной системе в принципе невозможен, что, безусловно, повышает ее безопасность (хотя и не гарантирует ее полностью). Естественно, все ограничения, связанные с безопасностью, ухудшают функциональность системы. В связи с этим существует такая «аксиома безопасности»: «Принципы доступности, удобства, быстродействия и функциональности вычислительной системы антагонистичны принципам ее безопасности. Чем более удобна, быстра и многофункциональна вычислительная система, тем она менее безопасна». Естественно, полная изоляция компьютера от глобальной сети путем отключения разъема или создания выделенной линии связи обеспечивает абсолютную безопасность от удаленных атак, однако полностью исключает функциональные возможности сетей и поэтому бессмысленна. Основная же цель комплексной защиты информации — обеспечение максимальных функциональных возможностей при максимальной защищенности сети. Среди разнообразных мер по защите от удаленных атак наиболее простыми и дешевыми являются административные меры. Например, как можно защититься от анализа сетевого трафика злоумышленником, если известно, что с помощью программного прослушивания можно перехватить любую информацию, которой обмениваются удаленные пользователи, когда по каналу передаются нешифрованные сообщения? Также известно, что базовые прикладные протоколы удаленного доступа TELNET и FTP не предусматривают элементарную защиту передаваемых по сети идентификаторов (имен) и аутентификаторов (паролей).

Поэтому администраторы сетей могут запретить использовать эти базовые протоколы для предоставления авторизованного доступа к ресурсам своих систем. При необходимости можно рекомендовать средства защиты этих протоколов.

Определенную опасность представляет использование так называемого протокола ARP. Этот протокол осуществляет поиск и сопоставление IP адреса с адресом конкретной локальной сети (например, Ethernet) и направление следования именно по этому адресу. Перехваченный IP пакет может быть в данном случае направлен по ложному адресу (по ложному ARP серверу). Чтобы устранить эту неприятность, связанную с отсутствием у операционной системы каждого хоста необходимой информации о соответствующих IP и Ethernet адресах остальных хостов внутри данного сегмента сети, сетевой администратор создает статическую ARP таблицу в виде файла, куда вносится необходимая информация об адресах. Данный файл устанавливается на каждый хост внутри сетевого сегмента, и, следовательно, у сетевой операционной системы отпадает необходимость использования удаленного ARP поиска.

Известна также уязвимость адресной службы DNS, что позволяет кракеру получить глобальный контроль над соединениями путем навязывания ложного маршрута через хост кракера — ложный DNS сервер. Это приводит к катастрофическим последствиям для огромного числа пользователей. Защита от ложного DNS сервера — достаточно сложная задача, однако и в этом случае могут быть предложены административные методы, которые могут предотвратить установление такого глобального контроля либо защитить подобную удаленную систему. Разработаны административные меры от навязывания ложного маршрута, защиты от отказа в обслуживании и от других причин нарушения безопасности информации.

Признавая важность административных мер защиты от удаленных атак, тем не менее, следует считать, что основную роль играют все же программно-аппаратные методы защиты. Центральным элементом в комплексе программно-аппаратных методов является криптография. В течение многих лет криптография использовалась исключительно в военных целях. В последние 20—30 лет наблюдается быстрый рост несекретных академических исследований в области криптографии. Сегодня современная компьютерная криптография широко практикуется и вне военных ведомств, что, безусловно, связано с расширением сфер деятельности пользователей, в которых возникает потребность в криптографических методах защиты информации. Это научное направление имеет серьезное теоретическое (математическое, алгоритмическое) обоснование. В открытой печати уже появилось много публикаций, учебников и солидных монографий по криптографии.

Конкретная реализация методов криптографии связана с разработкой аппаратных и программных средств, так, например, мейнфреймы фирмы IBM начиная с 90х гг. прошлого века (1990) оснащаются криптографическими процессорами, обеспечивающими шифрование и дешифрование сообщений с минимальной дополнительной нагрузкой на центральный процессор. Эти спецпроцессоры могут обрабатывать большие объемы данных и обеспечивать высокий уровень защищенности вычислительных систем. Важную роль в реализации криптографических методов играет разработка генераторов «истинно случайных» чисел и другие исследования.

В качестве примера применения криптографических методов рассмотрим процедуру защиты IP протокола в глобальной сети Интернет. Обеспечить безопасность глобальной сети Интернет особенно трудно, поскольку дейтаграммы, передающиеся от отправителя до конечного получателя, проходят через несколько промежуточных сетей и маршрутизаторов, не контролируемых ни отправителем, ни получателем. Таким образом, поскольку дейтаграммы могут быть перехвачены без ведома отправителя, их содержимому нельзя доверять. Например, рассмотрим сервер, который использует процедуру аутентификации источника для проверки того, что запросы поступают от авторизованных клиентов. Процедура аутентификации источника требует, чтобы сервер при получении каждой дейтаграммы проверял IP адрес отправителя и принимал запросы только от компьютеров, адреса которых перечислены в специальном списке. Данный вид аутентификации обеспечивает слабую защиту, поскольку ее можно легко обойти. В частности, один из промежуточных маршрутизаторов может контролировать трафик проходящих через него дейтаграмм и фиксировать IP адреса авторизованных клиентов, которые могут быть перехвачены любым злоумышленником, контролирующим этот маршрутизатор. Затем этот злоумышленник может выступить в роли авторизованного клиента.

Группа IETF (Internet Engineering Task Forse) — инженерная группа, входящая в структуру архитектурного совета Интернет, разработала набор протоколов, которые обеспечивают безопасную связь в глобальной сети. Все вместе они называются семейством протоколов IPsec (IP security или защитным протоколом IP). В этих протоколах аутентификация и шифрование данных выполняются на уровне протокола IP.

Методы криптографии, применяемые при разработке разнообразных криптопротоколов, составляют основу программных методов защиты информации в сетях. В то же время они являются составной частью так называемой методики Firewall, являющейся сейчас основой программно-аппаратных средств осуществления сетевой политики безопасности в IP сетях и реализующей следующие функции:

• Многоуровневая фильтрация сетевого трафика. Фильтрация обычно происходит на четырех уровнях OSI:
• канальном (Ethernet),
• сетевом (IP),
• транспортном (TCP, UDP),
• прикладном (FTP, TELNET, HTTP, SMTP и т.д.).

Фильтрация сетевого трафика является основной функцией системы Firewall и позволяет администратору безопасности сети централизованно осуществлять необходимую сетевую политику в выделенном сегменте IP сети. Настроив для этого соответствующим образом Firewall, можно разрешить или запретить пользователям как доступ из внешней сети к соответствующим службам хостов или к хостам, находящимся в защищенном сегменте, так и доступ пользователей из внутренней сети к соответствующим ресурсам внешней сети.

• Proxy — схема с дополнительной идентификацией и аутентификацией пользователей. Смысл proxy-схемы заключается в создании соединения с конечным адресатом через промежуточный сервер, называемый proxy-сервером (proxy — полномочный), на хосте Firewall.
• Создание приватных сетей с виртуальными IP адресами. Если администратор безопасности считает целесообразным скрыть истинную топологию своей внутренней IP сети, он может использовать proxy-сервер для отделения своей внутренней приватной сети со своими внутренними виртуальными IP адресами, которые, очевидно, непригодны для внешней адресации. При этом proxy-сервер должен осуществлять связь с абонентами из внешней сети со своего настоящего IP адреса. Эти же схемы применяются и в том случае, если для создания IP сети выделено недостаточное количество IP адресов. Основным аппаратным компонентом для реализации методики управления доступом к объединенной сети является специализированное устройство, называемое брандмауэром, ассоциируемое с термином Firewall (термин брандмауэр позаимствован из строительства, где он обозначает толстую несгораемую стену, благодаря которой секция строения становится непроницаемой для огня). Обычно «брандмауэр» устанавливается между внутренней сетью организации и каналом, ведущим к внешним сетям (например, к глобальной сети Интернет). Брандмауэры разделяют объединенную сеть на две области, которые неофициально называются внутренней и внешней. Хотя сама идея брандмауэра проста, ее реализация усложняется множеством факторов. Один из них — внутренняя сеть организации может иметь несколько внешних соединений. При этом необходимо сформировать периметр безопасности (security perimeter), установив брандмауэр на каждое внешнее соединение. Чтобы гарантировать эффективность периметра безопасности, во всех брандмауэрах должны использоваться одинаковые ограничения доступа. В противном случае злоумышленники могут обойти ограничения, наложенные одним брандмауэром, и зайти в объединенную сеть через другой.

Существует несколько способов реализации брандмауэров. Выбор способа зависит от того, какое количество внешних каналов существует в организации. В большинстве случаев каждый барьер в брандмауэре реализуется на основе маршрутизатора, содержащего фильтр пакетов. Чтобы брандмауэр не замедлял работу сети, его аппаратное и программное обеспечение должно быть оптимизировано на решение конкретной задачи. Решению этой задачи способствует и тот факт, что в большинство коммерческих маршрутизаторов включен быстродействующий механизм фильтрации пакетов, который выполняет основную часть работы.

На практике, как правило, возникает необходимость создать безопасный брандмауэр, который предотвратит нежелательный доступ извне и в то же время позволит пользователям внутренней сети получить доступ к внешним службам. При этом необходимо выработать специальный механизм безопасности. В общем случае организация может обеспечить доступ к внешним службам только через защищенный компьютер. Поэтому обычно с каждым брандмауэром связывают один защищенный компьютер и устанавливают на этом компьютере набор шлюзов уровня приложения. Для того чтобы такой компьютер мог служить в качестве безопасного канала связи, его степень защиты должна быть очень высока. Поэтому такой компьютер часто называют бастионным узлом. На бастионном узле запускаются службы, которые организация хочет сделать видимыми извне, а также proxy-серверы, которые позволяют внутренней сети получить доступ к внешним серверам. В брандмауэре также может использоваться так называемая «тупиковая сеть», которая позволяет изолировать внешний трафик от внутреннего. К этой сети подключаются брандмауэры, а также бастионный узел.

Все брандмауэры можно разделить на три типа:

1) пакетные фильтры (packet filter);

2) серверы прикладного уровня (application gateways);

3) серверы уровня соединения (circuit gateways).

Все типы могут одновременно встретиться в одном брандмауэре.