1. Моноалфавитный. Суть — буквы алфавита заменяются буквами другого

алфавита.

Например : А Б В Г Д Ж З И К

ж з к л м н о п р

2. Полиалфавитный шифр. Предполагает использование множества шифрующих

алфавитов, которые используются циклически. При этом используется

ключ длинее, нежели исходный текст.

Перестановочные шифры. Суть перестановочных шифров заключается в том,

что в слове (сообщении), полученном в результате шифрования, буквы остаются

прежними, а меняется только порядок.

Пример. Слово «море» используется как ключ. Ключ использован для

нумерации колонок. Колонка один помещается под ключом, буква которого ближе

всего к началу алфавита. Исходный текст затем записывается как

последовательность строк под ключом. Шифр далее читается по колонкам,

начиная с колонки ключ которой наименьший в алфавите. Фраза «изучай шифры»

размещается следующим образом:

м о р е

2 3 4 1

и з у ч

а й ш

и ф р ы

Получается следующая шифровка:

чшыиаизйфу р

в реальных сетях подстановочные и перестановочные методы шифрования

используются одновременно. Причем при формировании шифрованных данных

подстановка и перестановка могут использоваться неоднократно. Эта идея

использована в стандарте шифрования данных (СШД), разработанным в 1977 году

министерством торговли и Национальным бюро стандартов США.

Еще одним широко распространенным способом шифрования является

шифрование данных с ключами общего назначения. Сеть способа заключается в

том, что для шифрования данных используются два положительных простых числа

Е и N. На основе Е и N можно вычислить D, которое используется для

дешифрации текста в исходный.

Сейчас на рынке представлено большое разнообразие устройств шифрования

данных. Приблизительно 50% всех устройств ориентировано на использование

стандарта СШД, достаточно много используют ключи общего назначения.

Процесс шифрования выполняется на уровне представления данных.

Сравнительная характеристика методов шифрования представлена в таблице

8.1.

Таблица 8.1

Сравнительная характеристика методов шифрования

|Параметры |Наименование метода |

|сравнений | |

| |DES |ГОСТ 28147-89 |RSA |

|Длина ключа |56 бит |256 бит |300-600 бит |

|Скорость |10-20 Кбайт/с |50-70 Кбайт/с |300-500 Кбайт/с |

|шифрования | | | |

|Криптостойкость |1017 |1017 |1023 |

|операции | | | |

|Реализация |программная и |в основном |программная и |

| |аппаратная |аппаратная |аппаратная |

Сравнительная характеристика средств защиты информации.

Для обеспечения надежной и безопасной работы сложных ЛВС необходимо

комплексное применение всех мер безопасности с учетом специфики задач

конкретной организации.

Согласно обследованию, проведенному DataPro Information Service

Group в 1992 году среди 1153 американских и канадских фирм, использующих

ЛВС на базе ПК с числом пользователей от 20 до 500, наиболее часто (84%

всех фирм) для обеспечения безопасности применяются антивирусные программы.

Значительно реже используются более дорогие виды защиты — автоматическое

резервное копирование (27%), контроль доступа (27%) и шифрование данных

(22%).

Приведенные цифры являются средними, их значение может существенно

колебаться, в зависимости от сферы применения ЛВС. На рис. 8.1 представлена

сравнительная характеристика частоты использования средств безопасности

данных в сетях Североамериканских банков.

Прямая и косвенная маршрутизация ip-пакетов

Прямая маршрутизация

На рис.6 показана небольшая IP-сеть, состоящая из 3 машин: A, B и C.

Каждая машина имеет такой же стек протоколов TCP/IP как на рис.1. Каждый сетевой адаптер этих машин имеет свой Ethernet-адрес. Менеджер сети должен присвоить машинам уникальные IP-адреса.

A B C

| | |

--------------o------o------o------

Ethernet 1

IP-сеть "development"

Рис.6. Простая IP-сеть

Когда A посылает IP-пакет B, то заголовок IP-пакета содержит в поле отправителя IP-адрес узла A, а заголовок Ethernet-кадра содержит в поле отправителя Ethernet-адрес A. Кроме этого, IP-заголовок содержит в поле получателя IP-адрес узла B, а Ethernet-заголовок содержит в поле получа- теля Ethernet-адрес B.

-----------------------------------------------------

| адрес отправитель получатель |

-----------------------------------------------------

| IP-заголовок A B |

| Ethernet-заголовок A B |

-----------------------------------------------------

Табл.5. Адреса в Ethernet-кадре, передающем IP-пакет от A к B

В этом простом примере протокол IP является излишеством, которое мало что добавляет к услугам, предоставляемым сетью Ethernet. Однако протокол IP требует дополнительных расходов на создание, передачу и обра- ботку IP-заголовка. Когда в машине B модуль IP получает IP-пакет от машины A, он сопоставляет IP-адрес места назначения со своим и, если адреса совпадают, то передает датаграмму протоколу верхнего уровня.

В данном случае при взаимодействии A с B используется прямая маршру- тизация.

Косвенная маршрутизация

На рис.7 представлена более реалистичная картина сети internet. В данном случае сеть internet состоит из трех сетей Ethernet, на базе кото- рых работают три IP-сети, объединенные шлюзом D. Каждая IP-сеть включает четыре машины; каждая машина имеет свои собственные IP- и Ethernet- адреса.

----- D -------

A B C | | | E F G

| | | | | | | | |

----o-----o-----o-----o-- | --o-----o-----o-----o---

Ethernet 1 | Ethernet 2

IP-сеть "development" | IP-сеть "accounting"

|

| H I J

| | | |

--o----o-----o-----o----------

Ethernet 3

IP-сеть "fuctory"

Рис.7. Сеть internet, состоящая из трех IP-сетей

За исключением D все машины имеют стек протоколов, аналогичный пока- занному на рис.1. Шлюз D соединяет все три сети и, следовательно, имеет три IP-адреса и три Ethernet-адреса. Машина D имеет стек протоколов TCP/IP, похожий на тот, что показан на рис.3, но вместо двух модулей ARP и двух драйверов, он содержит три модуля ARP и три драйвера Ethernet.

Обратим внимание на то, что машина D имеет только один модуль IP.

Менеджер сети присваивает каждой сети Ethernet уникальный номер, называемый IP-номером сети. На рис.7 IP-номера не показаны, вместо них используются имена сетей.

Когда машина A посылает IP-пакет машине B, то процесс передачи идет в пределах одной сети. При всех взаимодействиях между машинами, подклю- ченными к одной IP-сети, используется прямая маршрутизация, обсуждавшаяся в предыдущем примере.

Когда машина D взаимодействует с машиной A, то это прямое взаимо- действие. Когда машина D взаимодействует с машиной E, то это прямое вза- имодействие. Когда машина D взаимодействует с машиной H, то это прямое взаимодействие. Это так, поскольку каждая пара этих машин принадлежит одной IP-сети.

Однако, когда машина A взаимодействует с машинами, включенными в другую IP-сеть, то взаимодействие уже не будет прямым. Машина A должена использовать шлюз D для ретрансляции IP-пакетов в другую IP-сеть. Такое взаимодействие называется "косвенным".

Маршрутизация IP-пакетов выполняется модулями IP и является прозрач- ной для модулей TCP, UDP и прикладных процессов.

Если машина A посылает машине E IP-пакет, то IP-адрес и Ethernet- адрес отправителя соответствуют адресам A. IP-адрес места назначения является адресом E, но поскольку модуль IP в A посылает IP-пакет через D,

Ethernet-адрес места назначения является адресом D.

----------------------------------------------------

| адрес отправитель получатель |

----------------------------------------------------

| IP-заголовок A E |

| Ethernet-заголовок A D |

----------------------------------------------------

Табл.6. Адреса в Ethernet-кадре, содержащем IP-пакет от A к E

(до шлюза D)

Модуль IP в машине D получает IP-пакет и проверяет IP-адрес места назначения. Определив, что это не его IP-адрес, шлюз D посылает этот

IP-пакет прямо к E.

----------------------------------------------------

| адрес отправитель получатель |

----------------------------------------------------

| IP-заголовок A E |

| Ethernet-заголовок D E |

----------------------------------------------------

Табл.7. Адреса в Ethernet-кадре, содержащем IP-пакет от A к E

(после шлюз D)

Итак, при прямой маршрутизации IP- и Ethernet-адреса отправителя соответствуют адресам того узла, который послал IP-пакет, а IP- и Ethernet-адреса места назначения соответствуют адресам получателя. При косвенной маршрутизации IP- и Ethernet-адреса не образуют таких пар.

В данном примере сеть internet является очень простой. Реальные сети могут быть гораздо сложнее, так как могут содержать несколько шлюзов и несколько типов физических сред передачи. В приведенном примере несколько сетей Ethernet объединяются шлюзом для того, чтобы локализовать широковещательный трафик в каждой сети.

Порядок преобразования ip-адреса в физический адрес

ARP (англ. Address Resolution Protocol — протокол разрешения адресов) — протокол сетевого уровня, предназначенный для преобразования IP-адресов (адресов сетевого уровня) в MAC-адреса (адреса канального уровня) в сетях TCP/IP. Он определён в RFC 826.

ARP (протокол разрешения адресов) — очень распространённый и чрезвычайно важный протокол. Каждый узел сети имеет два адреса, физический адрес и логический адрес. В сети Ethernet для идентификации источника и получателя информации используются оба адреса. Информация пересылаемая от одного компьютера другому по сети содержит в себе физический адрес отправителя, IP-адрес отправителя, физический адрес получателя и IP-адрес получателя. ARP-протокол обеспечивает связь между этими двумя адресами. Существует четыре типа ARP-сообщений: ARP-запрос (ARP request), ARP-ответ (ARP reply), RARP-запрос (RARP-request) и RARP-ответ (RARP-reply). Локальный хост при помощи ARP-запроса запрашивает физический адрес хоста-получателя. Ответ (физический адрес хоста-получателя) приходит в виде ARP-ответа. Хост-получатель, вместе с ответом, шлёт также RARP-запрос, адресованный отправителю, для того, чтобы проверить его IP-адрес. После проверки IP-адреса отправителя начинается передача пакетов данных.

Перед тем, как создать подключение к какому-либо устройству в сети, IP-протокол проверяет свой ARP-кеш, чтобы выяснить, не зарегистрирована ли в нём уже нужная для подключения информация о хосте-получателе. Если такой записи в ARP-кеше нет, то выполняется широковещательный ARP-запрос. Этот запрос для устройств в сети имеет следующий смысл: «Кто-нибудь знает физический адрес устройства, обладающего следующим IP-адресом?» Когда получатель примет этот пакет, то должен будет ответить: «Да, это мой IP-адрес. Мой физический адрес следующий: …» После этого отправитель обновит свой ARP-кеш, и будет способен передать информацию получателю. Ниже приведён пример ARP-запроса и ARP-ответа. <см. внизу страницы>

Записи в ARP-кеше могут быть статическими и динамическими. Пример, данный выше, описывает динамическую запись кеша. Хост-отправитель автоматически послал запрос получателю, не уведомляя при этом пользователя. Записи в ARP-кеш можно добавлять вручную, создавая статические записи кеша. Это можно сделать при помощи команды:

arp -s <IP адрес> <MAC адрес>

После того, как IP-адрес прошёл процедуру разрешения адреса, он остаётся в кеше в течение 2-х минут. Если в течение этих двух минут произошла повторная передача данных по этому адресу, то время хранения записи в кеше продлевается ещё на 2 минуты. Эта процедура может повторяться до тех пор, пока запись в кеше просуществует до 10 минут. После этого запись будет удалена из кеша и будет отправлен повторный ARP-запрос.

Структура протокольных модулей в узле TCP/IP

Логическая структура сетевого программного обеспечения, реализующего протоколы семейства TCP/IP в каждом узле сети internet, изображена на рисунке. Прямоугольники обозначают обработку данных, а линии, соединяющие прямоугольники, - пути передачи данных. Горизонтальная линия внизу рисунка обозначает кабель сети Ethernet, которая используется в качестве примера физической среды; "o" - это трансивер. Знак "*" - обозначает

------------------------------

| прикладные процессы |

| ... \ | / ... \ | / ... |

| ------- ------- |

| | TCP | | UDP | |

| ------- ------- |

| \ / |

| ------ |

| ------- | IP | |

| | ARP | -*---- |

| ------- | |

| \ | |

| -------- |

| | ENET | |

| ---@---- |

| | |

------------|----------------

|

-------------------o-------

кабель Ethernet

Структура протокольных модулей в узле сети TCP/IP

IP-адрес, а "@" - адрес узла в сети Ethernet (Ethernet-адрес). Понимание этой логической структуры является основой для понимания всей технологии internet. В дальнейшем мы будем часто ссылаться на эту схему.

Прикладной FTP TELNET SMTP TFTP DNS Сужба времени Эхо

уровень | | | | | | |

-------------- -------------------------

| |

Транспортный TCP GGP HMP EGP UDP

уровень | | | | |

------------------------------

|

Межсетевой IP/ICMP

уровень |

-------------------------------------

| | | |

Сетевой Локальные ARPANET SATNET Пакетная

уровень сети радиосеть

Структура взаимосвязей протоколов семейства TCP/IP

Четырехуровневая модель OSI

Однако, для описания локальных сетей оказалась более удобной четырехуровневая модель TCP/IP. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это стандарт стека протоколов, разработанный более 20 лет назад по инициативе Министерства обороны США для связи нескольких сетей между собой. Существуют они в виде спецификаций RFC (Request for Comment) - последовательной серии документов, описывающих функционирование сети Internet.

Уровень IV. Соответствует физическому и канальному уровням модели OSI, и определяет метод инкапсуляции пакетов IP в кадры сетевой технологии. Не регламентируется, но поддерживает Ethernet и большинство известных стандартов (PPP, Frame Relay, X.25, и др.).

Уровень III, межсетевого взаимодействия, по значению соостветствующий сетевому уровню модели OSI. В качестве основного используется дейтаграмный (без гарантии доставки) протокол IP, изначально предназначенный для передачи информации в глобальной сети. Так же применяются протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol), и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol).

Уровень II. Носит название основного, и соответствует транспортному и сеансовому уровню модели OSI. Определяет функционирование протокола управления передачей TCP, и протокола дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). TCP образует виртуальное соединение (сессию) между прикладными процессами, и обеспечивает надежную передачу сообщений. Протокол UDP обеспечивает передачу пакетов дейтаграммным способом, и выполняет только функции связующего звена между III и I уровнями.

Уровень I, или прикладной. К этим протоколам и сервисам относятся такие широко используемые, как FTP (копирования файлов), эмуляции терминала telnet, почтовый SMTP, гипертекстовые сервисы доступа WWW и многие другие.

Связь между моделью OSI и стеком TCP/IP можно показать следующим образом.

Таб. 9.1. Связь между моделью OSI и стеком TCP/IP

Модель

OSI

Протоколы информационного обмена

Стек

TCP/IP

7 HTTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, и много других I

6

5 TCP, UDP, DNS, NetBios II

4

3 IP, ARP(RARP), ICMP, RIP, DHCP III

2 Ethernet, ATM, Frame Relay, SDH (Для стека TCP/IP не регламентируется) IV

1