Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные данные о работе

Версия шаблона 1.1

Филиал Нижегородский

Вид работы Электронная письменная предзащита

Название дисциплины ВКР

Тема

Программные средства защиты информации в сетях

Работу выполнил

Ипатов Александр Сергеевич

№ контракта 09200080602012

Содержание

Введение

1. Основные положения теории информационной безопасности

1.1 Информационная безопасность. Основные определения

1.2 Угрозы информационной безопасности

1.3 Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

1.3.1 Модель системы защиты

1.3.2 Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности

1.3.3 Идентификация и аутентификация

1.3.4 Разграничение доступа

1.3.5 Криптографические методы обеспечения конфиденциальности информации

1.3.6 Методы защиты внешнего периметра

1.3.7 Протоколирование и аудит

1.4 Построение систем защиты от угроз нарушения целостности

1.4.1 Принципы обеспечения целостности

1.4.2 Криптографические методы обеспечения целостности информации

1.5 Построение систем защиты от угроз нарушения доступности

2. Программные средства защиты информации в КС

2.1 Безопасность на уровне операционной системы

2.2 Криптографические методы защиты

2.3 Шифрование дисков

2.4 Специализированные программные средства защиты информации

2.5 Архитектурные аспекты безопасности

2.6 Системы архивирования и дублирования информации

2.7 Анализ защищенности

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Список сокращений

Введение

Прогресс подарил человечеству великое множество достижений, но тот же прогресс породил и массу проблем. Человеческий разум, разрешая одни проблемы, непременно сталкивается при этом с другими, новыми. Вечная проблема - защита информации. На различных этапах своего развития человечество решало эту проблему с присущей для данной эпохи характерностью. Изобретение компьютера и дальнейшее бурное развитие информационных технологий во второй половине 20 века сделали проблему защиты информации настолько актуальной и острой, насколько актуальна сегодня информатизация для всего общества.

Еще Юлий Цезарь принял решение защищать ценные сведения в процессе передачи. Он изобрел шифр Цезаря. Этот шифр позволял посылать сообщения, которые никто не мог прочитать в случае перехвата.

Данная концепция получила свое развитие во время Второй мировой войны. Германия использовала машину под названием Enigma для шифрования сообщений, посылаемых воинским частям.

Конечно, способы защиты информации постоянно меняются, как меняется наше общество и технологии. Появление и широкое распространение компьютеров привело к тому, что большинство людей и организаций стали хранить информацию в электронном виде. Возникла потребность в защите такой информации.

В начале 70-х гг. XX века Дэвид Белл и Леонард Ла Падула разработали модель безопасности для операций, производимых на компьютере. Эта модель базировалась на правительственной концепции уровней классификации информации (несекретная, конфиденциальная, секретная, совершенно секретная) и уровней допуска. Если человек (субъект) имел уровень допуска выше, чем уровень файла (объекта) по классификации, то он получал доступ к файлу, в противном случае доступ отклонялся. Эта концепция нашла свою реализацию в стандарте 5200.28 "Trusted Computing System Evaluation Criteria" (TCSEC) ("Критерий оценки безопасности компьютерных систем"), разработанном в 1983 г. Министерством обороны США. Из-за цвета обложки он получил название "Оранжевая книга".

"Оранжевая книга" определяла для каждого раздела функциональные требования и требования гарантированности. Система должна была удовлетворять этим требованиям, чтобы соответствовать определенному уровню сертификации.

Выполнение требований гарантированности для большинства сертификатов безопасности отнимало много времени и стоило больших денег. В результате очень мало систем было сертифицировано выше, чем уровень С2 (на самом деле только одна система за все время была сертифицирована по уровню А1 - Honeywell SCOMP) Коул Э. Руководство по защите от хакеров. - М.: Издательский дом "Вильямс", 2002 - С. 25.

При составлении других критериев были сделаны попытки разделить функциональные требования и требования гарантированности. Эти разработки вошли в "Зеленую книгу" Германии в 1989 г., в "Критерии Канады" в 1990 г., "Критерии оценки безопасности информационных технологий" (ITSEC) в 1991 г. и в "Федеральные критерии" (известные как Common Criteria - "Общие критерии") в 1992 г. Каждый стандарт предлагал свой способ сертификации безопасности компьютерных систем.

ГОСТ 28147-89 -- советский и российский стандарт симметричного шифрования, введённый в 1990 году, также является стандартом СНГ. Полное название -- «ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования». Блочный шифроалгоритм. При использовании метода шифрования с гаммированием, может выполнять функции поточного шифроалгоритма.

По некоторым сведениям А. Винокуров. Алгоритм шифрования ГОСТ 28147-89, его использование и реализация для компьютеров платформы Intel x86 (http://www.enlight.ru), история этого шифра гораздо более давняя. Алгоритм, положенный впоследствии в основу стандарта, родился, предположительно, в недрах Восьмого Главного управления КГБ СССР (ныне в структуре ФСБ), скорее всего, в одном из подведомственных ему закрытых НИИ, вероятно, ещё в 1970-х годах в рамках проектов создания программных и аппаратных реализаций шифра для различных компьютерных платформ.

С момента опубликования ГОСТа на нём стоял ограничительный гриф «Для служебного пользования», и формально шифр был объявлен «полностью открытым» только в мае 1994 года. История создания шифра и критерии разработчиков по состоянию на 2010 год не опубликованы.

Одна из проблем, связанных с критериями оценки безопасности систем, заключалась в недостаточном понимании механизмов работы в сети. При объединении компьютеров к старым проблемам безопасности добавляются новые. В "Оранжевой книге" не рассматривались проблемы, возникающие при объединении компьютеров в общую сеть, поэтому в 1987 г. появилась TNI (Trusted Network Interpretation), или "Красная книга". В "Красной книге" сохранены все требования к безопасности из "Оранжевой книги", сделана попытка адресации сетевого пространства и создания концепции безопасности сети. К сожалению, и "Красная книга" связывала функциональность с гарантированностью. Лишь некоторые системы прошли оценку по TNI, и ни одна из них не имела коммерческого успеха.

В наши дни проблемы стали еще серьезнее. Организации стали использовать беспроводные сети, появления которых "Красная книга" не могла предвидеть. Для беспроводных сетей сертификат "Красной книги" считается устаревшим.

Технологии компьютерных систем и сетей развиваются слишком быстро. Соответственно, также быстро появляются новые способы защиты информации. Поэтому тема моей квалификационной работы «Программные средства защиты информации в сетях» является весьма актуальной.

Объектом исследования является информация, передаваемая по телекоммуникационным сетям.

Предметом исследования является информационная безопасность сетей.

Основной целью квалификационной работы является изучение и анализ программных средств защиты информации в сетях. Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач:

Рассмотреть угрозы безопасности и их классификацию;

Охарактеризовать методы и средства защиты информации в сети, их классификацию и особенности применения;

Раскрыть возможности физических, аппаратных и программных средств защиты информации в компьютерных сетях (КС), выявить их достоинства и недостатки.

1. Основные положения теории информационной безопасности

1.1 Информационная безопасность. Основные определения

Термин «информация» разные науки определяют различными способами. Так, например, в философии информация рассматривается как свойство материальных объектов и процессов сохранять и порождать определённое состояние, которое в различных вещественно-энергетических формах может быть передано от одного объекта к другому. В кибернетике информацией принято называть меру устранения неопределённости. Мы же под информацией в дальнейшем будем понимать всё то, что может быть представлено в символах конечного (например, бинарного) алфавита.

Такое определение может показаться несколько непривычным. В то же время оно естественным образом вытекает из базовых архитектурных принципов современной вычислительной техники. Действительно, мы ограничиваемся вопросами информационной безопасности автоматизированных систем - а всё то, что обрабатывается с помощью современной вычислительной техники, представляется в двоичном виде.Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 8

Предметом нашего рассмотрения являются автоматизированные системы. Под автоматизированной системой обработки информации (АС) мы будем понимать совокупность следующих объектов:

1. Средств вычислительной техники;

2. Программного обеспечения;

3. Каналов связи;

4. Информации на различных носителях;

5. Персонала и пользователей системы.

Информационная безопасность АС рассматривается как состояние системы, при котором:

1. Система способна противостоять дестабилизирующему воздействию внутренних и внешних угроз.

2. Функционирование и сам факт наличия системы не создают угроз для внешней среды и для элементов самой системы.

На практике информационная безопасность обычно рассматривается как совокупность следующих трёх базовых свойств защищаемой информации:

? конфиденциальность, означающая, что доступ к информации могут получить только легальные пользователи;

? целостность, обеспечивающая, что во-первых, защищаемая информация может быть изменена только законными и имеющими соответствующие полномочия пользователями, а во-вторых, информация внутренне непротиворечива и (если данное свойство применимо) отражает реальное положение вещей;

? доступность, гарантирующая беспрепятственный доступ к защищаемой информации для законных пользователей.

Деятельность, направленную на обеспечение информационной безопасности, принято называть защитой информации.

Методы обеспечения информационной безопасности (Приложение А) весьма разнообразны.

Сервисы сетевой безопасности представляют собой механизмы защиты информации, обрабатываемой в распределённых вычислительных системах и сетях.

Инженерно-технические методы ставят своей целью обеспечение защиты информации от утечки по техническим каналам - например, за счёт перехвата электромагнитного излучения или речевой информации. Правовые и организационные методы защиты информации создают нормативную базу для организации различного рода деятельности, связанной с обеспечением информационной безопасности.

Теоретические методы обеспечения информационной безопасности, в свою очередь, решают две основных задачи. Первая из них - это формализация разного рода процессов, связанных с обеспечением информационной безопасности. Так, например, формальные модели управления доступом позволяют строго описать все возможные информационные потоки в системе - а значит, гарантировать выполнение требуемых свойств безопасности. Отсюда непосредственно вытекает вторая задача - строгое обоснование корректности и адекватности функционирования систем обеспечения информационной безопасности при проведении анализа их защищённости. Такая задача возникает, например, при проведении сертификации автоматизированных систем по требованиям безопасности информации.

1.2 Угрозы информационной безопасности

При формулировании определения информационной безопасности АС мы упоминали понятие угрозы. Остановимся на нём несколько подробнее.

Заметим, что в общем случае под угрозой принято понимать потенциально возможное событие, действие, процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам. В свою очередь, угроза информационной безопасности автоматизированной системы - это возможность реализации воздействия на информацию, обрабатываемую в АС, приводящего к нарушению конфиденциальности, целостности или доступности этой информации, а также возможность воздействия на компоненты АС, приводящего к их утрате, уничтожению или сбою функционирования.

Классификация угроз может быть проведена по множеству признаков. Приведём наиболее распространённые из них. Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 10

1. По природе возникновения принято выделять естественные и искусственные угрозы.

Естественными принято называть угрозы, возникшие в результате воздействия на АС объективных физических процессов или стихийных природных явлений, не зависящих от человека. В свою очередь, искусственные угрозы вызваны действием человеческого фактора.

Примерами естественных угроз могут служить пожары, наводнения, цунами, землетрясения и т.д. Неприятная особенность таких угроз - чрезвычайная трудность или даже невозможность их прогнозирования.

2. По степени преднамеренности выделяют случайные и преднамеренные угрозы.

Случайные угрозы бывают обусловлены халатностью или непреднамеренными ошибками персонала. Преднамеренные угрозы обычно возникают в результате направленной деятельности злоумышленника.

В качестве примеров случайных угроз можно привести непреднамеренный ввод ошибочных данных, неумышленную порчу оборудования. Пример преднамеренной угрозы - проникновение злоумышленника на охраняемую территорию с нарушением установленных правил физического доступа.

3. В зависимости от источника угрозы принято выделять:

- Угрозы, источником которых является природная среда. Примеры таких угроз - пожары, наводнения и другие стихийные бедствия.

- Угрозы, источником которых является человек. Примером такой угрозы может служить внедрение агентов в ряды персонала АС со стороны конкурирующей организации.

- Угрозы, источником которых являются санкционированные программно-аппаратные средства. Пример такой угрозы - некомпетентное использование системных утилит.

- Угрозы, источником которых являются несанкционированные программно-аппаратные средства. К таким угрозам можно отнести, например, внедрение в систему кейлогеров.

4. По положению источника угрозы выделяют:

- Угрозы, источник которых расположен вне контролируемой зоны. Примеры таких угроз - перехват побочных электромагнитных излучений (ПЭМИН) или перехват данных, передаваемых по каналам связи; дистанционная фото- и видеосъёмка;

перехват акустической информации с использованием направленных микрофонов.

- Угрозы, источник которых расположен в пределах контролируемой зоны.

Примерами подобных угроз могут служить применение подслушивающих устройств или хищение носителей, содержащих конфиденциальную информацию.

5. По степени воздействия на АС выделяют пассивные и активные угрозы. Пассивные угрозы при реализации не осуществляют никаких изменений в составе и структуре АС.

Реализация активных угроз, напротив, нарушает структуру автоматизированной системы.

Примером пассивной угрозы может служить несанкционированное копирование файлов с данными.

6. По способу доступа к ресурсам АС выделяют:

- Угрозы, использующие стандартный доступ. Пример такой угрозы - несанкционированное получение пароля путём подкупа, шантажа, угроз или физического насилия по отношению к законному обладателю.

- Угрозы, использующие нестандартный путь доступа. Пример такой угрозы - использование недекларированных возможностей средств защиты.

Критерии классификации угроз можно продолжать, однако на практике чаще всего используется следующая основная классификация угроз, основывающаяся на трёх введённых ранее базовых свойствах защищаемой информации:

1. Угрозы нарушения конфиденциальности информации, в результате реализации которых информация становится доступной субъекту, не располагающему полномочиями для ознакомления с ней.

2. Угрозы нарушения целостности информации, к которым относится любое злонамеренное искажение информации, обрабатываемой с использованием АС.

3. Угрозы нарушения доступности информации, возникающие в тех случаях, когда доступ к некоторому ресурсу АС для легальных пользователей блокируется.

Отметим, что реальные угрозы информационной безопасности далеко не всегда можно строго отнести к какой-то одной из перечисленных категорий. Так, например, угроза хищения носителей информации может быть при определённых условиях отнесена ко всем трём категориям.

Заметим, что перечисление угроз, характерных для той или иной автоматизированной системы, является важным этапом анализа уязвимостей АС, проводимого, например, в рамках аудита информационной безопасности, и создаёт базу для последующего проведения анализа рисков. Выделяют два основных метода перечисления угроз:

1. Построение произвольных списков угроз. Возможные угрозы выявляются экспертным путём и фиксируются случайным и неструктурированным образом.

Для данного подхода характерны неполнота и противоречивость получаемых результатов.

2. Построение деревьев угроз. Угрозы описываются в виде одного или нескольких деревьев. Детализация угроз осуществляется сверху вниз, и в конечном итоге каждый лист дерева даёт описание конкретной угрозы. Между поддеревьями в случае необходимости могут быть организованы логические связи.

Рассмотрим в качестве примера дерево угрозы блокирования доступа к сетевому приложению (Приложение Б).

Как видим, блокирование доступа к приложению может произойти либо в результате реализации DoS-атаки на сетевой интерфейс, либо в результате завершения работы компьютера. В свою очередь, завершение работы компьютера может произойти либо вследствие несанкционированного физического доступа злоумышленника к компьютеру, либо в результате использования злоумышленником уязвимости, реализующей атаку на переполнение буфера.

1.3 Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

1.3.1 Модель системы защиты

При построении систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации в автоматизированных системах используется комплексный подход. (Приложение В).

Как видно из приведённой схемы, первичная защита осуществляется за счёт реализуемых организационных мер и механизмов контроля физического доступа к АС. В дальнейшем, на этапе контроля логического доступа, защита осуществляется с использованием различных сервисов сетевой безопасности. Во всех случаях параллельно должен быть развёрнут комплекс инженерно-технических средств защиты информации, перекрывающих возможность утечки по техническим каналам.

Остановимся более подробно на каждой из участвующих в реализации защиты подсистем.

1.3.2 Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности

Данные механизмы в общем случае предусматривают:

- развёртывание системы контроля и разграничения физического доступа к элементам автоматизированной системы.

- создание службы охраны и физической безопасности.

- организацию механизмов контроля за перемещением сотрудников и посетителей (с использованием систем видеонаблюдения, проксимити-карт и т.д.);

- разработку и внедрение регламентов, должностных инструкций и тому подобных регулирующих документов;

- регламентацию порядка работы с носителями, содержащими конфиденциальную информацию.

Не затрагивая логики функционирования АС, данные меры при корректной и адекватной их реализации являются крайне эффективным механизмом защиты и жизненно необходимы для обеспечения безопасности любой реальной системы.

1.3.3 Идентификация и аутентификация

Напомним, что под идентификацией принято понимать присвоение субъектам доступа уникальных идентификаторов и сравнение таких идентификаторов с перечнем возможных. В свою очередь, аутентификация понимается как проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности.

Тем самым, задача идентификации - ответить на вопрос «кто это?», а аутентификации - «а он ли это на самом деле?».

Всё множество использующих в настоящее время методов аутентификации можно разделить на 4 большие группы:

1. Методы, основанные на знании некоторой секретной информации.

Классическим примером таких методов является парольная защита, когда в качестве средства аутентификации пользователю предлагается ввести пароль - некоторую последовательность символов. Данные методы аутентификации являются наиболее распространёнными.

2. Методы, основанные на использовании уникального предмета. В качестве такого предмета могут быть использованы смарт-карта, токен, электронный ключ и т.д.

3. Методы, основанные на использовании биометрических характеристик человека. На практике чаще всего используются одна или несколько из следующих биометрических характеристик:

- отпечатки пальцев;

- рисунок сетчатки или радужной оболочки глаза;

- тепловой рисунок кисти руки;

- фотография или тепловой рисунок лица;

- почерк (роспись);

- голос.

Наибольшее распространение получили сканеры отпечатков пальцев и рисунков сетчатки и радужной оболочки глаза.

4. Методы, основанные на информации, ассоциированной с пользователем.

Примером такой информации могут служить координаты пользователя, определяемые при помощи GPS. Данный подход вряд ли может быть использован в качестве единственного механизма аутентификации, однако вполне допустим в качестве одного из нескольких совместно используемых механизмов.

Широко распространена практика совместного использования нескольких из перечисленных выше механизмов - в таких случаях говорят о многофакторной аутентификации.

Особенности парольных систем аутентификации

При всём многообразии существующих механизмов аутентификации, наиболее распространённым из них остаётся парольная защита. Для этого есть несколько причин, из которых мы отметим следующие:

- Относительная простота реализации. Действительно, реализация механизма парольной защиты обычно не требует привлечения дополнительных аппаратных средств.

- Традиционность. Механизмы парольной защиты являются привычными для большинства пользователей автоматизированных систем и не вызывают психологического отторжения - в отличие, например, от сканеров рисунка сетчатки глаза.

В то же время для парольных систем защиты характерен парадокс, затрудняющий их эффективную реализацию: стойкие пароли мало пригодны для использования человеком.

Действительно, стойкость пароля возникает по мере его усложнения; но чем сложнее пароль, тем труднее его запомнить, и у пользователя появляется искушение записать неудобный пароль, что создаёт дополнительные каналы для его дискредитации.

Остановимся более подробно на основных угрозах безопасности парольных систем. В общем случае пароль может быть получен злоумышленником одним из трёх основных способов:

1. За счёт использования слабостей человеческого фактора. Методы получения паролей здесь могут быть самыми разными: подглядывание, подслушивание, шантаж, угрозы, наконец, использование чужих учётных записей с разрешения их законных владельцев.

2. Путём подбора. При этом используются следующие методы:

- Полный перебор. Данный метод позволяет подобрать любой пароль вне зависимости от его сложности, однако для стойкого пароля время, необходимое для данной атаки, должно значительно превышать допустимые временные ресурсы злоумышленника.

- Подбор по словарю. Значительная часть используемых на практике паролей представляет собой осмысленные слова или выражения. Существуют словари наиболее распространённых паролей, которые во многих случаях позволяют обойтись без полного перебора.

- Подбор с использованием сведений о пользователе. Данный интеллектуальный метод подбора паролей основывается на том факте, что если политика безопасности системы предусматривает самостоятельное назначение паролей пользователями, то в подавляющем большинстве случаев в качестве пароля будет выбрана некая персональная информация, связанная с пользователем АС. И хотя в качестве такой информации может быть выбрано что угодно, от дня рождения тёщи и до прозвища любимой собачки, наличие информации о пользователе позволяет проверить наиболее распространённые варианты (дни рождения, имена детей и т.д.).

3. За счёт использования недостатков реализации парольных систем. К таким недостаткам реализации относятся эксплуатируемые уязвимости сетевых сервисов, реализующих те или иные компоненты парольной системы защиты, или же недекларированные возможности соответствующего программного или аппаратного обеспечения.

Рекомендации по практической реализации парольных систем

При построении системы парольной защиты необходимо учитывать специфику АС и руководствоваться результатами проведённого анализа рисков. В то же время можно привести следующие практические рекомендации:

- Установление минимальной длины пароля. Очевидно, что регламентация минимально допустимой длины пароля затрудняет для злоумышленника реализацию подбора пароля путём полного перебора.

- Увеличение мощности алфавита паролей. За счёт увеличения мощности (которое достигается, например, путём обязательного использования спецсимволов) также можно усложнить полный перебор.

- Проверка и отбраковка паролей по словарю. Данный механизм позволяет затруднить подбор паролей по словарю за счёт отбраковки заведомо легко подбираемых паролей.

- Установка максимального срока действия пароля. Срок действия пароля ограничивает промежуток времени, который злоумышленник может затратить на подбор пароля. Тем самым, сокращение срока действия пароля уменьшает вероятность его успешного подбора.

- Установка минимального срока действия пароля. Данный механизм предотвращает попытки пользователя незамедлительно сменить новый пароль на предыдущий.

- Отбраковка по журналу истории паролей. Механизм предотвращает повторное использование паролей - возможно, ранее скомпрометированных.

- Ограничение числа попыток ввода пароля. Соответствующий механизм затрудняет интерактивный подбор паролей.

- Принудительная смена пароля при первом входе пользователя в систему. В случае, если первичную генерацию паролей для всех пользователь осуществляет администратор, пользователю может быть предложено сменить первоначальный пароль при первом же входе в систему - в этом случае новый пароль не будет известен администратору.

- Задержка при вводе неправильного пароля. Механизм препятствует интерактивному подбору паролей.

- Запрет на выбор пароля пользователем и автоматическая генерация пароля. Данный механизм позволяет гарантировать стойкость сгенерированных паролей - однако не стоит забывать, что в этом случае у пользователей неминуемо возникнут проблемы с запоминанием паролей.

Оценка стойкости парольных систем Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности автоматизированных систем - «Феникс», 2008 - С. 16

Оценим элементарные взаимосвязи между основными параметрами парольных систем. Введём следующие обозначения:

- A - мощность алфавита паролей;

- L - длина пароля;

- S=AL - мощность пространства паролей;

- V - скорость подбора паролей;

- T - срок действия пароля;

- P - вероятность подбора пароля в течение его срока действия.

Очевидно, что справедливо следующее соотношение:

Обычно скорость подбора паролей V и срок действия пароля T можно считать известными. В этом случае, задав допустимое значение вероятности P подбора пароля в течение его срока действия, можно определить требуемую мощность пространства паролей S.

Заметим, что уменьшение скорости подбора паролей V уменьшает вероятность подбора пароля. Из этого, в частности, следует, что если подбор паролей осуществляется путём вычисления хэш-функции и сравнение результата с заданным значением, то большую стойкость парольной системы обеспечит применение медленной хэш-функции.

Методы хранения паролей

В общем случае возможны три механизма хранения паролей в АС:

1. В открытом виде. Безусловно, данный вариант не является оптимальным, поскольку автоматически создаёт множество каналов утечки парольной информации. Реальная необходимость хранения паролей в открытом виде встречается крайне редко, и обычно подобное решение является следствием некомпетентности разработчика.

2. В виде хэш-значения. Данный механизм удобен для проверки паролей, поскольку хэш-значения однозначно связаны с паролем, но при этом сами не представляют интереса для злоумышленника.

3. В зашифрованном виде. Пароли могут быть зашифрованы с использованием некоторого криптографического алгоритма, при этом ключ шифрования может храниться:

- на одном из постоянных элементов системы;

- на некотором носителе (электронный ключ, смарт-карта и т.п.), предъявляемом при инициализации системы;

- ключ может генерироваться из некоторых других параметров безопасности АС - например, из пароля администратора при инициализации системы.

Передача паролей по сети

Наиболее распространены следующие варианты реализации:

1. Передача паролей в открытом виде. Подход крайне уязвим, поскольку пароли могут быть перехвачены в каналах связи. Несмотря на это, множество используемых на практике сетевых протоколов (например, FTP) предполагают передачу паролей в открытом виде.

2. Передача паролей в виде хэш-значений иногда встречается на практике, однако обычно не имеет смысла - хэши паролей могут быть перехвачены и повторно переданы злоумышленником по каналу связи.

3. Передача паролей в зашифрованном виде в большинстве является наиболее разумным и оправданным вариантом.

1.3.4 Разграничение доступа

Под разграничением доступа принято понимать установление полномочий субъектов для полследующего контроля санкционированного использования ресурсов, доступных в системе. Принято выделять два основных метода разграничения доступа: дискреционное и мандатное.

Дискреционным называется разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами.

Очевидно, что вместо матрицы доступа можно использовать списки полномочий: например, каждому пользователю может быть сопоставлен список доступных ему ресурсов с соответствующими правами, или же каждому ресурсу может быть сопоставлен список пользователей с указанием их прав на доступ к данному ресурсу.

Мандатное разграничение доступа обычно реализуется как разграничение доступа по уровням секретности. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен. При этом все ресурсы АС должны быть классифицированы по уровням секретности.

Принципиальное различие между дискреционным и мандатным разграничением доступа состоит в следующем: если в случае дискреционного разграничения доступа права на доступ к ресурсу для пользователей определяет его владелец, то в случае мандатного разграничения доступа уровни секретности задаются извне, и владелец ресурса не может оказать на них влияния. Сам термин «мандатное» является неудачным переводом слова mandatory - «обязательный». Тем самым, мандатное разграничение доступа следует понимать как принудительное.

1.3.5 Криптографические методы обеспечения конфиденциальности информации

В целях обеспечения конфиденциальности информации используются следующие криптографические примитивы:

1. Симметричные криптосистемы.

В симметричных криптосистемах для зашифрования и расшифрования информации используется один и тот же общий секретный ключ, которым взаимодействующие стороны предварительно обмениваются по некоторому защищённому каналу.

В качестве примеров симметричных криптосистем можно привести отечественный алгоритм ГОСТ 28147-89, а также международные стандарты DES и пришедший ему на смену AES.

2. Асимметричные криптосистемы.

Асимметричные криптосистемы характерны тем, что в них используются различные ключи для зашифрования и расшифрования информации. Ключ для зашифрования (открытый ключ) можно сделать общедоступным, с тем чтобы любой желающий мог зашифровать сообщение для некоторого получателя.

Получатель же, являясь единственным обладателем ключа для расшифрования (секретный ключ), будет единственным, кто сможет расшифровать зашифрованные для него сообщения.

Примеры асимметричных криптосистем - RSA и схема Эль-Гамаля.

Симметричные и асимметричные криптосистемы, а также различные их комбинации используются в АС прежде всего для шифрования данных на различных носителях и для шифрования трафика.

защита информация сеть угроза

1.3.6 Методы защиты внешнего периметра

Подсистема защиты внешнего периметра автоматизированной системы обычно включает в себя два основных механизма: средства межсетевого экранирования и средства обнаружения вторжений. Решая родственные задачи, эти механизмы часто реализуются в рамках одного продукта и функционируют в качестве единого целого. В то же время каждый из механизмов является самодостаточным и заслуживает отдельного рассмотрения.

Межсетевое экранирование http://www.infotecs.ru

Межсетевой экран (МЭ) выполняет функции разграничения информационных потоков на границе защищаемой автоматизированной системы. Это позволяет:

- повысить безопасность объектов внутренней среды за счёт игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды;

- контролировать информационные потоки во внешнюю среду;

- обеспечить регистрацию процессов информационного обмена.

Контроль информационных потоков производится посредством фильтрации информации, т.е. анализа её по совокупности критериев и принятия решения о распространении в АС или из АС.

В зависимости от принципов функционирования, выделяют несколько классов межсетевых экранов. Основным классификационным признаком является уровень модели ISO/OSI, на котором функционирует МЭ.

1. Фильтры пакетов.

Простейший класс межсетевых экранов, работающих на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/OSI. Фильтрация пакетов обычно осуществляется по следующим критериям:

- IP-адрес источника;

- IP-адрес получателя;

- порт источника;

- порт получателя;

- специфические параметры заголовков сетевых пакетов.

Фильтрация реализуется путём сравнения перечисленных параметров заголовков сетевых пакетов с базой правил фильтрации.

2. Шлюзы сеансового уровня

Данные межсетевые экраны работают на сеансовом уровне модели ISO/OSI. В отличие от фильтров пакетов, они могут контролировать допустимость сеанса связи, анализируя параметры протоколов сеансового уровня.

3. Шлюзы прикладного уровня

Межсетевые экраны данного класса позволяют фильтровать отдельные виды команд или наборы данных в протоколах прикладного уровня. Для этого используются прокси-сервисы - программы специального назначения, управляющие трафиком через межсетевой экран для определённых высокоуровневых протоколов (http, ftp, telnet и т.д.).

Порядок использования прокси-сервисов показан в Приложении Г.

Если без использование прокси-сервисов сетевое соединение устанавливается между взаимодействующими сторонами A и B напрямую, то в случае использования прокси-сервиса появляется посредник - прокси-сервер, который самостоятельно взаимодействует со вторым участником информационного обмена. Такая схема позволяет контролировать допустимость использования отдельных команд протоколов высокого уровня, а также фильтровать данные, получаемые прокси-сервером извне; при этом прокси-сервер на основании установленных политик может принимать решение о возможности или невозможности передачи этих данных клиенту A.

4. Межсетевые экраны экспертного уровня.

Наиболее сложные межсетевые экраны, сочетающие в себе элементы всех трёх приведённых выше категорий. Вместо прокси-сервисов в таких экранах используются алгоритмы распознавания и обработки данных на уровне приложений.

Большинство используемых в настоящее время межсетевых экранов относятся к категории экспертных. Наиболее известные и распространённые МЭ - CISCO PIX и CheckPoint FireWall-1.

Системы обнаружения вторжений

Обнаружение вторжений представляет собой процесс выявления несанкционированного доступа (или попыток несанкционированного доступа) к ресурсам автоматизированной системы. Система обнаружения вторжений (Intrusion Detection System, IDS) в общем случае представляет собой программно-аппаратный комплекс, решающий данную задачу.

Существуют две основных категории систем IDS:

1. IDS уровня сети.

В таких системах сенсор функционирует на выделенном для этих целей хосте в защищаемом сегменте сети. Обычно сетевой адаптер данного хоста функционирует в режиме прослушивания (promiscuous mode), что позволяет анализировать весь проходящий в сегменте сетевой трафик.

2. IDS уровня хоста.

В случае, если сенсор функционирует на уровне хоста, для анализа может быть использована следующая информация:

- записи стандартных средств протоколирования операционной системы;

- информация об используемых ресурсах;

- профили ожидаемого поведения пользователей.

Каждый из типов IDS имеет свои достоинства и недостатки. IDS уровня сети не снижают общую производительность системы, однако IDS уровня хоста более эффективно выявляют атаки и позволяют анализировать активность, связанную с отдельным хостом. На практике целесообразно использовать системы, совмещающие оба описанных подхода.

Существуют разработки, направленные на использование в системах IDS методов искусственного интеллекта. Стоит отметить, что в настоящее время коммерческие продукты не содержат таких механизмов.

1.3.7 Протоколирование и аудит activeaudit.narod.ru

Подсистема протоколирования и аудита является обязательным компонентом любой АС. Протоколирование, или регистрация, представляет собой механизм подотчётности системы обеспечения информационной безопасности, фиксирующий все события, относящиеся к вопросам безопасности. В свою очередь, аудит - это анализ протоколируемой информации с целью оперативного выявления и предотвращения нарушений режима информационной безопасности. Системы обнаружения вторжений уровня хоста можно рассматривать как системы активного аудита.

Назначение механизма регистрации и аудита:

- обеспечение подотчётности пользователей и администраторов;

- обеспечение возможности реконструкции последовательности событий (что бывает необходимо, например, при расследовании инцидентов, связанных с информационной безопасностью);

- обнаружение попыток нарушения информационной безопасности;

- предоставление информации для выявления и анализа технических проблем, не связанных с безопасностью.

Протоколируемые данные помещаются в регистрационный журнал, который представляет собой хронологически упорядоченную совокупность записей результатов деятельности субъектов АС, достаточную для восстановления, просмотра и анализа последовательности действий с целью контроля конечного результата.

Поскольку системные журналы являются основным источником информации для последующего аудита и выявления нарушений безопасности, вопросу защиты системных журналов от несанкционированной модификации должно уделяться самое пристальное внимание. Система протоколирования должна быть спроектирована таким образом, чтобы ни один пользователь (включая администраторов!) не мог произвольным образом модифицировать записи системных журналов.

Не менее важен вопрос о порядке хранения системных журналов. Поскольку файлы журналов хранятся на том или ином носителе, неизбежно возникает проблема переполнения максимально допустимого объёма системного журнала. При этом реакция системы может быть различной, например:

- система может быть заблокирована вплоть до решения проблемы с доступным дисковым пространством;

- могут быть автоматически удалены самые старые записи системных журналов;

- система может продолжить функционирование, временно приостановив протоколирование информации.

Безусловно, последний вариант в большинстве случаев является неприемлемым, и порядок хранения системных журналов должен быть чётко регламентирован в политике безопасности организации.

1.4 Построение систем защиты от угроз нарушения целостности

1.4.1 Принципы обеспечения целостности

Большинство механизмов, реализующих защиту информации от угроз нарушения конфиденциальности, в той или иной степени способствуют обеспечению целостности информации. В данном разделе мы остановимся более подробно на механизмах, специфичных для подсистемы обеспечения целостности. Сформулируем для начала основные принципы обеспечения целостности, сформулированные Кларком и Вилсоном:

1. Корректность транзакций.

Принцип требует обеспечения невозможности произвольной модификации данных пользователем. Данные должны модифицироваться исключительно таким образом, чтобы обеспечивалось сохранение их целостности.

2. Аутентификация пользователей.

Изменение данных может осуществляться только аутентифицированными для выполнения соответствующих действий пользователями.

3. Минимизация привилегий.

Процессы должны быть наделены теми и только теми привилегиями в АС, которые минимально достаточны для их выполнения.

4. Разделение обязанностей.

Для выполнения критических или необратимых операций требуется участие нескольких независимых пользователей.

На практике разделение обязанностей может быть реализовано либо исключительно организационными методами, либо с использованием криптографических схем разделения секрета.

5. Аудит произошедших событий.

Данный принцип требует создания механизма подотчётности пользователей, позволяющего отследить моменты нарушения целостности информации.

6. Объективный контроль.

Необходимо реализовать оперативное выделение данных, контроль целостности которых является оправданным.

Действительно, в большинстве случаев строго контролировать целостность всех данных, присутствующих в системе, нецелесообразно хотя бы из соображений производительности: контроль целостности является крайне ресурсоёмкой операцией.

7. Управление передачей привилегий.

Порядок передачи привилегий должен полностью соответствовать организационной структуре предприятия.

Перечисленные принципы позволяют сформировать общую структуру системы защиты от угроз нарушения целостности (Приложение Д).

Как видно из Приложения Д, принципиально новыми по сравнению с сервисами, применявшимися для построения системы защиты от угроз нарушения конфиденциальности, являются криптографические механизмы обеспечения целостности.

Отметим, что механизмы обеспечения корректности транзакций также могут включать в семя криптографические примитивы.

1.4.2 Криптографические методы обеспечения целостности информации

При построении систем защиты от угроз нарушения целостности информации используются следующие криптографические примитивы:

- цифровые подписи;

- криптографические хэш-функции;

- коды проверки подлинности.

Цифровые подписи

Цифровая подпись представляет собой механизм подтверждения подлинности и целостности цифровых документов. Во многом она является аналогом рукописной подписи - в частности, к ней предъявляются практически аналогичные требования:

1. Цифровая подпись должна позволять доказать, что именно законный автор, и никто другой, сознательно подписал документ.

2. Цифровая подпись должна представлять собой неотъемлемую часть документа.

Должно быть невозможно отделить подпись от документа и использовать её для подписвания других документов.

3. Цифровая подпись должна обеспечивать невозможность изменения подписанного документа (в том числе и для самого автора!).

4. Факт подписывания документа должен быть юридически доказуемым. Должен быть невозможным отказ от авторства подписанного документа.

В простейшем случае для реализации цифровой подписи может быть использован механизм, аналогичный асимметричной криптосистеме. Разница будет состоять в том, что для зашифрования (являющегося в данном случае подписыванием) будет использован секретный ключ, а для расшиврования, играющего роль проверки подписи, - общеизвестный открытый ключ.

Порядок использования цифровой подписи в данном случае будет следующим:

1. Документ зашифровывается секретным ключом подписывающего, и зашифрованная копия распространяется вместе с оригиналом документа в качестве цифровой подписи.

2. Получатель, используя общедоступный открытый ключ подписывающего, расшифровывает подпись, сличает её с оригиналом и убеждается, что подпись верна.

Нетрудно убедиться, что данная реализация цифровой подписи полностью удовлетворяет всем приведённым выше требованиям, но в то же время имеет принципиальный недостаток: объём передаваемого сообщения возрастает как минимум в два раза. Избавиться от этого недостатка позволяет использование хэш-функций.

Криптографические хэш-функции

Функция вида y=f(x) называется криптографической хэш-функцией, если она удовлетворяет следующим свойствам:

1. На вход хэш-функции может поступать последовательность данных произвольной длины, результат же (называемый хэш, или дайджест) имеет фиксированную длину.

2. Значение y по имеющемуся значению x вычисляется за полиномиальное время, а значение x по имеющемуся значению y почти во всех случаях вычислить невозможно.

3. Вычислительно невозможно найти два входных значения хэш-функции, дающие идентичные хэши.

4. При вычислении хэша используется вся информация входной последовательности.

5. Описание функции является открытым и общедоступным.

Покажем, как хэш-функции могут быть использованы в схемах цифровой подписи. Если подписывать не само сообщение, а его хэш, то можно значительно сократить объём передаваемых данных.

Подписав вместо исходного сообщения его хэш, мы передаём результат вместе с исходным сообщением. Получатель расшифровывает подпись и сравнивает полученный результат с хэшем сообщения. В случае совпадения делается вывод о том, что подпись верна.

2. Программные средства защиты информации в КС

Под программными средствами защиты информации понимают специальные программы, включаемые в состав программного обеспечения КС исключительно для выполнения защитных функций.

К основным программным средствам защиты информации относятся:

* программы идентификации и аутентификации пользователей КС;

* программы разграничения доступа пользователей к ресурсам КС;

* программы шифрования информации;

* программы защиты информационных ресурсов (системного и прикладного программного обеспечения, баз данных, компьютерных средств обучения и т. п.) от несанкционированного изменения, использования и копирования.

Надо понимать, что под идентификацией, применительно к обеспечению информационной безопасности КС, понимают однозначное распознавание уникального имени субъекта КС. Аутентификация означает подтверждение того, что предъявленное имя соответствует данному субъекту (подтверждение подлинности субъекта)⁸ Биячуев Т.А. Безопасность корпоративных сетей. Учебное пособие / под ред. Л.Г.Осовецкого - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004, с 64..

Также к программным средствам защиты информации относятся:

* программы уничтожения остаточной информации (в блоках оперативной памяти, временных файлах и т. п.);

* программы аудита (ведения регистрационных журналов) событий, связанных с безопасностью КС, для обеспечения возможности восстановления и доказательства факта происшествия этих событий;

* программы имитации работы с нарушителем (отвлечения его на получение якобы конфиденциальной информации);

* программы тестового контроля защищенности КС и др.

К преимуществам программных средств защиты информации относятся:

* простота тиражирования;

* гибкость (возможность настройки на различные условия применения, учитывающие специфику угроз информационной безопасности конкретных КС);

* простота применения -- одни программные средства, например шифрования, работают в «прозрачном» (незаметном для пользователя) режиме, а другие не требуют от пользователя ни каких новых (по сравнению с другими программами) навыков;

* практически неограниченные возможности их развития путем внесения изменений для учета новых угроз безопасности информации.

К недостаткам программных средств защиты информации относятся:

* снижение эффективности КС за счет потребления ее ресурсов, требуемых для функционирование программ защиты;

* более низкая производительность (по сравнению с выполняющими аналогичные функции аппаратными средствами защиты, например шифрования);

* пристыкованность многих программных средств защиты (а не их встроенность в программное обеспечение КС, рис. 4 и 5), что создает для нарушителя принципиальную возможность их обхода;

* возможность злоумышленного изменения программных средств защиты в процессе эксплуатации КС.

2.1 Безопасность на уровне операционной системы

Операционная система является важнейшим программным компонентом любой вычислительной машины, поэтому от уровня реализации политики безопасности в каждой конкретной ОС во многом зависит и общая безопасность информационной системы.

Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь не может идти речи о разделении оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, о сетевой безопасности трудно сказать что-либо определенное, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.

Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium - это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов безопасности. В результате этого любое приложение может получить доступ ко всему объему доступной оперативной памяти как с правами чтения, так и с правами записи. Меры сетевой безопасности присутствуют, однако, их реализация не на высоте. Более того, в версии Windows 95 была допущена основательная ошибка, позволяющая удаленно буквально за несколько пакетов приводить к "зависанию" ЭВМ, что также значительно подорвало репутацию ОС, в последующих версиях было сделано много шагов по улучшению сетевой безопасности этого клона Зима В., Молдовян А., Молдовян Н. Безопасность глобальных сетевых технологий. Серия "Мастер". - СПб.: БХВ-Петербург, 2001, с. 124..

Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно более надежная разработка компании MicroSoft. Они являются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске (правда, шифрование данных все же не производится и файлы можно без проблем прочитать, загрузившись с диска другой операционной системы - например, MS-DOS). Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel, и могут надежно защитить данные и код процесса от других программ, если только он сам не захочет предоставлять к ним дополнительного доступа извне процесса.

За долгое время разработки было учтено множество различных сетевых атак и ошибок в системе безопасности. Исправления к ним выходили в виде блоков обновлений (англ. service pack).