Петров А.А. Комп без-ть

Защита локальной рабочей станции

191

•изменение или уничтожение секретной информации, в том числе и от­ носящейся к функционированию средств защиты информации Л Р С (ключевая информация, пароли пользователей и др.);

•нарушение работоспособности всей системы в целом или ее отдельных компонентов;

Здесь необходимо уточнить, что нарушениями мы будем считать не толь­ ко умышленные действия, направленные на нарушение политики безопас­ ности, но и неумышленные нарушения и ошибки обслуживающего пер­ сонала, приводящие или позволяющ ие противнику опосредствованно добиваться перечисленных целей.

Список угроз будет прежде всего зависеть от того, как используется ЛРС: в однопользовательском или многопользовательском режиме. Хотя очевидно, что угрозы, возникающие при однопользовательском режиме, являются частным случаем угроз, появляющихся при многопользователь­ ском режиме.

Обобщенный перечень угроз можно классифицировать по следующим признакам:

•по характеру доступа:

-с доступом к ПО;

-с доступом только к аппаратным ресурсам;

-без доступа к Л Р С .

Доступ к ПО подразумевает, что нарушитель имеет возможность взаи­ модействовать с установленным ПО, которое доступно для модификации и анализа. Доступ к аппаратному обеспечению подразумевает воздействие нарушителем на аппаратную часть с целью введения ее в режим, наруша­ ющий надежное функционирование средств защиты информации. Отсут­ ствие доступа к Л Р С подразумевает, что нарушитель имеет возможность воздействовать на систему только через каналы передачи информации, возникающие в ходе работы Л РС . В качестве таких каналов следует отме­ тить: а) электромагнитный канал, б ) цепи заземления и питания, в) виброакустический канал. Например, электромагнитный канал возникает вслед­ ствие появления электромагнитного излучения от Л РС , причем данное излучение модулируется в соответствии с процессами обработки инфор­ мации, среди которых могут быть и процессы, обрабатывающие секретную информацию;

•по характеру проявления:

-активные;

-пассивные.

192 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

Активные характеризуются тем, что нарушитель является инициатором негативных воздействий на систему (воздействия могут быть как умыш­ ленными, так и неумышленными), пассивные же угрозы заключаются в ана­ лизе информации, возникающей в ходе функционирования ЛРС ;

•по используемым в ходе реализации угрозы средствам:

-с использованием штатных средств, входящих в состав ЛРС ;

-с использованием дополнительных средств.

Далее мы сформулируем перечни конкретных угроз по пунктам класси­ фикации (1 -7 ), предложенной для однопользовательской ЛРС .

Рис. 3.1. Классификация угроз

Ветвь классификации 1

Угрозы, относящиеся к этой ветви, характеризуются тем, что нарушитель, получивший доступ к ПО, установленному на ЛРС , может воспользовать­ ся штатными средствами данного ПО для проведения атак. К штатным средствам, позволяющим нарушителю проводить атаки, будем относить: средства разработки и отладки ПО, входящие в состав некоторых типов прикладного ПО (например, МлсгозоЙ; \Уогб имеет в своем составе встро­ енный У1зиа1 Ваз1с); средства управления и конфигурирования, входящие в состав программного обеспечения; ПО, имеющее ошибки в реализации. Недоступность для пользователя данных средств переводит потенциаль­ ные угрозы в ветвь классификации 3. При перечислении угроз мы также будем исходить из того, что на Л Р С используются штатные средства за­ щиты ОС, причем их конфигурирование выполнено корректно, так как в противном случае, если таковые средства не используются, нарушитель

Защита локальной рабочей станции

193

получает неограниченный доступ к Л Р С . Предположим, что иа Л Р С уста­ новлена одна ОС, поскольку, если установлены еще и другие О С (напри­ мер, У/тсЬшв N 7 и М 3 0 0 3 ), пользователь может получить доступ к слу­ жебной информации, которая до этого находилась в монопольном владении другой ОС. Для однопользовательского режима характерно, что наруши­ телем в данном случае является не зарегистрированный в системе пользо­ ватель.

Итак, в эту ветвь входят следующие угрозы:

•создание программ-закладок, вирусов и программ, обеспечивающих прямой доступ к памяти или адресному пространству любого процес­ са, позволяющих обходить штатные средства защиты ОС и получать привилегии администратора ОС. С помощью подобных программ мож­ но получат!) доступ к конфиденциальной информации за счет чтения файлов и областей памяти, в которых находятся секретные данные (пользовательский пароль, учетная запись пользователя, настройки системы), или нарушать целостность данной информации;

•нарушение целостности установленного прикладного или системного ПО с целью перевода штатных средств защиты в нештатный режим работы;

•удаление критичной информации или части ПО, позволяющее нару­ шить работоспособность системы;

•внесение программ-закладок и вирусов в установленное ПО;

•оказание негативного влияния на работу аппаратных средств ЛРС ;

•переконфигурирование системы с целыо нарушения ее работоспособ­ ности;

•ошибочные действия персонала;

•анализ особенности функционирования системы защиты с целыо вы­ явления некорректных состояний; то же самое применительно к при­ кладному и системному ПО;

•доступ к остаточной информации, находящейся во временных файлах или в кластерах жесткого диска после удаления программ штатными средствами (физически данные могут оставаться в кластере, если имен­ но в него не будет произведена перезапись);

•удаление журналов аудита с целыо скрыть факт воздействия иа систему.

Ветвь классификации 2

Вэтом случае нарушитель использует свои программы проведения аткк,

иперечень угроз в данной ветви будет иметь тот же вид, что и ветвь клас­ сификации 1. Чтобы запустить подобные программы, нарушитель должен

7 ~ 3

194 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

иметь возможность загрузить ПО с внешних носителей информации (гиб­ кие диски, С Б -К О М и т.д.). Также нарушитель может загрузить с внешних носителей свою версию ОС, и тогда последствия будут аналогичны тем, что описаны выше.

Ветвь классификации 3

Это пассивные угрозы, которые возможны только в случае отсутствия штат­ ных механизмов защиты ОС или их некорректной настройки. К пассив­ ным угрозам относятся:

•доступ к незащищенным файлам, содержащим критичную п оль­ зовательскую или системную информацию, с помощью штатных средств ПО;

•анализ функционирования ПО, установленного на ЛРС;

•анализ настроек ОС;

в добывание информации о содержащихся ошибках в ПО;

• анализ остаточной информации.

Ветвь классификации 4

Нарушитель имеет доступ к органам управления и средствам ввода/вы­ вода информации в Л РС , а также к контактным разъемам считывающих устройств, не будучи зарегистрированным в качестве штатного пользова­ теля системы. Нарушитель может воздействовать через органы управле­ ния на работу ПО ЛРС , при этом считается, что он не имеет доступа внутрь корпуса Л Р С и получает возможность:

•загрузить свою версию ОС с внешних носителей информации;

•выдать себя за зарегистрированного пользователя системы с целыо по­ лучить доступ к системному и/или прикладному ПО. После осущест­ вления подобной операции возникает перечень угроз, относящихся к первой, второй или третьей ветви классификации;

•воздействовать на аппаратные средства с целыо перевода их в некор­ ректный режим функционирования, например заставить ПО работать на ЛРС , иа которой не прошли тесты памяти в процессе загрузки;

•войти в режим конфигурирования В105;

•получить доступ к информации, относящейся к функционированию аппаратной части ЛРС ;

•воздействовать на аппаратную часть с целыо выведения из строя от­ дельных частей аппаратных компонентов Л Р С или всей Л Р С в целом.

Защита локальной рабочей станции

195

Ветвь классификации 5

Данный перечень конкретных угроз состоит из тех же пунктов, что и пре­ дыдущий, с одним добавлением: получение физического доступа к аппа­ ратным компонентам, осуществляющим хранение и обработку информа­ ции, нарушение целостности информации или изменение процессов обработки информации с целыо доступа к конфиденциальной или критич­ ной системной информации.

Ветвь классификации 6

Угрозы этого типа основаны иа том, что аппаратные средства в ходе обра­ ботки информации создают побочные физические поля, законы изменения которых отражают процесс обработки и хранения информации. К таким полям относятся электромагнитное и виброакустическое. Также в ходе ра­ боты средств вычислительной техники могут возникать побочные каналы утечки информации, выражающиеся в наличии сопутствующих сигналов в линии электропитания или заземления. Поскольку считается, что Л Р С отключена от каналов передачи данных, мы не будем учитывать побочные каналы утечки информации.

Очевидно, что любой сигнал в процессе удаления от источника имеет некоторую величину затухания, вследствие чего на определенном рассто­ янии побочный канал утечки информации не будет представлять опасно­ сти. Зона, в которой побочные сигналы могут представлять опасность, обычно контролируется, и доступ туда посторонним лицам (тем более на­ хождение аппаратуры, позволяющей фиксировать опасные сигналы) за­ прещен. Кроме того, само по себе пребывание в опасной зоне мало что зна­ чит. Чтобы воспользоваться подобного рода возможностями, нарушитель должен обладать определенными средствами и навыками:

•получения доступа к конфиденциальной пользовательской и систем­ ной информации;

•получения информации о процессах функционирования П О и аппа­ ратной части Л Р С .

Ветвь классификации 7

Угрозы этого типа отличаются от перечисленных следующим: нарушитель в ходе их реализации производит воздействие на Л Р С с помощью элект­ ромагнитных каналов и цепей питания и/или заземления. Ф акт наличия подобных угроз необходим при практической реализации дифференци­ ального криптоанализа, заключающегося в вызове ошибочных ситуаций

196Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

впроцессах обработки и хранения информации, с целыо последующего анализа полученного результата. Подобная атака, например, может приве­ сти к компрометации секретных ключей пользователя. Таким образом, ос­ новная цель нарушителя в данном случае - вызвать сбой в аппаратной ча­ сти Л Р С и вывести из строя ее отдельные компоненты.

При использовании локальной рабочей станции в многопользовательс­ ком режиме, то есть при наличии нескольких зарегистрированных пользо­ вателей на ЛРС , возникают угрозы и со стороны легальных пользовате­ лей. Поскольку на одной Л Р С могут работать несколько пользователей, то на ней будет храниться и обрабатываться информация разных пользовате­ лей, в том числе и конфиденциальная. Рассматривать угрозы для данного случая будем с учетом предположения, что иа Л Р С установлена ОС, имею­ щая штатные средства защиты информации и разграничения доступа к ре­ сурсам, поскольку при отсутствии таковых любой пользователь сможет беспрепятственно достигнуть одной из поставленных целей, а именно:

•получить доступ к конфиденциальной информации других пользова­ телей, хранящейся в незащищенных файлах;

•применить программы-закладки и вирусы, активизирующиеся в ходе

работы на данной Л Р С другого пользователя;

•нарушить целостность пользовательской информации;

•получить доступ к системной информации, относящейся к работе дру­ гих пользователей;

•выдать себя при регистрации в системе за другого пользователя и про­ вести несанкционированные операции от его имени.

3.2.2. Методы и средства обеспечения информационной безопасности локальных рабочих станций

Создание защищенной системы - задача комплексная, и решается она путем применения программно-технических методов и средств, а также с помощью организационных мероприятий. Конкретные средства защи­ ты информации реализуют только типовые функции по ее защите, ре­ альная же защитная система строится исходя из возможных угроз и вы­ бранной политики безопасности.

Учитывая обобщенный перечень угроз, можно предложить следующий перечень мероприятий по защите данных:

•обеспечение конфиденциальности и достоверности пользовательс­ кой информации. Реализуется путем применения средств шифро­ вания и ЭЦП, выполненных как виде абонентского шифрования

Защита локальной рабочей станции

197

(отдельная программа-вызов, запуск которой предоставляет п ользо­ вателю возможность применять функции шифрования и Э Ц П ), так и в виде средств прозрачного шифрования. Например, вызовы ф унк­ ций шифрования встраиваются в используемое пользовательское П О , в ходе работы которого незаметно для пользователя происходит вызов этих функций из прикладного ПО;

•разграничение доступа пользователей к информации, хранящейся и о б ­ рабатываемой на Л Р С при применении многопользовательского режи­ ма. Обычно используются штатные средства современных ОС, но, уч и ­ тывая недостатки в их реализации, часто возникает желание иметь более надежную защиту от Н СД, что приводит к необходимости при­ менения дополнительных средств разграничения доступа;

•аутентификация пользователей и авторизация доступа к защищаемым объектам с использованием криптографических методов или индиви­

дуальных носителей секретной информации ЦоисЬ шешогу, смарт-кар­ ты и гибкие магнитные диски), включая аутентификацию пользовате­ лей перед загрузкой ОС или при входе в ОС;

•контроль целостности секретной пользовательской или системной информации. Реализуется путем применения программ, выполняю ­ щих функции но генерации контрольных сумм и их проверки; обычно используются бесключевые хэш-функции или имитовставки. Контроль целостности защищаемой информации предполагает систематичность

еепроведения. Например: либо администратор безопасности должен инициировать ее с помощью организационных мер, либо в прикладное или системное ПО должны быть встроены функции, реализующие кон­ троль целостности, которые автоматически вызываются ПО непосред­ ственно перед тем, как приступить к работе с защищаемой инф ор­ мацией. В этом случае запуск драйвера, работающего с ключами пользователя, должен происходить с предварительным контролем его целостности, или контроль целостности должен осуществляться иа критичные системные файлы (файлы настроек, системные драйверы и т.д.) перед их загрузкой в память или передачей им управления;

•контроль процесса загрузки ОС. Должна быть обеспечена загрузка строго определенной версии О С и блокирована несанкционированная загрузка с внешних носителей или из сети;

•контроль целостности аппаратных ресурсов, который необходимо осуществлять непосредственно перед тем, как пользователь начнет работать с ЛРС . Если зафиксировано несанкционированное измене­ ние аппаратной части или конфигураций аппаратной части Л Р С , ра­ бота с данной Л Р С должна блокироваться;

198 Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

•исключение негативного влияния на процесс функционирования пользо­ вательского приложения со стороны программного окружения, уста­ новленного на Л РС . Под программным окружением в данном случае понимается другое прикладное ПО, которое работает иа данной ЛРС . При этом поставленная задача может быть решена с помощью контро­ ля целостности ядра ОС и гарантии отсутствия программ-закладок

всистемном ПО. Ее решение особенно актуально в многопользова­ тельских системах, где один зарегистрированный пользователь, явля­ ющийся нарушителем, может реализовать программу, которая будет стартовать во время работы другого пользователя, при этом злоумыш­ ленник будет иметь возможность получать доступ к секретной инфор­ мации;

•контроль запуска задач пользователем, то есть пользователю для за­ пуска должны быть доступны только те задачи, которые являются раз­ решенными в рамках выбранной политики безопасности;

•защита от побочного электромагнитного излучения и утечки инфор­ мации по цепям питания и заземления. Подобного рода задачи реша­ ются путем анализа спектра излучения аппаратной части ЛРС , про­ ведения специальных работ по экранированию, фильтрации опасных побочных сигналов или создания контролируемой территории, за пре­ делами которой побочные сигналы не представляют опасности в силу того, что их уровень ничтожно мал, чтобы уловить информацию даже с помощью современных средств. Представляется возможным исполь­ зовать также генераторы шумов, позволяющие создавать высокий уро­ вень помех, уловить за которыми несущий ценную информацию сигнал затруднительно. Здесь, правда, следует учесть, что эта зада­ ча напрямую связана с качеством и возможностями аппаратуры, при­ меняемой нарушителем для перехвата побочных каналов утечки ин­ формации;

•физическое удаление остаточной информации, возникающей в ходе функционирования ПО. Подобные проблемы возникают в силу того, что прикладное и системное ПО создают временные файлы; в неко­ торых современных ОС существуют файлы подкачки, или странич­ ные файлы, и не реализовано физическое затирание удаляемой ин­ формации;

•аудит и протоколирование работы средств защиты информации, сис­ темного и прикладного ПО.

Рассмотрим теперь средства защиты информации, которые широко при­

меняются на сегодняшний день и позволяют решать одну или несколько

Защита локальной рабочей станции

199

из перечисленных выше типовых задач обеспечения информационной бе­ зопасности для ЛРС .

Средства криптографической защиты информации семейства «Верба»

Семейство СКЗИ «Верба» (М О П И И Э И ) представлено целым рядом про­ граммных продуктов, выполненных как в виде законченного програм­ много продукта, так и в виде библиотек, встраиваемых в прикладное ПО. СКЗИ «Верба» подходит практически для всех вариантов ОС - АУтбошз 95/ИТ, М 5 Э 05, а также для различных модификаций Ю Т Х . При этом для ОС Мйпс1о\у5 существуют 16-разрядные и 32-разрядные варианты дан­ ного СКЗИ.

СКЗИ «Верба» подразделяется иа два класса: С К З И «Верба» и С К З И «В ерба-О ». Их отличия сводятся к устройству ключевой системы: если в первом классе используются симметричные ключи с предварительным их распределением, то во втором классе применяется открытое распреде­ ление ключей.

Далее мы подробно опишем двух представителей С К З И семейства «Верба», а именно: «ВербаЛУ» и «Верба-ОУУ».

СКЗИ «Верба-У/» представляет собой набор библиотек с реализован­ ными в них функциями шифрования, работы Э Ц П и др. Данное средство может служить криптографическим ядром других средств защиты инфор­ мации.

Основными функциями С К З И «Верба-\У» являются:

•зашифрование/расшифрование информации, хранящейся в виде фай­ лов или в виде областей памяти;

•генерация ЭЦ П как на отдельные файлы, так и на области памяти. При

этом ЭЦП может присоединяться к исходному файлу (области памя­

ти) либо сохраняться в отдельном файле (области памяти);

•проверка ЭЦП как иа файлах, так и на области памяти;

•получение идентификатора ключа абонента, зашифровавшего файл (область памяти);

•получение списка получателей зашифрованного файла (области памяти);

•получение имитовставки для файла, причем имитовставка может счи­ таться как на ключе, так и на пароле пользователя;

•вычисление хэш-кода на файл или область памяти;

•функции работы со справочниками открытых ключей (удаление клю ­ ча из справочника, добавление ключа в справочник, получение списка открытых ключей в справочнике и т.д.);

200Компьютерная безопасность и практическое применение криптографии

•сервисные функции: загрузка ключа в оперативную память, удаление ключа из оперативной памяти, получение списка открытых ключей в справочнике, генерация случайного числа.

Алгоритм шифрования выполнен в соответствии с требованиями ГО С Т 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая.

Цифровая подпись выполнена в соответствии с требованиями ГО С Т Р 34.10-94. Информационная технология. Криптографическая защита ин­ формации. Система электронной цифровой подписи на базе асимметрич­ ного криптографического алгоритма.

Функция хэширования выполнена в соответствии с требованиями ГО С Т Р 34.11-94. Информационная технология. Криптографическая за­ щита информации. Функция хэширования.

Скорость шифрования информации (Р С / А Т 486/100) - 500 Кб/с (не включая время, затрачиваемое на контроль работоспособности функций шифрования и обращения к диску).

Время вычисления хэш-функции (Р С /А Т 486/100) - 400 Кб/с. Время формирования ЭЦ П (Р С / А Т 486/100) - 0,04 с.

Время проверки ЭЦП (Р С / А Т 486/100) - 0,2 с.

В комплект поставки данного СК ЗИ входят библиотеки с реализован­ ными криптографическими функциями: а) шнур.сШ (содержит функции шифрования, выработки имитовставки, формирования случайного числа); б) ^зщп.сШ (содержит функции формирования электронной цифровой подписи, ее проверки и выработки значения хэш-функции, а также функ­ ции работы со справочниками открытых ключей подписи); в) ^/ЪоИг.сШ (содержит функции шифрования, выработки имитовставки и случайного числа, формирования электронной цифровой подписи, проверки подписи и выработки значения хэш-функции, функции работы со справочниками открытых ключей подписи). А также ПО, обеспечивающее:

• операции чтения и загрузки ключей с основных носителей в драйвер;

•драйвер хранения ключей для ^ т б о ^ з 95 (\Утс1о^5 N 7 ), реализую­ щий функции хранения ключевой информации и инициализации про­ граммного датчика случайных чисел;

•интерфейс к драйверу хранения ключей;

•работу с ключевыми носителями типа ФисЬ шешогу и смарт-карта.

Ключевая система построена по принципу полной матрицы (рис. 3.2), обеспечивающей связь каждого с каждым. Совокупность всех исходных сек­ ретных ключей парной шифрованной связи в данном случае представляет