Криптографические методы защиты информации

Согласно ГОСТу [4]:

Криптографическая защита информации -защита информации с помощью ее криптографического преобразования.

Если сформулировать это определение более развернуто, то можно сказать, что под

криптографической защитой информациипонимается такое преобразование исходной информации, в результате которого она становится недоступной для ознакомления и использования лицами, не имеющими на это полномочий.

Криптография – наука о преобразовании информации, в результате которого она становится недоступной для ознакомления и использования лицами, не имеющими на это полномочий.

Криптоанализ – наука, противоположная криптографии по сути исследований, то есть занимающаяся расшифрованием зашифрованной информации при неизвестном ключе.

Криптология - наука, объединяющая в себе криптографию и криптоанализ.

Известны различные подходы к классификации методов крип­тографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы:

· Шифрование;

· Стеганография;

· Кодирование;

· Сжатие.

Процесс шифрованиязаключается в проведении обратимых математических, логических, комбинаторных и других преобразований исходной информации, в результате которых зашифрованная информация представляет собой хаотический набор букв, цифр, других символов и двоичных кодов.

Для шифрования информации используются алгоритм преобразования и ключ. Как правило, алгоритм для определенного метода шифрования является неизменным. Исходными данными для алгоритма шифрования служат информация, подлежащая зашифрованию, и ключ шифрования. Ключ содержит управляющую информацию, которая определяет выбор преобразования на определенных шагах алгоритма и величины операндов, используемые при реализации алгоритма шифрования.

Шифрование является основным видом криптографического преобразования информации в КС.

Под шифрованием понимается процесс преобразования открытой информации в зашифрованную информацию (шифртекст) или процесс обратного преобразования зашифрованной информации в открытую.

Процесс преобразования открытой информации в закрытую получил название зашифрование, а процесс преобразования закрытой информации в открытую - расшифрование.

В отличие от других методов криптографического преобразования информации, методы стеганографии[35] позволяют скрыть не только смысл хранящейся или передаваемой информации, но и сам факт хранения или передачи закрытой информации. В основе всех методов стеганографии лежит маскирование закрытой информации среди открытых файлов.

С помощью средств стеганографии могут маскироваться текст, изобра­жение, речь, цифровая подпись, зашифрованное сообщение. Комплексное использование стеганографии и шифрования многократно повышает сложность решения задачи обнаружения и раскрытия конфиденциальной информации.

Содержанием процесса кодированияинформации является замена смысловых конструкций исходной информации (слов, предложений) кодами.

В качестве кодов могут использоваться сочетания букв, цифр, букв и цифр. При кодировании и обратном преобразовании используются специальные таблицы или словари. Недостатками кодирования конфиденциальной информации является необходимость хранения и распространения кодировочных таблиц, которые необходимо часто менять, чтобы избежать раскрытия кодов статистическими методами обработки перехваченных сообщений.

Сжатиеинформации может быть отнесено к методам крипто­графического преобразования информации с определенными оговорками. Целью сжатия является сокращение объема информации. В то же время сжатая информация не может быть прочитана или использована без обратного преобразования. Учитывая доступность средств сжатия и обратного преобразования, эти методы нельзя рассматривать как надежные средства криптографического преобразования информации. Даже если держать в секрете алгоритмы, то они могут быть сравнительно легко раскрыты статистическими методами обработки.

Вредоносные программы

Существует класс программ, которые были изначально написаны с целью уничтожения данных на чужом компьютере, похищения чужой информации, несанкционированного использования чужих ресурсов и т. п., или же приобрели такие свойства вследствие каких-либо причин. Такие программы несут вредоносную нагрузку и соответственно называются вредоносными [39].

Вредоносная программа[4] -программа, предназначенная для осуществления несанкционированного доступа к информации и (или) воздействия на информацию или ресурсы информационной системы.

Вредоносная программа (malware - сокращение от Malicious Software (вредоносное программное обеспечение)) - это программа, наносящая какой-либо вред компьютеру, на котором она запускаются, или другим компьютерам в сети.

Поскольку мало пользователей в здравом уме добровольно поставят себе на компьютер заведомо вредоносную программу, их авторы вынуждены использовать различные обманные методы или специальные технологии для несанкционированного проникновения в систему. Следовательно, классифицировать вредоносные программы удобно по способу проникновения, размножения и типу вредоносной нагрузки.

Все вредоносные программы в соответствии со способами распространения и вредоносной нагрузкой можно разделить на четыре основные типа - компьютерные вирусы, черви, трояны и другие программы.

Так исторически сложилось, что термином "компьютерный вирус" часто называют любую вредоносную программу. Это обусловлено в первую очередь тем, что первые широко известные вредоносные программы были именно вирусами и в течение следующих десятилетий число вирусов значительно превышало количество всех остальных вредоносных программ вместе взятых. Однако в последнее время наметились тенденции к появлению новых, невирусных технологий, которые используют вредоносные программы. При этом доля истинных вирусов в общем числе инцидентов с вредоносными программами за последние годы значительно сократилась. На сегодняшний день вредоносные программы - это уже большей частью именно не вирусы, хотя такие термины как "заражение вирусом", "вирусный инцидент" применяются по отношению ко всем вредоносным программам повсеместно. Поэтому далее в этом курсе, если не оговорено иначе, под термином "вирус" будет также пониматься и вредоносная программа.

Вирусы

Основная черта компьютерного вируса - это способность к саморазмножению.

Компьютерный вирус- это программа, способная создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению.

Условно жизненный цикл любого компьютерного вируса можно разделить на пять стадий:

1. Проникновение на чужой компьютер

2. Активация

3. Поиск объектов для заражения

4. Подготовка копий

5. Внедрение копий

Путями проникновения вируса могут служить как мобильные носители, так и сетевые соединения - фактически, все каналы, по которым можно скопировать файл. Однако в отличие от червей, вирусы не используют сетевые ресурсы - заражение вирусом возможно, только если пользователь сам каким-либо образом его активировал. Например, скопировал или получил по почте зараженный файл и сам его запустил или просто открыл.

После проникновения следует активация вируса. Это может происходить несколькими путями и в соответствии с выбранным методом вирусы делятся на такие виды:

• Загрузочные вирусы заражают загрузочные сектора жестких дисков и мобильных носителей.
• Файловые вирусы- заражают файлы. Отдельно по типу среды обитания в этой группе также выделяют:
• Классические файловые вирусы - они различными способами внедряются в исполняемые файлы (внедряют свой вредоносный код или полностью их перезаписывают), создают файлы-двойники, свои копии в различных каталогах жесткого диска или используют особенности организации файловой системы
• Макровирусы, которые написаны на внутреннем языке, так называемых макросах какого-либо приложения. Подавляющее большинство макровирусов используют макросы текстового редактора Microsoft Word
• Скрипт-вирусы, написанные в виде скриптов для определенной командной оболочки - например, bat-файлы для DOS или VBS и JS - скрипты для Windows Scripting Host (WSH)

Дополнительным отличием вирусов от других вредоносных программ служит их жесткая привязанность к операционной системе или программной оболочке, для которой каждый конкретный вирус был написан. Это означает, что вирус для Microsoft Windows не будет работать и заражать файлы на компьютере с другой установленной операционной системой, например Unix. Точно также макровирус для Microsoft Word 2003 скорее всего не будет работать в приложении Microsoft Excel 97.

При подготовке своих вирусных копий для маскировки от антивирусов могут применять такие технологии как:

• Шифрование - в этом случае вирус состоит из двух частей: сам вирус и шифратор.
• Метаморфизм - при применении этого метода вирусные копии создаются путем замены некоторых команд на аналогичные, перестановки местами частей кода, вставки между ними дополнительного, обычно ничего не делающих команд.

Соответственно в зависимости от используемых методов вирусы можно делить на шифрованные, метаморфные и полиморфные, использующие комбинацию двух типов маскировки.

Основные цели любого компьютерного вируса - это распространение на другие ресурсы компьютера и выполнение специальных действий при определенных событиях или действиях пользователя (например, 26 числа каждого четного месяца или при перезагрузке компьютера). Специальные действия нередко оказываются вредоносными.

Черви

В отличие от вирусов черви - это вполне самостоятельные программы. Главной их особенностью также является способность к саморазмножению, однако при этом они способны к самостоятельному распространению с использованием сетевых каналов. Для подчеркивания этого свойства иногда используют термин "сетевой червь".

Червь(сетевой червь) - это вредоносная программа, распространяющаяся по сетевым каналам и способная к самостоятельному преодолению систем защиты компьютерных сетей, а также к созданию и дальнейшему распространению своих копий, не обязательно совпадающих с оригиналом.

Жизненный цикл червей состоит из таких стадий:

1. Проникновение в систему

2. Активация

3. Поиск объектов для заражения

4. Подготовка копий

5. Распространение копий

В зависимости от способа проникновения в систему черви делятся на типы:

• Сетевые черви используют для распространения локальные сети и Интернет
• Почтовые черви- распространяются с помощью почтовых программ
• IM-черви используют системы мгновенного обмена сообщениями
• IRC-черви распространяются по каналам IRC
• P2P-черви - при помощи пиринговых файлообменных сетей

После проникновения на компьютер, червь должен активироваться - иными словами запуститься. По методу активации все черви можно разделить на две большие группы - на тех, которые требуют активного участия пользователя и тех, кто его не требует. На практике это означает, что бывают черви, которым необходимо, чтобы владелец компьютера обратил на них внимание и запустил зараженный файл, но встречаются и такие, которые делают это сами, например, используя ошибки в настройке или бреши в системе безопасности операционной системы. Отличительная особенность червей из первой группы - это использование обманных методов. Это проявляется, например, когда получатель инфицированного файла вводится в заблуждение текстом письма и добровольно открывает вложение с почтовым червем, тем самым его активируя. В последнее время наметилась тенденция к совмещению этих двух технологий - такие черви наиболее опасны и часто вызывают глобальные эпидемии.

Сетевые черви могут кооперироваться с вирусами - такая пара способна самостоятельно распространяться по сети (благодаря червю) и в то же время заражать ресурсы компьютера (функции вируса).

Трояны

Трояны или программы класса троянский конь, в отличие от вирусов и червей, не обязаны уметь размножаться. Это программы, написанные только с одной целью - нанести ущерб целевому компьютеру путем выполнения несанкционированных пользователем действий: кражи, порчи или удаления конфиденциальных данных, нарушения работоспособности компьютера или использования его ресурсов в неблаговидных целях.

Троян(троянский конь) - программа, основной целью которой является вредоносное воздействие по отношению к компьютерной системе.

Некоторые трояны способны к самостоятельному преодолению систем защиты компьютерной системы, с целью проникновения в нее. Однако в большинстве случаев они проникают на компьютеры вместе с вирусом либо червем - то есть такие трояны можно рассматривать как дополнительную вредоносную нагрузку, но не как самостоятельную программу. Нередко пользователи сами загружают троянские программы из Интернет.

Следовательно, жизненный цикл троянов состоит всего из трех стадий:

1. Проникновение в систему

2. Активация

3. Выполнение вредоносных действий

Как уже говорилось выше, проникать в систему трояны могут двумя путями - самостоятельно и в кооперации с вирусом или сетевым червем. В первом случае обычно используется маскировка, когда троян выдает себя за полезное приложение, которое пользователь самостоятельно копирует себе на диск (например, загружает из Интернет) и запускает. При этом программа действительно может быть полезна, однако наряду с основными функциями она может выполнять действия, свойственные трояну.

После проникновения на компьютер, трояну необходима активация и здесь он похож на червя - либо требует активных действий от пользователя или же через уязвимости в программном обеспечении самостоятельно заражает систему.

Поскольку главная цель написания троянов - это производство несанкционированных действий, они классифицируются по типу вредоносной нагрузки:

• Клавиатурные шпионы, постоянно находясь в оперативной памяти, записывают все данные, поступающие от клавиатуры с целью последующей их передачи своему автору.
• Похитители паролей предназначены для кражи паролей путем поиска на зараженном компьютере специальных файлов, которые их содержат.
• Утилиты скрытого удаленного управления - это трояны, которые обеспечивают несанкционированный удаленный контроль над инфицированным компьютером. Перечень действий, которые позволяет выполнять тот или иной троян, определяется его функциональностью, заложенной автором. Обычно это возможность скрыто загружать, отсылать, запускать или уничтожать файлы. Такие трояны могут быть использованы как для получения конфиденциальной информации, так и для запуска вирусов, уничтожения данных.
• Анонимные SMTP-сервера и прокси-сервера- такие трояны на зараженном компьютере организовывают несанкционированную отправку электронной почты, что часто используется для рассылки спама.
• Утилиты дозвона в скрытом от пользователя режиме инициируют подключение к платным сервисам Интернет.
• Модификаторы настроек браузера меняют стартовую страницу в браузере, страницу поиска или еще какие-либо настройки, открывают дополнительные окна, имитируют нажатия на рекламные баннеры и т. п.
• Логические бомбы характеризуются способностью при срабатывании заложенных в них условий (в конкретный день, время суток, определенное действие пользователя или команды извне) выполнять какое-либо действие, например, удаление файлов.

Отдельно отметим, что существуют программы из класса троянов, которые наносят вред другим, удаленным компьютерам и сетям, при этом не нарушая работоспособности инфицированного компьютера. Яркие представители этой группы - организаторы DDoS-атак.