Файл: Проблемы угроз безопасности информации.pdf

Безопасность обеспечивается гарантированной стойкостью шифрования и выполнением специальных требований, выбор которых обусловлен криптографическими стандартами.

Надежность и быстродействие обработки информации зависят от состава выбранной структуры АСКЗИ включает в себя ряд функционально завешенных узлов и блоков, обеспечивающих заданную надежность и быстродействие.

К ним относятся:

• входные устройства, предназначенные для ввода информации;
• устройства преобразования информации, предназначенные для передачи информации от входных устройств на устройства вывода в зашифрованном, расшифрованном или открытом виде;
• устройства вывода, предназначенные для вывода информации на соответствующие носители.

Для нахождения обобщенного критерия оценки оптимальности структуры современной АСКЗИ достаточно рассмотреть основную цепь прохождения информации: адаптеры ввода, входные устройства, состоящие из клавиатуры, трансмиттера или фотосчитывателя, шифратора, устройства преобразования и устройство вывода. Остальные узлы и блоки не оказывают существенного влияния на прохождение информации.

Из методологии системного подхода известно, что математическое описание сложной системы, к которой относится АСКЗИ, осуществляется путем иерархического разбиения её на элементарные составляющие. При это в математические модели вышестоящих уровней в качестве частных уровней в качестве частных критериев всегда должны включатся обобщенные критерии нижестоящих уровней. Следовательно, одно и то же понятие по отношению к низшему уровню может выступать в качестве обобщенно критерия, а по отношению к высшему- в качестве частного критерия. Подсистема вывода является оконечным устройством АСКЗИ, то есть находится на высшей ступени иерархии и включает в себя устройства отображения, печати и перфорации. Следовательно, на этом уровне в качестве целевой установки будет выступать быстрота обработки входящих криптограмм. Тогда в качестве обобщенного критерия целесообразно выбрать время обработки потока криптограмм за один цикл функционирования современных АСКЗИ, не превышающего заданного интервала времени и обусловленного необходимостью принятия управленческих решений.

Подсистема обработки информации находится на втором уровне иерархии и включает в себя тракты печати и перфорации шифратор и систему управления и распределения потоком информации. Основные направления работ по рассматриваемому аспекту защиты можно сформулировать таким образом:

• -выбор рациональных систем шифрования для надежного закрытия информации;
• обоснование путей реализации систем шифрования в автоматизированных системах;
• разработка правил использования криптографических методов защиты в процессе функционирования автоматизированных систем;
• оценка эффективности криптографической защиты.

К шифрам, предназначенным для закрытия информации в ЭВМ и автоматизированных системах, предъявляется ряд требований, в том числе: достаточная стойкость (надежность закрытия), простота шифрования и расшифрования от способа внутримашинного представления информации, нечувствительность к небольшим ошибкам шифрования, возможность внутримашинной обработки зашифрованной информации, незначительная избыточность информации за счет шифрования и ряд других. В той или иной степени, этим требованиям отвечают некоторые виды шифров замены, перестановки, гаммирования, а также шифры, основанные на аналитических преобразованиях шифруемых данных. Шифрование заменой (иногда употребляется термин "подстановка") заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены. Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по какому-то правилу в пределах какого-то блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном и неповторяющемся порядке перестановке можно достигнуть достаточной для практических приложений в автоматизированных системах стойкости шифрования.

Шифрование гаммированием заключается в том, что символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности, именуемой гаммой. Стойкость шифрования определяется главным образом размером (длиной) неповторяющейся части гаммы. Поскольку с помощью ЭВМ можно генерировать практически бесконечную гамму, то данный способ считается одним из основных для шифрования информации в автоматизированных системах. Правда, при этом возникает ряд организационно-технических трудностей, которые, однако, не являются не преодолимыми. Шифрование аналитическим преобразованием заключается в том, что шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу (формуле). Можно, например, использовать правило умножения матрицы на вектор, причем умножаемая матрица является ключом шифрования (поэтому ее размер и содержание должны сохранятся в тайне), а символы умножаемого вектора последовательно служат символы шифруемого текста.

Особенно эффективными являются комбинированные шифры, когда текст последовательно шифруется двумя или большим числом систем шифрования (например, замена и гаммирование, перестановка и гаммирование). Считается, что при этом стойкость шифрования превышает суммарную стойкость в составных шифрах.

Каждую из рассмотренных систем шифрования можно реализовать в автоматизированной системе либо программным путем, либо с помощью специальной аппаратуры. Программная реализация по сравнению с аппаратной является более гибкой и обходится дешевле. Однако аппаратное шифрование в общем случае в несколько раз производительнее. Это обстоятельство при больших объемах закрываемой информации имеет решающее значение.

2.4. Программные средства ограничения доступа к информации.

Программные средства - это объективные формы представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования компьютеров и компьютерных устройств с целью получения определенного результата, а также подготовленные и зафиксированные на физическом носителе материалы, полученные в ходе их разработок, и порождаемые ими аудиовизуальные отображения.

К программным средствам ограничения доступа относятся специальные программы, которые предназначены для выполнения функций защиты и включаются в состав программного обеспечения систем обработки данных. Программная защита является наиболее распространенным видом защиты, чему способствуют такие положительные свойства данного средства, как универсальность, гибкость, простота реализации, практически неограниченные возможности изменения и развития и т.п.

Наиболее действенными методами ограничения доступа по компьютерным сетям являются виртуальные частные сети (VPN – Virtual Private Network) и межсетевое экранирование. Рассмотрим их подробно.

2.4.1. Виртуальные частные сети

Виртуальные частные сети обеспечивают автоматическую защиту целостности и конфиденциальности сообщений, передаваемых через различные сети общего пользования, прежде всего, через Интернет. Фактически, VPN – это совокупность сетей, на внешнем периметре которых установлены VPN-агенты. VPN-агент – это программа (или программно-аппаратный комплекс), собственно обеспечивающая защиту передаваемой информации путем выполнения описанных ниже операций.

Перед отправкой в сеть любого IP-пакета VPN-агент производит следующее:

• Из заголовка IP-пакета выделяется информация о его адресате. Согласно этой информации на основе политики безопасности данного VPN-агента выбираются алгоритмы защиты (если VPN-агент поддерживает несколько алгоритмов) и криптографические ключи, с помощью которых будет защищен данный пакет. В том случае, если политикой безопасности VPN-агента не предусмотрена отправка IP-пакета данному адресату или IP-пакета с данными характеристиками, отправка IP-пакета блокируется.
• С помощью выбранного алгоритма защиты целостности формируется и добавляется в IP-пакет электронная цифровая подпись (ЭЦП), имитоприставка или аналогичная контрольная сумма.
• С помощью выбранного алгоритма шифрования производится зашифрование IP-пакета.
• С помощью установленного алгоритма инкапсуляции пакетов зашифрованный IP-пакет помещается в готовый для передачи IP-пакет, заголовок которого вместо исходной информации об адресате и отправителе содержит соответственно информацию о VPN-агенте адресата и VPN-агенте отправителя. Т.е. выполняется трансляция сетевых адресов.
• Пакет отправляется VPN-агенту адресата. При необходимости, производится его разбиение и поочередная отправка результирующих пакетов.

При приеме IP-пакета VPN-агент производит следующее:

• Из заголовка IP-пакета выделяется информация о его отправителе. В том случае, если отправитель не входит в число разрешенных (согласно политике безопасности) или неизвестен (например, при приеме пакета с намеренно или случайно поврежденным заголовком), пакет не обрабатывается и отбрасывается.
• Согласно политике безопасности выбираются алгоритмы защиты данного пакета и ключи, с помощью которых будет выполнено расшифрование пакета и проверка его целостности.
• Выделяется информационная (инкапсулированная) часть пакета и производится ее расшифрование.
• Производится контроль целостности пакета на основе выбранного алгоритма. В случае обнаружения нарушения целостности пакет отбрасывается.
• Пакет отправляется адресату (по внутренней сети) согласно информации, находящейся в его оригинальном заголовке.

VPN-агент может находиться непосредственно на защищаемом компьютере. В этом случае с его помощью защищается информационный обмен только того компьютера, на котором он установлен, однако описанные выше принципы его действия остаются неизменными.

Основное правило построения VPN – связь между защищенной ЛВС и открытой сетью должна осуществляться только через VPN-агенты. Категорически не должно быть каких-либо способов связи, минующих защитный барьер в виде VPN-агента. Т.е. должен быть определен защищаемый периметр, связь с которым может осуществляться только через соответствующее средство защиты.

Политика безопасности является набором правил, согласно которым устанавливаются защищенные каналы связи между абонентами VPN. Такие каналы обычно называют туннелями, аналогия с которыми просматривается в следующем:

• Вся передаваемая в рамках одного туннеля информация защищена как от несанкционированного просмотра, так и от модификации.
• Инкапсуляция IP-пакетов позволяет добиться сокрытия топологии внутренней ЛВС: из Интернет обмен информации между двумя защищенными ЛВС виден как обмен информацией только между их VPN-агентами, поскольку все внутренние IP-адреса в передаваемых через Интернет IP-пакетах в этом случае не фигурируют.

Правила создания туннелей формируются в зависимости от различных характеристик IP-пакетов, например, основной при построении большинства VPN протокол IPSec (Security Architecture for IP) устанавливает следующий набор входных данных, по которым выбираются параметры туннелирования и принимается решение при фильтрации конкретного IP-пакета:

• IP-адрес источника. Это может быть не только одиночный IP-адрес, но и адрес подсети или диапазон адресов.
• IP-адрес назначения. Также может быть диапазон адресов, указываемый явно, с помощью маски подсети или шаблона.
• Идентификатор пользователя (отправителя или получателя).
• Протокол транспортного уровня (TCP/UDP).
• Номер порта, с которого или на который отправлен пакет.

2.4.2. Межсетевое экранирование

Межсетевой экран представляет собой программное или программно-аппаратное средство, обеспечивающее защиту локальных сетей и отдельных компьютеров от несанкционированного доступа со стороны внешних сетей путем фильтрации двустороннего потока сообщений при обмене информацией. Фактически, межсетевой экран является «урезанным» VPN-агентом, не выполняющим шифрование пакетов и контроль их целостности.

Межсетевые экраны бывают нескольких типов:

• Прокси-сервер - это один из первых типов межсетевого экрана. Прокси-сервер служит шлюзом между сетями для конкретного приложения. Прокси-серверы могут выполнять дополнительные функции, например кэширование и защиту контента, препятствуя прямым подключениям из-за пределов сети. Однако это может отрицательно сказаться на пропускной способности и производительности поддерживаемых приложений.
• Межсетевой экран с контролем состояния сеансов. Сегодня межсетевой экран с контролем состояния сеансов считается «традиционным». Он пропускает или блокирует трафик с учетом состояния, порта и протокола. Он осуществляет мониторинг всей активности с момента открытия соединения и до его закрытия. Решения о фильтрации принимаются на основании как правил, определяемых администратором, так и контекста. Под контекстом понимается информация, полученная из предыдущих соединений и пакетов, принадлежащих данному соединению.
• Межсетевой экран UTM (Unified threat management, шлюз безопасности) Типичное устройство UTM, как правило, сочетает такие функции, как контроль состояния сеансов, предотвращение вторжений и антивирусное сканирование. Также оно может включать в себя дополнительные службы, а зачастую — и управление облаком. Основные достоинства UTM — простота и удобство.
• Межсетевой экран нового поколения (NGFW) Современные межсетевые экраны не ограничиваются фильтрацией пакетов и контролем состояния сеансов. Большинство компаний внедряет межсетевые экраны нового поколения, чтобы противостоять современным угрозам, таким как сложное вредоносное ПО и атаки на уровне приложений.