Реклама на портале

Для чего предназначены средства криптографической защиты. З.б

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

Криптографические методы в настоящее время являются базовыми для обеспечения надежной аутентификации сторон информационного обмена, защиты.

К средствам криптографической защиты информации (СКЗИ) относятся аппаратные, программно-аппаратные и программные средства, реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации с целью:

Защиты информации при ее обработке, хранении и передаче;

Обеспечения достоверности и целостности информации (в том числе с использованием алгоритмов цифровой подписи) при ее обработке, хранении и передаче;

Выработки информации, используемой для идентификации и аутентификации субъектов, пользователей и устройств;

Выработки информации, используемой для защиты аутентифицирующих элементов защищенной АС при их выработке, хранении, обработке и передаче.

Криптографические методы предусматривают шифрование и кодирование информации . Различают два основных метода шифрования: симметричный и асимметричный. В первом из них один и тот же ключ (хранящийся в секрете) используется и для зашифрования, и для расшифрования данных.

Разработаны весьма эффективные (быстрые и надежные) методы симметричного шифрования. Существует и национальный стандарт на подобные методы - ГОСТ 28147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования».

В асимметричных методах используются два ключа. Один из них, несекретный (он может публиковаться вместе с другими открытыми сведениями о пользователе), применяется для шифрования, другой (секретный, известный только получателю) - для расшифрования. Самым популярным из асимметричных является метод RSA, основанный на операциях с большими (100-значными) простыми числами и их произведениями.

Криптографические методы позволяют надежно контролировать целостность как отдельных порций данных, так и их наборов (таких как поток сообщений); определять подлинность источника данных; гарантировать невозможность отказаться от совершенных действий ("неотказуемость").

В основе криптографического контроля целостности лежат два понятия:

Электронная подпись (ЭП).

Хэш-функция - это труднообратимое преобразование данных (односторонняя функция), реализуемое, как правило, средствами симметричного шифрования со связыванием блоков. Результат шифрования последнего блока (зависящий от всех предыдущих) и служит результатом хэш-функции.

Криптография как средство защиты (закрытия) информации приобретает все более важное значение в коммерческой деятельности.


Для преобразования информации используются различные шифровальные средства: средства шифрования документов, в том числе и портативного исполнения, средства шифрования речи (телефонных и радиопереговоров), средства шифрова-ния телеграфных сообщений и передачи данных.

Для защиты коммерческой тайны на международном и отечественном рынке предлагаются различные технические устройства и комплекты профессиональной аппаратуры шифрова-ния и криптозащиты телефонных и радиопереговоров, деловой переписки и пр.

Широкое распространение получили скремблеры и маскираторы, заменяющие речевой сигнал цифровой передачей данных. Производятся средства защиты те-летайпов, телексов и факсов. Для этих целей использу-ются шифраторы, выполняемые в виде отдельных уст-ройств, в виде приставок к аппаратам или встраивае-мые в конструкцию телефонов, факс-модемов и других аппаратов связи (радиостанции и другие). Для обеспечения достоверности передаваемых электронных сообщений широко применяется электронная цифровая подпись.

К средствам криптографической защиты информации (СКЗИ) относятся аппаратные, программно-аппаратные и программные средства, реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации с целью:

Защиты информации при ее обработке, хранении и передаче по транспортной среде АС;

Обеспечения достоверности и целостности информации (в том числе с использованием алгоритмов цифровой подписи) при ее обработке, хранении и передаче по транспортной среде АС;

Выработки информации, используемой для идентификации и аутентификации субъектов, пользователей и устройств;

Выработки информации, используемой для защиты аутентифицирующих элементов защищенной АС при их выработке, хранении, обработке и передаче.

Предполагается, что СКЗИ используются в некоторой АС (в ряде источников - информационно-телекоммуникационной системе или сети связи), совместно с механизмами реализации и гарантирования политики безопасности.

Криптографическое преобразование обладает рядом существенных особенностей:

В СКЗИ реализован некоторый алгоритм преобразования информации (шифрование, электронная цифровая подпись, контроль целостности)

Входные и выходные аргументы криптографического преобразования присутствуют в АС в некоторой материальной форме (объекты АС)

СКЗИ для работы использует некоторую конфиденциальную информацию (ключи)

Алгоритм криптографического преобразования реализован в виде некоторого материального объекта, взаимодействующего с окружающей средой (в том числе с субъектами и объектами защищенной АС).

Таким образом, роль СКЗИ в защищённой АС - преобразование объектов. В каждом конкретном случае указанное преобразование имеет особенности. Так, процедура зашифрования использует как входные параметры объект - открытый текст и объект - ключ, результатом преобразования является объект - шифрованный текст; наоборот, процедура расшифрования использует как входные параметры шифрованный текст и ключ; процедура простановки цифровой подписи использует как входные параметры объект - сообщение и объект - секретный ключ подписи, результатом работы цифровой подписи является объект - подпись, как правило, интегрированный в объект - сообщение. Можно говорить о том, что СКЗИ производит защиту объектов на семантическом уровне. В то же время объекты - параметры криптографического преобразования являются полноценными объектами АС и могут быть объектами некоторой политики безопасности (например, ключи шифрования могут и должны быть защищены от НСД, открытые ключи для проверки цифровой подписиот изменений). Итак, СКЗИ в составе защищенных АС имеют конкретную реализацию - это может быть отдельное специализированное устройство, встраиваемое в компьютер, либо специализированная программа. Существенно важными являются следующие моменты:

СКЗИ обменивается информацией с внешней средой, а именно: в него вводятся ключи, открытый текст при шифровании

СКЗИ в случае аппаратной реализации использует элементную базу ограниченной надежности (т.е. в деталях, составляющих СКЗИ, возможны неисправности или отказы)

СКЗИ в случае программной реализации выполняется на процессоре ограниченной надежности и в программной среде, содержащей посторонние программы, которые могут повлиять на различные этапы его работы

СКЗИ хранится на материальном носителе (в случае программной реализации) и может быть при хранении преднамеренно или случайно искажено

СКЗИ взаимодействует с внешней средой косвенным образом (питается от электросети, излучает электромагнитные поля)

СКЗИ изготавливает или/и использует человек, могущий допустить ошибки (преднамеренные или случайные) при разработке и эксплуатации

Существующие средства защиты данных в телекоммуникационных сетях можно разделить на две группы по принципу построения ключевой системы и системы аутентификации. К первой группе отнесем средства, использующие для построения ключевой системы и системы аутентификации симметричные криптоалгоритмы, ко второй - асимметричные.

Проведем сравнительный анализ этих систем. Готовое к передаче информационное сообщение, первоначально открытое и незащищенное, зашифровывается и тем самым преобразуется в шифрограмму, т. е. в закрытые текст или графическое изображение документа. В таком виде сообщение передается по каналу связи, даже и не защищенному. Санкционированный пользователь после получения сообщения дешифрует его (т. е. раскрывает) посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный, открытый вид сообщения, доступный для восприятия санкционированным пользователям. Методу преобразования в криптографической системе соответствует использование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом (последовательностью бит), обычно называемым шифрующим ключом.

Для большинства систем схема генератора ключа может представлять собой набор инструкций и команд либо узел аппаратуры, либо компьютерную программу, либо все это вместе, но в любом случае процесс шифрования (дешифрования) реализуется только этим специальным ключом. Чтобы обмен зашифрованными данными проходил успешно, как отправителю, так и получателю, необходимо знать правильную ключевую установку и хранить ее в тайне. Стойкость любой системы закрытой связи определяется степенью секретности используемого в ней ключа. Тем не менее, этот ключ должен быть известен другим пользователям сети, чтобы они могли свободно обмениваться зашифрованными сообщениями. В этом смысле криптографические системы также помогают решить проблему аутентификации (установления подлинности) принятой информации. Взломщик в случае перехвата сообщения будет иметь дело только с зашифрованным текстом, а истинный получатель, принимая сообщения, закрытые известным ему и отправителю ключом, будет надежно защищен от возможной дезинформации. Кроме того, существует возможность шифрования информации и более простым способом - с использованием генератора псевдослучайных чисел. Использование генератора псевдослучайных чисел заключается в генерации гаммы шифра с помощью генератора псевдослучайных чисел при определенном ключе и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым способом. Этот метод криптографической защиты реализуется достаточно легко и обеспечивает довольно высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию.

Для классической криптографии характерно использование одной секретной единицы - ключа, который позволяет отправителю зашифровать сообщение, а получателю расшифровать его. В случае шифрования данных, хранимых на магнитных или иных носителях информации, ключ позволяет зашифровать информацию при записи на носитель и расшифровать при чтении с него.

«Организационно-правовые методы информационной безопасности»

Основные нормативные руководящие документы, касающиеся государственной тайны, нормативно-справочные документы

На сегодняшний день в нашей стране создана стабильная законодательная основа в области защиты информации. Основополагающим законом можно назвать Федеральный закон РФ «О информации, информационных технологиях и о защите информации». «Государственное регулирование отношений в сфере защиты информации осуществляется путем установления требований о защите информации, а также ответственности за нарушение законодательства Российской Федерации об информации, информационных технологиях и о защите информации».Так же Закон устанавливает обязанности обладателей информации и операторов информационных систем.

Что касается «кодифицированного» регулирования обеспечения информационной безопасности, то нормы Кодекса об административных правонарушениях РФ и Уголовного кодекса РФ, так же содержат необходимые статьи. В ст. 13.12 КоАП РФ говориться о нарушении правил защиты информации. Так же ст. 13.13, предусматривающая наказание за незаконную деятельность в области защиты информации. И ст. 13.14. в которой предусматривается наказание за разглашение информации с ограниченным доступом. Статья 183. УК РФ предусматривает наказание за незаконные получение и разглашение сведений, составляющих коммерческую, налоговую или банковскую тайну.

Федеральным законом «Об информации, информатизации и защите информации» определено, что государственные информационные ресурсы Российской Федерации являются открытыми и общедоступными. Исключение составляет документированная информация, отнесенная законом к категории ограниченного доступа.

Понятие государственной тайны определено в Законе «О государственной тайне» как «защищаемые государством сведения в области его военной, внешнеполитической, экономической, разведывательной, контрразведывательной и оперативно-розыскной деятельности, распространение которых может нанести ущерб безопасности Российской Федерации». Таким образом, исходя из баланса интересов государства, общества и граждан, область применения Закона ограничена определенными видами деятельности: военной, внешнеполитической, экономической, разведывательной, контрразведывательной и оперативно-розыскной.

Закон определил, что основным критерием является принадлежность засекречиваемых сведений государству.

Закон также закрепил создание ряда органов в области защиты государственной тайны, в частности, межведомственной комиссии по защите государственной тайны, ввел институт должностных лиц, наделенных полномочиями по отнесению сведений к государственной тайне, с одновременным возложением на них персональной ответственности за деятельность по защите государственной тайны в сфере их ведения.

Общая организация и координация работ в стране по защите информации, обрабатываемой техническими средствами, осуществляется коллегиальным органом – Федеральной службой по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК) России при Президенте Российской Федерации, которая осуществляет контроль за обеспечением в органах государственного управления и на предприятиях, ведущих работы по оборонной и другой секретной тематики.

Назначение и задачи в сфере обеспечения информационной безопасности на уровне государства

Государственная политика обеспечения информационной безопасности Российской Федерации определяет основные направления деятельности федеральных органов государственной власти и органов государственной власти субъектов Российской Федерации в этой области, порядок закрепления их обязанностей по защите интересов Российской Федерации в информационной сфере в рамках направлений их деятельности и базируется на соблюдении баланса интересов личности, общества и государства в информационной сфере. Государственная политика обеспечения информационной безопасности Российской Федерации основывается на следующих основных принципах: соблюдение Конституции Российской Федерации, законодательства Российской Федерации, общепризнанных принципов и норм международного права при осуществлении деятельности по обеспечению информационной безопасности Российской Федерации; открытость в реализации функций федеральных органов государственной власти, органов государственной власти субъектов Российской Федерации и общественных объединений, предусматривающая информирование общества об их деятельности с учетом ограничений, установленных законодательством Российской Федерации; правовое равенство всех участников процесса информационного взаимодействия вне зависимости от их политического, социального и экономического статуса, основывающееся на конституционном праве граждан на свободный поиск, получение, передачу, производство и распространение информации любым законным способом; приоритетное развитие отечественных современных информационных и телекоммуникационных технологий, производство технических и программных средств, способных обеспечить совершенствование национальных телекоммуникационных сетей, их подключение к глобальным информационным сетям в целях соблюдения жизненно важных интересов Российской Федерации.

Государство в процессе реализации своих функций по обеспечению информационной безопасности Российской Федерации: проводит объективный и всесторонний анализ и прогнозирование угроз информационной безопасности Российской Федерации, разрабатывает меры по ее обеспечению; организует работу законодательных (представительных) и исполнительных органов государственной власти Российской Федерации по реализации комплекса мер, направленных на предотвращение, отражение и нейтрализацию угроз информационной безопасности Российской Федерации; поддерживает деятельность общественных объединений, направленную на объективное информирование населения о социально значимых явлениях общественной жизни, защиту общества от искаженной и недостоверной информации; осуществляет контроль за разработкой, созданием, развитием, использованием, экспортом и импортом средств защиты информации посредством их сертификации и лицензирования деятельности в области защиты информации; проводит необходимую протекционистскую политику в отношении производителей средств информатизации и защиты информации на территории Российской Федерации и принимает меры по защите внутреннего рынка от проникновения на него некачественных средств информатизации и информационных продуктов; способствует предоставлению физическим и юридическим лицам доступа к мировым информационным ресурсам, глобальным информационным сетям; формулирует и реализует государственную информационную политику России; организует разработку федеральной программы обеспечения информационной безопасности Российской Федерации, объединяющей усилия государственных и негосударственных организаций в данной области; способствует интернационализации глобальных информационных сетей и систем, а также вхождению России в мировое информационное сообщество на условиях равноправного партнерства.

Совершенствование правовых механизмов регулирования общественных отношений, возникающих в информационной сфере, является приоритетным направлением государственной политики в области обеспечения информационной безопасности Российской Федерации.

Это предполагает: оценку эффективности применения действующих законодательных и иных нормативных правовых актов в информационной сфере и выработку программы их совершенствования; создание организационно-правовых механизмов обеспечения информационной безопасности; определение правового статуса всех субъектов отношений в информационной сфере, включая пользователей информационных и телекоммуникационных систем, и установление их ответственности за соблюдение законодательства Российской Федерации в данной сфере; создание системы сбора и анализа данных об источниках угроз информационной безопасности Российской Федерации, а также о последствиях их осуществления; разработку нормативных правовых актов, определяющих организацию следствия и процедуру судебного разбирательства по фактам противоправных действий в информационной сфере, а также порядок ликвидации последствий этих противоправных действий; разработку составов правонарушений с учетом специфики уголовной, гражданской, административной, дисциплинарной ответственности и включение соответствующих правовых норм в уголовный, гражданский, административный и трудовой кодексы, в законодательство Российской Федерации о государственной службе; совершенствование системы подготовки кадров, используемых в области обеспечения информационной безопасности Российской Федерации.

Правовое обеспечение информационной безопасности Российской Федерации должно базироваться, прежде всего, на соблюдении принципов законности, баланса интересов граждан, общества и государства в информационной сфере. Соблюдение принципа законности требует от федеральных органов государственной власти и органов государственной власти субъектов Российской Федерации при решении возникающих в информационной сфере конфликтов неукоснительно руководствоваться законодательными и иными нормативными правовыми актами, регулирующими отношения в этой сфере. Соблюдение принципа баланса интересов граждан, общества и государства в информационной сфере предполагает законодательное закрепление приоритета этих интересов в различных областях жизнедеятельности общества, а также использование форм общественного контроля деятельности федеральных органов государственной власти и органов государственной власти субъектов Российской Федерации. Реализация гарантий конституционных прав и свобод человека и гражданина, касающихся деятельности в информационной сфере, является важнейшей задачей государства в области информационной безопасности. Разработка механизмов правового обеспечения информационной безопасности Российской Федерации включает в себя мероприятия по информатизации правовой сферы в целом. В целях выявления и согласования интересов федеральных органов государственной власти, органов государственной власти субъектов Российской Федерации и других субъектов отношений в информационной сфере, выработки необходимых решений государство поддерживает формирование общественных советов, комитетов и комиссий с широким представительством общественных объединений и содействует организации их эффективной работы.

Особенности сертификации и стандартизации криптографических услуг

Практически во всех странах, обладающих развитыми криптографическими технологиями, разработка СКЗИ относится к сфере государственного регулирования. Государственное регулирование включает, как правило, лицензирование деятельности, связанной с разработкой и эксплуатацией криптографических средств, сертификацию СКЗИ и стандартизацию алгоритмов криптографических преобразований.

Лицензированию подлежат следующие виды деятельности: разработка, производство, проведение сертификационных испытаний, реализация, эксплуатация шифровальных средств, предназначенных для криптографической защиты информации, содержащей сведения, составляющие государственную или иную охраняемую законом тайну, при ее обработке, хранении и передаче по каналам связи, а также предоставление услуг в области шифрования этой информации; разработка, производство, проведение сертификационных испытаний, эксплуатация систем и комплексов телекоммуникаций высших органов государственной власти Российской Федерации; разработка, производство, проведение сертификационных испытаний, реализация, эксплуатация закрытых систем и комплексов телекоммуникаций органов власти субъектов Российской Федерации, центральных органов федеральной исполнительной власти, организаций, предприятий, банков и иных учреждений, расположенных на территории Российской Федерации, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности (далее - закрытых систем и комплексов телекоммуникаций), предназначенных для передачи информации, составляющей государственную или иную охраняемую законом тайну; проведение сертификационных испытаний, реализация и эксплуатация шифровальных средств, закрытых систем и комплексов телекоммуникаций, предназначенных для обработки информации, не содержащей сведений, составляющих государственную или иную охраняемую законом тайну, при ее обработке, хранении и передаче по каналам связи, а также предоставление услуг в области шифрования этой информации

К шифровальным средствам относятся: реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации аппаратные, программные и аппаратно-программные средства, обеспечивающие безопасность информации при ее обработке, хранении и передаче по каналам связи, включая шифровальную технику; реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации аппаратные, программные и аппаратно-программные средства защиты от несанкционированного доступа к информации при ее обработке и хранении; реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации аппаратные, программные и аппаратно-программные средства защиты от навязывания ложной информации, включая средства имитозащиты и "цифровой подписи"; аппаратные, аппаратно-программные и программные средства для изготовления ключевых документов к шифровальным средствам независимо от вида носителя ключевой информации.

К закрытым системам и комплексам телекоммуникаций относятся системы и комплексы телекоммуникаций, в которых обеспечивается защита информации с использованием шифровальных средств, защищенного оборудования и организационных мер.

Дополнительно лицензированию подлежат следующие виды деятельности: эксплуатация шифровальных средств и/или средств цифровой подписи, а также шифровальных средств для защиты электронных платежей с использованием пластиковых кредитных карточек и смарт – карт; оказание услуг по защите (шифрованию) информации; монтаж, установка, наладка шифровальных средств и/или средств цифровой подписи, шифровальных средств для защиты электронных платежей с использованием пластиковых кредитных карточек и смарт – карт; разработка шифровальных средств и/или средств цифровой подписи, шифровальных средств для защиты электронных платежей с использованием пластиковых кредитных карточек и смарт-карт

Порядок сертификации СКЗИ установлен "Системой сертификации средств криптографической защиты информации РОСС.Р11.0001.030001 Госстандарта России.

Стандартизация алгоритмов криптографических преобразований включает всесторонние исследования и публикацию в виде стандартов элементов криптографических процедур с целью использования разработчиками СКЗИ апробированных криптографически стойких преобразований, обеспечения возможности совместной работы различных СКЗИ, а также возможности тестирования и проверки соответствия реализации СКЗИ заданному стандартом алгоритму. В России приняты следующие стандарты - алгоритм криптографического преобразования 28147-89, алгоритмы хеширования, простановки и проверки цифровой подписи Р34.10.94 и Р34.11.94. Из зарубежных стандартов широко известны и применяются алгоритмы шифрования DES, RC2, RC4, алгоритмы хеширования МD2, МD4 и МD5, алгоритмы простановки и проверки цифровой подписи DSS и RSA.

Законодательная база информационной безопасности

Основные понятия, требования, методы и средства проектирования и оценки системы информационной безопасности для информационных систем (ИС) отражены в следующих основополагающих документах:

"Оранжевая книга" Национального центра защиты компьютеров

"Гармонизированные критерии Европейских стран (ITSEC)";

Концепция защиты от НСД Госкомиссии при Президенте РФ.

Концепция информационной безопасности

Концепция безопасности разрабатываемой системы – "это набор законов, правил и норм поведения, определяющих, как организация обрабатывает, защищает и распространяет информацию. В частности, правила определяют, в каких случаях пользователь имеет право оперировать с определенными наборами данных. Чем надежнее система, тем строже и многообразнее должна быть концепция безопасности. В зависимости от сформулированной концепции можно выбирать конкретные механизмы, обеспечивающие безопасность системы. Концепция безопасности – это активный компонент защиты, включающий в себя анализ возможных угроз и выбор мер противодействия".

Концепция безопасности разрабатываемой системы согласно "Оранжевой книге" должна включать в себя следующие элементы:

Произвольное управление доступом;

Безопасность повторного использования объектов;

Метки безопасности;

Принудительное управление доступом.

Рассмотрим содержание перечисленных элементов.

Произвольное управление доступом – это метод ограничения доступа к объектам, основанный на учете личности субъекта или группы, в которую субъект входит. Произвольность управления состоит в том, что некоторое лицо (обычно владелец объекта) может по своему усмотрению давать другим субъектам или отбирать у них права доступа к объекту.

Главное достоинство произвольного управления доступом – гибкость, главные недостатки – рассредоточенность управления и сложность централизованного контроля, а также оторванность прав доступа от данных, что позволяет копировать секретную информацию в общедоступные файлы.

Безопасность повторного использования объектов – важное на практике дополнение средств управления доступом, предохраняющее от случайного или преднамеренного извлечения секретной информации из "мусора". Безопасность повторного использования должна гарантироваться для областей оперативной памяти (в частности, для буферов с образами экрана, расшифрованными паролями и т.п.), для дисковых блоков и магнитных носителей в целом.

Метки безопасности ассоциируются с субъектами и объектами для реализации принудительного управления доступом. Метка субъекта описывает его благонадежность, метка объекта – степень закрытости содержащейся в нем информации. Согласно "Оранжевой книге" метки безопасности состоят из двух частей – уровня секретности и списка категорий. Главная проблема, которую необходимо решать в связи с метками, – это обеспечение их целостности. Во-первых, не должно быть непомеченных субъектов и объектов, иначе в меточной безопасности появятся легко используемые бреши. Во-вторых, при любых операциях с данными метки должны оставаться правильными. Одним из средств обеспечения целостности меток безопасности является разделение устройств на многоуровневые и одноуровневые. На многоуровневых устройствах может храниться информация разного уровня секретности (точнее, лежащая в определенном диапазоне уровней). Одноуровневое устройство можно рассматривать как вырожденный случай многоуровневого, когда допустимый диапазон состоит из одного уровня. Зная уровень устройства, система может решить, допустимо ли записывать на него информацию с определенной меткой.

Принудительное управление доступом основано на сопоставлении меток безопасности субъекта и объекта. Этот способ управления доступом называется принудительным, поскольку он не зависит от воли субъектов (даже системных администраторов). Принудительное управление доступом реализовано во многих вариантах операционных систем и СУБД, отличающихся повышенными мерами безопасности.

Средства криптографической защиты информации, или сокращенно СКЗИ, используются для обеспечения всесторонней защиты данных, которые передаются по линиям связи. Для этого необходимо соблюсти авторизацию и защиту электронной подписи, аутентификацию сообщающихся сторон с использованием протоколов TLS и IPSec, а также защиту самого канала связи при необходимости.

В России использование криптографических средств защиты информации по большей части засекречено, поэтому общедоступной информации касательно этой темы мало.

Методы, применяемые в СКЗИ

  • Авторизация данных и обеспечение сохранности их юридической значимости при передаче или хранении. Для этого применяют алгоритмы создания электронной подписи и ее проверки в соответствии с установленным регламентом RFC 4357 и используют сертификаты по стандарту X.509.
  • Защита конфиденциальности данных и контроль их целостности. Используется асимметричное шифрование и имитозащита, то есть противодействие подмене данных. Соблюдается ГОСТ Р 34.12-2015.
  • Защита системного и прикладного ПО. Отслеживание несанкционированных изменений или неверного функционирования.
  • Управление наиболее важными элементами системы в строгом соответствии с принятым регламентом.
  • Аутентификация сторон, обменивающихся данными.
  • Защита соединения с использованием протокола TLS.
  • Защита IP-соединений при помощи протоколов IKE, ESP, AH.

Подробным образом методы описаны в следующих документах: RFC 4357, RFC 4490, RFC 4491.

Механизмы СКЗИ для информационной защиты

  1. Защита конфиденциальности хранимой или передаваемой информации происходит применением алгоритмов шифрования.
  2. При установлении связи идентификация обеспечивается средствами электронной подписи при их использовании во время аутентификации (по рекомендации X.509).
  3. Цифровой документооборот также защищается средствами электронной подписи совместно с защитой от навязывания или повтора, при этом осуществляется контроль достоверности ключей, используемых для проверки электронных подписей.
  4. Целостность информации обеспечивается средствами цифровой подписи.
  5. Использование функций асимметричного шифрования позволяет защитить данные. Помимо этого для проверки целостности данных могут быть использованы функции хеширования или алгоритмы имитозащиты. Однако эти способы не поддерживают определения авторства документа.
  6. Защита от повторов происходит криптографическими функциями электронной подписи для шифрования или имитозащиты. При этом к каждой сетевой сессии добавляется уникальный идентификатор, достаточно длинный, чтобы исключить его случайное совпадение, и реализуется проверка принимающей стороной.
  7. Защита от навязывания, то есть от проникновения в связь со стороны, обеспечивается средствами электронной подписи.
  8. Прочая защита - против закладок, вирусов, модификаций операционной системы и т. д. - обеспечивается с помощью различных криптографических средств, протоколов безопасности, антивирусных ПО и организационных мероприятий.

Как можно заметить, алгоритмы электронной подписи являются основополагающей частью средства криптографической защиты информации. Они будут рассмотрены ниже.

Требования при использовании СКЗИ

СКЗИ нацелено на защиту (проверкой электронной подписи) открытых данных в различных информационных системах общего использования и обеспечения их конфиденциальности (проверкой электронной подписи, имитозащитой, шифрованием, проверкой хеша) в корпоративных сетях.

Персональное средство криптографической защиты информации используется для охраны персональных данных пользователя. Однако следует особо выделить информацию, касающуюся государственной тайны. По закону СКЗИ не может быть использовано для работы с ней.

Важно: перед установкой СКЗИ первым делом следует проверить сам пакет обеспечения СКЗИ. Это первый шаг. Как правило, целостность пакета установки проверяется путем сравнения контрольных сумм, полученных от производителя.

После установки следует определиться с уровнем угрозы, исходя из чего можно определить необходимые для применения виды СКЗИ: программные, аппаратные и аппаратно-программные. Также следует учитывать, что при организации некоторых СКЗИ необходимо учитывать размещение системы.

Классы защиты

Согласно приказу ФСБ России от 10.07.14 под номером 378, регламентирующему применение криптографических средств защиты информации и персональных данных, определены шесть классов: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1. Класс защиты для той или иной системы определяется из анализа данных о модели нарушителя, то есть из оценки возможных способов взлома системы. Защита при этом строится из программных и аппаратных средств криптографической защиты информации.

АУ (актуальные угрозы), как видно из таблицы, бывают 3 типов:

  1. Угрозы первого типа связаны с недокументированными возможностями в системном ПО, используемом в информационной системе.
  2. Угрозы второго типа связаны с недокументированными возможностями в прикладном ПО, используемом в информационной системе.
  3. Угрозой третьего типа называются все остальные.

Недокументированные возможности - это функции и свойства программного обеспечения, которые не описаны в официальной документации или не соответствуют ей. То есть их использование может повышать риск нарушения конфиденциальности или целостности информации.

Для ясности рассмотрим модели нарушителей, для перехвата которых нужен тот или иной класс средств криптографической защиты информации:

  • КС1 - нарушитель действует извне, без помощников внутри системы.
  • КС2 - внутренний нарушитель, но не имеющий доступа к СКЗИ.
  • КС3 - внутренний нарушитель, который является пользователем СКЗИ.
  • КВ1 - нарушитель, который привлекает сторонние ресурсы, например специалистов по СКЗИ.
  • КВ2 - нарушитель, за действиями которого стоит институт или лаборатория, работающая в области изучения и разработки СКЗИ.
  • КА1 - специальные службы государств.

Таким образом, КС1 можно назвать базовым классом защиты. Соответственно, чем выше класс защиты, тем меньше специалистов, способных его обеспечивать. Например, в России, по данным за 2013 год, существовало всего 6 организаций, имеющих сертификат от ФСБ и способных обеспечивать защиту класса КА1.

Используемые алгоритмы

Рассмотрим основные алгоритмы, используемые в средствах криптографической защиты информации:

  • ГОСТ Р 34.10-2001 и обновленный ГОСТ Р 34.10-2012 - алгоритмы создания и проверки электронной подписи.
  • ГОСТ Р 34.11-94 и последний ГОСТ Р 34.11-2012 - алгоритмы создания хеш-функций.
  • ГОСТ 28147-89 и более новый ГОСТ Р 34.12-2015 - реализация алгоритмов шифрования и имитозащиты данных.
  • Дополнительные криптографические алгоритмы находятся в документе RFC 4357.

Электронная подпись

Применение средства криптографической защиты информации невозможно представить без использования алгоритмов электронной подписи, которые набирают все большую популярность.

Электронная подпись - это специальная часть документа, созданная криптографическими преобразованиями. Ее основной задачей являются выявление несанкционированного изменения и определение авторства.

Сертификат электронной подписи - это отдельный документ, который доказывает подлинность и принадлежность электронной подписи своему владельцу по открытому ключу. Выдача сертификата происходит удостоверяющими центрами.

Владелец сертификата электронной подписи - это лицо, на имя которого регистрируется сертификат. Он связан с двумя ключами: открытым и закрытым. Закрытый ключ позволяет создать электронную подпись. Открытый ключ предназначен для проверки подлинности подписи благодаря криптографической связи с закрытым ключом.

Виды электронной подписи

По Федеральному закону № 63 электронная подпись делится на 3 вида:

  • обычная электронная подпись;
  • неквалифицированная электронная подпись;
  • квалифицированная электронная подпись.

Простая ЭП создается за счет паролей, наложенных на открытие и просмотр данных, или подобных средств, косвенно подтверждающих владельца.

Неквалифицированная ЭП создается с помощью криптографических преобразований данных при помощи закрытого ключа. Благодаря этому можно подтвердить лицо, подписавшее документ, и установить факт внесения в данные несанкционированных изменений.

Квалифицированная и неквалифицированная подписи отличаются только тем, что в первом случае сертификат на ЭП должен быть выдан сертифицированным ФСБ удостоверяющим центром.

Область использования электронной подписи

В таблице ниже рассмотрены сферы применения ЭП.

Активнее всего технологии ЭП применяются в обмене документами. Во внутреннем документообороте ЭП выступает в роли утверждения документов, то есть как личная подпись или печать. В случае внешнего документооборота наличие ЭП критично, так как является юридическим подтверждением. Стоит также отметить, что документы, подписанные ЭП, способны храниться бесконечно долго и не утрачивать своей юридической значимости из-за таких факторов, как стирающиеся подписи, испорченная бумага и т. д.

Отчетность перед контролирующими органами - это еще одна сфера, в которой наращивается электронный документооборот. Многие компании и организации уже оценили удобство работы в таком формате.

По закону Российской Федерации каждый гражданин вправе пользоваться ЭП при использовании госуслуг (например, подписание электронного заявления для органов власти).

Онлайн-торги - еще одна интересная сфера, в которой активно применяется электронная подпись. Она является подтверждением того факта, что в торгах участвует реальный человек и его предложения могут рассматриваться как достоверные. Также важным является то, что любой заключенный контракт при помощи ЭП приобретает юридическую силу.

Алгоритмы электронной подписи

  • Full Domain Hash (FDH) и Public Key Cryptography Standards (PKCS). Последнее представляет собой целую группу стандартных алгоритмов для различных ситуаций.
  • DSA и ECDSA - стандарты создания электронной подписи в США.
  • ГОСТ Р 34.10-2012 - стандарт создания ЭП в РФ. Данный стандарт заменил собой ГОСТ Р 34.10-2001, действие которого официально прекратилось после 31 декабря 2017 года.
  • Евразийский союз пользуется стандартами, полностью аналогичными российским.
  • СТБ 34.101.45-2013 - белорусский стандарт для цифровой электронной подписи.
  • ДСТУ 4145-2002 - стандарт создания электронной подписи в Украине и множество других.

Стоит также отметить, что алгоритмы создания ЭП имеют различные назначения и цели:

  • Групповая электронная подпись.
  • Одноразовая цифровая подпись.
  • Доверенная ЭП.
  • Квалифицированная и неквалифицированная подпись и пр.

| К списку авторов | К списку публикаций

Средства криптографической защиты информации (СКЗИ)

Константин Черезов, ведущий специалист SafeLine, группа компаний "Информзащита"

КОГДА нас попросили составить критерии для сравнения всего российского рынка средств криптографической защиты информации (СКЗИ), меня охватило легкое недоумение. Провести технический обзор российского рынка СКЗИ несложно, а вот определить для всех участников общие критерии сравнения и при этом получить объективный результат - миссия из разряда невыполнимых.

Начнем с начала

Театр начинается с вешалки, а техническое обозрение -с технических определений. СКЗИ у нас в стране настолько засекречены (в открытом доступе представлены слабо), поэтому самое последнее их определение нашлось в Руководящем документе Гостехкомиссии 1992 г. выпуска: "СКЗИ - средство вычислительной техники, осуществляющее криптографическое преобразование информации для обеспечения ее безопасности".

Расшифровка термина "средство вычислительной техники" (СВТ) нашлось в другом документе Гостехкомиссии: "Под СВТ понимается совокупность программных и технических элементов систем обработки данных, способных функционировать самостоятельно или в составе других систем".

Таким образом, СКЗИ - это совокупность программных и технических элементов систем обработки данных, способных функционировать самостоятельно или в составе других систем и осуществлять криптографическое преобразование информации для обеспечения ее безопасности.

Определение получилось всеобъемлющим. По сути, СКЗИ является любое аппаратное, аппаратно-программное или программное решение, тем или иным образом выполняющее криптографическую защиту информации. А если еще вспомнить постановление Правительства РФ № 691, то оно, например, для СКЗИ четко ограничивает длину криптографического ключа - не менее 40 бит.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что провести обзор российского рынка СКЗИ возможно, а вот свести их воедино, найти общие для всех и каждого критерии, сравнить их и получить при этом объективный результат - невозможно.

Среднее и общее

Тем не менее все российские СКЗИ имеют общие точки соприкосновения, на основе которых можно составить некоторый список критериев для сведения всех криптографических средств воедино. Таким критерием для России является сертификация СКЗИ в ФСБ (ФАПСИ), так как российское законодательство не подразумевает понятие "криптографическая защита" без соответствующего сертификата.

С другой стороны, "общими точками соприкосновения" любых СКЗИ являются и технические характеристики самого средства, например, используемые алгоритмы, длина ключа и т.п. Однако, сравнивая СКЗИ именно по этим критериям, общая картина получается в корне неверной. Ведь то, что хорошо и правильно для программно-реализованного криптопровайдера, совсем неоднозначно верно для аппаратного криптографического шлюза.

Есть еще один немаловажный момент (да простят меня "коллеги по цеху"). Дело в том, что существуют два достаточно разноплановых взгляда на СКЗИ в целом. Я говорю о "техническом" и "потребительском".

"Технический" взгляд на СКЗИ охватывает огромный круг параметров и технических особенностей продукта (от длины ключа шифрования до перечня реализуемых протоколов).

"Потребительский" взгляд кардинально отличается от "технического" тем, что функциональные особенности того или иного продукта не рассматриваются как главенствующие. На первое место выходит ряд совершенно других факторов - ценовая политика, удобство использования, возможности масштабирования решения, наличие адекватной технической поддержки от производителя и т.п.

Однако для рынка СКЗИ все же есть один важный параметр, который позволяет объединить все продукты и при этом получить в достаточной степени адекватный результат. Я говорю о разделении всех СКЗИ по сферам применения и для решения тех или иных задач: доверенного хранения; защиты каналов связи; реализации защищенного документооборота (ЭЦП) и т.п.

Тематические сравнительные обзоры в области применения различных российских СКЗИ, например - российские VPN, то есть защита каналов связи, уже проводились в данном издании. Возможно, в дальнейшем появятся обзоры, посвященные другим сферам применения СКЗИ.

Но в данном случае сделана попытка всего лишь объединить все представленные на российском рынке решения по криптографической защите информации в единую таблицу на основе общих "точек соприкосновения". Естественно, что данная таблица не дает объективного сравнения функциональных возможностей тех или иных продуктов, а представляет собой именно обзорный материал.

Обобщающие критерии - для всех и каждого

Для обобщенной таблицы российского рынка СКЗИ в конечном счете можно составить следующие критерии:

  • Фирма-производитель. Согласно общедоступным данным (Интернет), в России на данный момент порядка 20 компаний-разработчиков СКЗИ.
  • Тип реализации (аппаратная, программная, аппаратно-программная). Обязательное разделение, которое имеет тем не менее весьма нечеткие границы, поскольку существуют, например, СКЗИ, получаемые путем установки некоторой программной составляющей - средств управления и непосредственно криптобиблиотеки, и в итоге они позиционируются как аппаратно-программное средство, хотя на самом деле представляют собой только ПО.
  • Наличие действующих сертификатов соответствия ФСБ России и классы защиты. Обязательное условие для российского рынка СКЗИ, более того - 90% решений будут иметь одни и те же классы защиты.
  • Реализованные криптографические алгоритмы (указать ГОСТы). Также обязательное условие - наличие ГОСТ 28147-89.
  • Поддерживаемые операционные системы. Достаточно спорный показатель, важный для программно-реализованной криптобиблиотеки и совершенно несущественный для чисто аппаратного решения.
  • Предоставляемый программный интерфейс. Существенный функциональный показатель, одинаково важный как для "технического", так и "потребительского" взгляда.
  • Наличие реализации протокола SSL/TLS. Однозначно "технический" показатель, который можно расширять с точки зрения реализации иных протоколов.
  • Поддерживаемые типы ключевых носителей. "Технический" критерий, который дает весьма неоднозначный показатель для различных типов реализации СКЗИ -аппаратных или программных.
  • Интегрированность с продуктами и решениями компании Microsoft, а также с продуктами и решениями других производителей. Оба критерия больше относятся к программным СКЗИ типа "криптоби-блиотека", при этом использование этих критериев, например, для аппаратного комплекса построения VPN представляется весьма сомнительным.
  • Наличие дистрибутива продукта в свободном доступе на сайте производителя, дилерской сети распространения и сервиса поддержки (временной критерий). Все эти три критерия однозначно являются "потребительскими", причем выходят они на первый план только тогда, когда конкретный функционал СКЗИ, сфера применения и круг решаемых задач уже предопределены.

Выводы

В качестве вывода я акцентирую внимание читателя на двух самых важных моментах данного обзора.

П роблема защиты информации путем ее преобразования, исключающего ее прочтение посторонним лицом, волновала человеческий ум с давних времен. История криптографии — ровесница истории человеческого языка. Более того, первоначально письменность сама по себе была криптографической системой, так как в древних обществах ею владели только избранные. Священные книги Древнего Египта, Древней Индии тому примеры.

К риптографические методы защиты информации — это специальные методы шифрования, кодирования или иного преобразования информации, в результате которого ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования. Криптографический метод защиты, безусловно, самый надежный метод защиты, так как охраняется непосредственно сама информация, а не доступ к ней (например, зашифрованный файл нельзя прочесть даже в случае кражи носителя). Данный метод защиты реализуется в виде программ или пакетов программ.

Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:

    Симметричные криптосистемы . В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ. (Шифрование — преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом, дешифрование — обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный);

    Криптосистемы с открытым ключом . В системах с открытым ключом используются два ключа — открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.(Ключ — информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.);

    Электронная подпись . Системой электронной подписи. называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.

    Управление ключами . Это процесс системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.

О сновные направления использования криптографических методов — передача конфиденциальной информации по каналам связи (например, электронная почта), установление подлинности передаваемых сообщений, хранение информации (документов, баз данных) на носителях в зашифрованном виде.

Требования к криптосистемам

П роцесс криптографического закрытия данных может осуществляться как программно, так и аппаратно. Аппаратная реализация отличается существенно большей стоимостью, однако ей присущи и преимущества: высокая производительность, простота, защищенность и т.д. Программная реализация более практична, допускает известную гибкость в использовании. Для современных криптографических систем защиты информации сформулированы следующие общепринятые требования:

    зашифрованное сообщение должно поддаваться чтению только при наличии ключа;

    число операций, необходимых для определения использованного ключа шифрования по фрагменту шифрованного сообщения и соответствующего ему открытого текста, должно быть не меньше общего числа возможных ключей;

    число операций, необходимых для расшифровывания информации путем перебора всевозможных ключей должно иметь строгую нижнюю оценку и выходить за пределы возможностей современных компьютеров (с учетом возможности использования сетевых вычислений);

    знание алгоритма шифрования не должно влиять на надежность защиты;

    незначительное изменение ключа должно приводить к существенному изменению вида зашифрованного сообщения даже при использовании одного и того же ключа;

    структурные элементы алгоритма шифрования должны быть неизменными;

    дополнительные биты, вводимые в сообщение в процессе шифрования, должен быть полностью и надежно скрыты в шифрованном тексте;

    длина шифрованного текста должна быть равной длине исходного текста;

    не должно быть простых и легко устанавливаемых зависимостью между ключами, последовательно используемыми в процессе шифрования;

    любой ключ из множества возможных должен обеспечивать надежную защиту информации;

    алгоритм должен допускать как программную, так и аппаратную реализацию, при этом изменение длины ключа не должно вести к качественному ухудшению алгоритма шифрования.

Симметричные криптосистемы

В се многообразие существующих криптографических методов в симметричных криптосистемах можно свести к следующим 4 классам преобразований:

    подстановка — символы шифруемого текста заменяются символами того же или другого алфавита в соответствии с заранее определенным правилом;

    перестановка — символы шифруемого текста переставляются по некоторому правилу в пределах заданного блока передаваемого текста;

    аналитическое преобразование — шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу, например гаммирование — заключается в наложении на исходный текст некоторой псевдослучайной последовательности, генерируемой на основе ключа;

    комбинированное преобразование — представляют собой последовательность (с возможным повторением и чередованием) основных методов преобразования, применяемую к блоку (части) шифруемого текста. Блочные шифры на практике встречаются чаще, чем “чистые” преобразования того или иного класса в силу их более высокой криптостойкости. Российский и американский стандарты шифрования основаны именно на этом классе.

Системы с открытым ключом

К ак бы ни были сложны и надежны криптографические системы — их слабое мест при практической реализации — проблема распределения ключей. Для того, чтобы был возможен обмен конфиденциальной информацией между двумя субъектами ИС, ключ должен быть сгенерирован одним из них, а затем каким-то образом опять же в конфиденциальном порядке передан другому. Т.е. в общем случае для передачи ключа опять же требуется использование какой-то криптосистемы. Для решения этой проблемы на основе результатов, полученных классической и современной алгеброй, были предложены системы с открытым ключом. Суть их состоит в том, что каждым адресатом ИС генерируются два ключа, связанные между собой по определенному правилу. Один ключ объявляется открытым, а другой закрытым. Открытый ключ публикуется и доступен любому, кто желает послать сообщение адресату. Секретный ключ сохраняется в тайне. Исходный текст шифруется открытым ключом адресата и передается ему. Зашифрованный текст в принципе не может быть расшифрован тем же открытым ключом. Дешифрование сообщения возможно только с использованием закрытого ключа, который известен только самому адресату. Криптографические системы с открытым ключом используют так называемые необратимые или односторонние функции, которые обладают следующим свойством: при заданном значении x относительно просто вычислить значение f(x), однако если y=f(x), то нет простого пути для вычисления значения x. Множество классов необратимых функций и порождает все разнообразие систем с открытым ключом. Однако не всякая необратимая функция годится для использования в реальных ИС. В самом определении необратимости присутствует неопределенность. Под необратимостью понимается не теоретическая необратимость, а практическая невозможность вычислить обратное значение используя современные вычислительные средства за обозримый интервал времени. Поэтому чтобы гарантировать надежную защиту информации, к системам с открытым ключом (СОК) предъявляются два важных и очевидных требования:

  1. Преобразование исходного текста должно быть необратимым и исключать его восстановление на основе открытого ключа.

    2. Определение закрытого ключа на основе открытого также должно быть невозможным на современном технологическом уровне. При этом желательна точная нижняя оценка сложности (количества операций) раскрытия шифра.

А лгоритмы шифрования с открытым ключом получили широкое распространение в современных информационных системах. Так, алгоритм RSA стал мировым стандартом де-факто для открытых систем. Вообще же все предлагаемые сегодня криптосистемы с открытым ключом опираются на один из следующих типов необратимых преобразований:

  • Разложение больших чисел на простые множители;
  • Вычисление логарифма в конечном поле;
  • Вычисление корней алгебраических уравнений.

З десь же следует отметить, что алгоритмы криптосистемы с открытым ключом (СОК) можно использовать в следующих назначениях:

  1. Как самостоятельные средства защиты передаваемых и хранимых данных.
  2. Как средства для распределения ключей.

А лгоритмы СОК более трудоемки, чем традиционные криптосистемы. Поэтому часто на практике рационально с помощью СОК распределять ключи, объем которых как информации незначителен. А потом с помощью обычных алгоритмов осуществлять обмен большими информационными потоками. Один из наиболее распространенных — система с открытым ключом — RSA. Криптосистема RSA, разработанная в 1977 году и получила название в честь ее создателей: Рона Ривеста, Ади Шамира и Леонарда Эйдельмана. Они воспользовались тем фактом, что нахождение больших простых чисел в вычислительном отношении осуществляется легко, но разложение на множители произведения двух таких чисел практически невыполнимо. Доказано (теорема Рабина), что раскрытие шифра RSA эквивалентно такому разложению. Поэтому для любой длины ключа можно дать нижнюю оценку числа операций для раскрытия шифра, а с учетом производительности современных компьютеров оценить и необходимое на это время. Возможность гарантированно оценить защищенность алгоритма RSA стала одной из причин популярности этой СОК на фоне десятков других схем. Поэтому алгоритм RSA используется в банковских компьютерных сетях, особенно для работы с удаленными клиентами (обслуживание кредитных карточек).

Электронная подпись

В чем состоит проблема аутентификации данных? В конце обычного письма или документа исполнитель или ответственное лицо обычно ставит свою подпись. Подобное действие обычно преследует две цели. Во-первых, получатель имеет возможность убедиться в истинности письма, сличив подпись с имеющимся у него образцом. Во-вторых, личная подпись является юридическим гарантом авторства документа. Последний аспект особенно важен при заключении разного рода торговых сделок, составлении доверенностей, обязательств и т.д. Если подделать подпись человека на бумаге весьма непросто, а установить авторство подписи современными криминалистическими методами — техническая деталь, то с подписью электронной дело обстоит иначе. Подделать цепочку битов, просто ее скопировав, или незаметно внести нелегальные исправления в документ сможет любой пользователь. С широким распространением в современном мире электронных форм документов (в том числе и конфиденциальных) и средств их обработки особо актуальной стала проблема установления подлинности и авторства безбумажной документации. В разделе криптографических систем с открытым ключом было показано, что при всех преимуществах современных систем шифрования они не позволяют обеспечить аутентификацию данных. Поэтому средства аутентификации должны использоваться в комплексе и криптографическими алгоритмами.

Управление ключами

К роме выбора подходящей для конкретной ИС криптографической системы, важная проблема — управление ключами. Как бы ни была сложна и надежна сама криптосистема, она основана на использовании ключей. Если для обеспечения конфиденциального обмена информацией между двумя пользователями процесс обмена ключами тривиален, то в ИС, где количество пользователей составляет десятки и сотни управление ключами — серьезная проблема. Под ключевой информацией понимается совокупность всех действующих в ИС ключей. Если не обеспечено достаточно надежное управление ключевой информацией, то завладев ею, злоумышленник получает неограниченный доступ ко всей информации. Управление ключами — информационный процесс, включающий в себя три элемента:

  • генерацию ключей;
  • накопление ключей;
  • распределение ключей.

Р ассмотрим, как они должны быть реализованы для того, чтобы обеспечить безопасность ключевой информации в ИС.

Генерация ключей

В самом начале разговора о криптографических методах было сказано, что не стоит использовать неслучайные ключи с целью легкости их запоминания. В серьезных ИС используются специальные аппаратные и программные методы генерации случайных ключей. Как правило используют датчики ПСЧ. Однако степень случайности их генерации должна быть достаточно высоким. Идеальным генераторами являются устройства на основе “натуральных” случайных процессов. Например случайным математическим объектом являются десятичные знаки иррациональных чисел, которые вычисляются с помощью стандартных математических методов.
5.3.5.2. Накопление ключей.

П од накоплением ключей понимается организация их хранения, учета и удаления. Поскольку ключ является самым привлекательным для злоумышленника объектом, открывающим ему путь к конфиденциальной информации, то вопросам накопления ключей следует уделять особое внимание. Секретные ключи никогда не должны записываться в явном виде на носителе, который может быть считан или скопирован. В достаточно сложной ИС один пользователь может работать с большим объемом ключевой информации, и иногда даже возникает необходимость организации мини-баз данных по ключевой информации. Такие базы данных отвечают за принятие, хранение, учет и удаление используемых ключей. Итак, каждая информация об используемых ключах должна храниться в зашифрованном виде. Ключи, зашифровывающие ключевую информацию называются мастер-ключами. Желательно, чтобы мастер-ключи каждый пользователь знал наизусть, и не хранил их вообще на каких-либо материальных носителях. Очень важным условием безопасности информации является периодическое обновление ключевой информации в ИС. При этом переназначаться должны как обычные ключи, так и мастер-ключи. В особо ответственных ИС обновление ключевой информации желательно делать ежедневно. Вопрос обновления ключевой информации связан и с третьим элементом управления ключами — распределением ключей.

Распределение ключей

Р аспределение ключей — самый ответственный процесс в управлении ключами. К нему предъявляются два требования:

  • Оперативность и точность распределения;
  • Скрытность распределяемых ключей.

В последнее время заметен сдвиг в сторону использования криптосистем с открытым ключом, в которых проблема распределения ключей отпадает. Тем не менее распределение ключевой информации в ИС требует новых эффективных решений. Распределение ключей между пользователями реализуются двумя разными подходами:

    Путем создания одного ли нескольких центров распределения ключей. Недостаток такого подхода состоит в том, что в центре распределения известно, кому и какие ключи назначены и это позволяет читать все сообщения, циркулирующие в ИС. Возможные злоупотребления существенно влияют на защиту.

    Прямой обмен ключами между пользователями информационной системы. В этом случае проблема состоит в том, чтобы надежно удостоверить подлинность субъектов. Для обмена ключами можно использовать криптосистемы с открытым ключом, используя тот же алгоритм RSA.

В качестве обобщения сказанного о распределении ключей следует сказать следующее. Задача управления ключами сводится к поиску такого протокола распределения ключей, который обеспечивал бы:

    возможность отказа от центра распределения ключей;

    взаимное подтверждение подлинности участников сеанса;

    подтверждение достоверности сеанса механизмом запроса-ответа, использование для этого программных или аппаратных средств;

    использование при обмене ключами минимального числа сообщений.

Реализация криптографических методов

П роблема реализации методов защиты информации имеет два аспекта:

    разработку средств, реализующих криптографические алгоритмы;

    методику использования этих средств.

К аждый из рассмотренных криптографических методов могут быть реализованы либо программным, либо аппаратным способом. Возможность программной реализации обуславливается тем, что все методы криптографического преобразования формальны и могут быть представлены в виде конечной алгоритмической процедуры. При аппаратной реализации все процедуры шифрования и дешифрования выполняются специальными электронными схемами. Наибольшее распространение получили модули, реализующие комбинированные методы. Большинство зарубежных серийных средств шифрования основано на американском стандарте DES. Отечественные же разработки, такие как, например, устройство КРИПТОН, использует отечественный стандарт шифрования. Основным достоинством программных методов реализации защиты является их гибкость, т.е. возможность быстрого изменения алгоритмов шифрования. Основным же недостатком программной реализации является существенно меньшее быстродействие по сравнению с аппаратными средствами (примерно в 10 раз). В последнее время стали появляться комбинированные средства шифрования, так называемые программно-аппаратные средства. В этом случае в компьютере используется своеобразный “криптографический сопроцессор” — вычислительное устройство, ориентированное на выполнение криптографических операций (сложение по модулю, сдвиг и т.д.). Меняя программное обеспечения для такого устройства, можно выбирать тот или иной метод шифрования. Такой метод объединяет в себе достоинства программных и аппаратных методов.

Т аким образом, выбор типа реализации криптозащиты для конкретной ИС в существенной мере зависит от ее особенностей и должен опираться на всесторонний анализ требований, предъявляемых к системе защиты информации.

Идентификация и аутентификация

И дентификацию и аутентификацию можно считать основой программно-технических средств безопасности. Идентификация и аутентификация — это первая линия обороны, «проходная» информационного пространства организации.

И дентификация позволяет субъекту — пользователю или процессу, действующему от имени определенного пользователя, назвать себя, сообщив свое имя. Посредством аутентификации вторая сторона убеждается, что субъект действительно тот, за кого себя выдает. В качестве синонима слова «аутентификация» иногда используют сочетание «проверка подлинности». Субъект может подтвердить свою подлинность, если предъявит по крайней мере одну из следующих сущностей:

  • нечто, что он знает: пароль, личный идентификационный номер, криптографический ключ и т.п.;
  • нечто, чем он владеет: личную карточку или иное устройство аналогичного назначения;
  • нечто, что является частью его самого: голос, отпечатки пальцев и т.п., то есть свои биометрические характеристики;
  • нечто, ассоциированное с ним, например координаты.

Г лавное достоинство парольной аутентификации — простота и привычность. Пароли давно встроены в операционные системы и иные сервисы. При правильном использовании пароли могут обеспечить приемлемый для многих организаций уровень безопасности. Тем не менее по совокупности характеристик их следует признать самым слабым средством проверки подлинности. Надежность паролей основывается на способности помнить их и хранить в тайне. Ввод пароля можно подсмотреть. Пароль можно угадать методом грубой силы, используя, быть может, словарь. Если файл паролей зашифрован, но доступен на чтение, его можно перекачать к себе на компьютер и попытаться подобрать пароль, запрограммировав полный перебор.

П ароли уязвимы по отношению к электронному перехвату — это наиболее принципиальный недостаток, который нельзя компенсировать улучшением администрирования или обучением пользователей. Практически единственный выход — использование криптографии для шифрования паролей перед передачей по линиям связи.

Т ем не менее, следующие меры позволяют значительно повысить надежность парольной защиты:

    наложение технических ограничений (пароль должен быть не слишком коротким, он должен содержать буквы, цифры, знаки пунктуации и т.п.);

    управление сроком действия паролей, их периодическая смена;

    ограничение доступа к файлу паролей;

    ограничение числа неудачных попыток входа в систему, что затруднит применение метода грубой силы;

    обучение и воспитание пользователей;

    использование программных генераторов паролей, которые, основываясь на несложных правилах, могут порождать только благозвучные и, следовательно, запоминающиеся пароли.

П еречисленные меры целесообразно применять всегда, даже если наряду с паролями используются другие методы аутентификации, основанные, например, на применении токенов.

Т окен — это предмет или устройство, владение которым подтверждает подлинность пользователя. Различают токены с памятью (пассивные, которые только хранят, но не обрабатывают информацию) и интеллектуальные токены (активные).

С амой распространенной разновидностью токенов с памятью являются карточки с магнитной полосой. Для использования подобных токенов необходимо устройство чтения, снабженное также клавиатурой и процессором. Обычно пользователь набирает на этой клавиатуре свой личный идентификационный номер, после чего процессор проверяет его совпадение с тем, что записано на карточке, а также подлинность самой карточки. Таким образом, здесь фактически применяется комбинация двух способов защиты, что существенно затрудняет действия злоумышленника.

Н еобходима обработка аутентификационной информации самим устройством чтения, без передачи в компьютер — это исключает возможность электронного перехвата.

И ногда (обычно для физического контроля доступа) карточки применяют сами по себе, без запроса личного идентификационного номера.

К ак известно, одним из самых мощных средств в руках злоумышленника является изменение программы аутентификации, при котором пароли не только проверяются, но и запоминаются для последующего несанкционированного использования.

И нтеллектуальные токены характеризуются наличием собственной вычислительной мощности. Они подразделяются на интеллектуальные карты, стандартизованные ISO и прочие токены. Карты нуждаются в интерфейсном устройстве, прочие токены обычно обладают ручным интерфейсом (дисплеем и клавиатурой) и по внешнему виду напоминают калькуляторы. Чтобы токен начал работать, пользователь должен ввести свой личный идентификационный номер.

П о принципу действия интеллектуальные токены можно разделить на следующие категории:

    Статический обмен паролями: пользователь обычным образом доказывает токену свою подлинность, затем токен проверяется компьютерной системой;

    Динамическая генерация паролей: токен генерирует пароли, периодически изменяя их. Компьютерная система должна иметь синхронизированный генератор паролей. Информация от токена поступает по электронному интерфейсу или набирается пользователем на клавиатуре терминала;

    Запросно-ответные системы: компьютер выдает случайное число, которое преобразуется криптографическим механизмом, встроенным в токен, после чего результат возвращается в компьютер для проверки. Здесь также возможно использование электронного или ручного интерфейса. В последнем случае пользователь читает запрос с экрана терминала, набирает его на клавиатуре токена (возможно, в это время вводится и личный номер), а на дисплее токена видит ответ и переносит его на клавиатуру терминала.

Управление доступом

С редства управления доступом позволяют специфицировать и контролировать действия, которые субъекты — пользователи и процессы могут выполнять над объектами — информацией и другими компьютерными ресурсами. Речь идет о логическом управлении доступом, который реализуется программными средствами. Логическое управление доступом — это основной механизм многопользовательских систем, призванный обеспечить конфиденциальность и целостность объектов и, до некоторой степени, их доступность путем запрещения обслуживания неавторизованных пользователей. Задача логического управления доступом состоит в том, чтобы для каждой пары (субъект, объект) определить множество допустимых операций, зависящее от некоторых дополнительных условий, и контролировать выполнение установленного порядка. Простой пример реализации таких прав доступа – какой-то пользователь (субъект) вошедший в информационную систему получил право доступа на чтение информации с какого-то диска(объект), право доступа на модификацию данных в каком-то каталоге(объект) и отсутствие всяких прав доступа к остальным ресурсам информационной системы.

К онтроль прав доступа производится разными компонентами программной среды — ядром операционной системы, дополнительными средствами безопасности, системой управления базами данных, посредническим программным обеспечением (таким как монитор транзакций) и т.д.

Протоколирование и аудит

П од протоколированием понимается сбор и накопление информации о событиях, происходящих в информационной системе. Например — кто и когда пытался входить в систему, чем завершилась эта попытка, кто и какими информациоными ресурсами пользовался, какие и кем модифицировались информационные ресурсы и много других.

А удит — это анализ накопленной информации, проводимый оперативно, почти в реальном времени, или периодически.

Р еализация протоколирования и аудита преследует следующие главные цели:

  • обеспечение подотчетности пользователей и администраторов;
  • обеспечение возможности реконструкции последовательности событий;
  • обнаружение попыток нарушений информационной безопасности;
  • предоставление информации для выявления и анализа проблем.
  1. Симметричное шифрование

Обычный подход – к документу применяется некий метод шифрования (ключ), после чего документ становится недоступен для чтения обычными средствами. Его может прочитать только тот, кто знает ключ (т.е. может применить адекватный метод). Аналогично происходит шифрование и ответного сообщения. Если в процессе обмена информацией для шифрования и чтения пользуются одним и тем же ключом, то такой криптографический процесс является симметричным.

Проблема – перед обменом надо выполнить передачу ключа.

  1. Несимметричное шифрование

Используется не один, а два ключа. Компания для работы с клиентом создает два ключа: один – открытый (публичный) ключ, а другой – закрытый (личный) ключ. На самом деле это две «половинки» одного целого ключа, связанные друг с другом.

Ключи устроены так, что сообщение, зашифрованное одной половинкой, можно расшифровать только другой половинкой (не той, которой оно было закодировано).

Публичный ключ распространяется для широкого пользователя, закрытый (личный ключ) надежно хранится.

Ключ – это некая кодовая последовательность.

Проблема – можно реконструировать закрытый ключ.

Принцип достаточности защиты:

Он предполагает, что защита не абсолютна, и приемы ее снятия известны, но она все же достаточна для того, чтобы сделать это мероприятие целесообразным. При появлении иных средств, позволяющих-таки получить зашифрованную информацию в разумные сроки, изменяют принцип работы алгоритма, и проблема повторяется на более высоком уровне.

Область науки, посвященная исследованиям методов реконструкции закрытого ключа называется криптоанализом

Средняя продолжительность времени, необходимого для реконструкции закрытого ключа по его опубликованному открытому ключу, называется криптостойкостью алгоритма шифрования.

ЭЦП – документа позволяет получателю только удостовериться в истинности отправителя документа, но не проверить подлинность документа.

Создаются (с помощью специальной программы полученной от банка) два ключа: закрытый и публичный.

Публичный ключ передается банку. Если надо отправить поручение банку на операцию с расчетным счетом, оно кодируется публичным ключом банка, а своя подпись под ним кодируется собственным закрытым ключом.

Банк поступает наоборот. Он читает поручение с помощью своего закрытого ключа, а подпись – с помощью публичного ключа поручителя. Если подпись читаема, банк может быть уверен, что поручение отправили именно мы, и никто другой.