Принципы защиты информации

Проблемы, возникающие с безопасностью передачи информации при работе в компьютерных сетях, можно разделить на четыре основных типа:

- перехват информации - целостность информации сохраняется, но ее конфиденциальность нарушена;

- модификация информации - исходное сообщение изменяется либо полностью подменяется другим и отсылается адресату;

- подмена авторства информации;

- перехват сообщения с его изъятием.

Данная проблема может иметь серьезные последствия.
Например, кто-то может послать письмо от вашего имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web-сервер может притворяться электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров.

В соответствии с перечисленными проблемами при обсуждении вопросов безопасности под самим термином «безопасность» подразумевается совокупность трех различных характеристик обеспечивающей безопасность системы:

Аутентификация – это процесс распознавания пользователя системы и предоставления ему определенных прав и полномочий. Каждый раз, когда заходит речь о степени или качестве аутентификации, под этим следует понимать степень защищенности системы от посягательств сторонних лиц на эти полномочия.

Целостность – состояние данных, при котором они сохраняют свое информационное содержание и однозначность интерпретации в условиях различных воздействий. В частности, в случае передачи данных под целостностью понимается идентичность отправленного и принятого.

Секретность – предотвращение несанкционированного доступа к информации. В случае передачи данных под этим термином обычно понимают предотвращение перехвата информации.

16. Понятия криптографической защиты информации

Криптографические методы защиты информации – это преобразование информации для дальнейшей её передачи уполномоченному лицу. Принцип этих методов состоит в следующем. Первичное открытое сообщение шифруется, приобретая вид закрытого текста или графического изображения, называемого шифрограммой. Далее шифрограмма передается по защищенному или незащищенному каналу передачи информации до точки получения. Санкционированный пользователь производит обратное преобразование или дешифрацию полученного сообщения и получает исходный открытый текст. Таким образом, перехватившее шифрограмму неуполномоченное лицо не сможет её прочитать, не зная, какие криптографические методы защиты информации использовались при шифровании.

В криптографии часто применяется понятие ключа, которое позволяет провести параллель между зашифрованной информацией и системой кодирования. Криптографические средства защиты информации используют для шифрации и дешифрации уникальную последовательность символов, которая и называется ключом. Таким образом, при использовании одного и того же криптографического алгоритма шифровки результат зависит от ключа.

Криптографические методы защиты информации должны удовлетворять следующим требованиям.

- Иметь устойчивый шифр, способный противостоять криптоанализу и обеспечивать способ его вскрытия только путем полного перебора ключей. Поэтому вероятность определения ключа зависит от его длины;

- гарантировать стойкость криптографической системы путем надежного хранения секретных ключей, а не алгоритмов, использующих их;

- генерировать объем закодированной информации, не превышающий исходный;

- исключать искажения и потерю информации вследствие ошибок, возникающих при шифровке;

- обеспечивать минимальное время кодирования;

- иметь согласованность между стоимостью шифрования и стоимостью исходной информации.

Криптографические методы защиты информации характеризуются устойчивостью шифра, что и является главным показателем эффективности. Данная эффективность заключается в затратах по времени или стоимости средств, необходимых дешифровщику для получения исходного сообщения из закодированного при отсутствии ключа. При условии отсутствия слабых мест в алгоритмах шифрования, которые быстро вычисляются умельцами, и достаточно надежной длины ключа, эти затраты вырастают в разы.

17. Криптографические алгоритмы

Криптографический алгоритм – алгоритм преобразования данных, либо являющийся полностью или частично секретным; либо использующий при работе набор секретных параметров.

В настоящее время общепризнанным является подразделение криптографических алгоритмов на следующие основные категории:

- алгоритмы шифрования с секретным ключом (симметричные);

- алгоритмы шифрования с открытым ключом (асимметричные).

Криптоалгоритмы с секретным ключом

Идея, лежащая в основе большинства итерационных блочных шифров, состоит в построении криптографически стойкой системы путем последовательного применения относительно простых криптографических преобразований. Принцип многоразового шифрования с помощью простых криптографических преобразований был впервые предложен Шенноном: он использовал с этой целью преобразования перестановки и подстановки. Первое из этих преобразований переставляет отдельные символы преобразуемого информационного блока, а второе – заменяет каждый символ (или группу символов) из преобразуемого информационного блока другим символом из того же алфавита (соответственно группой символов того же размера и из того же алфавита). Узлы, реализующие эти преобразования, называются, соответственно, P-блоками (P-box, permutation box) и S-блоками (S-box, substitution box).

Криптоалгоритмы с открытым ключом

В асимметричной криптографии для зашифрования и расшифрования используются различные функции. Стойкость асимметричных криптоалгоритмов базируется на разрешимости лежащих в их основе математических проблем. Пока не найден полиномиальный алгоритм решения этих проблем, данные алгоритмы будут стойки. В этом заключается отличие симметричного и асимметричного шифрования: стойкость первого является непосредственной и научно доказуемой, стойкость второго – предположительной. Кроме того, асимметричные криптоалгоритмы требуют гораздо более интенсивных вычислений и потому являются более медленными.

18. Технологии аутентификации

Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля

В соответствии с базовым принципом «единого входа», когда пользователю достаточно один раз пройти процедуру аутентификации, чтобы получить доступ ко всем сетевым ресурсам, в современных операционных системах предусматриваются централизованные службы аутентификации. Такая служба поддерживается одним из серверов сети и использует для своей работы базу данных, в которой хранятся учетные данные (иногда называемые бюджетами) о пользователях сети. Учетные данные содержат наряду с другой информацией идентификаторы и пароли пользователей. Упрощенно схема аутентификации в сети выглядит следующим образом. Когда пользователь осуществляет логический вход в сеть, он набирает на клавиатуре своего компьютера свои идентификатор и пароль. Эти данные используются службой аутентификации – в централизованной базе данных, хранящейся на сервере, по идентификатору пользователя находится соответствующая запись, из нее извлекается пароль и сравнивается с тем, который ввел пользователь. Если они совпадают, то аутентификация считается успешной, пользователь получает легальный статус и те права, которые определены для него системой авторизации.

Однако такая упрощенная схема имеет большой изъян. А именно при передаче пароля с клиентского компьютера на сервер, выполняющий процедуру аутентификации, этот пароль может быть перехвачен злоумышленником. Поэтому в разных операционных системах применяются разные приемы, чтобы избежать передачи пароля по сети в незащищенном виде.

Аутентификация с использованием одноразового пароля

Алгоритмы аутентификации, основанные на многоразовых паролях, не очень надежны. Пароли можно подсмотреть или просто украсть. Более надежными оказываются схемы, использующие одноразовые пароли. С другой стороны, одноразовые пароли намного дешевле и проще биометрических систем аутентификации, таких как сканеры сетчатки глаза или отпечатков пальцев. Все это делает системы, основанные на одноразовых паролях, очень перспективными. Следует иметь в виду, что, как правило, системы аутентификации на основе одноразовых паролей рассчитаны на проверку только удаленных, а не локальных пользователей.

Генерация одноразовых паролей может выполняться либо программно, либо аппаратно. Некоторые реализации аппаратных устройств доступа на основе одноразовых паролей представляют собой миниатюрные устройства со встроенным микропроцессором, похожие на обычные пластиковые карточки, используемые для доступа к банкоматам. Такие карточки, часто называемые аппаратными ключами, могут иметь клавиатуру и маленькое дисплейное окно. Аппаратные ключи могут быть также реализованы в виде присоединяемого к разъему устройства, которое располагается между компьютером и модемом, или в виде карты (гибкого диска), вставляемой в дисковод компьютера.

Существуют и программные реализации средств аутентификации на основе одноразовых паролей (программные ключи). Программные ключи размещаются на сменном магнитном диске в виде обычной программы, важной частью которой является генератор одноразовых паролей. Применение программных ключей и присоединяемых к компьютеру карточек связано с некоторым риском, так как пользователи часто забывают гибкие диски в машине или не отсоединяют карточки от ноутбуков.

Независимо от того, какую реализацию системы аутентификации на основе одноразовых паролей выбирает пользователь, он, как и в системах аутентификации с использованием многоразовых паролей, сообщает системе свой идентификатор, однако вместо того, чтобы вводить каждый раз один и тот же пароль, он указывает последовательность цифр, сообщаемую ему аппаратным или программным ключом. Через определенный небольшой период времени генерируется другая последовательность – новый пароль. Аутентификационный сервер проверяет введенную последовательность и разрешает пользователю осуществить логический вход. Аутентификационный сервер может представлять собой отдельное устройство, выделенный компьютер или же программу, выполняемую на обычном сервере.

Аутентификация на основе сертификатов

Аутентификация с применением цифровых сертификатов является альтернативой использованию паролей и представляется естественным решением в условиях, когда число пользователей сети (пусть и потенциальных) измеряется миллионами. В таких обстоятельствах процедура предварительной регистрации пользователей, связанная с назначением и хранением их паролей, становится крайне обременительной, опасной, а иногда и просто нереализуемой. При использовании сертификатов сеть, которая дает пользователю доступ к своим ресурсам, не хранит никакой информации о своих пользователях – они ее предоставляют сами в своих запросах в виде сертификатов, удостоверяющих личность пользователей. Сертификаты выдаются специальными уполномоченными организациями – центрами сертификации (Certificate Authority, СА). Поэтому задача хранения секретной информации (закрытых ключей) возлагается на самих пользователей, что делает это решение гораздо более масштабируемым, чем вариант с использованием централизованной базы паролей.

19. Цифровая подпись

Электронная подпись (ЭП), Электронная цифровая подпись (ЭЦП) – реквизит электронного документа, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа подписи и позволяющий установить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования подписи и проверить принадлежность подписи владельцу сертификата ключа подписи.