Программно-аппаратные средства защиты информации. Аппаратные средства защиты информации
Скачать 0.84 Mb.
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Омский государственный технический университет Кафедра Математические методы и информационные технологии в экономике Профиль 230700.62 «Прикладная информатика в экономике» КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: «Аппаратные средства защиты информации» по дисциплине Информационная безопасность Студент Ткаченко А. Л. группы ПИ-121 Руководитель работы к.т.н. доцент: Е. Т. Гегечкори Омск 2016 ОглавлениеВведение 1. Проблемы угроз безопасности информации 1.1 Угроза информационной безопасности 1.2 Уязвимость компьютерных сетей 2. Способы и средства защиты информации 2.1 Способы защиты информации 2.2 Аппаратные средства защиты информации Заключение Библиографический список ВведениеИнформационные технологии активно развивались последнее время и развиваются сейчас не менее стремительно, всё больше проникая во все сферы жизни общества. Поэтому, острее становится и вопрос информационной безопасности. Ведь недаром было сказано, что «кто владеет информацией, тот владеет миром». С появлением всё новых угроз, совершенствования методов несанкционированного доступа к данным, обеспечение безопасности информации постоянно требует пристальнейшего внимания. Такое внимание заключается не только в предсказании действий злоумышленников, но и знании и грамотном использовании имеющихся средств защиты информации, своевременном обнаружении и устранении брешей в защите. Появление компьютеров и их распространение привело к тому, что большинство людей и организаций стали хранить информацию в электронном виде. Следовательно, возникла потребность в защите такой информации. В настоящее время актуальность информационной защиты связана с ростом возможностей вычислительной техники. Развитие глобальной сети Интернет и сопутствующих технологий достигло такого высокого уровня, что сегодняшнюю деятельность любого предприятия в целом и каждого пользователя в отдельности, уже невозможно представить без электронной почты, Web-рекламы, общения в режиме «онлайн». Особенностью сетевых систем, как известно, является то, что наряду с локальными атаками, существуют и возможности нанесения вреда системе несанкционированного доступа к данным за тысячи километров от атакуемой сети и компьютера. Удаленные атаки сейчас занимают лидирующее место среди серьезных угроз сетевой безопасности. Кроме того, нападению может подвергнуться не только отдельно взятый компьютер, но и сама информация, передающаяся по сетевым соединениям. Используя различные методы и средства информационной сетевой защиты, невозможно достичь абсолютно идеальной безопасности сети. Средств защиты не бывает слишком много, однако с ростом уровня защищенности той или иной сети возникают и, как правило, определенные неудобства в ее использовании, ограничения и трудности для пользователей. Поэтому, часто необходимо выбрать оптимальный вариант защиты сети, который бы не создавал больших трудностей в пользовании сетью и одновременно обеспечивал достойный уровень защиты информации. Подчас создание такого оптимального решения безопасности является очень сложным. Таким образом, актуальность проблемы обуславливается тем, что технологии компьютерных систем и сетей развиваются слишком быстро. Появляются новые угрозы безопасности информации. Соответственно, такую информацию нужно защищать. Актуальность определила тему курсовой работы – «Аппаратные средства защиты информации». Объект курсовой – информационная безопасность. Предмет курсовой – средства защиты информации. Цель курсовой - изучение и анализ средств защиты информации. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи курсовой: рассмотреть угрозы информационной безопасности и их классификацию; охарактеризовать средства защиты информации, их классификацию; раскрыть возможности аппаратных и программных средств защиты информации, выявить их достоинства и недостатки; 1. Проблемы угроз безопасности информациибезопасность угроза информация компьютерный1.1 Угроза информационной безопасностиШирокое внедрение информационных технологий в нашу жизнь привело к появлению новых угроз безопасности информации. Угроза информационной безопасности — совокупность условий и факторов, создающих опасность нарушения информационной безопасности. Известно большое количество угроз безопасности информации различного происхождения. В литературных источниках дается множество разнообразных классификаций, где в качестве критериев деления используются источники появления угроз, виды порождаемых опасностей, степень злого умысла и т.д. Одна из самых простых классификаций (когда все множество потенциальных угроз компьютерной информации можно представить по природе их возникновения) приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 Общая классификация угроз безопасности Естественные угрозы - это угрозы, вызванные воздействиями на компьютерную систему и ее элементы каких-либо физических процессов или стихийных природных явлений, которые не зависят от человека. Среди них можно выделить: природные - это ураганы, наводнения, землетрясения, цунами, пожары, извержения вулканов, снежные лавины, селевые потоки, радиоактивные излучения, магнитные бури; технические - угрозы этой группы связаны с надежностью технических средств обработки информации. Искусственные угрозы - это угрозы компьютерной системы, которые вызваны деятельностью человека. Среди них можно выделить: непреднамеренные угрозы, которые вызваны ошибками людей при проектировании компьютерной системы, а также в процессе ее эксплуатации; преднамеренные угрозы, связанные с корыстными устремлениями людей. В качестве нарушителя могут выступать служащий, посетитель, конкурент, наемник. Действия нарушителя могут быть обусловлены разными мотивами: недовольство служащего своей карьерой, взятка, любопытство, конкурентная борьба, стремление самоутвердиться любой ценой [17]. Выделяют следующие основные причины сбоев и отказа работы компьютеров: нарушение физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине старения или преждевременного износа носителя; нарушения, возникающие в работе аппаратных средств из-за старения или преждевременного износа носителя; нарушение физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти средств данных, возникшие по причине некорректных использования ресурсов компьютера; нарушение, возникновение в работе аппаратных средств из-за неправильного использования или повреждения, в том числе из-за неправильного использования программных средств; не устраненные ошибки программных средств, не выявленные в процессе отладки испытаний, а также оставшейся в аппаратных средствах после их разработки [6]. 1.2 Уязвимость компьютерных сетейАтакой на компьютерные сети называют действие, предпринимаемое нарушителем, которое заключается в поиске и использовании той или иной уязвимости. Другими словами, атака на компьютерных сетях является реализацией угрозы безопасности информации в ней [3]. Проблемы, возникающие с безопасностью передачи информации при работе в компьютерных сетях, можно разделить на три основных типа: перехват информации - целостность информации сохраняется, но её конфиденциальность нарушена; модификация информации - исходное сообщение изменяется либо полностью подменяется другим и отсылается адресату; подмена авторства информации. Данная проблема может иметь серьёзные последствия. Например, кто-то может послать письмо от чужого имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web - сервер может притворяться электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров. Специфика компьютерных сетей, с точки зрения их уязвимости, связана в основном с наличием интенсивного информационного взаимодействия между территориально разнесенными и разнородными (разнотипными) элементами. Угрозы классифицируются по возможности нанесения ущерба субъекту отношений при нарушении целей безопасности. Ущерб может быть причинен каким-либо субъектом (преступление, вина или небрежность), а также стать следствием, не зависящим от субъекта проявлений. Угроз не так уж и много. При обеспечении конфиденциальности информации это может быть хищение (копирование) информации и средств ее обработки, а также ее утрата (неумышленная потеря, утечка). При обеспечении целостности информации список угроз таков: модификация (искажение) информации; отрицание подлинности информации; навязывание ложной информации. При обеспечении доступности информации, возможно, ее блокирование, либо уничтожение самой информации и средств ее обработки [5]. Также уязвимость информации зависит от вредоносного программного обеспечения. Одним из опаснейших способов проведения атак является внедрение в атакуемые системы вредоносного программного обеспечения. Выделяют следующие аспекты вредоносного программного обеспечения: вредоносная функция; способ распространения; внешнее представление. Часть, осуществляющая разрушительную функцию, предназначается для: внедрения другого вредоносного программного обеспечения; получения контроля над атакуемой системой; агрессивного потребления ресурсов; изменения или разрушения программ и/или данных. По механизму распространения различают: вирусы - код, обладающий способностью к распространению (возможно, с изменениями) путем внедрения в другие программы; "черви" - код, способный самостоятельно, то есть без внедрения в другие программы, вызывать распространение своих копий по сети и их выполнение (для активизации вируса требуется запуск зараженной программы) [7]. Вирусы обычно распространяются локально, в пределах узла сети; для передачи по сети им требуется внешняя помощь, такая как пересылка зараженного файла. "Черви", напротив, ориентированы в первую очередь на путешествия по сети. Иногда само распространение вредоносного программного обеспечения вызывает агрессивное потребление ресурсов и, следовательно, является вредоносной функцией. Например, "черви" "съедают" полосу пропускания сети и ресурсы почтовых систем. Вредоносный код, который выглядит как функционально полезная программа, называется троянским. Например, обычная программа, будучи пораженной вирусом, становится троянской; порой троянские программы изготавливают вручную и подсовывают доверчивым пользователям в какой-либо привлекательной упаковке. 2. Способы и средства защиты информации2.1 Способы защиты информацииДля предотвращения вышеперечисленных угроз существуют различные способы защиты информации. Помимо естественных способов выявления и своевременного устранения причин, используют следующие специальные способы защиты информации от нарушений работоспособности компьютерных систем: внесение структурной, временной информации и функциональной избыточности компьютерных ресурсов; защита от некорректного использования ресурсов компьютерной системы; выявление и своевременное устранение ошибок на этапе разработки программно-аппаратных средств [9]. Структурная избыточность компьютерных ресурсов достигается за счет резервирования аппаратных компонентов и машинных носителей. Организация замены отказавших и своевременного пополнения резервных компонентов. Структурная избыточность составляет основу. Внесение информационной избыточности выполняется путем периодического или постоянного фонового резервирования данных. На основных и резервных носителях. Резервирование данных обеспечивает восстановление случайного или преднамеренного уничтожения или искажения информации. Для восстановления работоспособности компьютерной сети после появления устойчивого отказа кроме резервирования обычных данных, следовательно, заблаговременно резервировать и системную информацию. Функциональная избыточность компьютерных ресурсов достигается дублированием функции или внесением дополнительных функций в программно-аппаратные ресурсы. Например, периодическое тестирование и восстановление самотестирование и самовосстановление компонентов систем. Защита от некорректного использования ресурсов компьютерных систем, заключенных в корректном функционировании программного обеспечения с позиции использования ресурсов вычислительных систем программа может четко и своевременно выполнять свои функции, но не корректно использовать компьютерные ресурсы. Например, изолирование участков оперативной памяти для операционной системы прикладных программ защита системных областей на внешних носителях. Выявление и устранение ошибок при разработке программно-аппаратных средств достигается путем качественного выполнения базовых стадий разработки на основе системного анализа концепции проектирования и реализации проекта. Однако, основным видом угроз целостности и конфиденциальности информации является преднамеренные угрозы. Их можно разделить на 2 группы: угрозы, которые реализуются с постоянным участием человека; после разработки злоумышленником соответствующих компьютерных программ выполняется этими программами без участия человека. Задачи по защите от угроз каждого вида одинаковы: запрещение несанкционированного доступа к ресурсам; невозможность несанкционированного использования ресурсов при осуществлении доступа; своевременное обнаружение факта несанкционированного доступа. Устранение их причин и последствий [4]. 2.2 Аппаратные средства защиты информацииСредства защиты информации — совокупность инженерно-технических, электрических, электронных, оптических и других устройств и приспособлений, приборов и технических систем, а также иных вещных элементов, используемых для решения различных задач по защите информации, в том числе предупреждения утечки и обеспечения безопасности защищаемой информации [18]. Средства обеспечения защиты информации в части предотвращения преднамеренных действий в зависимости от способа реализации можно разделить на группы: аппаратные средства; программные средства; смешанные аппаратно-программные средства; организационные средства; шифрование данных; конфиденциальность[4]. Рассмотрим более подробно аппаратные средства защиты информации. Аппаратные средства – технические средства, используемые для обработки данных. К аппаратным средствам защиты относятся различные электронные, электронно-механические, электронно-оптические устройства. К настоящему времени разработано значительное число аппаратных средств различного назначения, однако наибольшее распространение получают следующие: специальные регистры для хранения реквизитов защиты: паролей, идентифицирующих кодов, грифов или уровней секретности; генераторы кодов, предназначенные для автоматического генерирования идентифицирующего кода устройства; устройства измерения индивидуальных характеристик человека (голоса, отпечатков) с целью его идентификации; специальные биты секретности, значение которых определяет уровень секретности информации, хранимой в ЗУ, которой принадлежат данные биты. Схемы прерывания передачи информации в линии связи с целью периодической проверки адреса выдачи данных. Особую и получающую наибольшее распространение группу аппаратных средств защиты составляют устройства для шифрования информации (криптографические методы). В самом простом случае для работы сети достаточно сетевых карт и кабеля. Если же необходимо создать достаточно сложную сеть, то понадобится специальное сетевое оборудование. Под аппаратным обеспечением средств защиты операционной системы традиционно понимается совокупность средств и методов, используемых для решения следующих задач: управление оперативной и виртуальной памятью компьютера; распределение процессорного времени между задачами в многозадачной операционной системе; синхронизация выполнения параллельных задач в многозадачной операционной системе; обеспечение совместного доступа задач к ресурсам операционной системы. Перечисленные задачи в значительной степени решаются с помощью аппаратно реализованных функций процессоров и других узлов компьютера. Однако, как правило, для решения этих задач принимаются и программные средства, и поэтому термины “аппаратное обеспечение защиты ” и “аппаратная защита” не вполне корректны. Тем не менее, поскольку эти термины фактически общеприняты, мы будем их использовать [1]. Аппаратные устройства криптографической защиты – это, по сути, та же PGP, только реализованная на уровне «железа». Обычно такие устройства представляют собой платы, модули и даже отдельные системы, выполняющие различные алгоритмы шифрования «на лету». Ключи в данном случае тоже «железные»: чаще всего это смарт-карты или идентификаторы TouchMemory (iButton). Ключи загружаются в устройства напрямую, минуя память и системную шину компьютера (ридервмонтирован в само устройство), что исключает возможность их перехвата. Используются эти самодостаточные шифраторы как для кодирования данных внутри закрытых систем, так и для передачи информации по открытым каналам связи. По такому принципу работает, в частности, система защиты КРИПТОН-ЗАМОК, выпускаемая зеленоградской фирмой АНКАД. Эта плата, устанавливаемая в слот PCI, позволяет на низком уровне распределять ресурсы компьютера в зависимости от значения ключа, вводимого еще до загрузки BIOS материнской платой. Именно тем, какой ключ введен, определяется вся конфигурация системы – какие диски или разделы диска будут доступны, какая загрузится ОС, какие в нашем распоряжении будут каналы связи и так далее. Еще один пример криптографического «железа» — система ГРИМ-ДИСК, защищающая информацию, хранимую на жестком диске с IDE-интерфейсом. Плата шифратора вместе с приводом помещена в съемный контейнер (на отдельной плате, устанавливаемой в слот PCI, собраны лишь интерфейсные цепи). Это позволяет снизить вероятность перехвата информации через эфир или каким-либо иным образом. Кроме того, при необходимости защищенное устройство может легко выниматься из машины и убираться в сейф. Ридер ключей типа iButton вмонтирован в контейнер с устройством. После включения компьютера доступ к диску или какому-либо разделу диска можно получить, лишь загрузив ключ в устройство шифрования [3]. Защита информации от утечки по каналам электромагнитных излучений. Даже грамотная настройка и применение дополнительных программных и аппаратных средств, включая средства идентификации и упомянутые выше системы шифрования, не способны полностью защитить нас от несанкционированного распространения важной информации. Есть канал утечки данных, о котором многие даже не догадываются. Работа любых электронных устройств сопровождается электромагнитными излучениями. И средства вычислительной техники не являются исключением: даже на весьма значительном удалении от электроники хорошо подготовленному специалисту с помощью современных технических средств не составит большого труда перехватить создаваемые вашей аппаратурой наводки и выделить из них полезный сигнал. Источником электромагнитных излучений (ЭМИ), как правило, являются сами компьютеры, активные элементы локальных сетей и кабели. Из этого следует, что грамотно выполненное заземление вполне можно считать разновидностью «железной» системы защиты информации. Следующий шаг — экранирование помещений, установка активного сетевого оборудования в экранированные шкафы и использование специальных, полностью радиогерметизированных компьютеров (с корпусами из специальных материалов, поглощающих электромагнитные излучения, и дополнительными защитными экранами). Кроме того, в подобных комплексах обязательно применение сетевых фильтров и использование кабелей с двойным экранированием. Разумеется, о радиокомплектах клавиатура-мышь, беспроводных сетевых адаптерах и прочих радиоинтерфейсах в данном случае придется забыть. Если же обрабатываемые данные сверхсекретны, в дополнение к полной радиогерметизации применяют еще и генераторы шума. Эти электронные устройства маскируют побочные излучения компьютеров и периферийного оборудования, создавая радиопомехи в широком диапазоне частот. Существуют генераторы, способные не только излучать такой шум в эфир, но и добавлять его в сеть электропитания, чтобы исключить утечку информации через обычные сетевые розетки, иногда используемые в качестве канала связи [2]. Выйдя в интернет и организовав доступ к своим серверам, учреждение фактически открывает всему миру некоторые ресурсы своей собственной сети, тем самым делая ее доступной для несанкционированного проникновения. Для защиты от этой угрозы между внутренней сетью организации и интернетом обычно устанавливают специальные комплексы — программно-аппаратные брандмауэры (межсетевые экраны). В простейшем случае брандмауэром может служить фильтрующий маршрутизатор. Однако для создания высоконадежных сетей этой меры бывает недостаточно, и тогда приходится использовать метод физического разделения сетей на открытую (для доступа в интернет) и закрытую (корпоративную). У этого решения есть два серьезных недостатка. Во-первых, сотрудникам, которым по долгу службы необходим доступ в обе сети, приходится ставить на рабочее место второй ПК. В результате рабочий стол превращается в пульт оператора центра управления полетом или авиадиспетчера. Во-вторых, и это главное, приходится строить две сети, а это немалые дополнительные финансовые затраты и сложности с обеспечением защиты от ЭМИ (ведь кабели обеих сетей приходится проводить по общим коммуникациям). Если со второй проблемой приходится мириться, то устранить первый недостаток довольно просто: поскольку человек не в состоянии работать за двумя отдельными компьютерами одновременно, необходимо организовать специальное автоматизированное рабочее место (АРМ), предполагающее сеансовый характер работы в обеих сетях. Такое рабочее место — обычный компьютер, снабженный устройством управления доступом (УУД), в котором имеется переключатель сетей, выведенный на лицевую панель системного блока. Именно к устройству доступа и подключены жесткие диски компьютера. Каждый сеанс работы осуществляется под управлением своей операционной системы, загружаемой с отдельного жесткого диска. Доступ к накопителям, не участвующим в текущем сеансе работы, при переключении между сетями полностью блокируется [2]. Нет более надежной защиты данных, чем их полное уничтожение. Но уничтожить цифровую информацию не так-то просто. Кроме того, бывают случаи, когда от нее нужно избавиться мгновенно. Первую проблему можно решить, если основательно разрушить носитель. Именно для этого придуманы различные утилизаторы. Одни из них работают в точности как офисные шредеры (уничтожители бумаг), механически измельчая дискеты, магнитные и электронные карты, CD- и DVD-диски. Другие представляют собой специальные печи, в которых под воздействием высоких температур или ионизирующего излучения разрушаются любые носители, включая жесткие диски. Так, электродуговые и электроиндукционные установки могут разогреть носитель до температуры 1000-1200 К (примерно 730-930°C), а в комбинации с химическим воздействием, например с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), обеспечивается быстрый разогрев вплоть до 3000 К. После воздействия на носитель таких температур восстановить имевшуюся на нем информацию невозможно. Для автоматического уничтожения данных используются специальные модули, которые могут встраиваться в системный блок или исполняться как внешнее устройство с установленными в нем накопителями информации. Команда на полное уничтожение данных для таких аппаратов подается обычно дистанционно со специального брелока или с любых датчиков, которые вполне могут отслеживать как вторжение в помещение, так и несанкционированный доступ к устройству, его перемещение или попытку отключения питания. Информация в таких случаях уничтожается одним из двух способов: физическое разрушение накопителя (обычно химическими средствами) стирание информации в служебных областях дисков. Восстановить работоспособность накопителей после уничтожения служебных областей можно с помощью специальной аппаратуры, но данные будут потеряны безвозвратно. Подобные устройства исполняются в различных вариантах — для серверов, настольных систем и ноутбуков. Существуют также специальные модификации, разработанные для Министерства обороны: это полностью автономные комплексы с повышенной защитой и абсолютной гарантией срабатывания. Самый большой недостаток подобных систем – невозможность абсолютной страховки от случайного срабатывания. Можно себе представить, каким будет эффект, если, например, гражданин, осуществляющий техническое обслуживание, вскроет системный блок или отключит кабель монитора, забыв при этом заблокировать устройство защиты. ЗаключениеОбеспечение защиты информации сейчас становится, важнейшим условием нормального функционирования любой информационной системы. В защите информации сейчас можно выделить три основных и дополняющих друг друга направления: постоянное совершенствование технологий и организационно-технических мероприятий технологии обработки информации с целью ее защиты от внешних и внутренних угроз безопасности; блокирование несанкционированного доступа к информации при помощи специальных аппаратных средств; блокирование несанкционированного доступа к информации при помощи специальных программных средств. В существующей проблеме защиты информации в сетях, которая становится всё более актуальная, выделяются три основных аспекта уязвимости: опасность несанкционированного доступа к информации лицами, для которых она не предназначена; возможность искажения либо уничтожения конфиденциальной, ценной информации; возможность модификации информации, как случайная, так и умышленная. Аппаратные средства защиты информации эффективны и надежны. Именно поэтому они применяются тогда, когда речь идет о военных секретах или о нешуточных суммах денег. Библиографический списокАппаратные средства компьютера [Электронный ресурс]. URL: http://life-prog.ru/view_algoritmleng.php?id=1. Аппаратные средства — основа построения систем защиты от несанкционированного доступа к информации [Электронный ресурс]. URL: http://www.morepc.ru/security/naa/okbsapr-hwnaa.html. Браун, С. Мозаика и Всемирная паутина для доступа к Internet / С. Браун - М.: Мир: Малип: СК Пресс, 2011. 234 с. Защита персональных данных, защита от НСД [Электронный ресурс]. URL: http://www.npp-itb.spb.ru/persdan/pdpo.shtml. Информатика. Базовый курс: учебник / под ред. С. В. Симоновича. СПб: «Питер», 2012. 110 с. Информационная безопасность [Электронный ресурс]. URL: http://www.itsec.ru/articles2/Inf_security/tak-shto-zhe-takoe. Кафедра информатики и компьютерного проектирования [Электронный ресурс]. URL: http://technosystems1.narod.ru/study/computers/hardware.htm. Классификация средств защиты информации [Электронный ресурс]. URL: http://adilzom.narod.ru/5.2.htm. Левин, В.К. Защита информации в информационно-вычислительных системах и сетях / Программирование. N3. 2012. 90 с. Мельников В. П., Клейменов С. А., Петраков А. М. Информационная безопасность и защита информации. М.: Академия. 2011. 589 с. |