Криптографические методы защиты информации
1. Основные определения
Криптология (от греческих корней: cryptos-тайный и logos-слово) как научная дисциплина оформилась в 1949 г. с появлением работы Шеннона, в которой устанавливалась связь криптологии с теорией информации. Криптология включает два направления: криптографию и криптоанализ. Задача криптографа - обеспечить как можно большие секретность и аутентичность (подлинность) передаваемой информации. Криптоаналитик, напротив, "взламывает " систему защиты, пытаясь раскрыть зашифрованный текст или выдать поддельное сообщение за настоящее.
Криптографическая защита - это защита данных с помощью криптографического преобразования, под которым понимается преобразование данных шифрованием и (или) выработкой имитовставки.
Чтобы скрыть смысл передаваемых сообщений применяются два типа преобразований: кодирование и шифрование. Для кодирования используется кодировочные книги и таблицы, содержащие наборы часто используемых фраз, каждой из которых соответствует кодовое слово. Для декодирования используется такая же книга.
Второй тип криптографического преобразования - шифрование -представляет собой процедуру (алгоритм) преобразования символов исходного текста в форму, недоступную для распознанная (зашифрованный текст).
Под шифром понимается совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, заданных алгоритмом криптографического преобразования. В шифре всегда различают два элемента: алгоритм и ключ.
Процесс передачи сообщений использует 2 алгоритма: шифрования E-Encipherment и дешифрования D-Decipherment, в которых для преобразования используется ключ К.
Ключ - конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного варианта из совокупности всевозможных для данного алгоритма.
Имитовставка - это последовательность данных фиксированной длины, полученная по определенному правилу из открытых данных и ключа, которая используется для защиты от навязывания ложных данных.
Криптостойкостью называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию, которая обычно определяется необходимым для этого периодом времени.
Криптосистемы с закрытым ключом (одноключевые)
Модель одноключевой криптосистемы для передачи сообщений
Источник сообщения передает "открытый текст" X, а рандомизатор формирует рандомизируюшую последовательность R. Задача рандомизатора состоит в том, чтобы выровнять частоты появления символов источника сообщения путем перехода к алфавиту большего объема. Источник ключа генерирует некоторый ключ К, а шифратор преобразует открытый текст Х в шифротекст (криптограмму), который является некоторой функцией X, а конкретный вид криптограммы определяется секретным ключом и рандомизирующей последовательностью.
Шифротекст передается по незащищенному каналу связи, и несанкционированный получатель имеет все технические возможности для ее перехвата. В соответствии с известным в криптологии "правилом Керхкоффа" предполагается, что алгоритм преобразования известен противнику, и надежность шифра определяется только ключом.
Дешифратор санкционированного получателя, зная секретный ключ, восстанавливает открытый текст.
При разработке практических шифров используются два принципа, которые выделил Шеннон: рассеивание и перемешивание. Рассеиванием он назвал распространение влияния одного знака открытого текста на множество знаков шифротекста, что позволяет скрыть статистические свойства открытого текста. Под перемешиванием Шеннон понимал использование таких шифрующих преобразований, которые усложняют восстановление взаимосвязи статистических свойств открытого и шифрованного текста. Однако шифр должен не только затруднять раскрытие, но и обеспечивать легкость шифрования и дешифрования при известном секретном ключе. Поэтому была принята идея использовать произведение простых шифров, каждый из которых вносит небольшой вклад в значительное суммарное рассеивание и перемешивание.
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ
Каким бы не был вирус, пользователю необходимо знать основные методы защиты от компьютерных вирусов.
Для защиты от вирусов можно использовать:
* общие средства защиты информации, которые полезны также и как страховка от порчи дисков, неправильно работающих программ или ошибочных действий пользователя;
* профилактические меры, позволяющие уменьшить вероятность заражения вирусов;
* специальные программы для защиты от вирусов.
Общие средства защиты информации полезны не только для защиты от вирусов. Имеются две основные разновидности этих средств:
* копирование информации - создание копий файлов и системных областей диска;
* средства разграничения доступа предотвращает несанкционированное использование информации, в частности, защиту от изменений программ и данных вирусами, неправильно работающими программами и ошибочными действиями пользователя.
Общие средства защиты информации очень важны для защиты от вирусов, все же их недостаточно. Необходимо и применение специализированных программ для защиты от вирусов. Эти программы можно разделить на несколько видов: детекторы, доктора (фаги), ревизоры, доктора-ревизоры, фильтры и вакцины (иммунизаторы).
-ДЕТЕКТОРЫ позволяют обнаруживать файлы, зараженные одним из нескольких известных вирусов. Эти программы проверяют, имеется ли в файлах на указанном пользователем диске специфическая для данного вируса комбинация байтов. При ее обнаружении в каком-либо файле на экран выводится соответствующее сообщение.
Многие детекторы имеют режимы лечения или уничтожения зараженных файлов.
Следует подчеркнуть, что программы-детекторы могут обнаруживать только те вирусы, которые ей "известны". Программа Scan
McAfee Associates и Aidstest позволяют обнаруживать всего несколько тысяч вирусов, но всего их более 80 тысяч! Некоторые программы-детекторы, например Norton AntiVirus или AVSP, могут настраивать на новые типы вирусов, им необходимо лишь указать комбинации байтов, присущие этим вирусам. Тем не менее, невозможно разработать такую программу, которая могла бы обнаруживать любой заранее неизвестный вирус.
Таким образом, из того, что программа не опознается детекторами как зараженная, не следует, что она здорова - в ней могут сидеть какой-нибудь новый вирус или слегка модифицированная версия старого вируса, неизвестные программам-детекторам.
Многие программы-детекторы (в том числе и Aidstest) не умеют обнаруживать заражение "невидимыми" вирусами, если такой вирус активен в памяти компьютера. Дело в том, что для чтения диска они используют функции DOS, перехватываются вирусом, который говорит, что все хорошо. Правда, Aidstest и др. программы могут выявить вирус путем просмотра оперативной памяти, но против некоторых "хитрых" вирусов это не помогает. Так что надежный диагноз программы-детекторы дают только при загрузке DOS с защищенной от записи дискеты, при этом копия программы-детектора также должна быть запущена с этой дискеты.
Некоторые детекторы, скажем, ADinf "Диалог-Наука", умеют ловить "невидимые" вирусы, даже когда они активны. Для этого они читают диск, не используя вызовы DOS. Этот метод работает не на всех дисководах.
Большинство программ-детекторов имеют функцию "доктора", т.е. пытаются вернуть зараженные файлы или области диска в их исходное состояние. Те файлы, которые не удалось восстановить, как правило, делаются неработоспособными или удаляются.
Большинство программ-докторов умеют "лечить" только от некоторого фиксированного набора вирусов, поэтому они быстро устаревают. Но некоторые программы могут обучаться не только способам обнаружения, но и способам лечения новых вирусов.
К таким программам относится AVSP
"Диалог-МГУ".
ПРОГРАММЫ-РЕВИЗОРЫ имеют две стадии работы. Сначала они запоминают сведения о состоянии программ и системных областей дисков (загрузочного сектора и сектора с таблицей разбиения жесткого диска). Предполагается, что в этот момент программы и системные области дисков не заражены. После этого с помощью программы-ревизора можно в любой момент сравнить состояние программ и системных областей дисков с исходным. О выявленных несоответствиях сообщается пользователю.
Чтобы проверка состояния программ и дисков проходила при каждой загрузке операционной системы, необходимо включить команду запуска программы-ревизора в командный файл AUTOEXEC.BAT. Это позволяет обнаружить заражение компьютерным вирусом, когда он еще не успел нанести большого вреда. Более того, та же программа-ревизор сможет найти поврежденные вирусом файлы.
Многие программы-ревизоры являются довольно "интеллектуальными" - они могут отличать изменения в файлах, вызванные, например, переходом к новой версии программы, от изменений, вносимых вирусом, и не поднимают ложной тревоги. Дело в том, что вирусы обычно изменяют файлы весьма специфическим образом и производят одинаковые изменения в разных программных файлах. Понятно, что в нормальной ситуации такие изменения практически никогда не встречаются, поэтому программа-ревизор, зафиксировав факт таких изменений, может с уверенностью сообщить, что они вызваны именно вирусом.
Следует заметить, что многие программы-ревизоры не умеют обнаруживать заражение "невидимыми" вирусами, если такой вирус активен в памяти компьютера. Но некоторые программы-ревизоры, например ADinf фи "Диалог-Наука", все же умеют делать это, не используя вызовы DOS для чтения диска (правда, они работают не на всех дисководах). Увы, против некоторых "хитрых" вирусов все это бесполезно.
Для проверки того, не изменился ли файл, некоторые программы-ревизоры проверяют длину файла. Но эта проверка недостаточна - некоторые вирусы не изменяют длину зараженных файлов. Более надежная проверка - прочесть весь файл и вычислить его контрольную сумму. Изменить файл так, чтобы его контрольная сумма осталась прежней, практически невозможно.
В последнее время появились очень полезные гибриды ревизоров и докторов, т.е. ДОКТОРА-РЕВИЗОРЫ - программы, которые не только обнаруживают изменения в файлах и системных областях дисков, но и могут в случае изменений автоматически вернуть их в исходное состояние. Такие программы могут быть гораздо более универсальными, чем программы-доктора, поскольку при лечении они используют заранее сохраненную информацию о состоянии файлов и областей дисков. Это позволяет им вылечивать
файлы даже от тех вирусов, которые не были созданы на момент написания программы.
Но они могут лечить не от всех вирусов, а только от тех, которые используют
"стандартные", известные на момент написания программы, механизмы заражения файлов.
Существуют также ПРОГРАММЫ-ФИЛЬТРЫ, которые располагаются резидентно в оперативной памяти компьютера и перехватывают те обращения к операционной системе, которые используются вирусами для размножения и нанесения вреда, и сообщают о
них пользователя. Пользователь может разрешить или запретить выполнение соответствующей операции.
Некоторые программы-фильтры не "ловят" подозрительные действия, а проверяют вызываемые на выполнение программы на наличие вирусов. Это вызывает замедление работы компьютера.
Однако преимущества использования программ-фильтров весьма значительны – они позволяют обнаружить многие вирусы на самой ранней стадии, когда вирус еще не успел размножиться и что-либо испортить. Тем самым можно свести убытки от вируса к минимуму.
ПРОГРАММЫ-ВАКЦИНЫ, или ИММУНИЗАТОРЫ, модифицируют программы и диски таким образом, что это не отражается на работе программ, но тот вирус, от которого производится вакцинация, считает эти программы или диски уже зараженными. Эти программы крайне неэффективны.