Программные и аппаратные средства ограничения доступа к ресурсам ПК и сетей. Курсовая работа. Программные и аппаратные средства ограничения доступа к ресурсам пк и сетей
 Скачать 128.73 Kb.
|
1 2 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «СИНЕРГИЯ» Факультет Информационных технологий КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине: информатика и программирование На тему: программные и аппаратные средства ограничения доступа к ресурсам ПК и сетей Работу выполнил студент группыОБП-1609МО Направление Прикладная информатика Кононов И.В. (Ф.И.О.) Научный руководитель Бенин Д.М. ____________________________ (Ф.И.О.) Содержание Введение……………………………………………………………………….......3 1. Проблемы угроз безопасности информации………………………………....5 2. Основные средства ограничения доступа к информации…………….….…11 2.1 Средства ограничения физического доступа……………………….….…..11 2.2 Биометрические средства защиты.................................................................15 2.2.1 Оптические сканеры…............................................................................…17 2.2.2 Полупроводниковые сканеры….................................................................18 2.3 Аппаратные средства криптографической защиты информации…..........19 2.4. Программные средства ограничения доступа к информации……...........23 2.4.1. Виртуальные частные сети…....................................................................24 2.4.2. Межсетевое экранирование…...................................................................26 2.5.Комплексная защита…...................................................................................28 Заключение…........................................................................................................30 Список используемой литературы………………………………......................32 Введение Информационные 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. С появлением всё новых угроз, совершенствования методов несанкционированного доступа к данным, обеспечение безопасности информации постоянно требует пристального внимания. 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, 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 ограничения доступа к информации, 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. 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 – «Программные и аппаратные средства ограничения доступа к ресурсам ПК и сетей». Объект курсовой – информационная безопасность. Предмет курсовой – средства ограничения доступа к ресурсам ПК и сетей. Цель курсовой - изучение и анализ средств ограничения доступа к ресурсам ПК и сетей. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи курсовой: рассмотреть угрозы информационной безопасности и их классификацию; охарактеризовать средства ограничения доступа к информации, их классификацию; раскрыть возможности аппаратных и программных средств ограничения доступа к информации, выявить их достоинства и недостатки. 1. Проблемы угроз безопасности информации Широкое 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 приведена ниже. 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 стремлениями людей. В качестве нарушителя могут выступать служащий, посетитель, конкурент. Действия нарушителя могут быть обусловлены разными мотивами: недовольство служащего своей карьерой, взятка, любопытство, конкурентная борьба, стремление самоутвердиться любой ценой. 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. Атакой на компьютерные сети называют действие, предпринимаемое нарушителем, которое заключается в поиске и использовании той или иной уязвимости. Другими словами, атака на компьютерные сети является реализацией угрозы безопасности информации в ней. 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. Классификация возможностей реализации угроз (атак), представляет собой совокупность возможных вариантов действий источника угроз определенными методами реализации с использованием уязвимостей, которые приводят к реализации целей атаки. Цель атаки может не совпадать с целью реализации угроз и может быть направлена на получение промежуточного результата, необходимого для достижения в дальнейшем реализации угрозы. В случае такого несовпадения атака рассматривается как этап подготовки к совершению действий, направленных на реализацию угрозы, т.е. как «подготовка к совершению» противоправного действия. Результатом атаки являются последствия, которые являются реализацией угрозы и/или способствуют такой реализации. 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) 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. Для 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. 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. 2. Основные средства ограничения доступа к информации Средства 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. Средства ограничения доступа к информации в части предотвращения преднамеренных действий в зависимости от способа реализации можно разделить на группы: Средства ограничения физического доступа. Средства защиты от несанкционированного доступа по сети. 2.1 Средства ограничения физического доступа Наиболее надежное решение проблемы ограничения физического доступа к компьютеру – использование аппаратных средств защиты информации от несанкционированного доступа, выполняющихся до загрузки операционной системы. Средства защиты данной категории называются «электронными замками». Пример электронного замка представлен на рисунке 1.  Рисунок 1. Аппаратно-программный модуль доверенной загрузки. Теоретически, любое программное средство контроля доступа может подвергнуться воздействию злоумышленника с целью искажения алгоритма работы такого средства и последующего получения доступа к системе. Поступить подобным образом с аппаратным средством защиты практически невозможно: все действия по контролю доступа пользователей электронный замок выполняет в собственной доверенной программной среде, которая не подвержена внешним воздействиям. На подготовительном этапе использования электронного замка выполняется его установка и настройка. Настройка включает в себя следующие действия, обычно выполняемые ответственным лицом – Администратором по безопасности: Создание списка пользователей, которым разрешен доступ на защищаемый компьютер. Для каждого пользователя формируется ключевой носитель (в зависимости от поддерживаемых конкретным замком интерфейсов – дискета, электронная таблетка iButton или смарт-карта), по которому будет производиться аутентификация пользователя при входе. Список пользователей сохраняется в энергонезависимой памяти замка. Формирование списка файлов, целостность которых контролируется замком перед загрузкой операционной системы компьютера. Контролю подлежат важные файлы операционной системы, например, следующие: системные библиотеки Windows; исполняемые модули используемых приложений; шаблоны документов Microsoft Word и т. д. Контроль целостности файлов представляет собой вычисление их эталонной контрольной суммы, например, хэширование по алгоритму ГОСТ Р 34.11-94, сохранение вычисленных значений в энергонезависимой памяти замка и последующее вычисление реальных контрольных сумм файлов, и сравнение с эталонными. В штатном режиме работы электронный замок получает управление от BIOS защищаемого компьютера после включения последнего. На этом этапе и выполняются все действия по контролю доступа на компьютер, а именно: Замок запрашивает у пользователя носитель с ключевой информацией, необходимой для его аутентификации. Если ключевая информация требуемого формата не предъявляется или если пользователь, идентифицируемый по предъявленной информации, не входит в список пользователей защищаемого компьютера, замок блокирует загрузку компьютера. Если аутентификация пользователя прошла успешно, замок рассчитывает контрольные суммы файлов, содержащихся в списке контролируемых, и сравнивает полученные контрольные суммы с эталонными. В случае, если нарушена целостность хотя бы одного файла из списка, загрузка компьютера блокируется. Для возможности дальнейшей работы на данном компьютере необходимо, чтобы проблема была разрешена Администратором, который должен выяснить причину изменения контролируемого файла и, в зависимости от ситуации, предпринять одно из следующих действий, позволяющих дальнейшую работу с защищаемым компьютером: пересчитать эталонную контрольную сумму для данного файла, т.е. зафиксировать измененный файл; восстановить исходный файл; удалить файл из списка контролируемых. Если все проверки пройдены успешно, замок возвращает управление компьютеру для загрузки штатной операционной системы. Поскольку описанные выше действия выполняются до загрузки операционной системы компьютера, замок обычно загружает собственную операционную систему (находящуюся в его энергонезависимой памяти – обычно это MS-DOS или аналогичная ОС, не предъявляющая больших требований к ресурсам), в которой выполняются аутентификация пользователей и проверка целостности файлов. В этом есть смысл и с точки зрения безопасности – собственная операционная система замка не подвержена каким-либо внешним воздействиям, что не дает возможности злоумышленнику повлиять на описанные выше контролирующие процессы. Информация о входах пользователей на компьютер, а также о попытках несанкционированного доступа сохраняется в журнале, который располагается в энергонезависимой памяти замка. Журнал может быть просмотрен Администратором. При использовании электронных замков существует ряд проблем, в частности: BIOS некоторых современных компьютеров может быть настроен таким образом, что управление при загрузке не передается BIOS’у замка. Для противодействия подобным настройкам замок должен иметь возможность блокировать загрузку компьютера (например, замыканием контактов Reset) в случае, если в течение определенного интервала времени после включения питания замок не получил управление. Злоумышленник может просто вытащить замок из компьютера. Однако, существует ряд мер противодействия: Различные организационно-технические меры: пломбирование корпуса компьютера, обеспечение отсутствие физического доступа пользователей к системному блоку компьютера и т. д. Существуют электронные замки, способные блокировать корпус системного блока компьютера изнутри специальным фиксатором по команде администратора – в этом случае замок не может быть изъят без существенного повреждения компьютера. Довольно часто электронные замки конструктивно совмещаются с аппаратным шифратором. В этом случае рекомендуемой мерой защиты является использование замка совместно с программным средством прозрачного (автоматического) шифрования логических дисков компьютера. При этом ключи шифрования могут быть производными от ключей, с помощью которых выполняется аутентификация пользователей в электронном замке, или отдельными ключами, но хранящимися на том же носителе, что и ключи пользователя для входа на компьютер. Такое комплексное средство защиты не потребует от пользователя выполнения каких-либо дополнительных действий, но и не позволит злоумышленнику получить доступ к информации даже при вынутой аппаратуре электронного замка. 2.2 Биометрические средства защиты. Биометрика – это научная дисциплина, изучающая способы измерения различных параметров человека с целью установления сходства или различий между людьми и выделения одного конкретного человека из множества других людей, или, другими словами, – наука, изучающая методики распознавания конкретного человека по его индивидуальным параметрам. Современные биометрические технологии могут применяться и применяются не только в серьезных режимных учреждениях, но и в повседневной жизни. Зачем нужны смарт-карты, ключи, пароли и другие подобные вещи, если они могут быть украдены, потеряны, забыты? Новое информационное общество требует от нас запоминания множества пин-кодов, паролей, номеров для электронной почты, доступа в Интернет, к сайту, к телефону… Список можно продолжать практически бесконечно. На помощь, пожалуй, сможет прийти только ваш уникальный личный биометрический пропуск – палец, рука или глаз. А во многих странах – и идентификатор личности, т. е. чип с вашими индивидуальными биометрическими параметрами, уже зашитый в документах, удостоверяющих личность. Биометрическая система, независимо от того, на какой из технологий она построена, работает по следующему принципу: сначала записывается образец биометрической характеристики человека, для большей точности часто делается несколько образцов. Собранные данные обрабатываются, переводятся в цифровой код. При идентификации и верификации в систему вводятся характеристики проверяемого человека. Далее они оцифровываются, а затем сравниваются с сохраненными образцами. По некоторому алгоритму система выявляет, совпадают они или нет, и выносит решение о том, удалось ли идентифицировать человека по предъявленным данным или нет. В биометрических системах могут быть использованы физиологические или поведенческие характеристики. К физиологическим относятся отпечатки пальцев, форма кисти руки, характеристики лица, рисунок радужной оболочки глаза. К поведенческим характеристикам можно отнести особенности или характерные черты поведения человека, приобретенные или появившиеся со временем, это могут быть динамика подписи, тембр голоса, динамика нажатия на клавиши и даже походка человека. Биометрические системы оценивают по двум основным параметрам: ошибкам первого рода — вероятность допуска «чужого» и второго рода – вероятность в отказе «своему». Современные системы могут обеспечивать вероятность ошибки первого рода в районе 0,001%, второго – около 1-5%. Одним из важнейших критериев наряду с точностью идентификации и верификации при разработке систем является «дружелюбность» каждой из технологий. Процесс должен быть быстрым и простым: например, встать перед видеокамерой, сказать несколько слов в микрофон или дотронуться до сканера отпечатков пальцев. Основным преимуществом биометрических технологий является быстрая и простая идентификация без причинения особых неудобств человеку. Идентификация по отпечаткам пальцев – наиболее распространенная и развитая биометрическая технология. До 60% биометрических приборов используют именно ее. Плюсы здесь очевидны: отпечатки пальцев каждого человека уникальны по своему рисунку, даже у близнецов они не совпадают. Сканеры последних поколений стали надежны, компактны и весьма доступны по цене. Для снятия отпечатка и дальнейшего распознавания образца используются три основные технологии: оптическая, полупроводниковая и ультразвуковая. 2.2.1 Оптические сканеры В основе их работы лежат оптические методы получения изображения. FTIR-сканеры (Frustrated Total Internal Reflection) используют эффект нарушенного полного внутреннего отражения. При этом палец просвечивается, а для приема световой картинки используется специальная камера. Оптоволоконные сканеры (Fiber Optic Scanners) представляют оптоволоконную матрицу, каждое волокно которой снабжено фотоэлементом. Принцип получения рисунка - фиксация остаточного света, проходящего через палец к поверхности сканера. Электрооптические сканеры (Electro-Optical Scanners). Специальный электрооптический полимер с помощью светоизлучающего слоя высвечивает отпечаток пальца, который фиксируется с помощью специальной камеры. Бесконтактные сканеры (Touchless Scanners). Палец прикладывается к специальному отверстию в сканере, несколько источников света его подсвечивают снизу. Отраженный свет через собирательную линзу проецируется на камеру. Контакта с поверхностью считывающего устройства не происходит. Роликовые сканеры (Roller-Style Scanners). При сканировании пользователь пальцем прокатывает небольшой прозрачный цилиндр. Внутри него размещены статический источник света, линза и камера. Во время движения пальца производится серия снимков папиллярного узора, соприкасающегося с поверхностью. 2.2.2 Полупроводниковые сканеры В основе их действия лежит использование свойств полупроводников, изменяющихся в местах контакта с гребнями папиллярного узора. Во всех полупроводниковых сканерах применяется матрица чувствительных микроэлементов. Емкостные сканеры (Сapacitive scanners) построены на эффекте изменения емкости pn-перехода полупроводникового прибора при контакте гребня папиллярного узора и элемента полупроводниковой матрицы. Чувствительные к давлению сканеры (pressure scanners). При прикладывании пальца к сканирующей поверхности выступы папиллярного узора оказывают давление на ряд сенсоров матрицы из пьезоэлементов, соответственно впадины никакого давления не оказывают. Матрица полученных напряжений преобразуется в изображение поверхности пальца. Термо-сканеры (thermal scanners) — используются сенсоры, состоящие из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение. При прикладывании пальца к сенсору по разнице температуры выступов папиллярного узора и температуры воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца, которая преобразуется в цифровое изображение. Радиочастотные сканеры (RF-Field scanners) — используется матрица чувствительных элементов, каждый из которых работает как маленькая антенна. Слабый радиосигнал направляется на сканируемую поверхность пальца, каждый из чувствительных элементов матрицы принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой микроантенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия вблизи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца. 2.3 Аппаратные средства криптографической защиты информации. В последнее время возрос интерес к современным аппаратным средствам криптографической защиты информации (АСКЗИ). Это обусловлено, прежде всего, простотой оперативностью их внедрения. Для этого достаточно у абонентов на передающей и приемной сторонах иметь аппаратуру АСКЗИ и комплект ключевых документов, чтобы гарантировать конфиденциальность циркулирующей в автоматизированных системах управления (АСУ) информации. Современные АСКЗИ строятся на модульном принципе, что дает возможность комплектовать структуру АСКЗИ по выбору заказчика. При разработке современных АСКЗИ приходится учитывать большое количества факторов, влияющих на эффективность их развития, что усложняет нахождение аналитических оценок по выбору обобщенного критерия оптимальности их структуры. К современным АСКЗИ как элементу АСУ предъявляют повышенные требования по безопасности, надежности и быстродействию обработки циркулирующей в системе информации. Безопасность обеспечивается гарантированной стойкостью шифрования и выполнением специальных требований, выбор которых обусловлен криптографическими стандартами. Надежность и быстродействие обработки информации зависят от состава выбранной структуры АСКЗИ включает в себя ряд функционально завешенных узлов и блоков, обеспечивающих заданную надежность и быстродействие. К ним относятся: входные устройства, предназначенные для ввода информации; устройства преобразования информации, предназначенные для передачи информации от входных устройств на устройства вывода в зашифрованном, расшифрованном или открытом виде; устройства вывода, предназначенные для вывода информации на соответствующие носители. Для нахождения обобщенного критерия оценки оптимальности структуры современной АСКЗИ достаточно рассмотреть основную цепь прохождения информации: адаптеры ввода, входные устройства, состоящие из клавиатуры, трансмиттера или фотосчитывателя, шифратора, устройства преобразования и устройство вывода. Остальные узлы и блоки не оказывают существенного влияния на прохождение информации. Из методологии системного подхода известно, что математическое описание сложной системы, к которой относится АСКЗИ, осуществляется путем иерархического разбиения её на элементарные составляющие. При это в математические модели вышестоящих уровней в качестве частных уровней в качестве частных критериев всегда должны включатся обобщенные критерии нижестоящих уровней. Следовательно, одно и то же понятие по отношению к низшему уровню может выступать в качестве обобщенно критерия, а по отношению к высшему- в качестве частного критерия. Подсистема вывода является оконечным устройством АСКЗИ, то есть находится на высшей ступени иерархии и включает в себя устройства отображения, печати и перфорации. Следовательно, на этом уровне в качестве целевой установки будет выступать быстрота обработки входящих криптограмм. Тогда в качестве обобщенного критерия целесообразно выбрать время обработки потока криптограмм за один цикл функционирования современных АСКЗИ, не превышающего заданного интервала времени и обусловленного необходимостью принятия управленческих решений. Подсистема обработки информации находится на втором уровне иерархии и включает в себя тракты печати и перфорации шифратор и систему управления и распределения потоком информации. Основные направления работ по рассматриваемому аспекту защиты можно сформулировать таким образом: -выбор рациональных систем шифрования для надежного закрытия информации; обоснование путей реализации систем шифрования в автоматизированных системах; разработка правил использования криптографических методов защиты в процессе функционирования автоматизированных систем; оценка эффективности криптографической защиты. К шифрам, предназначенным для закрытия информации в ЭВМ и автоматизированных системах, предъявляется ряд требований, в том числе: достаточная стойкость (надежность закрытия), простота шифрования и расшифрования от способа внутримашинного представления информации, нечувствительность к небольшим ошибкам шифрования, возможность внутримашинной обработки зашифрованной информации, незначительная избыточность информации за счет шифрования и ряд других. В той или иной степени, этим требованиям отвечают некоторые виды шифров замены, перестановки, гаммирования, а также шифры, основанные на аналитических преобразованиях шифруемых данных. Шифрование заменой (иногда употребляется термин "подстановка") заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены. Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по какому-то правилу в пределах какого-то блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном и неповторяющемся порядке перестановке можно достигнуть достаточной для практических приложений в автоматизированных системах стойкости шифрования. Шифрование гаммированием заключается в том, что символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности, именуемой гаммой. Стойкость шифрования определяется главным образом размером (длиной) неповторяющейся части гаммы. Поскольку с помощью ЭВМ можно генерировать практически бесконечную гамму, то данный способ считается одним из основных для шифрования информации в автоматизированных системах. Правда, при этом возникает ряд организационно-технических трудностей, которые, однако, не являются не преодолимыми. Шифрование аналитическим преобразованием заключается в том, что шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу (формуле). Можно, например, использовать правило умножения матрицы на вектор, причем умножаемая матрица является ключом шифрования (поэтому ее размер и содержание должны сохранятся в тайне), а символы умножаемого вектора последовательно служат символы шифруемого текста. Особенно эффективными являются комбинированные шифры, когда текст последовательно шифруется двумя или большим числом систем шифрования (например, замена и гаммирование, перестановка и гаммирование). Считается, что при этом стойкость шифрования превышает суммарную стойкость в составных шифрах. Каждую из рассмотренных систем шифрования можно реализовать в автоматизированной системе либо программным путем, либо с помощью специальной аппаратуры. Программная реализация по сравнению с аппаратной является более гибкой и обходится дешевле. Однако аппаратное шифрование в общем случае в несколько раз производительнее. Это обстоятельство при больших объемах закрываемой информации имеет решающее значение. 2.4. Программные средства ограничения доступа к информации. Программные средства - это объективные формы представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования компьютеров и компьютерных устройств с целью получения определенного результата, а также подготовленные и зафиксированные на физическом носителе материалы, полученные в ходе их разработок, и порождаемые ими аудиовизуальные отображения. К программным средствам ограничения доступа относятся специальные программы, которые предназначены для выполнения функций защиты и включаются в состав программного обеспечения систем обработки данных. Программная защита является наиболее распространенным видом защиты, чему способствуют такие положительные свойства данного средства, как универсальность, гибкость, простота реализации, практически неограниченные возможности изменения и развития и т.п. Наиболее действенными методами ограничения доступа по компьютерным сетям являются виртуальные частные сети (VPN – Virtual Private Network) и межсетевое экранирование. Рассмотрим их подробно. 2.4.1. Виртуальные частные сети Виртуальные частные сети обеспечивают автоматическую защиту целостности и конфиденциальности сообщений, передаваемых через различные сети общего пользования, прежде всего, через Интернет. Фактически, VPN – это совокупность сетей, на внешнем периметре которых установлены VPN-агенты. VPN-агент – это программа (или программно-аппаратный комплекс), собственно обеспечивающая защиту передаваемой информации путем выполнения описанных ниже операций. Перед отправкой в сеть любого IP-пакета VPN-агент производит следующее: Из заголовка IP-пакета выделяется информация о его адресате. Согласно этой информации на основе политики безопасности данного VPN-агента выбираются алгоритмы защиты (если VPN-агент поддерживает несколько алгоритмов) и криптографические ключи, с помощью которых будет защищен данный пакет. В том случае, если политикой безопасности VPN-агента не предусмотрена отправка IP-пакета данному адресату или IP-пакета с данными характеристиками, отправка IP-пакета блокируется. С помощью выбранного алгоритма защиты целостности формируется и добавляется в IP-пакет электронная цифровая подпись (ЭЦП), имитоприставка или аналогичная контрольная сумма. С помощью выбранного алгоритма шифрования производится зашифрование IP-пакета. С помощью установленного алгоритма инкапсуляции пакетов зашифрованный IP-пакет помещается в готовый для передачи IP-пакет, заголовок которого вместо исходной информации об адресате и отправителе содержит соответственно информацию о VPN-агенте адресата и VPN-агенте отправителя. Т.е. выполняется трансляция сетевых адресов. Пакет отправляется VPN-агенту адресата. При необходимости, производится его разбиение и поочередная отправка результирующих пакетов. При приеме IP-пакета VPN-агент производит следующее: Из заголовка IP-пакета выделяется информация о его отправителе. В том случае, если отправитель не входит в число разрешенных (согласно политике безопасности) или неизвестен (например, при приеме пакета с намеренно или случайно поврежденным заголовком), пакет не обрабатывается и отбрасывается. Согласно политике безопасности выбираются алгоритмы защиты данного пакета и ключи, с помощью которых будет выполнено расшифрование пакета и проверка его целостности. Выделяется информационная (инкапсулированная) часть пакета и производится ее расшифрование. Производится контроль целостности пакета на основе выбранного алгоритма. В случае обнаружения нарушения целостности пакет отбрасывается. Пакет отправляется адресату (по внутренней сети) согласно информации, находящейся в его оригинальном заголовке. VPN-агент может находиться непосредственно на защищаемом компьютере. В этом случае с его помощью защищается информационный обмен только того компьютера, на котором он установлен, однако описанные выше принципы его действия остаются неизменными. Основное правило построения VPN – связь между защищенной ЛВС и открытой сетью должна осуществляться только через VPN-агенты. Категорически не должно быть каких-либо способов связи, минующих защитный барьер в виде VPN-агента. Т.е. должен быть определен защищаемый периметр, связь с которым может осуществляться только через соответствующее средство защиты. Политика безопасности является набором правил, согласно которым устанавливаются защищенные каналы связи между абонентами VPN. Такие каналы обычно называют туннелями, аналогия с которыми просматривается в следующем: Вся передаваемая в рамках одного туннеля информация защищена как от несанкционированного просмотра, так и от модификации. Инкапсуляция IP-пакетов позволяет добиться сокрытия топологии внутренней ЛВС: из Интернет обмен информации между двумя защищенными ЛВС виден как обмен информацией только между их VPN-агентами, поскольку все внутренние IP-адреса в передаваемых через Интернет IP-пакетах в этом случае не фигурируют. Правила создания туннелей формируются в зависимости от различных характеристик IP-пакетов, например, основной при построении большинства VPN протокол IPSec (Security Architecture for IP) устанавливает следующий набор входных данных, по которым выбираются параметры туннелирования и принимается решение при фильтрации конкретного IP-пакета: IP-адрес источника. Это может быть не только одиночный IP-адрес, но и адрес подсети или диапазон адресов. IP-адрес назначения. Также может быть диапазон адресов, указываемый явно, с помощью маски подсети или шаблона. Идентификатор пользователя (отправителя или получателя). Протокол транспортного уровня (TCP/UDP). Номер порта, с которого или на который отправлен пакет. 2.4.2. Межсетевое экранирование Межсетевой экран представляет собой программное или программно-аппаратное средство, обеспечивающее защиту локальных сетей и отдельных компьютеров от несанкционированного доступа со стороны внешних сетей путем фильтрации двустороннего потока сообщений при обмене информацией. Фактически, межсетевой экран является «урезанным» VPN-агентом, не выполняющим шифрование пакетов и контроль их целостности. Межсетевые экраны бывают нескольких типов: Прокси-сервер - это один из первых типов межсетевого экрана. Прокси-сервер служит шлюзом между сетями для конкретного приложения. Прокси-серверы могут выполнять дополнительные функции, например кэширование и защиту контента, препятствуя прямым подключениям из-за пределов сети. Однако это может отрицательно сказаться на пропускной способности и производительности поддерживаемых приложений. Межсетевой экран с контролем состояния сеансов. Сегодня межсетевой экран с контролем состояния сеансов считается «традиционным». Он пропускает или блокирует трафик с учетом состояния, порта и протокола. Он осуществляет мониторинг всей активности с момента открытия соединения и до его закрытия. Решения о фильтрации принимаются на основании как правил, определяемых администратором, так и контекста. Под контекстом понимается информация, полученная из предыдущих соединений и пакетов, принадлежащих данному соединению. Межсетевой экран UTM (Unified threat management, шлюз безопасности) Типичное устройство UTM, как правило, сочетает такие функции, как контроль состояния сеансов, предотвращение вторжений и антивирусное сканирование. Также оно может включать в себя дополнительные службы, а зачастую — и управление облаком. Основные достоинства UTM — простота и удобство. Межсетевой экран нового поколения (NGFW) Современные межсетевые экраны не ограничиваются фильтрацией пакетов и контролем состояния сеансов. Большинство компаний внедряет межсетевые экраны нового поколения, чтобы противостоять современным угрозам, таким как сложное вредоносное ПО и атаки на уровне приложений. Согласно определению компании Gartner, Inc., межсетевой экран нового поколения должен иметь: стандартные функции МСЭ, такие как контроль состояния сеансов; встроенную систему предотвращения вторжений; функции учета и контроля особенностей приложений, позволяющие распознавать и блокировать приложения, представляющие опасность; схему обновления, позволяющую учитывать будущие каналы информации; технологии защиты от постоянно меняющихся и усложняющихся угроз безопасности. По аналогии с VPN-агентами существуют и персональные межсетевые экраны, защищающие только компьютер, на котором они установлены. Межсетевые экраны также располагаются на периметре защищаемых сетей и фильтруют сетевой трафик согласно настроенной политике безопасности. 2.5.Комплексная защита Электронный замок может быть разработан на базе аппаратного шифратора. В этом случае получается одно устройство, выполняющее функции шифрования, генерации случайных чисел и защиты от НСД. Такой шифратор способен быть центром безопасности всего компьютера, на его базе можно построить полнофункциональную систему криптографической защиты данных, обеспечивающую, например, следующие возможности: Защита компьютера от физического доступа. Защита компьютера от НСД по сети и организация VPN. Шифрование файлов по требованию. Автоматическое шифрование логических дисков компьютера. Вычисление/проверка ЭЦП. Защита сообщений электронной почты. Пример организации комплексной защиты компьютеров и межсетевого обмена данными на базе программных и аппаратных решений фирмы АНКАД приведен на рисунке 2. 1 2 |