Обеспечения информационной безопасности

Существует два подхода к проблеме обеспечения ИБ: фрагментар­ный и комплексный.

Фрагментарный подход направлен на противодействие четко определенным угрозам в заданных условиях. В качестве примеров реализации такого подхода можно указать отдельные средства управления доступом, автономные средства шифрования, специализированные антивирусные программы и т.п.

Достоинством такого подхода является высокая избирательность к конкретной угрозе. Существенным недостатком данного подхода является отсутствие единой защищенной среды обработки информации. Фрагментарные меры защиты ин­формации обеспечивают защиту конкретных объектов только от конкретной угрозы. Даже небольшое видоизменение угрозы ведет к потере эффективности за­щиты.

Комплексный подход ориентирован на создание защищенной среды обработки информации, объединяющей в единый комплекс разнородные меры проти­водействия угрозам. Организация защищенной среды обработки информации по­зволяет гарантировать определенный уровень безопасности, что является не­сомненным достоинством комплексного подхода. К недостаткам этого подхода относятся: ограничения на свободу действий пользователей, чувствитель­ность к ошибкам установки и настройки средств защиты, сложность управления.

Комплексного подхода придерживаются большинство государственных и круп­ных коммерческих предприятий и учреждений. Этот подход нашел свое отра­жение в различных стандартах.

Комплексный подход к проблеме обеспечения безопасности основан на разра­ботанной для конкретной информационной системы политике безопасности. Политика безопасности регламентирует эффективную работу средств защиты ИС. Она охватывает все особенности процесса обработки информации, определяя поведение системы в различных ситуациях.

Для обеспечения ИБ существуют следующие меры:

• законодательного (законы, нормативные акты, стандарты и т.п.);
• административно-организационного (действия общего характера, предпри­нимаемые руководством организации, и конкретные меры безопасности, на­правленные на работу с людьми);
• программно-технического (конкретные технические меры).

Меры законодательного уровняочень важны для обеспечения ИБ. К этому уровню можно отнести весь комплекс мер, направленных на создание и поддержание в обществе негативного (в том числе карательного) отношения к нарушениям и нарушителям информационной безопасности. Боль­шинство людей не совершают противоправных действий потому, что это осуж­дается и/или наказывается обществом, и потому, что так поступать не принято.

Меры аоминистратпивно-организационного уровня.Администрация организа­ции должна сознавать необходимость поддержания режима безопасности и выделения на эти цели соответствующих ресурсов. Основой мер защиты админист­ративно-организационного уровня является политика безопасности и комплекс организационных мер.

К комплексу организационных мер относятся меры безопасности, реализуемые людьми. Можно выделить следующие группы организационных мер:

· управление персоналом;

· физическая защита;

· поддержание работоспособности;

· реагирование на нарушения режима безопасности;

· планирование восстановительных работ.

Для каждой группы в любой организации должен существовать набор регла­ментов, определяющих действия персонала.

Меры и средства программно-технического уровня. В рамках современных ИС должны быть доступны, по крайней мере, следующие ме­ханизмы безопасности:

· применение защищенных виртуальных частных сетей VPN для защиты ин­формации, передаваемой по открытым каналам связи;

· применение межсетевых экранов для защиты корпоративной сети от вне­шних угроз при подключении к общедоступным сетям связи;

· управление доступом на уровне пользователей и защита от несанкциониро­ванного доступа к информации;

· гарантированная идентификация пользователей путем применения токенов (смарт-карты, touch-memory, ключи для USB-портов и т.п.) и других средств аутентификации;

· защита информации на файловом уровне (путем шифрования файлов и ка­талогов) для обеспечения ее надежного хранения;

· защита от вирусов с использованием специализированных комплексов ан­тивирусной профилактики и защиты;

· технологии обнаружения вторжений и активного ис­следования защищенности информационных ресурсов;

· криптографическое преобразование данных для обеспечения целостности, подлинности и конфиденциальности информации

Виртуальные частные сети VPN (Virtual Private Network) приобретают все большую привлекательность в качестве инструмента для организации электронного бизнеса, документооборота, оперативного средства со­вершения финансовых операций и др.

Под термином VPN, как правило, понимается сеть, обеспечивающая достаточ­но экономичный, надежный и безопасный способ конфиденциальной связи меж­ду бизнес-партнерами, компаниями и их клиентами, отдельными подразделения­ми предприятия, удаленными сотрудниками и центральным офисом, причем все это реализуется на базе сетей общего пользования.

В настоящее время для организации современных защищенных VPN-каналов широко используется комплекс стандартов Интернет, известный под названием IPSec (IP Security).

Средства VPN предприятия могут эффективно поддерживать защищенные каналы трех основных типов:

· с удаленными и мобильными сотрудниками (защищенный удаленный до­ступ);

· с сетями филиалов предприятий (защита intranet);

· с сетями предприятий-партнеров (защита extranet).

Поддержка IPSec является сегодня обязательным условием для перспективных VPN-продуктов.

Применение межсетевых экрановопределяет использование файрволлов или брандмауэров для защиты VPN.

В простом случае межсетевые экраны используются для реализации относительно простой схемы доступа:

· доступ контролируется в одной точке, которая располагалась на пути со­единения внутренней сети с Интернет или другой публичной сетью, являю­щейся источником потенциальных угроз

· все субъекты доступа делятся на группы по IP-адресам, причем обычно на две группы: внутренние пользователи и внешние пользователи;

· внешним пользователям разрешается для доступа к внутренним ресурсам сети использовать один-два популярных сервиса Интернет, например электронную почту, а трафик остальных сервисов отсекается.

Применение нескольких межсетевых экранов в пределах одной внутренней сети требует изменений их функциональных возможностей. В частности, это ка­сается необходимости координированной работы всех межсетевых экранов на основе единой политики доступа. Такая координация нужна для того, чтобы кор­ректно обрабатывать пакеты пользователей независимо от того, через какую точ­ку доступа проходит их маршрут.

Для гарантированной идентификации пользователей припредоставления информации в сети существует специальный механизм, состоящий из трех процедур: идентификация, аутентификация, авторизация.

Идентификация – это процедура распознавания пользователя по его идентификатору (имени). Пользователь сообщает сети по ее запросу свой идентификатор, и сеть проверяет в своей базе данных его наличие.

Аутентификация – процедура проверки подлинности заявленного пользователя. Эта проверка позволяет достоверно убедиться, что пользователь именно тот, кем себя объявляет. Это может информация известная только пользователю (парольное предложение). Эффективным средством повышения надежности защиты данных на основе гарантированной идентификации пользователя являются электронные токены (смарт-карты, устройства touch-memory, ключи для USB-портов и т.п.). Токены являются своего рода контейнерами для хранения персональных данных пользо­вателя системы. Основное преимущество электронного токена в том, что персо­нальная информация всегда находится на носителе (смарт-карте, ключе и т.д.) и предъявляется только во время доступа к системе или компьютеру.

Авторизация– процедура предоставления пользователю определенных полномочий и ресурсов сети, т.е. устанавливает сферу действия пользователя и доступные ему ресурсы.

Антивирусная защита является одним из важных элементов комплексной системы информаци­онной безопасности. Компьютерные вирусы представляют собой серьезную угрозу информационной безопасности, способную значительно повредить и даже полностью разрушить данные и информационные объекты пользователя. С развитием сети Интернет ви­русы получили возможность быстро распространяться, создавая за считанные часы угрозу для очень большого числа пользователей.

При применении антивирусных средств необходимо учитывать, что защищен­ный трафик не может быть проконтролирован этими средствами. Поэтому анти­вирусные средства должны устанавливаться в узлах, на которых информация хранится, обрабатывается и передается в открытом виде.

Средства обнаружения вторжений позволяют повысить уровень защищенности информационной системы. Постоянные изменения информационной (реконфигура­ция программных средств, подключение новых рабочих станций и т.п.) могут при­вести к появлению новых угроз и уязвимых мест в системе защиты. В связи с этим особенно важно своевременное их выявление и внесение изменений в соответ­ствующие настройки системы информационной безопасности.

Средства обнаружения вторжений хорошо дополняют защитные функции меж­сетевых экранов. Если межсетевые экраны стараются отсечь потенциально опас­ный трафик и не пропустить его в защищаемые сегменты, то средства обнаруже­ния вторжений анализируют результирующий трафик в защищаемых сегментах и выявляют атаки на ресурсы сети или потенциально опасные действия.

Средства обнаружения вторжений могут быть использованы в незащищенных сегментах, например перед межсетевым экраном, для получения общей картины об атаках, которым подвергается сеть извне.

Средства анализа защищенности не только выявляют большинство угроз и уязвимых мест информационной системы, но и предлагают рекомендации ад­министратору безопасности по их устранению. Для выполнения своих функций средства обнаружения вторжений обычно используют экспертные системы и другие элементы искусственного интеллекта.

14.4 Крип­тографическое преобразование данных и электронная цифровая подпись

Для обеспечения целостности, подлин­ности и конфиденциальности передаваемой информации используется крип­тографическое преобразование данных.

Криптографический алгоритм, или шифр, – это математическая формула, описывающая процессы зашифрования и расшифрования. Чтобы зашифровать открытый текст, криптоалгоритм работает в сочетании с ключом – словом, числом или фразой. Одно и то же сообщение одним алгоритмом, но разными ключами будет преобразовываться в разный шифротекст. Защищенность шифротекста целиком зависит от двух вещей: стойкости криптоалгоритма и секретности ключа.

В традиционной криптографии один и тот же ключ используется как для зашифрования, так и для расшифрования данных (Рис.1). Такой ключ называется симметричным ключом (закрытым). Data Encryption Standart (DES) – пример симметричного алгоритма, широко применявшегося на Западе с 70-х годов в банковской и коммерческой сферах. Алгоритм шифрования был реализован в виде интегральной схемы с длиной ключа в 64 бита (56 битов используются непосредственно для алгоритма шифрования и 8 для обнаружения ошибок).

Расчет алгоритмов в то время показывал, что ключ шифрования может иметь 72 квадриллиона комбинаций. Для оценки уровня защиты информации аналитики приводят такие факт: современный компьютер стоимостью 1 млн долларов раскроет шифр за 7 часов, стоимостью 10 млн долларов - за 20 минут, 100 млн долларов - за 2 минуты.

В настоящее время стандарт DES сменяет Advanced Encryption Standard (AES), где длина ключа составляет до 256 битов.

Симметричное шифрование имеет ряд преимуществ. Первое – скорость выполнения криптографических операций. Однако, симметричное шифрование имеет два существенных недостатка: 1) большое количество необходимых ключей (каждому пользователю отдельный ключ); 2) сложности передачи закрытого ключа.

Для установления шифрованной связи с помощью симметричного алгоритма, отправителю и получателю нужно предварительно согласовать ключ и держать его в тайне. Если они находятся в географически удаленных местах, то должны прибегнуть к помощи доверенного посредника, например, надежного курьера, чтобы избежать компрометации ключа в ходе транспортировки. Злоумышленник, перехвативший ключ в пути, сможет позднее читать, изменять и подделывать любую информацию, зашифрованную или заверенную этим ключом.

Рис. 1 Принцип шифрования с симметричным ключом

Проблема управления ключами была решена криптографией с открытым, или асимметричным, ключом, концепция которой была предложена в 1975 году.

Криптография с открытым ключом – это асимметричная схема. В этой схеме применяются пары ключей: открытый который зашифровывает данные, и соответствующий ему закрытый, который их расшифровывает. Тот кто зашифровывает данные, распространяет свой открытый ключ по всему свету, в то время как закрытый держит в тайне. Любой человек с копией открытого ключа может зашифровать данные, но прочитать данные сможет только тот, у кого есть закрытый ключ. (Рис.2)

Хотя пара открытого и закрытого ключа математически связана, вычисление закрытого ключа из открытого в практическом плане невыполнимо.

Рис. 2 Принцип шифрования с асимметричным ключом

Главное достижение асимметричного шифрования в том, что оно позволяет людям, не имеющим существующей договоренности о безопасности, обмениваться секретными сообщениями. Необходимость отправителю и получателю согласовывать тайный ключ по специальному защищенному каналу полностью отпала. Все коммуникации затрагивают только открытые ключи, тогда как закрытые хранятся в безопасности. Примерами криптосистем с открытым ключом являются Elgamal, RSA, Diffie-Hellman, DSA и др.

Поскольку симметричная криптография была некогда единственным способом пересылки секретной информации, цена надежных каналов для обмена ключами ограничивала ее применение только узким кругом организаций, которые могли ее себе позволить, в частности, правительствами и крупными банковскими учреждениями. Появление шифрования с открытым ключом стало технологической революцией, предоставившей стойкую криптографию массам.

Криптографические программные средства PGP (Pretty Good Privacy) были разработаны в 1991 году американским программистом Ф. Циммерманном для зашифровки сообщений электронной почты. Программа PGP свободна для доступа в Интернет и может быть установлена на любой компьютер. Принцип работы программы PGP основан на использовании двух программ- ключей: одной у отправителя, а другой у получателя. Программы- ключи защищены не паролями, а шифровальной фразой. Кроме этого, когда пользователь зашифровывает данные с помощью PGP, программа для начала их сжимает. Сжатие сокращает время передачи и экономит дисковое пространство, а также, что более важно, повышает криптографическую стойкость. Расшифровать сообщение можно, только используя два ключа. Программа PGP использует сложный математический алгоритм, что вместе с принципом использования двух ключей делает дешифрацию практически невозможной.

Дополнительное преимущество от использования криптосистем с открытым ключом состоит в том, что они предоставляют возможность создания электронных цифровых подписей(ЭЦП).Электронная цифровая подпись— это реквизит электронного документа, предназначенный для удостоверения источника данных и защиты данного электронного документа от подделки.

Цифровая подпись позволяет получателю сообщения убедиться в аутентичности источника информации (иными словами, в том, кто является автором информации), а также проверить, была ли информация изменена (искажена), пока находилась в пути. Таким образом, цифровая подпись является средством аутентификации и контроля целостности данных. ЭЦП служит той же цели, что печать или собственноручный автограф на бумажном листе. Однако вследствие своей цифровой природы ЭЦП превосходит ручную подпись и печать в ряде очень важных аспектов. Цифровая подпись не только подтверждает личность подписавшего , но также помогает определить, было ли содержание подписанной информации изменено. Собственноручная подпись и печать не обладают подобным качеством, кроме того, их гораздо легче подделать. В то же время, ЭЦП аналогична физической печати или факсимиле в том плане, что, как печать может быть проставлена любым человеком, получившим в распоряжение печатку, так и цифровая подпись может быть сгенерирована кем угодно с копией нужного закрытого ключа.

Некоторые люди используют цифровую подпись гораздо чаще шифрования. Например, можно не волноваться, если кто-то узнает, что вы только что поместили $1000 на свой банковский счет, но вы должны быть абсолютно уверены, что производили транзакцию через банк.

Простой способ генерации цифровых подписей показан на рисунке 3. Вместо зашифрования информации открытым ключом, информация шифруется собственным закрытым, одновременно генерируется открытый ключ. Если информация может быть расшифрована вашим открытым ключом, значит ее источником информации являетесь вы. В противном случае подпись считается поддельной.

Рис. 3 Принцип использования цифровой подписи

Для того, чтобы не зашифровывать с помощью ключа весь текст, а затем пересылать его в зашифрованном виде, при формировании ЭЦП используется новый компонент – односторонняя хэш-функция. Односторонняя хэш-функция берет ввод произвольной длины, называемый прообразом, – в данном случае, сообщение любого размера, хоть тысячи или миллионы бит – и генерирует строго зависящий от прообраза код фиксированной длины, например, 160 бит. Хэш-функция гарантирует, что если информация будет любым образом изменена – даже на один бит, – в результате получится совершенно иное хэш-значение, называемое дайджестом сообщения.

Полученный дайджест зашифровывает закрытым ключом отправителя, создавая электронную подпись, и прикрепляет ее к прообразу (документу). ЭЦП передается вместе с исходным сообщением. По получении сообщения, адресат заново вычисляет дайджест подписанных данных, расшифровывает ЭЦП открытым ключом отправителя, тем самым сверяя, соответственно, целостность данных и их источник. Если вычисленный адресатом и полученный с сообщением дайджесты совпадают, значит информация после подписания не была изменена.

Если в процессе формирования ЭЦП применяется стойкая односторонняя хэш-функция, нет никакого способа взять чью-либо подпись с одного документа и прикрепить ее к другому, или же любым образом изменить подписанное сообщение. Малейшее изменение в подписанном документе будет обнаружено в процессе сверки ЭЦП. (Рис.4.)

Одна из главных проблем асимметричных криптосистем состоит в том, что пользователи должны постоянно следить, зашифровывают ли они сообщения истинными ключами своих корреспондентов. В среде свободного обмена открытыми ключами через общественные серверы-депозитарии атаки злоумфышленников представляют серьезную потенциальную угрозу. В этом виде атак злоумышленник «подсовывает» пользователю собственный ключ, но с именем предполагаемого адресата; данные зашифровываются подставным ключом, перехватываются его владельцем-злоумышленником, попадая в итоге в чужие руки.

В среде криптосистем с открытым ключом критически важно, чтобы вы были абсолютно уверены, что открытый ключ, которым собираетесь что-то зашифровать – не искусная имитация, а истинная собственность вашего корреспондента. Можно попросту шифровать только теми ключами, которые были переданы вам их владельцами из рук в руки на дискетах, флэшках и т.д. На большом удалении необходимо быть уверенным, что получен подлинный ключ.

Цифровые сертификаты ключей упрощают задачу определения принадлежности открытых ключей предполагаемым владельцам.

Сертификат есть форма удостоверения. Иные виды удостоверений включают водительские права, государственный паспорт, свидетельство о рождении, и т.п. Каждое из них несет некоторую идентифицирующую информацию и определенную неподделываемую запись.

Цифровой сертификат в своем предназначении аналогичен физическому сертификату. Цифровой сертификат ключа – это информация, прикрепленная к открытому ключу пользователя, помогающая другим установить, является ли ключ подлинным и верным. Цифровые сертификаты нужны для того, чтобы сделать невозможной попытку выдать ключ одного человека за ключ другого.

Рис. 4 Процесс использования цифровой подписи

Цифровой сертификат состоит из трех компонентов:

· открытого ключа, к которому он приложен;

· данных, или записей, сертификата (сведения о личности пользователя, как то, имя, электронная почта и т.п., а также, по необходимости, дополнительные ограничителельные сведения: права допуска, рабочие лимиты и прочее);

· одной или нескольких цифровых подписей, «связывающих» ключ с сертификатом.

Цель ЭЦП на сертификате – указать, что сведения сертификата были заверены доверенным третьим лицом или организацией.

Такая система может реализоваться в форме простого хранилища-депозитария, называемого сервером сертификатов, или сервером-депозитарием открытых ключей, или иметь более сложную и комплексную структуру, предполагающую дополнительные возможности администрирования ключей, и называемую инфраструктурой открытых ключей.

Сервер-депозитарий, также называемый сервером сертификатов, или сервером ключей, – это сетевая база данных, позволяющая пользователям оставлять и извлекать из неё цифровые сертификаты. Сервер ключей также может иметь некоторые функции администрирования, помогающие организации поддерживать свою политику безопасности. Например, на хранение могут оставляться только ключи, удовлетворяющие определенным критериям.

В настоящее время создаются Центры сертификации (ЦС), которые издают цифровые сертификаты и подписывает их своим закрытым ключом. Используя открытый ключ ЦС, любой пользователь, желающий проверить подлинность конкретного сертификата, сверяет подпись Центра сертификации и, следовательно, удостоверяется в целостности содержащейся в сертификате информации и, что более важно, во взаимосвязности сведений сертификата и открытого ключа.

Как правило, Центром регистрации (ЦР) называется система людей, механизмов и процессов, служащая целям зачисления новых пользователей и дальнейшего администрирования постоянных пользователей системы. Как правило, основная цель ЦС – собственной подписью «связать» открытый ключ с идентификационной информацией, содержащейся в сертификате, чем заверить третьих лиц, что были приняты определённые меры по установлению связи между ключом и идентификационными сведениями.