Сетевая безопасность

Проблемы, возникающие с безопасностью передачи информации при работе в компьютерных сетях, можно разделить на три основных типа:

- перехват информации – целостность информации сохраняется, но ее конфиденциальность нарушена;

- модификация информации – исходное сообщение изменяется либо полностью подменяется другим и отсылается адресату;

- подмена авторства информации. Данная проблема может иметь серьезные последствия. Например, кто-то может послать письмо от вашего имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web - сервер может «притворяться» электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров.

В соответствии с перечисленными проблемами при обсуждении вопросов безопасности под самим термином «безопасность» подразумевается совокупность 3-х различных характеристик, обеспечивающих безопасность системы:

1. Аутентификация – это процесс распознавания пользователя системы и предоставления ему определенных прав и полномочий. Каждый раз, когда заходит речь о степени или качестве аутентификации, под этим следует понимать степень защищенности системы от посягательств стоящих лиц на эти полномочия.

Аутентификация является одним из самых важных компонентов организации защиты информации в сети. Прежде, чем пользователю будет предоставлено право получить тот или иной ресурс, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдает.

При получении запроса на использование ресурса от имени какого-либо пользователя сервер, предоставляющий данный ресурс, передает управление серверу аутентификации. После получения положительного ответа сервера аутентификации пользователю предоставляется запрашиваемый ресурс. При аутентификации используется, как правило принцип, получивший название «что он знает», – пользователь знает некоторое секретное слово, которое он посылает серверу аутентификации в ответ на его запрос.

Для аутентификации субъекта чаще всего используются атрибутивные идентификаторы, которые делятся на следующие категории:

• пароли;

• съемные носители информации;

• электронные жетоны;

• пластиковые карты;

• механические ключи.

Паролем называют комбинацию символов, которая известна только владельцу пароля или, возможно, администратору системы безопасности. Обычно пароль вводится с клавиатуры ПК пос­ле включения питания. Возможен ввод пароля с пульта управления или специального наборного устройства. При организации парольной защиты необходимо выполнять следующие рекомендации:

1) Пароль необходимо запоминать, а не записывать.

2) Длина пароля должна быть не менее девяти символов.

3) Пароли должны периодически меняться.

4) В компьютерной системе (КС) должны фиксироваться моменты времени успешного по­лучения доступа и неудачного ввода пароля. Информация о по­пытках неверного ввода пароля должны подвергаться статисти­ческой обработке и сообщаться администратору.

5) Пароли должны храниться в КС так, чтобы доступ к ним был затруднен. Это достигается двумя способами:

- пароли хранятся в специальном ЗУ, запись в которое осуще­ствляется в специальном режиме;

- пароли подвергаются криптографическому преобразованию (шифрованию).

6) При вводе пароля не выдавать никаких сведений на экран, что­бы затруднить подсчет введенных символов.

7) Не использовать в качестве паролей имена и фамилии, дни рож­дения и географические или иные названия. Желательно менять при вводе пароля регистры, использовать специальные симво­лы, набирать русский текст на латинском языке, использовать парадоксальные сочетания слов.

В настоящее время аппаратура КС поддерживает ввод пароля до начала загрузки операционной системы. Такой пароль хранится в энергонезависимой памяти и обеспечивает предотвращение несанкционированного доступа (НСД) до загрузки любых программных средств. Этот пароль считается эффек­тивным средством, если злоумышленник не имеет доступа к аппа­ратуре КС, так как отключение внутреннего питания сбрасывает этот пароль.

Другие способы идентификации (съемные носители, карты и др.) предполагают наличие технических средств, хранящих идентифика­ционную информацию. Съемный носитель, содержащий идентифи­кационную информацию — имя пользователя и его пароль, находится у пользователя КС, которая снабжена устройством для считывания информации с носителя.

Для идентификации и аутентификации часто используется стан­дартный гибкий диск или флэш-память. Достоинства такого иден­тификатора заключаются в том, что не требуется использования до­полнительных аппаратных средств и кроме идентификационного кода на носителе может храниться и другая информация, например, контроля целостности информации, атрибуты шифрования и др.

Иногда, для повышения уровня защищенности, используются специальные переносные электронные устройства, подключаемые, например, к стандартным входам КС. К ним относится электронный жетон-генератор - прибор, вырабатывающий псевдослучайную символьную последовательность, которая меняется примерно раз в ми­нуту синхронно со сменой такого же слова в КС. Жетон использует­ся для однократного входа в систему. Существует другой тип жетона, имеющего клавиатуру и монитор. В процессе идентификации КС выдает случайную символьную последовательность, которая набирает­ся на клавиатуре жетона, по ней на мониторе жетона формируется новая последовательность, которая вводится в КС как пароль.

К недостатку способа идентификации и аутентификации с помощью дополнительного съемного устройства можно отнести возможность его потери или хищения.

Одним из надежных способов аутентификации является биометрический принцип, использующий некоторые стабильные биометри­ческие показатели пользователя, например, отпечатки пальцев, ри­сунок хрусталика глаза, ритм работы на клавиатуре и др. Для снятия отпечатков пальцев и рисунка хрусталика требуются специальные устройства, которые устанавливаются на КС высших уровней защи­ты. Ритм работы при вводе информации проверяется на штатной клавиатуре КС и, как показывают эксперименты, является вполне стабильным и надежным. Даже подглядывание за работой пользова­теля при наборе ключевой фразы не дает гарантии идентификации злоумышленника при его попытке повторить все действия при на­боре фразы.

2. Целостность– состояние данных, при котором они сохраняют свое информационное содержание и однозначность интерпретаций в условиях различных воздействий. В частности, в случае передачи данных под целостностью понимается идентичность отправленного и принятого.

3. Секретность – предотвращение несанкционированного доступа к информации. В случае передачи данных под этим термином обычно понимают предотвращение перехвата информации.

При работе в Интернете следует иметь в виду, что насколько ресурсы Всемирной сети открыты каждому клиенту, настолько же и ресурсы его компьютерной системы могут быть при определенных условиях открыты всем, кто обладает необходимыми средствами.

Для частного пользователя этот факт не играет особой роли, но знать о нем необходимо, чтобы не допускать действий, нарушающих законодательства тех стран, на территории которых расположены серверы Интернета. К таким действиям относятся вольные или невольные попытки нарушить работоспособность компьютерных систем, попытки взлома защищенных систем, использование и распространение программ, нарушающих работоспособность компьютерных систем (в частности, компьютерных вирусов).

Работая во Всемирной сети, следует помнить о том, что абсолютно все действия фиксируются и протоколируются специальными программными средствами, и информация как о законных, так и о незаконных действиях обязательно где-то накапливается. Таким образом, к обмену информацией в Интернете следует подходить как к обычной переписке с использованием почтовых открыток. Информация свободно циркулирует в обе стороны, но в общем случае она доступна всем участникам информационного процесса. Это касается всех служб Интернета, открытых для массового использования.

Однако даже в обычной почтовой связи наряду с открытками существуют и почтовые конверты. Использование почтовых конвертов при переписке не означает, что партнерам есть, что скрывать. Их применение соответствует давно сложившейся исторической традиции и устоявшимся морально-этическим нормам общения. Потребность в аналогичных «конвертах» для защиты информации существует и в Интернете. Сегодня Интернет является не только средством общения и универсальной справочной системой — в нем циркулируют договорные и финансовые обязательства, необходимость защиты которых как от просмотра, так и от фальсификации очевидна. Начиная с 1999 года Интернет становится мощным средством обеспечения розничного торгового оборота, а это требует защиты данных кредитных карт и других электронных платежных средств.

Принципы защиты информации в Интернете опираются на определение информации, сформулированное нами ранее. Информация — это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Если в ходе коммуникационного процесса данные передаются через открытые системы (а Интернет относится именно к таковым), то исключить доступ к ним посторонних лиц невозможно даже теоретически. Соответственно, системы защиты сосредоточены на втором компоненте информации — на методах. Их принцип действия основан на том, чтобы исключить или, по крайней мере, затруднить возможность подбора адекватного метода для преобразования данных в информацию. Одним из приемов такой защиты является шифрование данных.

Системам шифрования столько же лет, сколько письменному обмену информацией. Обычный подход состоит в том, что к документу применяется некий метод шифрования, основанный на использовании ключа, после чего документ становится недоступен для чтения обычными средствами. Его можно прочитать только тот, кто знает ключ, — только он может применить адекватный метод чтения. Аналогично происходит шифрование и ответного сообщения. Если в процессе обмена информацией для шифрования и чтения пользуются одним и тем же ключом, то такой криптографический процесс является симметричным.

Основной недостаток симметричного процесса заключается в том, что, прежде чем начать обмен информацией, надо выполнить передачу ключа, а для этого опять таки нужна защищенная связь, то есть проблема повторяется, хотя и на другом уровне. Если рассмотреть оплату клиентом товара или услуги с помощью кредитной карты, то получается, что торговая фирма должна создать по одному ключу для каждого своего клиента и каким-то образом передать им эти ключи. Это крайне неудобно.

Поэтому в настоящее время в Интернете используют несимметричные криптографические системы, основанные на использовании не одного, а двух ключей. Происходит это следующим образом. Компания для работы с клиентами создает два ключа: один открытый (public — публичный), а другой закрытый (private — личный). На самом деле это как бы две «половинки» одного целого ключа, связанные друг . с другом.

Ключи устроены так, что сообщение, зашифрованное одной половинкой, можно расшифровать только другой половинкой (не той, которой оно было закодировано). Создав пару ключей, торговая компания широко распространяет публичный ключ (открытую половинку) и надежно сохраняет закрытый ключ (свою половинку).

Как публичный, так и закрытый ключи представляют собой некую кодовую последовательность. Публичный ключ компании может быть опубликован на ее сервере, откуда каждый желающий может его получить. Если клиент хочет сделать фирме заказ, он возьмет ее публичный ключ и с его помощью закодирует свое сообщение о заказе и данные о своей кредитной карте. После кодирования это сообщение может прочесть только владелец закрытого ключа. Никто из участников цепочки, по которой пересылается информация, не в состоянии это сделать. Даже сам отправитель не может прочитать собственное сообщение, хотя ему хорошо известно содержание. Лишь получатель сможет прочесть сообщение, поскольку только у него есть закрытый ключ, дополняющий использованный публичный ключ.

Если фирме надо будет отправить клиенту квитанцию о том, что заказ принят к исполнению, она закодирует ее своим закрытым ключом. Клиент сможет прочитать квитанцию, воспользовавшись имеющимся у него публичным ключом данной фирмы. Он может быть уверен, что квитанцию ему отправила именно эта фирма, поскольку никто иной доступа к закрытому ключу фирмы не имеет.

Принцип достаточности защиты.

Защита публичным ключом (впрочем, как и большинство других видов защиты информации) не является абсолютно надежной. Дело в том, что поскольку каждый желающий может получить и использовать чей-то публичный ключ, то он может сколь угодно подробно изучить алгоритм работы механизма шифрования и пытаться установить метод расшифровки сообщения, то есть реконструировать закрытый ключ.

Это настолько справедливо, что алгоритмы кодирования публичным ключом даже нет смысла скрывать. Обычно к ним есть доступ, а часто они просто широко публикуются. Тонкость заключается в том, что знание алгоритма еще не означает возможности провести реконструкцию ключа в разумно приемлемые сроки. Так, например, правила игры в шахматы известны всем, и нетрудно создать алгоритм для перебора всех возможных шахматных партий, но он никому не нужен, поскольку даже самый быстрый современный суперкомпьютер будет работать над этой задачей дольше, чем существует жизнь на нашей планете.

Количество комбинаций, которое надо проверить при реконструкции закрытого ключа, не столь велико, как количество возможных шахматных партий, однако защиту информации принято считать достаточной, если затраты на ее преодоление превышают ожидаемую ценность самой информации. В этом состоит принцип достаточности защиты, которым руководствуются при использовании несимметричных средств шифрования данных. Он предполагает, что защита не абсолютна и приемы ее снятия известны, но она все же достаточна для того, чтобы сделать это мероприятие нецелесообразным. При появлении иных средств, позволяющих таки получить зашифрованную информацию в разумные сроки, изменяют принцип работы алгоритма, и проблема повторяется на более высоком уровне.

Разумеется, не всегда реконструкцию закрытого ключа производят методами простого перебора комбинаций. Для этого существуют специальные методы, основанные на исследовании особенностей взаимодействия открытого ключа с определенными структурами данных. Область науки, посвященная этим исследованиям, называется криптоанализом, а средняя продолжительность времени, необходимого для реконструкции закрытого ключа по его опубликованному открытому ключу, называется криптостойкостью алгоритма шифрования.

По мере расширения деятельности предприятий, роста чис­ленности персонала и появления новых филиалов, возникает не­обходимость доступа удаленных пользователей (или групп поль­зователей) к вычислительным и информационным ресурсам главного офиса компании. Чаще всего для организации удален­ного доступа используются кабельные линии (обычные телефон­ные или выделенные) и радиоканалы. В связи с этим защита ин­формации, передаваемой по каналам удаленного доступа,требует особого подхода.

В частности, в мостах и маршрутизаторах удаленного доступа применяется сегментация пакетов — их разделение и передача параллельно по двум линиям, что делает невозможным «пере­хват» данных при незаконном подключении «хакера» к одной из линий. К тому же используемая при передаче данных процедура сжатия передаваемых пакетов гарантирует невозможность рас­шифровки «перехваченных» данных. Кроме того, мосты и маршрутизаторы удаленного доступа могут быть запрограммирова­ны таким образом, что удаленные пользователи будут ограниче­ны в доступе к отдельным ресурсам сети главного терминала.

Метод автоматического обратного вызова.Может обеспечи­вать более надежную защиту системы от несанкционированного доступа, чем простые программные пароли. В данном случае пользователю нет необходимости запоминать пароли и следить за соблюдением их секретности. Идея системы с обратным вы­зовом достаточно проста. Удаленные от центральной базы поль­зователи не могут непосредственно с ней обращаться. Вначале они получают доступ к специальной программе, которой сооб­щают соответствующие идентификационные коды. После этого разрывается связь и производится проверка идентификационных кодов. В случае если код, посланный по каналу связи, правиль­ный, то производится обратный вызов пользователя с одновре­менной фиксацией даты, времени и номера телефона. К недос­татку рассматриваемого метода следует отнести низкую скорость обмена — среднее время задержки может исчисляться десятками секунд.

Вкомпьютерных сетях при организации контроля доступа и разграничения полномочий пользователей чаще всего использу­ются встроенные средства сетевых операционных систем (ОС).Использование защищенных операционных систем является од­ним из важнейших условий построения современных информа­ционных систем. Например, ОС UNIX позволяет владельцу файлов предоставлять права другим пользователям — только чи­тать или записывать, для каждого из своих файлов. Наибольшее распространение в нашей стране получает ОС Windows NT, в которой появляется все больше возможностей для построения сети, действительно защищенной от НСД к информации. ОС NetWare, помимо стандартных средств ограничения доступа, та­ких, как система паролей и разграничения полномочий, имеет ряд новых возможностей, обеспечивающих первый класс защи­ты данных, предусматривает, возможность кодирования данных по принципу «открытого ключа» (алгоритм RSA) с формирова­нием электронной подписи для передаваемых по сети пакетов.

Понятие об электронной подписи

Мы рассмотрели, как клиент может переслать организации свои конфиденциальные данные (например, номер электронного счета). Точно также он может общаться с банком, отдавая ему распоряжения о перечислении своих средств на счета других лиц и организаций. Ему не надо ездить в банк и стоять в очереди — все можно сделать, не отходя от компьютера. Однако здесь возникает проблема: как банк узнает, что распоряжение поступило именно отданного лица, а не от злоумышленника, выдающего себя за него? Эта проблема решается с помощью так называемой электронной подписи.

Принцип ее создания тот же, что и рассмотренный выше. Если нам надо создать себе электронную подпись, следует с помощью специальной программы (полученной от банка) создать те же два ключа: закрытый и публичный. Публичный ключ передается банку. Если теперь надо отправить поручение банку на операцию с расчетным счетом, оно кодируется публичным ключом банка, а своя подпись под ним кодируется собственным закрытым ключом. Банк поступает наоборот. Он читает поручение с помощью своего закрытого ключа, а подпись — с помощью публичного ключа поручителя. Если подпись читаема, банк может быть уверен, что поручение ему отправили именно мы, и никто другой.