Математика. Безопасность
 Скачать 102.16 Kb.
|
|
Петров А. А. К К К К К ОМПЬЮТЕРНАЯ ОМПЬЮТЕРНАЯ ОМПЬЮТЕРНАЯ ОМПЬЮТЕРНАЯ ОМПЬЮТЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ Криптографические методы защиты Москва, 2008 ББК 32.973.26-018.2 П30 Петров А. А. П30 Компьютерная безопасность. Криптографические методы защи- ты. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 448 с.: ил. ISBN 5-89818-064-8 В книге рассматриваются актуальные вопросы защиты данных при создании распределенных информационных систем масштаба предприятия, приводятся подробные описания принципов приме- нения современных криптографических средств, имеющихся на рынке («Криптон», «Верба», «Шип», «Игла» и др.). Значительное место уделяется проблемам сохранения тайны при финансовых об- менах через Internet, а также электронной коммерции. Завершают книгу приложения, посвященные практическим реко- мендациям по самым острым вопросам обеспечения защиты инфор- мации. ББК 32.973.26-018.2 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может га- рантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В свя- зи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связан- ные с использованием книги. © Петров А. А. © Компания АйТи ISBN 5-89818-064-8 © ДМК , 2008 Пресс Содержание О книге О книге О книге О книге О книге ......................................................................................................................................... 7 Предисловие Предисловие Предисловие Предисловие Предисловие .......................................................................................................................... 10 Введение Введение Введение Введение Введение ................................................................................................................................... 14 Глава I Глава I Глава I Глава I Глава I Общие сведения по классической криптографии Общие сведения по классической криптографии Общие сведения по классической криптографии Общие сведения по классической криптографии Общие сведения по классической криптографии ...................................... 21 1.1. Общие сведения ......................................................................................................... 21 1.1.1. Стойкость алгоритмов шифрования ............................................................ 23 1.1.2. Типы алгоритмов шифрования ...................................................................... 28 1.1.3. Аппаратная и программная реализация алгоритмов шифрования ................................................................................ 31 1.2. Алгоритмы блочного шифрования ...................................................................... 34 1.2.1. Общие сведения ............................................................................................... 34 1.2.2. Алгоритм DES ..................................................................................................... 40 1.2.3. Алгоритм блочного шифрования .................................................................. 46 1.2.4. Применение алгоритмов блочного шифрования ..................................... 51 1.3. Асимметричные алгоритмы шифрования ......................................................... 53 1.3.1. Общие сведения ............................................................................................... 53 1.3.2. Стандарт асимметричного шифрования RSА ........................................... 55 1.3.3. Стойкость алгоритма RSA ............................................................................... 57 1.3.4. Методы ускорения вычислений, применяемых в асимметричных алгоритмах ........................................................................ 59 1.3.5. Практическое применение ............................................................................. 62 1.4. Электронно-цифровая подпись ............................................................................ 65 1.4.1. Общие положения ............................................................................................ 65 1.4.2. Атаки на ЭЦП .................................................................................................... 68 1.4.3. Алгоритм DSA .................................................................................................... 70 1.4.4. Стандарт на процедуры выработки и проверки ЭЦП ............................ 72 1.4.5. Практическое применение ЭЦП .................................................................. 74 1.4.6. Арбитраж ЭЦП ................................................................................................. 76 1.5. Хэш-функции ................................................................................................................. 78 1.5.1. Общие сведения ............................................................................................... 78 1.5.2. Типы хэш-функций ............................................................................................. 79 1.5.3. Требования к хэш-функциям ........................................................................... 83 1.5.4. Стойкость хэш-функций ................................................................................... 84 4 1.6. Ключевая информация ............................................................................................. 85 1.6.1. Общие сведения ............................................................................................... 85 1.6.2. Генерация ключевой информации ................................................................ 86 1.6.3. Хранение ключей .............................................................................................. 88 1.6.4. Распределение ключей .................................................................................... 89 1.6.5. Минимальная длина ключа ............................................................................. 90 Глава II Глава II Глава II Глава II Глава II Теоретические аспекты создания Теоретические аспекты создания Теоретические аспекты создания Теоретические аспекты создания Теоретические аспекты создания и применения криптографических протоколов и применения криптографических протоколов и применения криптографических протоколов и применения криптографических протоколов и применения криптографических протоколов ............................................ 93 2.1. Общие сведения ......................................................................................................... 93 2.1.1. Область применения ....................................................................................... 93 2.1.2. Вопросы безопасности криптопротоколов ............................................... 95 2.1.3. Формальные методы анализа криптопротоколов ................................... 99 2.2. Протоколы аутентификации ................................................................................ 104 2.2.1. Общие сведения ............................................................................................. 104 2.2.2. Простая аутентификация .............................................................................. 109 2.2.3. Строгая аутентификация .............................................................................. 113 2.2.4. Протоколы аутентификации, обладающие свойством доказательства с нулевым знанием ............. 121 2.3. Протоколы распределения и управления ключевой информацией ... 124 2.3.1. Протоколы распределения ключевой информации .............................. 124 2.3.2. Управление ключевой информацией ........................................................ 139 2.4. Специфические криптографические протоколы ......................................... 157 2.4.1. Безопасные выборы ....................................................................................... 157 2.4.2. Совместная подпись контракта .................................................................. 159 2.4.3. Групповая подпись .......................................................................................... 160 2.4.4. Доверенная подпись ...................................................................................... 161 2.4.5. Неоспариваемая подпись ............................................................................ 162 2.4.6. Слепая подпись ............................................................................................... 163 2.4.7. Забывающая передача ................................................................................. 165 2.4.8. Подбрасывание монеты по телефону ....................................................... 166 2.4.9. Разделение знания секрета ......................................................................... 167 Глава III Глава III Глава III Глава III Глава III Комп Комп Комп Комп Компьютерная безопасность ьютерная безопасность ьютерная безопасность ьютерная безопасность ьютерная безопасность и практическое применение криптог и практическое применение криптог и практическое применение криптог и практическое применение криптог и практическое применение криптографии рафии рафии рафии рафии .................................................. 169 3.1. Общие сведения ....................................................................................................... 169 3.1.1. Физический и канальный уровни ................................................................ 176 3.1.2. Сетевой уровень ............................................................................................. 177 3.1.3. Транспортный уровень .................................................................................. 179 Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты 5 3.1.4. Прикладной уровень ...................................................................................... 179 3.1.5. Обзор стандартов в области защиты информации .............................. 180 3.1.6. Подсистема информационной безопасности ......................................... 185 3.2. Защита локальной рабочей станции ............................................................... 189 3.2.1. Угрозы и задачи информационной безопасности для локальных рабочих станций .................................................................. 190 3.2.2. Методы и средства обеспечения информационной безопасности локальных рабочих станций ......................................................................... 196 3.2.3. Организационно-технические меры защиты локальной рабочей станции ........................................................................ 216 3.2.4. Штатные средства защиты современных операционных систем на примере Windows NT ............................................................................... 221 3.2.5. Аудит .................................................................................................................. 229 3.3. Защита в локальных сетях ..................................................................................... 231 3.3.1. Общие вопросы безопасности в ЛВС ...................................................... 232 3.3.2. Безопасность в сетях Novell NetWare ....................................................... 237 3.3.3. Безопасность в сетях Windows NT ............................................................. 241 3.3.4. Система Secret Net NT .................................................................................. 257 3.4. Защита информации при межсетевом взаимодействии .......................... 260 3.4.1. Общие сведения ............................................................................................. 260 3.4.2. Обеспечение защиты информации при построении VPN ................... 270 3.5. Защита технологии «клиент-сервер» ............................................................... 292 3.5.1. Типовые угрозы и обеспечение информационной безопасности при использовании технологии «клиент-сервер» .................................... 294 3.5.2. Подходы, применяемые к обеспечению информационной безопасности в клиент-серверных ИВС ................. 300 3.5.3. Криптографические протоколы, используемые для защиты технологии «клиент-сервер» ................................................... 302 3.5.4. Решения по защите информации в Web-технологиях ........................... 312 3.6. Применение межсетевых экранов .................................................................... 317 3.6.1. Пакетные фильтры .......................................................................................... 318 3.6.2. Шлюзы сеансового уровня .......................................................................... 320 3.6.3. Шлюзы уровня приложений ......................................................................... 321 3.6.4. Использование межсетевых экранов для создания VPN ...................... 323 3.6.5. Proxy-серверы .................................................................................................. 324 3.6.6. Виды подключения межсетевых экранов ................................................... 326 3.6.7. Использование межсетевых экранов ........................................................ 328 3.6.8. Применение криптографии в межсетевых экранах на примере CheckPoint Firewall-1 ............................................................... 329 Содержание 6 3.7. Защита электронной почты .................................................................................. 336 3.7.1. Принципы защиты электронной почты ...................................................... 337 3.7.2. Средства защиты электронной почты ........................................................ 340 3.7.3. Защита в архитектуре X.400 ........................................................................ 351 3.8. Корпоративные системы и опыт обеспечения информационной безопасности в них ............................................................ 361 3.8.1. Система S.W.I.F.T. ........................................................................................... 361 3.8.2. Технология SmartСity ...................................................................................... 372 3.8.3. Система UEPS .................................................................................................. 380 3.9. Электронные платежные системы и Internet .................................................. 382 3.9.1. Классификация платежных систем .............................................................. 383 3.9.2. Теоретические основы электронных денег ............................................... 393 3.9.3. Смарт-карты .................................................................................................... 397 3.9.4. Средства обеспечения безопасности электронных платежных систем ................................................................... 401 Приложение 1. Приложение 1. Приложение 1. Приложение 1. Приложение 1. Сравнительные характеристики Сравнительные характеристики Сравнительные характеристики Сравнительные характеристики Сравнительные характеристики отечественных средств построения VPN отечественных средств построения VPN отечественных средств построения VPN отечественных средств построения VPN отечественных средств построения VPN ................... 407 Приложение 2. Приложение 2. Приложение 2. Приложение 2. Приложение 2. Система Система Система Система Система санкционированного до санкционированного до санкционированного до санкционированного до санкционированного дост ст ст ст ступа упа упа упа упа к ресурсам корпоративной к ресурсам корпоративной к ресурсам корпоративной к ресурсам корпоративной к ресурсам корпоративной информационной системы информационной системы информационной системы информационной системы информационной системы .................................................... 418 Приложение 3. Приложение 3. Приложение 3. Приложение 3. Приложение 3. Ресурсы в Internet, посвященные Ресурсы в Internet, посвященные Ресурсы в Internet, посвященные Ресурсы в Internet, посвященные Ресурсы в Internet, посвященные вопросам компьютерной безопасности вопросам компьютерной безопасности вопросам компьютерной безопасности вопросам компьютерной безопасности вопросам компьютерной безопасности .................... 433 Список рекомендуемой литературы Список рекомендуемой литературы Список рекомендуемой литературы Список рекомендуемой литературы Список рекомендуемой литературы .................................................................. 437 Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты О КНИГЕ В настоящее время издано много руководств, справочников, пособий по проблемам защиты информации. Это и переводные книги, и оригинальные работы отечественных авторов, и вузовские учебники. У подавляющего большинства авторов книги либо чересчур «теоретичны», либо предельно популярны. И то, и другое отпугивает читателей-практиков, которым по- нимание теории необходимо для ее конкретного применения. Монография А. Петрова «Компьютерная безопасность. Криптографи- ческие методы защиты» является в этом смысле приятным исключением. Наряду с описанием шифрующих преобразований и цифровой подписи в книге содержатся и актуальные сведения о современных криптографи- ческих протоколах, и практическая информация, посвященная прин- ципам применения имеющихся на рынке сертифицированных криптог- рафических средств («Криптон», «Верба», «Шип», «Игла» и др.). Нельзя не отметить и те разделы книги, в которых излагаются теорети- ческие основы компьютерной безопасности. Здесь впервые систематизи- рованы и всесторонне рассмотрены атаки на современные компьютерные системы и различные способы защиты от них. Монография, несомненно, представляет интерес для широкого круга чи- тателей, в том числе обучающихся по типовым программам специальностей «Введение в криптографию», «Компьютерная безопасность», «Програм- мно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности». А. Ю. Щербаков, доктор технических наук, научный консультант подразделения ФАПСИ, руководитель группы систем защиты от информационного оружия, почетный член Европейской ассоциации хакеров, профессор кафедры «Информационная безопасность» Московского государственного института электроники и математики 8 Разработчикам информационных систем повышенной сложности, таких как корпоративные информационные системы или информационные сис- темы масштаба крупного предприятия, в последнее время приходится ре- шать задачи, удачное решение которых полностью зависит от точного со- блюдения основополагающих и общепринятых правил проектирования и эксплуатации виртуальных конструкций, как-то: • поддержка стандартов, подразумевающая соответствие общепринятым технологическим стандартам, которыми руководствуются фирмы-про- изводители программного обеспечения; • масштабируемость, означающая, что программное обеспечение долж- но работать с приемлемой производительностью без внесения в него существенных изменений при увеличении мощности и количества ис- пользуемого оборудования; • многозвенность, где требуется, чтобы каждый уровень системы (кли- ент, Web-сервер, сервер приложений, сервер баз данных) отвечал и ре- ализовывал только те функции, которые ему наиболее присущи; • обеспечение (по возможности) аппаратно-платформенной независи- мости программного обеспечения, используемого при разработке сис- темы; • коммуникативность и интегрированность, что означает возможность различных уровней системы взаимодействовать между собой, как по данным, так и по приложениям; • защищенность. Безусловно, существуют и другие, менее важные задачи, но здесь хо- телось бы отметить, что любая из перечисленных проблем внедрения корпоративных информационных систем на базе технологий Internet/ intranet может быть успешно реализована только при наличии хорошо организованных средств защиты информации, централизованного управле- ния информационными ресурсами и разграничения доступа к ним. Осо- бенно это важно при обеспечении доступа пользователей из внешних сетей к ресурсам корпоративной ИС по так называемой еxtranet-техно- логии. Как раз одному из этих направлений – защите информации в распреде- ленных сетях – и посвящена книга А. Петрова «Компьютерная безопас- ность. Криптографические методы защиты», которую мне особенно при- ятно представить коллегам и читателям. На сегодняшний день обеспечение безопасности потоков данных явля- ется одним из самых перспективных направлений науки и техники, имею- щих большое теоретическое и практическое значение. Компьютерная безопасность. Криптографические методы защиты 9 Автору удалось собрать в книге солидный фактический материал, систе- матизировать его, изложить свою точку зрения по конкретным вопросам, касающимся практического использования не только отечественных, но и зарубежных криптографических методов и средств защиты информации. В приложениях, написанных сотрудниками ЦБ России, приведен спи- сок известных серверов по проблемам защиты информации. Эти сведения, безусловно, позволят читателям расширить свои знания в данной области. Я надеюсь, что после знакомства с представляемой книгой моим колле- гам станут ближе и понятнее проблемы защиты информации, в том смыс- ле, что работа начинается с проектирования архитектуры информацион- ной системы и заканчивается выбором средств на уровне шифрования. Занимаясь вопросами создания реальных информационных систем, нам часто не хватает времени познакомиться и тем более сравнить различные варианты реализации средств защиты информации. Надеюсь, что данная книга и приложения к ней позволят уважаемым читателям и коллегам раз- личить новые направления в такой широкой и в то же время такой специ- альной теме, как проблема построения защищенных информационных си- стем. В. С. Лаптев, кандидат технических наук, президент Фонда развития программной инженерии О книге П РЕДИСЛОВИЕ В настоящее время первостепенным фактором, влияющим на политичес- кую и экономическую составляющие национальной безопасности, являет- ся степень защищенности информации и информационной среды. Вот по- чему важное значение приобретают вопросы обеспечения безопасности информационных и телекоммуникационных технологий и гарантирован- ной защиты данных в компьютерных сетях экономически значимых струк- тур. О необходимости надежной защиты свидетельствуют многочисленные компьютерные преступления, совершаемые как в кредитно-финансовой сфере, так и в государственных органах. При этом заметно увеличилось число противоправных деяний, совершенных путем удаленных атак с ис- пользованием территориально-распределенных сетей передачи данных. Подобные правонарушения опасны тем, что на сегодняшний день устояв- шейся практики борьбы с ними не существует. Вместе с тем необходимо отметить, что, несмотря на резкое возрастание интереса к проблемам защиты информации, в отечественной научно-тех- нической литературе данная тема освещена слабо, и автор в меру своих сил попытался заполнить этот пробел. В предлагаемой книге рассматривают- ся вопросы применения криптографии для защиты информации в совре- менных информационно-телекоммуникационных системах, отражающие только одну из областей компьютерной безопасности, однако, на взгляд автора, на сегодняшний день наиболее значимую. В книге освещаются как теоретические аспекты применения классической криптографии (глава 1) и современных криптографических протоколов (глава 2), так и практичес- кие вопросы (глава 3), которые возникают при осуществлении защиты ин- формации криптографическими методами и средствами. В данной книге также затрагиваются проблемы защиты платежных сис- тем в Internet, безопасность современных операционных систем (Windows NT и Novell NetWare) и ряд других актуальных вопросов компьютерной безопасности. Во введении обсуждается терминология, а также цели и задачи, возни- кающие при обеспечении информационной безопасности. Здесь определя- ется роль криптографических протоколов как наиболее перспективного |