Петров А.А. Комп без-ть

Общие сведения

171

устройств типа электронный замок, средств абонентского шифрова­ ния, штатных средств разграничения доступа, входящих в состав про­ граммного обеспечения, установленного на рабочей станции. При этом вполне могут использоваться и дополнительные средства разграниче­ ния доступа;

•защиту в локальных сетях передачи данных;

•защиту межсетевого взаимодействия. Этот пункт, в свою очередь, мо­ жет быть разбит на несколько частей:

-создание защищенных виртуальных сетей (У Р Ы ) на базе общедос­ тупных сетей передачи данных. В ходе решения подобной пробле­ мы необходимо, кроме установления защищенного канала передачи данных между территориально разнесенными локальными сетями, обеспечить также защиту от несанкционированного доступа к ин­ формационным ресурсам, предоставляемым в данных сетях;

-обеспечение защиты технологии клиент/сервер. В зависимости от практических потребностей методы создания защиты в таких тех­ нологиях могут подразделяться на два типа: а) обеспечение защи­ щенного взаимодействия между клиентом и сервером; б) обеспече­ ние авторизованного доступа клиента к ресурсам, предоставляемым целевым сервером. В качестве примера, описанного в этой главе, выбраны технологии защиты при доступе к \УеЪ-серверам;

-обеспечение защиты информационных ресурсов корпоративной сети, имеющей выход в общедоступные сети передачи данных, от атак извне;

-средства защиты пользовательского взаимодействия. В качестве примера рассматриваются средства, обеспечивающие шифрование данных при обмене информацией типа «точка-точка»;

•защиту электронной почты и документооборота;

•защиту электронных платежных систем (в том числе и систем, осуще­ ствляющих платежные операции через 1п1:егпе1;).

В зависимости от практических потребностей решения проблем по обес­ печению информационной безопасности, включенных в приведенную классификацию, могут осуществляться по отдельности, а также совмест­ но с вопросами, изложенными в других пунктах. Их реальное воплощение в рамках выбранной в организации политики безопасности может выра­ жаться как в виде отдельных программно-аппаратных решений, так и в объ­ единении организационно-административных мер и программно-техничес­ ких средств. Состав средств и методов защиты информации для конкретной информационно-телекоммуникационной системы определяется в соответ­ ствии с заданной политикой безопасности.

172 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

Необходимость обеспечения надежности и оперативности функциони­ рования средств защиты, использующих криптографические алгоритмы, выдвигает особые требования и к выбору ключевых систем, которые долж ­ ны удовлетворять следующим требованиям:

•устойчивость ключевой системы к компрометации ключей. Это выра­ жается в том, что компрометация ключа у одного пользователя не долж­ на сказаться на работе всей системы в целом;

•у пользователей должно находиться минимальное число ключей, и за­ щищать их необходимо с помощью особых организационных мер, предпочтение при этом отдается техническим мерам защиты ключей;

•предусматривать защиту от копирования;

•иметь механизмы плановой смены ключей и сертификатов открытых ключей.

Здесь следует добавить, что для современных информационно-теле­ коммуникационных систем, использующих межсетевое взаимодействие, на практике необходимо обеспечивать не только конфиденциальность, целост­ ность и достоверность информации, но и ее доступность, а также доступ­ ность информационных ресурсов. Другими словами, необходимо предус­ мотреть защиту от атак типа отказ в обслуживании.

Эффективность применения систем защиты информации зависит от того, учитываются ли при их построении следующие требования:

•масштабируемость. Другими словами, при построении системы защи­ ты должна быть обеспечена возможность ее дальнейшего расширения

сучетом роста защищаемой инфраструктуры;

•интегрируемость. Средства защиты информации должны оптималь­ ным образом встраиваться в существующую инфраструктуру;

•контролируемость. События, связанные с функционированием систе­ мы защиты информации, должны отражаться системами мониторинга и аудита;

•структурированность. В рамках построения системы защиты в ней дол­ жны быть выделены функциональные подсистемы, выполняющие от­ дельные задачи по обеспечению информационной безопасности, на­ пример подсистема разграничения доступа или подсистема аудита;

•сертифицируемость. Применяемые при построении системы защиты средства защиты информации должны удовлетворять национальным стандартам и требованиям;

•эшелонированность. Надежная система защиты должна состоят из не­ скольких рубежей, на каждый из которых возлагаются определенные за­ дачи и выдвигаются определенные требования. Суть эшелонированной

Общие сведения

173

защиты состоит в том, что нарушение штатного функционирования одного из рубежей не должно повлечь катастрофических последствий для всей системы безопасности в целом.

Особо следует отметить требования, выдвигаемые к быстродействию средств защиты, которые должны быть обеспечены современными высо­ коскоростными методами передачи и обработки информации:

•механизмы обеспечения безопасности должны эффективно обрабаты­ вать мультиплексированные данные на уровне пакетов;

•средства безопасности не должны вносить существенные задержки

впроцесс обработки и передачи информации:

•ключевая инфраструктура в силу высоких скоростей обмена инфор­ мацией и, следовательно, большого объема передаваемой информации

вединицу времени должна содержать эффективные средства обнов­ ления ключей (либо стоит позаботиться об увеличении срока действия ключей);

•криптографические алгоритмы должны обрабатывать большие объе­ мы информации в единицу времени. Например, для некоторых систем скорость обработки информации должна составлять несколько гига­ битов в секунду;

•реализация криптографических алгоритмов должна позволять работу

всистемах с различной пропускной способностью.

На практике уровень безопасности и надежности системы защиты ин­ формации зависит не только от стойкости выбранных средств или поли­ тики безопасности, но и от эффективности интеграции средств защиты информации в целевую систему. Очевидно, что схемы интеграции будут значительно отличаться в зависимости от реализации средств защиты, которые обычно подразделяются иа программные, аппаратные и аппарат­ но-программные.

Интеграция аппаратных средств заключается в разработке и реализации физических процедур сопряжения подобных средств защиты информации в целевую систему. На практике обычно используются стандартные про­ цедуры и интерфейсы подключения устройств к рабочей станции, напри­ мер К.5-232, РС1-слот и т.д. Применение аппаратных устройств с точки зрения эффективности реализации оказывается предпочтительней, по­ скольку минимизируется негативное влияние среды, в которую интегри­ руется данное устройство. (Целевая система может носить недоверенный характер, то есть допускать наличие недокументированных возможнос­ тей, оказывающих негативное влияние иа работу средств защиты инфор­ мации.)

174Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

Вслучае применения программных средств критичным становится воп­ рос о проверке среды (обычно под средой подразумевается операционная система) на наличие недокументированных возможностей системы и ва­ риантах построения доверенной программной среды (отдельные аспекты этой проблемы будут рассмотрены далее). Программные средства защиты информации могут быть реализованы или в виде законченного программ­ ного продукта, интеграция которого заключается в обычной его инсталля­ ции, или в виде дополнительных процедур модулей, встраивающихся в про­ граммное обеспечение целевой системы.

Второй случай наиболее распространен, в частности, если необходимо обеспечить гибкость работы системы или прозрачное выполнение функ­ ций защиты информации при работе с каким-либо программным продук­ том. В качестве примера можно привести случай, когда при передаче дан­ ных по электронной почте необходимо обеспечить их шифрование иа прикладном уровне. При этом можно, конечно, применить предваритель­ ное зашифрование подклеиваемого к письму файла, но тогда тело письма останется в открытом виде; можно также воспользоваться услугами защи­ щенной почтовой системы с уже реализованными функциями шифрова­ ния данных.

Встраивание программных средств защиты информации может осуще­ ствляться одним из следующих способов:

•с использованием программных интерфейсов;

•с использованием криптосервера.

Существуют также некоторые специфические способы интеграции про­ граммных средств защиты информации в целевые системы, например ин­ теграция в операционную систему (О С ) АУтс1о\уз Э Т криптопротокола КегЪегоз через архитектуру БСЕ.

Очевидно, что основная проблема встраивания заключается в коррек­ тном использовании вызываемых функций. Субъекты, связанные с вы­ полнением подобных операций, могут использовать некоторое общее подмножество криптографических функций логического преобразова­ ния объектов (в частности, алгоритмы контроля целостности объектов). При проектировании конечной системы защиты исторически сложив­ шийся подход к использованию общего ресурса связан с применением разделяемых субъектов, выполняющих общие для других субъектов фун­ кции.

Программным интерфейсом (далее - АР1) называется детальное описание функций и используемых ими параметров. Формат обращения к функциям, описанный в программном интерфейсе, поддерживает прикладное ПО.

Общие сведения

175

Для того чтобы интегрировать защитный механизм в данное ПО, необхо­ димо согласовать форматы функций (вызываемых и реализованных). О д­ нако при таком подходе возникает следующая трудность: не всегда АР1 предоставляет все необходимые форматы обращения для обеспечения на­ дежной безопасности. Например, АР1 может предоставлять возможность обращения к функциям работы с шифрованием и ЭЦП, но при этом воз­ можность обращения к функциям распределения сеансовых ключей пре­ доставлена не будет.

Наиболее известными на сегодняшний день АР1 являются Сгур1юАР1, 053 АР1 и 53Р1. В О С \ У ш с 1о \ у 5 И Т 4.0 используется программный ин­ терфейс Сгур1ю АР1, дающий возможность шифрования (КС2, К.С4, БЕЗ, КЗА), выработки и проверки электронной подписи, однако в этой системе нет действующих программных средств с механизмами криптографичес­ кой защиты. Но необходимо отметить, что алгоритмы шифрования, при­ меняемые в Сгур1ю АР1, используют укороченные ключи.

В рамках данного подхода необходимо реализовывать процедуры про­ верки прикладным ПО программных модулей (например, библиотек (111), в которых реализован механизм защиты, на предмет того, что это именно те программные модули, которые предполагалось использовать. Реализовать этот процесс можно, используя механизм запросов и отве­ тов между прикладным ПО и программными модулями, выполняющими защитные функции, или проводя контроль целостности П О средствами за­ щиты перед тем, как начать с ним работать. Необходимость выполнения этого требования основывается на следующем: злоумыш ленник может подменить программные модули средства защиты и пользователь не сможет обнаружить, что его открытая информация, которая должна была быть за­ шифрована, уйдет в канал связи незашифрованной.

Следующий подход с использованием криптографического сервера за­ ключается в локализации средства защиты информации, работающего

скритической к компрометации информацией (секретные ключи, пароли

ит.д.) на особо выделенной рабочей станции. В прикладное ПО, работаю­ щее на другой (находящейся на связи) рабочей станции, встраиваются только вызовы функций, реализованных в П О криптосервера. И спользо­ вание криптосервера позволяет выполняться средству защиты информа­ ции в доверенной программной среде.

Данный подход используется в случае, когда сложно гарантировать от­ сутствие негативного влияния прикладного П О на функционирование средства защиты. Например, такой подход применяется к мейнфреймам.

Взаимодействие же криптосервера с целевой станцией осущ ествляется

176Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

сиспользованием выделенного сегмента локальной сети; несанкциониро­ ванный доступ к этому сегменту предотвращается организационными ме­ рами.

Вбольшинстве случаев непосредственное встраивание осуществляет­ ся при работе с исходными текстами прикладного ПО и программного обеспечения средств защиты и последующем совместном компилирова­ нии и линковании.

Использование аппаратно-программных средств защиты информации позволяет вынести некоторые, особенно критичные к негативному воздей­ ствию процедуры, осуществляемые в данном средстве защиты, для реа­ лизации в аппаратной части, что заметно повышает уровень защиты ин­ формации. Например, функции подсчета контрольных сумм защищаемых файлов реализуются в аппаратной части, где и хранятся выработанные значения этих сумм.

Средства защиты информации подразделяются в зависимости от уров­ ня взаимодействия открытых систем (в качестве телекоммуникационной основы рассмотрим стек протоколов ТСР/1Р). Причем для каждого уров­ ня существует свой набор механизмов и служб обеспечения безопасности и соответственно свои наборы угроз. При этом каждый уровень с точки зрения реализации средств безопасности имеет свои преимущества и не­ достатки.

Каждая подобная конфигурация также может быть охарактеризова­ на набором специфических действий, которые способна предпринять атакующая систему сторона. Если рассматривать проблему в теорети­ ческом плане, такие атаки проводятся с целью компрометации, измене­ ния или уничтожения критичных ресурсов данного уровня. В соответ­ ствии с возможными угрозами каждый уровень должен быть защищен специальными средствами защиты, которые взаимно дополняют друг друга и в совокупности обеспечивают информационную безопасность системы в целом.

3.1.1.Физический и канальный уровни

На этих уровнях в качестве механизмов безопасности обычно осуществля­ ется шифрование соединения или трафика (зашифровываться может как весь трафик, так и его выборочная часть), то есть обеспечивается конфиден­ циальность передаваемой информации. В качестве вероятных угроз здесь можно выделить следующие: а) несанкционированное подключение, б) оши­ бочная коммутация, в) прослушивание, г) перехват, д) фальсификация

Общие сведения

177

информации, е) имитоатаки, ж ) физическое уничтожение канала связи. Для защиты информации на данном уровне обычно применяют скремблирование, шифрующие модемы, специализированные канальные адапте­ ры. Из достоинств реализации средств защиты на уровнях этого типа сле­ дует отметить:

•простоту применения;

•аппаратную реализацию;

•полную защиту трафика;

•прозрачность выполнения средствами защиты информации своих функций.

К недостаткам применения средств защиты на канальном или физичес­

ком уровне следует отнести:

•негибкость решения (фиксированный тип канала, сложность адапта­ ции к сетевой топологии, фиксированная производительность);

•низкая совместимость,

•высокая стоимость.

3.1.2. Сетевой уровень

При защите информации на сетевом уровне необходимо решить следую ­

щие задачи:

•защита информации непосредственно в пакетах, передаваемых по сети;

•защита трафика сети, то есть шифрование всей информации в канале;

•контроль доступа к ресурсам сети, то есть защита от нелегальных пользователей и от доступа легальных пользователей к информации, им не предназначенной.

Реализация средств защиты на сетевом уровне представляет гораздо больше возможностей для обеспечения безопасности передаваемых дан­ ных. Так, например, на данном уровне может быть реализована аутенти­ фикация рабочей станции, являющейся источником сообщений. Из угроз, специфичных для сетевого уровня, следует выделить:

•анализ служебной информации сетевого уровня, то есть адресной ин­ формации и топологии сети;

•атаки на систему маршрутизации. Другими словами, возможна моди­ фикация маршрутизационных таблиц через протоколы динамической маршрутизации и 1СМР;

•фальсификацию 1Р-адрес.ов; атаки на систему управления;

178 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

• прослушивание, перехват и фальсификацию информации;

• имитоатаки.

В качестве традиционно применяемых решений, способных устранить подобные угрозы, следует отметить:

•пакетную фильтрацию;

•административную защиту на маршрутизаторах (в том числе шифру­ ющих);

•протоколы защиты информации сетевого уровня (защита и аутенти­ фикация трафика);

•туннелирование;

•векторизацию;

•динамическое распределение сетевых адресов;

•защиту топологии.

Здесь следует также перечислить достоинства средств защиты на сете­

вом уровне. К ним относятся:

•полнота контроля трафика;

•универсальность;

•прозрачность;

•совместимость;

•адаптивность к сетевой топологии.

Кнедостаткам средств защиты на сетевом уровне можно отнести только неполноту контролируемых событий (неподконтрольность транспортных

иприкладных протоколов). Защита информации на этом уровне имеет ряд преимуществ с архитектурной точки зрения. Сетевой уровень - это та сту­ пень организации, на которой сеть становится полносвязггой системой. На более низких уровнях защита может быть реализована только как набор двухточечных защищенных звеньев.

Только на сетевом уровне появляется возможность установления защи­ щенного соединения между двумя компьютерами, расположенными в про­ извольных точках сети; на этой ступени появляется и понятие топологии, можно различить внешние и внутренние каналы. При сетевом взаимодей­ ствии реализуются такие возможности защиты информации, как фильтрация трафика между внутренней (корпоративной) сетыо и внешней коммуни­ кационной средой, защита от несанкционированного доступа из внешней сети во внутреннюю, маскировка топологий внутренних сетей. С другой стороны, сетевой уровень все-таки является достаточно низким в архитек­ туре взаимодействия открытых систем, вот почему не оказывает суще­ ственного влияния на прикладные системы.

Общие сведения

179

3.1.3. Транспортный уровень

Самыми опасными угрозами на этом уровне следует считать:

•несанкционированные соединения, разведку приложений;

•атаки на систему управления;

•прослушивание, перехват и фальсификацию информации;

•имитоатаки.

Традиционными решениями подобных проблем являются:

•защита в составе межсетевых экранов (контроль доступа к приложе­ ниям, управление доступом к серверам);

•ргоху-системы;

•протоколы защиты транспортного уровня (защита и аутентификация данных).

Среди достоинств средств защиты на транспортном уровне можно вы­ делить следующие:

•развитая функциональность;

•высокая гибкость защиты.

Недостатками средств защиты на транспортном уровне являются:

•неполнота защиты

•неподконтрольиость событий в рамках прикладных и сетевых прото­ колов.

3.1.4. Прикладной уровень

Часто при создании и пересылке сложного электронного документа, состо­ ящего из нескольких полей, необходимо обеспечить защиту какого-то отдельно взятого поля данных. Решение этой задачи может заключаться в применении средств криптографической защиты на прикладном уровне. Информация, зашифрованная на прикладном уровне, затем разбивается иа пакеты и сетевые кадры, надежность доставки которых обеспечива­ ется транспортной средой, следовательно, криптографическая защита объекта прикладного уровня должна быть действительной и для всех ни­ жестоящих уровней.

Необходимо отметить, что при защите информации на прикладном уровне процедуры передачи, разборки на пакеты, маршрутизации и обрат­ ной сборки не могут нанести ущерба конфиденциальности информации. Кроме механизмов обеспечения целостности и конфиденциальности иа данном уровне, существует возможность обеспечения аутентификации

180 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

пользователя, породившего информацию, - таким образом осуществляет­ ся жесткая связь информации с породившим ее пользователем.

Из основных угроз, возникающих на прикладном уровне, следует отметить:

•Н СД к данным;

•разведку имен и паролей пользователей;

•атаки на систему разграничения прав доступа пользователей;

•маскировку под легитимного пользователя;

•атаки на систему управления, атаки через стандартные прикладные протоколы;

•фальсификацию информации;

•имитоатаки.

Традиционно применяемыми решениями по защите информации и ин­ формационных ресурсов прикладного уровня являются встроенная защи­ та приложений, межсетевые экраны с фильтрацией прикладных протоко­ лов, ргоху-системы и т.д. Достоинством размещения средств защиты на прикладном уровне является полнота и высокая функциональность в рам­ ках конкретного приложения и контроль на уровне действий конкретного пользователя (процесса). Недостатками размещения средств защиты на прикладном уровне считаются: отсутствие универсальности, ограничен­ ность рамками заданного набора приложений, неподкоитрольность собы­ тий в нижележащих уровнях управления.

Криптографическая защита информации на прикладном уровне являет­ ся наиболее предпочтительным вариантом защиты информации с точки зрения ее гибкости, однако эти меры могут оказаться наиболее сложными в части программно-технической реализации.

Особое место в современных информационно-телекоммуникационных системах занимают вопросы стандартизации методов и средств защиты информации и информационных ресурсов.

На сегодняшний день существует большое количество международных и зарубежных стандартов и рекомендаций, которые, кроме конкретных программно-технических решений, представляют общие подходы к обес­ печению информационной безопасности.

3.1.5. Обзор стандартов в области защиты информации

Международные стандарты

Эти документы представлены серией 130 и 150/1ЕС и выпущены в свет Международной организацией по стандартизации (1 3 0 ) и Международ­ ной электротехнической комиссией (1ЕС).