Проблемы информационной безопасности банков

6. Контроль доступа.

Под контролем доступа будем понимать ограничение возможностей использования ресурсов системы программами, процессами или другими системами (для сети) в соответствии с политикой безопасности. Под доступом понимается выполнение субъектом некоторой операции над объектом из множества разрешенных для данного типа. Примерами таких операций являются чтение, открытие, запись набора данных, обращение к устройству и т.д.

Контроль должен осуществляться при доступе к:

- оперативной памяти;

- разделяемым устройствам прямого доступа;

- разделяемым устройствам последовательного доступа;

- разделяемым программам и подпрограммам;

- разделяемым наборам данных.

Основным объектом внимания средств контроля доступа являются совместно используемые наборы данных и ресурсы системы. Совместное использование объектов порождает ситуацию «взаимного недоверия», при которой разные пользователи одного объекта не могут до конца доверять друг другу. Тогда, если с этим объектом что-нибудь случиться, все они попадают в круг подозреваемых.

Существует четыре основных способа разделения субъектов к совместно используемым объектам:

1. Физическое - субъекты обращаются к физически различным объектам (однотипным устройствам, наборам данных на разных носителях и т.д.).

2. Временное - субъекты с различными правами доступа к объекту получают его в различные промежутки времени.

3. Логическое - субъекты получают доступ к совместно используемому объекту в рамках единой операционной среды, но под контролем средств разграничения доступа, которые моделируют виртуальную операционную среду «один субъект - все объекты»; в этом случае разделение может быть реализовано различными способами разделение оригинала объекта, разделение с копированием объекта и т.д.

4. Криптографическое - все объекты хранятся в зашифрованном виде, права доступа определяются наличием ключа для расшифрования объекта.

Существует множество различных вариантов одних и тех же способов разделения субъектов, они могут иметь разную реализацию в различных средствах защиты.

Контроль доступа субъектов системы к объектам (не только к совместно используемым, но и к индивидуальным) реализуется с помощью тех же механизмов, которые реализуют ДВБ и осуществляется процедурами ядра безопасности.

Как уже отмечалось выше, настройка механизмов защиты -- дело сугубо индивидуальное для каждой системы и даже для каждой задачи. Поэтому дать ее подробное описание довольно трудно. Однако существуют общие принципы, которых следует придерживаться, чтобы облегчить себе работу, так как они проверены практикой. Рассмотрим их:

1. Группирование.

Это объединение множества субъектов под одним групповым именем; всем субъектам, принадлежащим одной группе, предоставляются равные права. Принципы объединения пользователей в группы могут быть самые разные: одинаковый характер вычислений, работа над совместным проектом и т.д. При этом один и тот же субъект может входить в несколько различных групп, и, соответственно, иметь различные права по отношению к одному и тому же объекту. Механизм группирования может быть иерархическим. Это означает, что каждый субъект является членом нескольких групп, упорядоченных по отношению «быть подмножеством». Контроль за состоянием групп очень важен, поскольку члены одной группы имеют доступ к большому числу объектов, что не способствует их безопасности. Создание групп и присвоение групповых привилегий должно производиться администратором безопасности, руководителем группы или каким-либо другим лицом, несущим ответственность за сохранность групповых объектов.

2. Правила умолчания.

Большое внимание при назначении привилегий следует уделять правилам умолчания, принятым в данных средствах защиты; это необходимо для соблюдения политики безопасности. Во многих системах, например, субъект, создавший объект и являющийся его владельцем, по умолчанию получает все права на него. Кроме того, он может эти права передавать кому-либо. В различных средствах защиты используются свои правила умолчания, однако принципы назначения привилегий по умолчанию в большинстве систем одни и те же. Если в системе используется древовидная файловая структура, то необходимо принимать во внимание правила умолчания для каталогов. Корректное использование правил умолчания способствуют поддержанию целостности политики безопасности.

3. Минимум привилегий.

Это один из основополагающих принципов реализации любой политики безопасности, используемый повсеместно. Каждый пользователь и процесс должен иметь минимальное число привилегий, необходимых для работы. Определение числа привилегий для всех пользователей, с одной стороны, позволяющих осуществлять быстрый доступ ко всем необходимым для работы объектам, а, с другой, -- запрещающих доступ к чужим объектам -- проблема достаточно сложная. От ее решения во многом зависит корректность реализации политики безопасности.

4. Принцип «надо знать».

Этот принцип во многом схож с предыдущим. Согласно ему, полномочия пользователей назначаются согласно их обязанностям. Доступ разрешен только к той информации, которая необходима им для работы. Согласно принципу, пользователь должен знать обо всех доступных ему ресурсах. В том случае, если пользователь не знает о них, такие ресурсы должны быть отключены.

5. Объединение критичной информации.

Во многих системах сбор, хранение и обработка информации одного уровня производится в одном месте (узле сети, устройстве, каталоге). Это связано с тем, что проще защитить одним и тем же способом большой массив информации, чем организовать индивидуальную защиту для каждого набора данных. Для реализации этого принципа могут быть разработаны специальные программы, управляющие обработкой таких наборов данных. Это будет простейший способ построения защищенных областей.

6. Иерархия привилегий.

Контроль объектов системы может иметь иерархическую организацию. Такая организация принята в большинстве коммерческих систем.

При этом схема контроля имеет вид дерева, в котором узлы -- субъекты системы, ребра -- право контроля привилегий согласно иерархии, корень -- администратор системы, имеющий право изменять привилегии любого пользователя.

Узлами нижележащих уровней являются администраторы подсистем, имеющие права изменять привилегии пользователей этих подсистем (в их роли могут выступать руководители организаций, отделов). Листьями дерева являются все пользователи системы. Вообще говоря, субъект, стоящий в корне любого поддерева, имеет право изменять защиту любого субъекта, принадлежащего этому поддереву.

Достоинство такой структуры -- точное копирование схемы организации, которую обслуживает АСОИБ. Поэтому легко составить множество субъектов, имеющих право контролировать данный объект. Недостаток иерархии привилегий -- сложность управления доступом при большом количестве субъектов и объектов, а также возможность получения доступа администратора системы (как высшего по иерархии) к любому набору данных.

7. Привилегии владельца.

При таком контроле каждому объекту соответствует единственный субъект с исключительным правом контроля объекта -- владелец. Как правило, это его создатель. Владелец обладает всеми разрешенными для этого типа данных правами на объект, может разрешать доступ любому другому субъекту, но не имеет права никому передать привилегию на корректировку защиты. Однако такое ограничение не касается администраторов системы -- они имеют право изменять защиту любых объектов.

Главным недостатком принципа привилегий владельца является то, что при обращении к объекту, пользователь должен предварительно получить разрешение у владельца (или администратора). Это может приводить к сложностям в работе (например; при отсутствии владельца или просто нежелании его разрешить доступ). Поэтому такой принцип обычно используется при защите личных объектов пользователей.

8. Свободная передача привилегий.

При такой схеме субъект, создавший объект, может передать любые права на него любому другому субъекту. Тот, в свою очередь, может передать все эти права другому субъекту.

Естественно, при этом возникают большие трудности в определении круга субъектов, имеющих в данный момент доступ к объекту (права на объект могут распространяться очень быстро и так же быстро исчезать), и поэтому такой объект легко подвергнуть несанкционированной обработке. В силу этих обстоятельств подобная схема применяется достаточно редко -- в основном в исследовательских группах, работающих над одним проектом (когда все имеющие доступ к объекту заинтересованы в его содержимом).

В чистом виде рассмотренные принципы реализации политики безопасности применяются редко. Обычно используются их различные комбинации. Ограничение доступа к объектам в ОС включает в себя ограничение доступа к некоторым системным возможностям, например, ряду команд, программам и т.д., если при использовании их нарушается .политика безопасности. Вообще набор полномочий каждого пользователя должен быть тщательно продуман, исключены возможные противоречия и дублирования, поскольку большое количество нарушений происходит именно из-за этого. Может произойти утечка информации без нарушения защиты, если плохо была спроектирована или реализована политика безопасности.

Политика безопасности и механизмы поддержки ее реализации образуют единую защищенную среду обработки информации. Эта среда имеет иерархическую структуру, где верхние уровни представлены требованиями политики безопасности, далее следует интерфейс пользователя, затем идут несколько программных уровней защиты (включая уровни ОС) и. наконец, нижний уровень этой структуры представлен аппаратными средствами защиты. На всех уровнях, кроме верхнего, должны реализовываться требования политики безопасности, за что, собственно, и отвечают механизмы защиты.

В различных системах механизмы защиты могут быть реализованы по-разному; их конструкция определяется общей концепцией системы. Однако одно требование должно выполняться неукоснительно: эти механизмы должны адекватно реализовывать требования политики безопасности.

Имеется два подхода к обеспечению безопасности АСОИБ.

«Фрагментарный» подход ориентируется на противодействие строго определенным угрозам при определенных условиях. Примерами реализации такого подхода являются, например, специализированные антивирусные средства, отдельные средства регистрации и управления, автономные средства шифрования и т.д. Главная отличительная особенность «фрагментарного» подхода -- отсутствие единой защищенной среды обработки информации.

Главным достоинством «фрагментарного» подхода является его высокая избирательность относительно конкретной угрозы, обуславливающая и основной его недостаток -- локальность действия. Другими словами, фрагментарные меры защиты обеспечивают эффективную защиту конкретных объектов АСОИБ от конкретной угрозы, но не более того. Даже небольшое видоизменение угрозы ведет к потере эффективности защиты; распространить действие таких мер на всю АСОИБ практически невозможно.

Особенностью комплексного подхода является создание защищенной среды обработки информации в АСОИБ, объединяющей разнородные меры противодействия угрозам (правовые, организационные, программно-технические). Защищенная среда обработки информации строится на основе разработанных для конкретной АСОИБ правил обработки критической информации.

Организация защищенной среды обработки информации позволяет гарантировать (в рамках разработанной политики безопасности) уровень безопасности АСОИБ. Недостатками подхода являются высокая чувствительность к ошибкам установки и настройки средств защиты, сложность управления, ограничения на свободу действий пользователей АСОИБ.

Комплексный подход применяют для защиты крупных АСОИБ, или небольших АСОИБ, обрабатывающих дорогостоящую информацию или выполняющих ответственные задачи. При этом способ реализации комплексной защиты определяется спецификой АСОИБ, другими объективными и субъективными факторами.

Для всех крупных организаций характерно то, что нарушение безопасности информации в их АСОИБ может нанести огромный материальный ущерб как самим организациям, так и их клиентам. Поэтому эти организации вынуждены особое внимание уделять гарантиям безопасности, что ведет к необходимости реализации комплексной защиты.

Комплексного подхода придерживаются большинство государственных и крупных коммерческих предприятий и учреждений, он нашел свое отражение в различных стандартах и целенаправленно проводится в жизнь, например, Министерством обороны США в лице Национального Центра Компьютерной Безопасности (NCSC). [2, с.201]

Важным компонентом защиты является «горячий резерв».

«Горячий резерв» используется для возобновления процесса обработки после событий, вызвавших полный или частичный отказ основной системы -- в результате отключения энергоснабжения, неисправности оборудовании или программного обеспечения, злого умысла («вирусная атака») и т.д.

«Горячий резерв» -- это готовая к работе дублирующая система, в которой полностью сгенерирована операционная система, размещены прикладное программное обеспечение и наборы данных. Кроме того, резервная система должна иметь работоспособные периферийные устройства, подключенные каналы связи, источники энергоснабжения и даже персонал. Время на подготовку определяется временем загрузки резервных копий и системы.

Содержание «горячего резерва» обходится очень дорого. Однако в некоторых случаях -- для обработки информации, требующей полного контроля со стороны ее владельца, «горячий резерв» необходим. Кроме того, можно содержать и использовать «горячий резерв» на кооперативных началах -- вместе с другими организациями.

«Расщепленный резерв» представляет собой способ не столько восстановления, сколько организации АСОИБ. В этом смысле о нем можно говорить, как о способе организации системы с высокой степенью распределенности и взаимодублирующими составными частями. При таком подходе критичные элементы системы (аппаратура, программы, данные) разнесены по отдельным ее частям (узлам распределенной системы) и функционируют в какой-то мере независимо, обмениваясь между собой информацией по каналам связи.

В случае выхода из строя отдельных элементов системы другие могут взять на себя их функции. Времени на приведение дублирующих элементов в рабочее состояние очень мало, фактически оно определяется загрузкой из резервных копий (так как аппаратура расщепленного резерва всегда находится в рабочем состоянии).

Такой способ обеспечения непрерывной работы и восстановления очень эффективен, так как позволяет быстро осуществлять переход с основных элементов АСОИБ на дублирующие. Более того, этот переход может быть практически незаметен для пользователей за исключением возрастания нагрузки на отдельные элементы. Однако при использовании «расщепленного резерва» возникает множество проблем, основными из которых являются:

1. Определение критической нагрузки. Распределение аппаратуры, программ и данных по элементам всей АСОИБ таким, чтобы обеспечить оптимальное дублирование и восстановление данных и процесса их обработки в различных ситуациях. Существующие математические методы позволяют рассчитывать оптимальную критическую нагрузку для каждого конкретного случая.

2. Обеспечение безопасности. При распределении программ и данных по различным элементам системы неизбежно увеличивается вероятность различных нарушений. Эта вероятность повышается в критических случаях, когда информация может обрабатываться на других элементах системы, возможно, с нарушением безопасности. В этом случае необходимо разрабатывать политику безопасности и составлять планы с учетом возможных опасных ситуаций и реакции на них.

«Холодный резерв» используется для возобновления процесса обработки после серьезных, нанесший большой ущерб событий, которые привели к полному выходу системы из строя пожара, наводнения и т.д. Время на восстановление в этом случае может исчисляться неделями и месяцами. Естественно, это слишком большой срок, чтобы позволить себе обходиться без обработки информации.

«Холодный резерв» представляет собой резервную систему обработки данных, которая не участвует в повседневной деятельности организации. Резервная система поставляется определенными фирмами (по заранее согласованной договоренности) в течение короткого промежутка времени (24 часа). Так же оперативно выполняются пуско-наладочные работы, после чего резервная система готова принять на себя функции основной.

В результате подобных мероприятий перерыв в работе АСОИБ в результате полного и необратимого выхода ее из строя будет исчисляться днями, а не неделями и месяцами. В то же время, покупка и установка резервной системы -- дело дорогое, к тому же она не сможет принять на себя все функции основной, а только некоторую их часть. Поэтому «холодный резерв» целесообразно использовать для возобновления выполнения наиболее важных операций.

В том случае, когда размер ущерба невелик, система серьезно не пострадала, то наилучшим способом может быть отсутствие экстренных действий и продолжение работы.

Важным понятием политики безопасности является избирательная политика безопасности

Основой избирательной политики безопасности является избирательное управление доступом (ИУД), которое подразумевает, что:

- все субъекты и объекты системы должны быть идентифицированы;

- права доступа субъекта к объекту системы определяются на основании некоторого внешнего (по отношению к системе) правила (свойство избирательности).

Для описания свойств избирательного управления доступом применяется модель системы на основе матрицы доступа (МД, иногда ее называют матрицей контроля доступа). Такая модель получила название матричной.

Матрица доступа представляет собой матрицу, в которой объекту системы соответствует столбец, а субъекту -- строка. На пересечении столбца и строки матрицы указывается тип (типы) разрешенного доступа субъекта к объекту. Обычно выделяют такие типы доступа субъекта к объекту как «доступ на чтение», «доступ на запись», «доступ на исполнение» и др.

Множество объектов и типов доступа к ним субъекта может изменяться в соответствии с некоторыми правилами, существующими в данной системе. Определение и изменение этих правил также является задачей ИУД. Например, доступ субъекта к конкретному объекту может быть разрешен только в определенные дни (дата-зависимое условие), часы (время-зависимое условие), в зависимости от других характеристик субъекта (контекстно-зависимое условие) или в зависимости от характера предыдущей работы. Такие условия на доступ к объектам обычно используются в СУБД. Кроме того, субъект с определенными полномочиями может передать их другому субъекту (если это не противоречит правилам политики безопасности).

Решение на доступ субъекта к объекту принимается в соответствии с типом доступа, указанным в соответствующей ячейке матрицы доступа. Обычно, избирательное управление доступом реализует принцип «что не разрешено, то запрещено», предполагающий явное разрешение доступа субъекта к объекту.

Матрица доступа -- наиболее примитивный подход к моделированию систем, который, однако, является основой для более сложных моделей, наиболее полно описывающих различные стороны реальных АСОИБ.

Вследствие больших размеров и разреженности МД хранение полной матрицы представляется нецелесообразным, поэтому во многих средствах защиты используют более экономные представления МД (профили). Каждый из этих способов представления МД имеет свои достоинства и недостатки, обуславливающие область их применения. Поэтому в каждом конкретном случае надо знать, во-первых, какое именно представление использует средство защиты, и, во-вторых, какие особенности и свойства имеет это представление.

Основу полномочной политики безопасности составляет полномочное управление доступом, которое подразумевает, что:

- все субъекты и объекты системы должны быть однозначно идентифицированы;

- каждому объекту системы присвоена метка критичности, определяющая ценность содержащейся в нем информации;

- каждому субъекту системы присвоен уровень прозрачности, определяющий максимальное значение метки критичности объектов, к которым субъект имеет доступ.

В том случае, когда совокупность меток имеет одинаковые значения, говорят, что они принадлежат к одному уровню безопасности. Организация меток имеет иерархическую структуру и, таким образом, в системе можно реализовать иерархически ненисходящий (по ценности) поток информации (например, от рядовых исполнителей к руководству). Чем важнее объект или субъект, тем выше его метка критичности. Поэтому наиболее защищенными оказываются объекты с наиболее высокими значениями метки критичности.

Каждый субъект кроме уровня прозрачности имеет текущее значение уровня безопасности, которое может изменяться от некоторого минимального значения до значения его уровня прозрачности.

Для моделирования полномочного управления доступом используется модель Белла-Лападула [2, с.159], включающая в себя понятия безопасного (с точки зрения политики) состояния и перехода. Для принятия решения на разрешение доступа производится сравнение метки критичности объекта с уровнем прозрачности и текущим уровнем безопасности субъекта. Результат сравнения определяется двумя правилами: «простым условием защиты» и «свойством». В упрощенном виде, они определяют, что информация может передаваться только «наверх», то есть субъект может читать содержимое объекта, если его текущий уровень безопасности не ниже метки критичности объекта, и записывать в него, - если не выше.

Простое условие защиты гласит, что любую операцию над объектом субъект может выполнять только в том случае, если его уровень прозрачности не ниже метки критичности объекта.

Основное назначение полномочной политики безопасности -- регулирование доступа субъектов системы к объектам с различным уровнем критичности и предотвращение утечки информации с верхних уровней должностной иерархии на нижние, а также блокирование возможных проникновении с нижних уровней на верхние. При этом она функционирует на фоне избирательной политики, придавая ее требованиям иерархически упорядоченный характер (в соответствии с уровнями безопасности).

Изначально полномочная политика безопасности была разработана в интересах минобороны США для обработки информации с различными грифами секретности. Ее применение в коммерческом секторе сдерживается следующими основными причинами :

- отсутствием в коммерческих организациях четкой классификации хранимой и 'обрабатываемой информации, аналогичной государственной классификации (грифы секретности сведений);

- высокой стоимостью реализации и большими накладными расходами.

Помимо управления доступом субъектов к объектам системы проблема защиты информации имеет еще один аспект. Чтобы получить информацию о каком-либо объекте системы, вовсе не обязательно искать пути несанкционированного доступа к нему. Можно получать информацию, наблюдая за работой системы и, в частности, за обработкой требуемого объекта. Иными словами, при помощи каналов утечки информации. По этим каналам можно получать информацию не только о содержимом объекта, но и о его состоянии, атрибутах и др. в зависимости от особенностей системы и установленной защиты объектов. Эта особенность связана с тем, что при взаимодействии двух субъектов возникает некоторый поток информации от одного к другому.

Информационные потоки существуют в системе всегда. Поэтому возникает необходимость определить, какие информационные потоки в системе являются «легальными», то есть не ведут к утечке информации, а какие - ведут. Таким образом, возникает необходимость разработки правил, регулирующих управление информационными потоками в системе.

Для этого необходимо построить модель системы, которая может описывать такие потоки. Такая модель называется потоковой [2, с.176]. Модель описывает условия и свойства взаимного влияния (интерференции) субъектов, а также количество информации, полученной субъектом в результате интерференции.

Управление информационными потоками в системе не есть самостоятельная политика, так как оно не определяет правил обработки информации. Управление информационными потоками применяется обычно в рамках избирательной или полномочной политики, дополняя их и повышая надежность системы защиты.

Управление доступом (избирательное или полномочное) сравнительно легко реализуемо (аппаратно или программно), однако оно неадекватно реальным АСОИБ из-за существования в них скрытых каналов. Тем не менее управление доступом обеспечивает достаточно надежную защиту в простых системах, не обрабатывающих особо важную информацию. В противном случае средства защиты должны дополнительно реализовывать управление информационными потоками. Организация такого управления в полном объеме достаточна сложна, поэтому его обычно используют для усиления надежности полномочной политики: ненисходящие (относительно уровней безопасности) информационные потоки считаются разрешенными, все остальные -- запрещенными.

Отметим, что кроме способа управления доступом политика безопасности включает еще и другие требования, такие как подотчетность, гарантии и т.д.

Избирательное и полномочное управление доступом, а также управление информационными потоками -- своего рода три кита, на которых строится вся защита.

Глава 5. Безопасность компьютерных сетей в банке

Классификация сетей

Сети компьютеров имеют множество преимуществ перед совокупностью отдельных систем, в их числе следующие:

* Разделение ресурсов.

Пользователи сети могут иметь доступ к определенным ресурсам всех узлов сети. В их числе, например, наборы данных, свободная память на удаленных узлах, вычислительная мощность удаленных процессоров и т.д. Это позволяет экономить значительные средства за счет оптимизации использования ресурсов и их динамического перераспределения в процессе работы.

* Повышение надежности функционирования системы. Поскольку сеть состоит из совокупности отдельных узлов, то в случае сбоя на одном или нескольких узлах другие узлы смогут взять на себя их функции. При этом пользователи могут даже и не заметить этого- перераспределение задач возьмет на себя программное обеспечение сети.

* Распределение загрузки.

В сетях с переменным уровнем загруженности имеется возможность перераспределять задачи с одних узлов сети (с повышенной нагрузкой) на другие, где имеются свободные ресурсы. Такое перераспределение может производиться динамически в процессе работы, более того, пользователи могут даже и не знать об особенностях планирования задач в сети. Эти функции может брать на себя программное обеспечение сети.

* Расширяемость.

Сеть может быть легко расширена за счет добавления новых узлов. При этом архитектура практически всех сетей позволяет легко адаптировать сетевое программное обеспечение к изменениям конфигурации. Более того, это может производиться автоматически.

Однако с точки зрения безопасности эти достоинства превращаются в уязвимые места, порождая серьезные проблемы.

Особенности работы в сети определяются ее двойственным характером: с одной стороны, сеть следует рассматривать как единую систему, а с другой, - как совокупность независимых систем, каждая из которых выполняет свои функции; имеет своих пользователей. Эта же двойственность проявляется в логическом и физическом восприятии сети: на физическом уровне взаимодействие отдельных узлов осуществляется с помощью сообщений различного вида и формата, которые интерпретируются протоколами. На логическом уровне (т.е. сточки зрения протоколов верхних уровней) сеть представляется как совокупность функций, распределенных по различным узлам, но связанных в единый комплекс.

Сети подразделяются: [8, с.4-7]

1 По топологии сети (классификация по организации физического уровня).

* Общая шина.

Все узлы соединены с общей высокоскоростной шиной передачи данных. Они одновременно настроены на прием сообщения, но каждый узел может принять только то сообщение, которое предназначено ему. Адрес идентифицируется контроллером сети, при этом в сети может быть только один узел с заданным адресом. Если два узла одновременно заняты передачей сообщения (столкновение пакетов), то один из них или они оба ее прекращают, ожидают случайный интервал времени, затем возобновляют попытку передачи (метод разрешения конфликтов). Возможен другой случай -- в момент передачи каким-либо узлом сообщения по сети, другие узлы начать передачу не могут (метод предотвращения конфликтов). Такая топология сети является очень удобной: все узлы являются равноправными, логическое расстояние между любыми двумя узлами равно 1, скорость передачи сообщений велика. Впервые организация сети «общая шина» и соответствующие протоколы нижних уровней были разработаны совместно компаниями DIGITAL и Rank Xerox, она получила название Ethernet.

* Кольцо.

Сеть построена в виде замкнутого контура однонаправленных каналов между станциями. Каждая станция принимает сообщения по входному каналу, в начале сообщения содержится адресная и управляющая информация. На основании ее станция принимает решение сделать копию сообщения и убрать его из кольца либо передать по выходному каналу на соседний узел. Если в настоящий момент не передается никакого сообщения, станция сама может передать сообщение.

В кольцевых сетях используется несколько различных способов управления:

- гирляндная -- управляющая информация передается по отдельным совокупностям (цепям) компьютеров кольца;

- управляющий маркер -- управляющая информация оформляется в виде определенного битового шаблона, циркулирующего по кольцу; только при получении маркера станция может выдать сообщение в сеть (наиболее известный способ, получивший название token ring);

- сегментная -- по кольцу циркулирует последовательность сегментов. Обнаружив пустой, станция может поместить в него сообщение и передать в сеть;

- вставка регистров -- сообщение загружается в регистр сдвига и передается в сеть когда кольцо свободно.

* Звезда.

Сеть состоит из одного узла-концентратора и нескольких соединенных с ним терминальных узлов, непосредственно между собой несвязанных. Один или несколько терминальных узлов могут являться концентраторами другой сети, в этом случае сеть приобретает древовидную топологию.

Управление сетью полностью осуществляется концентратором; терминальные узлы могут связываться между собой только через него. Обычно на терминальных узлах выполняется лишь локальная обработка данных. Обработка данных, имеющих отношение ко всей сети, осуществляется на концентраторе. Она носит название централизованной. Управление сетью обычно осуществляется с помощью процедуры опроса: концентратор через определенные промежутки времени опрашивает по очереди терминальные станции - есть ли для него сообщение. Если есть - терминальная станция передает сообщение на концентратор, если нет - осуществляется опрос следующей станции. Концентратор может передать сообщение одному или нескольким терминальным станциям в любой момент времени.

2. По размерам сети:

* Локальные. Сеть передачи данных, связывающая ряд узлов в одной локальной зоне (комната, организация); обычно узлы сети комплектуются однотипным аппаратным и программным обеспечением (хотя это и необязательно). Локальные сети обеспечивают высокие скорости передачи информации. Локальные сети характеризуются короткими (не более нескольких километров) линиями связи, контролируемой рабочей средой, низкой вероятностью ошибок, упрощенными протоколами. Для связи локальных сетей с территориальными используются шлюзы.

* Территориальные. Отличаются от локальных большей протяженностью линий связи (город, область, страна, группа стран), которые могут обеспечиваться телекоммуникационными компаниями. Территориальная сеть может связывать несколько локальных сетей, отдельные удаленные терминалы и ЭВМ и может быть соединена с другими территориальными сетями.

Территориальные сети редко используют какие-либо типовые топологические конструкции, так как они предназначены для выполнения других, обычно специфических задач. Поэтому они как правило строятся в соответствии с произвольной топологией, управление осуществляется с помощью специфических протоколов.

3. По организации обработки информации (классификация на логическом уровне представления; здесь под системой понимается вся сеть как единый комплекс):

* Централизованная.

Системы такой организации наиболее широко распространены и привычны. Они состоят из центрального узла, реализующего весь комплекс выполняемых системой функций, и терминалов, роль которых сводится к частичному вводу и выводу информации. В основном периферийные устройства играют роль терминалов, с которых осуществляется управление процессом обработки информации. Роль терминалов могут выполнять дисплейные станции или персональные компьютеры, как локальные, так и удаленные. Любая обработка (в том числе связь с другими сетями) выполняется через центральный узел. Особенностью таких систем является высокая нагрузка на центральный узел, в силу чего там должен быть высоконадежный и высокопроизводительный компьютер. Центральный узел является наиболее уязвимой частью системы: выход его из строя выводит из строя всю сеть. В тоже время задачи обеспечения безопасности в централизованных системах решаются наиболее просто и фактически сводятся к защите центрального узла.

Другой особенностью таких систем является неэффективное использование ресурсов центрального узла, а также неспособность гибкой перестройки характера работы (центральный компьютер должен работать все время, а значит какую-то его часть он может работать вхолостую). В настоящее время доля систем с централизованным управлением постепенно падает.

* Распределенная.

Практически все узлы этой системы могут выполнять сходные функции, причем каждый отдельный узел может использовать оборудование и программное обеспечение других узлов. Основной частью такой системы является распределенная ОС, которая распределяет объекты системы: файлы, процессы (или задачи), сегменты памяти, другие ресурсы. Но при этом ОС может распределять не все ресурсы или задачи, а только часть их, например, файлы и свободную память на диске. В этом случае система все равно считается распределенной, количество ее объектов (функций, которые могут быть распределены по отдельным узлам) называется степенью распределенности. Такие системы могут быть как локальными, так и территориальными. Говоря математическим языком, основной функцией распределенной системы является отображение отдельных задач во множество узлов, на которых происходит их выполнение [7, с.49]. Распределенная система должна обладать следующими свойствами: [11]

1. Прозрачностью, то есть система должна обеспечить обработку информации вне зависимости от ее местонахождения.

2. Механизмом распределения ресурсов, который должен выполнять следующие функции: обеспечивать взаимодействие процессов и удаленный вызов задач, поддерживать виртуальные каналы, распределенные транзакции и службу имен.

3. Службой имен, единой для всей системы, включая поддержку единой службы директорий.

4. Реализацией служб гомогенных и гетерогенных сетей.

5. Контролем функционирования параллельных процессов.

6. Безопасностью. В распределенных системах проблема безопасности переходит на качественно новый уровень, поскольку приходится контролировать ресурсы и процессы всей системы в целом, а также передачу информации между элементами системы. Основные составляющие защиты остаются теми же - контроль доступа и информационных потоков, контроль трафика сети, аутентификация, операторский контроль и управление защитой. Однако контроль в этом случае усложняется.

Распределенная система обладает рядом преимуществ, не присущих никакой другой организации обработки информации: оптимальностью использования ресурсов, устойчивостью к отказам (выход из строя одного узла не приводит к фатальным последствиям - его легко можно заменить) и т.д. Однако при этом возникают новые проблемы: методика распределения ресурсов, обеспечение безопасности, прозрачности и др. В настоящее время все возможности распределенных систем реализованы далеко не полностью.

В последнее время все большее признание получает концепция обработки информации клиент-сервер. Данная концепция является переходной от централизованной к распределенной и одновременно объединяющей обе последних. Однако клиент-сервер - это не столько способ организации сети, сколько способ логического представления и обработки информации.

Клиент-сервер - это такая организация обработки информации, при которой все выполняемые функции делятся на два класса: внешние и внутренние. Внешние функции состоят из поддержки интерфейса пользователя и функций представления информации на уровне пользователя. Внутренние касаются выполнения различных запросов, процесса обработки информации, сортировки и др.

Сущность концепции клиент-сервер заключается в том, что в системе выделяются элементы двух уровней: серверы, выполняющие обработку данных (внутренние функции), и рабочие станции, выполняющие функции формирования запросов и отображения результатов их обработки (внешние функции). От рабочих станций к серверу идет поток запросов, в обратном направлении - результаты их обработки. Серверов в системе может быть несколько и они могут выполнять различные наборы функций нижнего уровня (серверы печати, файловые и сетевые серверы). Основной объем информации обрабатывается на серверах, которые в этом случае играют роль локальных центров; информация вводится и выводится с помощью рабочих станций.

Отличительные особенности систем, построенных по принципу клиент-сервер, следующие:

- наиболее оптимальное использование ресурсов;

- частичное распределение процесса обработки информации в сети;

- прозрачный доступ к удаленным ресурсам;

- упрощенное управление;

- пониженный трафик;

- возможность более надежной и простой защиты;

- большая гибкость в использовании системы в целом, а также разнородного оборудования и программного обеспечения;

- централизованный доступ к определенным ресурсам,

Отдельные части одной системы могут строится по различным принципам и объединяться с использованием соответствующих согласующих модулей. Каждый класс сетей имеет свои специфические особенности как в плане организации, так и в плане защиты.

Обеспечение безопасности сетей

Как уже отмечалось выше, несомненные преимущества обработки информации в сетях ЭВМ оборачиваются немалыми сложностями при организации их защиты. Отметим следующие основные проблемы:

* Разделение совместно используемых ресурсов.

В силу совместного использования большого количества ресурсов различными пользователями сети, возможно находящимися на большом расстоянии друг от друга, сильно повышается риск НСД - в сети его можно осуществить проще и незаметнее.

* Расширение зоны контроля.

Администратор или оператор отдельной системы или подсети должен контролировать деятельность пользователей, находящихся вне пределов его досягаемости, возможно, в другой стране. При этом он должен поддерживать рабочий контакт со своими коллегами в других организациях.

* Комбинация различных программно-аппаратных средств.

Соединение нескольких систем, пусть даже однородных по характеристикам, в сеть увеличивает уязвимость всей системы в целом. Система настроена на выполнение своих специфических требований безопасности, которые могут оказаться несовместимы с требованиями на других системах. В случае соединения разнородных систем риск повышается.

* Неизвестный периметр.

Легкая расширяемость сетей ведет к тому, что определить границы сети подчас бывает сложно; один и тот же узел может быть доступен для пользователей различных сетей. Более того, для многих из них не всегда можно точно определить сколько пользователей имеют доступ к определенному узлу и кто они.

* Множество точек атаки.

В сетях один и тот же набор данных или сообщение могут передаваться через несколько промежуточных узлов, каждый из которых является потенциальным источником угрозы. Естественно, это не может способствовать повышению защищенности сети. Кроме того, ко многим современным сетям можно получить доступ с помощью коммутируемых линий связи и модема, что во много раз увеличивает количество возможных точек атаки. Такой способ прост, легко осуществим и трудно контролируем; поэтому он считается одним из наиболее опасных. В списке уязвимых мест сети также фигурируют линии связи и различные виды коммуникационного оборудования: усилители сигнала, ретрансляторы, модемы и т.д.

* Сложность управления и контроля доступа к системе.

Многие атаки на сеть могут осуществляться без получения физического доступа к определенному узлу - с помощью сети из удаленных точек. В этом случае идентификация нарушителя может оказаться очень сложной, если не невозможной. Кроме того, время атаки может оказаться слишком мало для принятия адекватных мер.

По своей сути проблемы защиты сетей обусловлены двойственным характером последних: об этом мы говорили выше. С одной стороны, сеть есть единая система с едиными правилами обработки информации, а с другой, - совокупность обособленных систем, каждая из которых имеет свои собственные правила обработки информации. В частности, эта двойственность относится и к проблемам защиты. Атака на сеть может осуществляться с двух уровней (возможна их комбинация):

1. Верхнего - злоумышленник использует свойства сети для проникновения на другой узел и выполнения определенных несанкционированных действий. Предпринимаемые меры защиты определяются потенциальными возможностями злоумышленника и надежностью средств защиты отдельных узлов.

2. Нижнего - злоумышленник использует свойства сетевых протоколов для нарушения конфиденциальности или целостности отдельных сообщений или потока в целом. Нарушение потока сообщений может привести к утечке информации и даже потере контроля за сетью. Используемые протоколы должны обеспечивать защиту сообщений и их потока в целом.

Защита сетей, как и защита отдельных систем, преследует три цели: поддержание конфиденциальности передаваемой и обрабатываемой в сети информации, целостности и доступности ресурсов и компонентов сети.

Эти цели определяют действия по организации защиты от нападений с верхнего уровня. Конкретные задачи, встающие при организации защиты сети, обуславливаются возможностями протоколов высокого уровня: чем шире эти возможности, тем больше задач приходится решать. Действительно, если возможности сети ограничиваются пересылкой наборов данных, то основная проблема защиты заключается в предотвращении НСД к наборам данных, доступным для пересылки. Если же возможности сети позволяют организовать удаленный запуск программ, работу в режиме виртуального терминала, то необходимо реализовывать полный комплекс защитных мер.

Как и для АСОИБ, защита сети должна планироваться как единый комплекс мер, охватывающий все особенности обработки информации. В этом смысле организация защиты сети, разработка политики безопасности, ее реализация и управление защитой подчиняются общим правилам, которые были рассмотрены выше. Однако необходимо учитывать, что каждый узел сети должен иметь индивидуальную защиту в зависимости от выполняемых функций и от возможностей сети. При этом защита отдельного узла должна являться частью общей защиты. На каждом отдельном узле необходимо организовать:

- контроль доступа ко всем файлам и другим наборам данных, доступным из локальной сети и других сетей;

- контроль процессов, активизированных с удаленных узлов;

- контроль сетевого графика;

- эффективную идентификацию и аутентификацию пользователей, получающих доступ к данному узлу из сети;

- контроль доступа к ресурсам локального узла, доступным для использования пользователями сети;

- контроль за распространением информации в пределах локальной сети и связанных с нею других сетей.

Однако сеть имеет сложную структуру: для передачи информации с одного узла на другой последняя проходит несколько стадий преобразований. Естественно, все эти преобразования должны вносить свой вклад в защиту передаваемой информации, в противном случае нападения с нижнего уровня могут поставить под угрозу защиту сети. Таким образом, защита сети как единой системы складывается из мер защиты каждого отдельного узла и функций защиты протоколов данной сети.

Необходимость функций защиты протоколов передачи данных опять же обуславливается двойственным характером сети: она представляет собой совокупность обособленных систем, обменивающихся между собой информацией с помощью сообщений. На пути от одной системы к другой эти сообщения преобразуются протоколами всех уровней. А поскольку они являются наиболее уязвимым элементом сети, протоколы должны предусматривать обеспечение их безопасности для поддержки конфиденциальности, целостности и доступности информации, передаваемой в сети.

Сетевое программное обеспечение должно входить в состав сетевого узла, в противном случае возможно нарушение работы сети и ее защиты путем изменения программ или данных. При этом протоколы должны реализовывать требования по обеспечению безопасности передаваемой информации, которые являются частью общей политики безопасности. Ниже приводится классификация угроз, специфических для сетей (угрозы нижнего уровня):

1. Пассивные угрозы (нарушение конфиденциальности данных, циркулирующих в сети) -- просмотр и/или запись данных, передаваемых по линиям связи:

- просмотр сообщения - злоумышленник может просматривать содержание сообщения, передаваемого по сети;

- анализ графика - злоумышленник может просматривать заголовки пакетов, циркулирующих в сети и на основе содержащейся в них служебной информации делать заключения об отправителях и получателях пакета и условиях передачи (время отправления, класс сообщения, категория безопасности и т.д.); кроме того, он может выяснить длину сообщения и объем графика.

2. Активные угрозы (нарушение целостности или доступности ресурсов сети) -- несанкционированное использование устройств, имеющих доступ к сети для изменения отдельных сообщений или потока сообщений:

- отказ служб передачи сообщений - злоумышленник может уничтожать или задерживать отдельные сообщения или весь поток сообщений;

- «маскарад» -- злоумышленник может присвоить своему узлу или ретранслятору чужой идентификатор и получать или отправлять сообщения от чужого имени;

- внедрение сетевых вирусов -- передача по сети тела вируса с его последующей активизацией пользователем удаленного или локального узла;

- модификация потока сообщений -- злоумышленник может выборочно уничтожать, модифицировать, задерживать, переупорядочивать и дублировать сообщения, а также вставлять поддельные сообщения.

Совершенно очевидно, что любые описанные выше манипуляции с отдельными сообщениями и потоком в целом, могут привести к нарушениям работы сети или утечке конфиденциальной информации. Особенно это касается служебных сообщений, несущих информацию о состоянии сети или отдельных узлов, о происходящих на отдельных узлах событиях (удаленном запуске программ, например) -- активные атаки на такие сообщения могут привести к потере контроля за сетью. Поэтому протоколы, формирующие сообщения и ставящие их в поток, должны предпринимать меры для их защиты и неискаженной доставки получателю.

Решаемые протоколами задачи аналогичны задачам, решаемым при защите локальных систем: обеспечение конфиденциальности обрабатываемой и передаваемой в сети информации, целостности и доступности ресурсов (компонентов) сети. Реализация этих функций осуществляется с помощью специальных механизмов. К их числу следует отнести:

- Механизмы шифрования, которые обеспечивают конфиденциальность передаваемых данных и/или информации о потоках данных. Используемый в данном механизме алгоритм шифрования может использовать секретный или открытый ключ. В первом случае предполагается наличие механизмов управления и распределения ключей. Различают два способа шифрования: канальное, реализуемое с помощью протокола канального уровня, и оконечное (абонентское), реализуемое с помощью протокола прикладного или, в некоторых случаях, представительного уровня.

В случае канального шифрования защищается вся передаваемая по каналу связи информация, включая служебную. Этот способ имеет следующие особенности:

- вскрытие ключа шифрования для одного канала не приводит к компрометации информации в других каналах;

- вся передаваемая информация, включая служебные сообщения, служебные поля сообщений с данными, надежно защищена;

- вся информация оказывается открытой на промежуточных узлах -ретрансляторах, шлюзах и т.д.;

- пользователь не принимает участия в выполняемых операциях;

- для каждой пары узлов требуется свой ключ;

- алгоритм шифрования должен быть достаточно стоек и обеспечивать скорость шифрования на уровне пропускной способности канала (иначе возникнет задержка сообщений, которая может привести к блокировке системы или существенному снижению ее производительности);

- предыдущая особенность приводит к необходимости реализации алгоритма шифрования аппаратными средствами, что увеличивает расходы на создание и обслуживание системы.

Оконечное (абонентское) шифрование позволяет обеспечивать конфиденциальность данных, передаваемых между двумя прикладными объектами. Другими словами, отправитель зашифровывает данные, получатель - расшифровывает. Такой способ имеет следующие особенности (сравните с канальным шифрованием):

- защищенным оказывается только содержание сообщения; вся служебная информация остается открытой;

- никто кроме отправителя и получателя восстановить информацию не может (если используемый алгоритм шифрования достаточно стоек);

- маршрут передачи несущественен -- в любом канале информация останется защищенной;

- для каждой пары пользователей требуется уникальный ключ;

- пользователь должен знать процедуры шифрования и распределения ключей.

Выбор того или иного способа шифрования или их комбинации зависит от результатов анализа риска. Вопрос стоит следующим образом: что более уязвимо -- непосредственно отдельный канал связи или содержание сообщения, передаваемое по различным каналам. Канальное шифрование быстрее (применяются другие, более быстрые, алгоритмы), прозрачно для пользователя, требует меньше ключей. Оконечное шифрование более гибко, может использоваться выборочно, однако требует участия пользователя. В каждом конкретном случае вопрос должен решаться индивидуально.

- Механизмы цифровой подписи, которые включают процедуры закрытия блоков данных и проверки закрытого блока данных. Первый процесс использует секретную ключевую информацию, второй -- открытую, не позволяющую восстановить секретные данные. С помощью секретной информации отправитель формирует служебный блок данных (например, на основе односторонней функции), получатель на основе общедоступной информации проверяет принятый блок и определяет подлинность отправителя. Сформировать подлинный блок может только пользователь, имеющий соответствующий ключ.