Защита информации в локальных сетях. Методы и средства защиты информации в компьютерных сетях Современные методы защиты информации в компьютерных сетях

18.03.1995 Дмитрий Ведев

Надежность выполнения электронных платежей, работы «безбумажного» документооборота и других критичных для бизнеса приложений зависят от эффективности локальных сетей, сбой которых парализует работу всей компании, приводя к ощутимым материальным потерям. По статистике от Infonetics, сбои в среднестатистической североамериканской локальной сети происходят 23,6 раза в течение года, а затраты на их устранение составляют в среднем около 5 часов. Потери компании - владельца сети при этом составляют от одной до пятидесяти тыс долл в час. При этом учитываются не только прямые затраты на ликвидацию повреждения, но и упущенная выгода, потеря рабочего времени и иной ущерб.

Данные о потерях российских компаний от сбоев в работе локальных сетей публикуются редко, однако можно предположить, что и для них проблема отказоустойчивости сети и защиты данных является актуальной. Ведь не секрет, что многие российские фирмы на заре своей деятельности отдавали предпочтение наиболее дешевым и, зачастую, наименее надежным сетевым решениям. По данным анкетирования 100 администраторов локальных сетей, проведенного фирмой АйТи в январе этого года, серьезные сбои в работе сетевого оборудования и программного обеспечения в большинстве российских фирм происходят не реже, чем один раз в месяц.

Не случайно, что защита данных в компьютерных сетях становится одной из самых острых проблем в современной информатике. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа информационной безопасности, которая должна обеспечивать .

- целостность данных - защиту от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения данных;

- конфиденциальность информации и, одновременно,

Следует также отметить, что отдельные сферы деятельности (банковские и финансовые институты, информационные сети, системы государственного управления, оборонные и специальные структуры) требуют специальных мер безопасности данных и предъявляют повышенные требования к надежности функционирования информационных систем, в соответствии с характером и важностью решаемых ими задач. В данной статье мы не будем затрагивать вопросы специальных систем безопасности, а остановимся на общих вопросах защиты информации в компьютерных сетях.

При рассмотрении проблем защиты данных в сети прежде всего возникает вопрос о классификации сбоев и нарушений прав доступа, которые могут привести к уничтожению или нежелательной модификации данных. Среди таких потенциальных "угроз" можно выделить:

1. Сбои оборудования:

Сбои кабельной системы; - перебои электропитания; - сбои дисковых систем; - сбои систем архивации данных;

2. Потери информации из-за некорректной работы ПО:

Сбои работы серверов, рабочих станций, сетевых карт и т. д.; - потеря или изменение данных при ошибках ПО;

3. Потери, связанные с несанкционированным доступом:

Потери при заражении системы компьютерными вирусами; - несанкционированное копирование, уничтожение или подделка информации;

4. Потери информации, связанные с неправильным хранением архивных данных.

5. Ошибки обслуживающего персонала и пользователей.

Ознакомление с конфиденциальной информацией, составляющей тайну, посторонних лиц; - случайное уничтожение или изменение данных;

В зависимости от возможных видов нарушений работы сети (под нарушением работы мы также понимаем и несанкционированный доступ) многочисленные виды защиты информации объединяются в два основных класса:

Средства физической защиты, включающие средства защиты кабельной системы, систем электропитания, средства архивации, дисковые массивы и т. д.

- программные средства защиты, в том числе: антивирусные программы, системы разграничения полномочий, программные средства контроля доступа.

- административные меры защиты, включающие контроль доступа в помещения, разработку стратегии безопасности фирмы, планов действий в чрезвычайных ситуациях и т.д.

Следует отметить, что подобное деление достаточно условно, поскольку современные технологии развиваются в направлении сочетания программных и аппаратных средств защиты. Наибольшее распространение такие программно-аппаратные средства получили, в частности, в области контроля доступа, защиты от вирусов и т. д.

Физическая защита данных

Кабельная система

Кабельная система остается главной "ахилессовой пятой" большинства локальных вычислительных сетей: по данным различных исследований, именно кабельная система является причиной более чем половины всех отказов сети . В связи с этим кабельной системе должно уделяться особое внимание с самого момента проектирования сети.

Наилучшим способом избавить себя от "головной боли" по поводу неправильной прокладкй кабеля является использование получивших широкое распространение в последнее время так называемых структурированных кабельных систем, использующих одинаковые кабели для передачи данных в локальной вычислительной сети, локальной телефонной сети, передачи видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем. К структурированным кабельным системам относятся, например, SYSTIMAX SCS фирмы АТ&T, OPEN DECconnect компании Digital, кабельная система корпорации IBM.

Понятие "структурированность" означает, что кабельную систему здания можно разделить на несколько уровней в зависимости от назначения и месторасположения компонентов кабельной системы. Например, кабельная система SYSTIMAX SCS состоит из:

Некорректное использование программного и аппаратного обеспечения, ведущее к уничтожению или изменению данных. - Внешней подсистемы (campus subsystem) - Аппаратных (equipment room) - Административной подсистемы (administrative subsystem) - Магистрали (backbone cabling) - Горизонтальной подсистемы (horizontal subsystem)

Внешняя подсистема состоит из медного и оптоволоконного кабеля, устройств электрической защиты и заземления и связывает коммуникационную и обрабатывающую аппаратуру в здании (или комплексе зданий). Кроме того, в эту подсистему входят устройства сопряжения внешних кабельных линий с внутренними.

Аппаратные служат для размещения различного коммуникационного оборудования, предназначенного для обеспечения работы административной подсистемы.

Административная подсистема предназначена для быстрого и легкого управления кабельной системой SYSTIMAX SCS при изменении планов размещения персонала и отделов. В ее состав входят кабельная система (неэкранированная витая пара и оптоволокно), устройства коммутации и сопряжения магистрали и горизонтальной подсистемы, соединительные шнуры, маркировочные средства и т.д.

Магистраль состоит из медного кабеля или комбинации медного и оптоволоконного кабеля и вспомогательного оборудования. Она связывает между собой этажи здания или большие площади одного и того же этажа.

Горизонтальная система на базе витого медного кабеля расширяет основную магистраль от входных точек административной системы этажа к розеткам на рабочем месте.

И, наконец, оборудование рабочих мест включает в себя соединительные шнуры, адаптеры, устройства сопряжения и обеспечивает механическое и электрическое соединение между оборудованием рабочего места и горизонтальной кабельной подсистемой.

Наилучшим способом защиты кабеля от физических (а иногда и температурных и химических воздействий, например, в производственных цехах) является прокладка кабелей с использованием в различной степени защищенных коробов. При прокладке сетевого кабеля вблизи источников электромагнитного излучения необходимо выполнять следующие требования:

а) неэкранированная витая пара должна отстоять минимум на 15-30 см от электрического кабеля, розеток, трансформаторов и т. д.

б) требования к коаксиальному кабелю менее жесткие - расстояние до электрической линии или электроприборов должно быть не менее 10-15 см.

Другая важная проблема правильной инсталляции и безотказной работы кабельной системы - соответствие всех ее компонентов требованиям международных стандартов.

Наибольшее распространение в настоящее время получили следующие стандарты кабельных систем:

Спецификации корпорации IBM, которые предусматривают девять различных типов кабелей. Наиболее распространенным среди них является кабель IBM type 1 - экранированная витая пара (STP) для сетей Token Ring.

Система категорий Underwriters Labs (UL) представлена этой лабораторией совместно с корпорацией Anixter. Система включает пять уровней кабелей. В настоящее время система UL приведена в соответствие с системой категорий EIA/TIA.

Стандарт EIA/TIA 568 был разработан совместными усилиями UL, American National Standards Institute (ANSI) и Electronic Industry Association/Telecommunications Industry Association, подгруппой TR41.8. 1 для кабельных систем на витой паре (UTP).

В дополнение к стандарту EIA/TIA 568 существует документ DIS 1 180i, разработанный International Standard Organisation (ISO) и International Electrotechnical Commission (IEC). Данный стандарт использует термин "категория" для отдельных кабелей и термин "класс" для кабельных систем.

Необходимо также отметить, что требования стандарта EIA/TIA 568 относятся только к сетевому кабелю. Но реальные системы, помимо кабеля, включают также соединительные разъемы, розетки, распределительные панели и другие элементы. Использование только кабеля категории 5 не гарантирует создание кабельной системы этой категории. В связи с этим все вышеперечисленное оборудование должно быть также сертифицировано на соответствие данной категории кабельной системы.

Системы электроснабжения

Наиболее надежным средством предотвращения потерь информации при кратковременном отключении электроэнергии в настоящее время является установка источников бесперебойного питания. Различные по своим техническим и потребительским характеристикам, подобные устройства могут обеспечить питание всей локальной сети или отдельного компьютера в течение промежутка времени, достаточного для восстановления подачи напряжения или для сохранения информации на магнитные носители. Большинство источников бесперебойного питания одновременно выполняет функции и стабилизатора напряжения, что является дополнительной защитой от скачков напряжения в сети. Многие современные сетевые устройства - серверы, концентраторы, мосты и т. д. - оснащены собственными дублированными системами электропитания.

За рубежом крупные корпорации имеют собственные аварийные электрогенераторы или резервные линии электропитания. Эти линии подключены к разным подстанциям, и при выходе из строя одной из них электроснабжение осуществляется с резервной подстанции.

Системы архивирования и дублирования информации

Организация надежной и эффективной системы архивации данных является одной из важнейших задач по обеспечению сохранности информации в сети. В небольших сетях, где установлены один-два сервера, чаще всего применяется установка системы архивации непосредственно в свободные слоты серверов. В крупных корпоративных сетях наиболее предпочтительно организовать выделенный специализированный архивационный сервер.

Такой сервер автоматически производит архивирование информации с жестких дисков серверов и рабочих станций в указанное администратором локальной вычислительной сети время, выдавая отчет о проведенном резервном копировании. При этом обеспечивается управление всем процессом архивации с консоли администратора, например, можно указать конкретные тома, каталоги или отдельные файлы, которые необходимо архивировать. Возможна также организация автоматического архивирования по наступлении того или иного события ("event driven backup"), например, при получении информации о том, что на жестком диске сервера или рабочей станции осталось мало свободного места, или при выходе из строя одного из "зеркальных" дисков на файловом сервере. Среди наиболее распространенных моделей архивационных серверов можно выделить Storage Express System корпорации Intel, ARCserve for Windows, производства фирмы Cheyenne и ряд других.

Хранение архивной информации, представляющей особую ценность, должно быть организовано в специальном охраняемом помещении. Специалисты рекомендуют хранить дубликаты архивов наиболее ценных данных в другом здании, на случай пожара или стихийного бедствия. Для обеспечения восстановления данных при сбоях магнитных дисков в последнее время чаще всего применяются системы дисковых массивов - группы дисков, работающих как единое устройство, соответствующих стандарту RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks). Эти массивы обеспечивают наиболее высокую скорость записи/считывания данных, возможность полного восстановления данных и замены вышедших из строя дисков в "горячем" режиме (без отключения остальных дисков массива).

Организация дисковых массивов предусматривает различные технические решения, реализованные на нескольких уровнях.

Уровень 0 предусматривает простое разделение потока данных между двумя или несколькими дисками. Преимущество подобного решения заключается в увеличении скорости ввода/вывода пропорционально количеству задействованных в массиве дисков. В то же время такое решение не позволяет восстановить информацию при выходе из строя одного из дисков массива.

RAID уровня 1 заключается в организации так называемых "зеркальных" дисков. Во время записи данных информация основного диска системы дублируется на зеркальном диске, а при выходе из строя основного диска в работу тут же включается "зеркальный".

Уровни 2 и 3 предусматривают создание так называемых параллельных дисковых массивов, при записи на которые данные распределяются по дискам на битовом уровне. Специальный диск выделяется для сохранения избыточной информации, которая используется для восстановления данных при выходе из строя какого-либо из дисков массивов.

Уровни 4 и 5 представляют собой модификацию нулевого уровня, при котором поток данных распределяется по дискам массива. Отличие состоит в том, что на уровне 4 выделяется специальный диск для хранения избыточной информации, а на уровне 5 избыточная информация распределяется по всем дискам массива. Организация дисковых массивов в соответствии со стандартом 5 уровня обеспечивает высокую скорость считывания/записи информации и позволяет восстанавливать данные при сбое какого-либо диска без отключения всего дискового массива.

Среди всех вышеперечисленных уровней дисковых массивов уровни 3 и 5 являются наиболее предпочтительными и предполагают меньшие по сравнению с организацией "зеркальных" дисков материальные затраты при том же уровне надежности.

Повышение надежности и защита данных в сети, основанная на использовании избыточной информации, реализуются не только на уровне отдельных элементов сети, например дисковых массивов, но и на уровне сетевых ОС. Так, на протяжении последних десяти лет компания Novell реализует отказоустойчивые версии операционной системы Netware - SFT (System Fault Tolerance), предусматривающие три основных уровня:

- SFT Level I. Первый уровень предусматривает, в частности, создание дополнительных копий FAT и Directory Entries Tables, немедленную верификацию каждого вновь записанного на файловый сервер блока данных, а также резервирование на каждом жестком диске около 2% от объема диска. При обнаружении сбоя данные перенаправляются в зарезервированную область диска, а сбойный блок помечается как "плохой" и в дальнейшем не используется.

- SFT Level II содержала дополнительно возможности создания "зеркальных" дисков, а также дублирования дисковых контроллеров, источников питания и интерфейсных кабелей.

Версия SFT Level III позволяет использовать в локальной сети дублированные серверы, один из которых является "главным", а второй, содержащий копию всей информации, вступает в работу в случае выхода "главного" сервера из строя.

Защита от стихийных бедствий

Основной и наиболее распространенный метод защиты информации и оборудования от различных стихийных бедствий - пожаров, землетрясений, наводнений и т д. - состоит в хранении архивных копий информации или в размещении некоторых сетевых устройств, например, серверов баз данных, в специальных защищенных помещениях, расположенных, как правило, в других зданиях или, реже, даже в другом районе города или другом городе.

Программные и программно-аппаратные методы защиты

Защита от компьютерных вирусов

Вряд ли найдется хотя бы один пользователь или администратор сети, который бы ни разу не сталкивался с компьютерными вирусами. По данным исследования, проведенного фирмой Creative Strategies Research, 64% из 451 опрошенного специалиста испытали "на себе" действие вирусов . На сегодняшний день дополнительно к тысячам уже известных вирусов появляется 100-150 новых штаммов ежемесячно. Наиболее распространенными методами защиты от вирусов по сей день остаются различные антивирусные программы.

Однако в качестве перспективного подхода к защите от компьютерных вирусов в последние годы все чаще применяется сочетание программных и аппаратных методов защиты. Среди аппаратных устройств такого плана можно отметить специальные антивирусные платы, которые вставляются в стандартные слоты расширения компьютера. Корпорация Intel в 1994 году предложила перспективную технологию защиты от вирусов в компьютерных сетях. Flash-память сетевых адаптеров Intel EtherExpress PRO/10 содержит антивирусную программу, сканирующую все системы компьютера еще до его загрузки.

Защита от несанкционированного доступа

Проблема защиты информации от несанкционированного доступа особо обострилась с широким распространением локальных и, особенно, глобальных компьютерных сетей (рис. 2). Необходимо также отметить, что зачастую ущерб наносится не из-за "злого умысла", а из-за элементарных ошибок пользователей, которые случайно портят или удаляют жизненно важные данные. В связи с этим, помимо контроля доступа, необходимым элементом защиты информации в компьютерных сетях является разграничение полномочий пользователей.

В компьютерных сетях при организации контроля доступа и разграничения полномочий пользователей чаще всего используются встроенные средства сетевых операционных систем (подробнее см., например, ). Так, крупнейший производитель сетевых ОС - корпорация Novell - в своем последнем продукте NetWare 4.1 предусмотрел помимо стандартных средств ограничения доступа, таких, как система паролей и разграничения полномочий, ряд новых возможностей, обеспечивающих первый класс защиты данных. Новая версия NetWare предусматривает, в частности, возможность кодирования данных по принципу "открытого ключа" (алгоритм RSA) с формированием электронной подписи для передаваемых по сети пакетов.

В то же время в такой системе организации защиты все равно остается слабое место: уровень доступа и возможность входа в систему определяются паролем. Не секрет, что пароль можно подсмотреть или подобрать. Для исключения возможности неавторизованного входа в компьютерную сеть в последнее время используется комбинированный подход - пароль + идентификация пользователя по персональному "ключу". В качестве "ключа" может использоваться пластиковая карта (магнитная или со встроенной микросхемой - смарт-карточка) или различные устройства для идентификации личности по биометрической информации - по радужной оболочке глаза или отпечаткам пальцев, размерам кисти руки и так далее.

Оснастив сервер или сетевые рабочие станции, например, устройством чтения смарт-карточек и специальным программным обеспечением, можно значительно повысить степень защиты от несанкционированного доступа. В этом случае для доступа к компьютеру пользователь должен вставить смарт-карту в устройство чтения и ввести свой персональный код. Программное обеспечение позволяет установить несколько уровней безопасности, которые управляются системным администратором. Возможен и комбинированный подход с вводом дополнительного пароля, при этом приняты специальные меры против "перехвата" пароля с клавиатуры. Этот подход значительно надежнее применения паролей, поскольку, если пароль подглядели, пользователь об этом может не знать, если же пропала карточка, можно принять меры немедленно.

Смарт-карты управления доступом позволяют реализовать, в частности, такие функции, как контроль входа, доступ к устройствам персонального компьютера, доступ к программам, файлам и командам. Кроме того, возможно также осуществление контрольных функций, в частности, регистрация попыток нарушения доступа к ресурсам, использования запрещенных утилит, программ, команд DOS.

Одним из удачных примеров создания комплексного решения для контроля доступа в открытых системах, основанного как на программных, так и на аппаратных средствах защиты, стала система Kerberos. В основе этой схемы авторизации лежат три компонента:

- База данных, содержащая информацию по всем сетевым ресурсам, пользователям, паролям, шифровальным ключам и т.д.

- Авторизационный сервер (authentication server), обрабатывающий все запросы пользователей на предмет получения того или иного вида сетевых услуг. Авторизационный сервер, получая запрос от пользователя, обращается к базе данных и определяет, имеет ли пользователь право на совершение данной операции. Примечательно, что пароли пользователей по сети не передаются, что также повышает степень защиты информации.

- Ticket-granting server (сервер выдачи разрешений) получает от авторизационного сервера "пропуск", содержащий имя пользователя и его сетевой адрес, время запроса и ряд других параметров, а также уникальный сессионный ключ. Пакет, содержащий "пропуск", передается также в зашифрованном по алгоритму DES виде. После получения и расшифровки "пропуска" сервер выдачи разрешений проверяет запрос и сравнивает ключи и затем дает "добро" на использование сетевой аппаратуры или программ.

Среди других подобных комплексных схем можно отметить разработанную Европейской Ассоциацией Производителей Компьютеров (ЕСМА) систему Sesame. (Secure European System for Applications in Multivendor Environment), предназначенную для использования в крупных гетерогенных сетях.

Защита информации при удаленном доступе

По мере расширения деятельности предприятий, роста численности персонала и появления новых филиалов, возникает необходимость доступа удаленных пользователей (или групп пользователей) к вычислительным и информационным ресурсам главного офиса компаний. Компания Datapro прогнозирует, что уже в 1995 году только в США число работников, постоянно или временно использующих удаленный доступ к компьютерным сетям, составит 25 миллионов человек. Чаще всего для организации удаленного доступа используются кабельные линии (обычные телефонные или выделенные) и радиоканалы. В связи с этим защита информации, передаваемой по каналам удаленного доступа, требует особого подхода.

В частности, в мостах и маршрутизаторах удаленного доступа применяется сегментация пакетов - их разделение и передача параллельно по двум линиям, - что делает невозможным "перехват" данных при незаконном подключении "хакера" к одной из линий. К тому же используемая при передаче данных процедура сжатия передаваемых пакетов гарантирует невозможность расшифровки "перехваченных" данных. Кроме того, мосты и маршрутизаторы удаленного доступа могут быть запрограммированы таким образом, что удаленные пользователи будут ограничены в доступе к отдельным ресурсам сети главного офиса.

Разработаны и специальные устройства контроля доступа к компьютерным сетям по коммутируемым линиям. Например, фирмой АТ&T предлагается модуль Remote Port Security Device (PRSD), представляющий собой два блока размером с обычный модем: RPSD Lock (замок), устанавливаемый в центральном офисе, и RPSD Кеу (ключ), подключаемый к модему удаленного пользователя. RPSD Кеу и Lock позволяют установить несколько уровней защиты и контроля доступа, в частности:

Рабочих мест (work location subsystem) - шифрование данных, передаваемых по линии при помощи генерируемых цифровых ключей;

Широкое распространение радиосетей в последние годы поставило разработчиков радиосистем перед необходимостью организации защиты информации от "хакеров", вооруженных разнообразными сканирующими устройствами. Были применены разнообразные технические решения. Например, в радиосети компании RAM Mobil Data информационные пакеты передаются через разные каналы и базовые станции, что делает практически невозможным для посторонних собрать всю передаваемую информацию воедино . Активно используются в радиосетях и технологии шифрования данных при помощи алгоритмов DES и RSA.

Административные меры

Только технических решений (аппаратных или программных) для организации надежной и безопасной работы сложных локальных сетей явно недостаточно. Требуется единый комплексный план, включающий в себя как перечень ежедневных мер по обеспечению безопасности и срочному восстановлению данных при сбоях системы, так и специальные планы действий в нештатных ситуациях (пожар, отключение электропитания, стихийные бедствия).

В большинстве финансовых организаций западных стран имеются специально разработанные и постоянно обновляемые планы по обеспечению безопасности (security plans). По данным аналитического отчета Datapro , 81% банковских и финансовых организаций имели специальные планы по обеспечению безопасности в локальных сетях. Более того, согласно результатам статистического исследования DataPro Information Group, проведенного среди 313 фирм-респондентов США, Канады, Великобритании и Франции в 1994 году, в большинстве компаний существуют специальные отделы или сотрудники, отвечающие за безопасность данных в компьютерных сетях.

***

Никакие аппаратные, программные и любые другие решения не смогут гарантировать абсолютную надежность и безопасность данных в компьютерных сетях. В то же время свести риск потерь к минимуму возможно лишь при комплексном подходе к вопросам безопасности.

Литература

1. Warwick Ford Computer Communications Security. Principles, Standard Protocols and Techniques // PTR Prentice Hall, 1994, 500р.

2. Regis J. Bates Physical protection // in Disaster Recovery for LANs, 1994, McGraw-Hill, Inc, рр. 44-б5

3. М. Рааб (M.Raab) Защита сетей: наконец-то в центре внимания // Компьютеруорлд Москва, 1994, №29, с. 18

4. Д.Векслер (J. Wexler) Наконец-то надежно обеспечена защита данных в радиосеиях // Компьютеруорлд Москва, 1994, N17, сс. 13-14

5. Finance/Banking Security Issues: 1994 Survey // Datapro Reports on Banking Automation McGraw-Hill Inc., February, 1995 pp. 101-108

7. С.В. Сухова. Система безопасности NetWare // "Cemu", 1995, N4, сс. 60-70

Дмитрий Ведев ([email protected]) - компания АйТи, (Москва).

Защита данных в компьютерных сетях

Защита данных в компьютерных сетях становится одной из самых открытых проблем в современных информационно-вычислительных системах. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа информационной безопасности, задачей которой является обеспечение:

целостности данных;

защита от сбоев, ведущих к потере информации или ее уничтожения;

конфиденциальности информации;

Рассматривая проблемы, связанные с защитой данных в сети, возникает вопрос о классификации сбоев и несанкционированности доступа, что ведет к потере или нежелательному изменению данных. Это могут быть сбои оборудования (кабельной системы, дисковых систем, серверов, рабочих станций и т.д.), потери информации (из-за инфицирования компьютерными вирусами, неправильного хранения архивных данных, нарушений прав доступа к данным), некорректная работа пользователей и обслуживающего персонала. Перечисленные нарушения работы в сети вызвали необходимость создания различных видов защиты информации. Условно их можно разделить на три класса:

средства физической защиты;

программные средства (антивирусные программы, системы разграничения полномочий, программные средства контроля доступа);

административные меры защиты (доступ в помещения, разработка стратегий безопасности фирмы и т.д.).

Одним из средств физической защиты являются системы архивирования и дублирования информации. В локальных сетях, где установлены один-два сервера, чаще всего система устанавливается непосредственно в свободные слоты серверов. В крупных корпоративных сетях предпочтение отдается выделенному специализированному архивационному серверу, который автоматически архивирует информацию с жестких дисков серверов и рабочих станций в определенное время, установленное администратором сети, выдавая отчет о проведенном резервном копировании. Наиболее распространенными моделями архивированных серверов являются Storage Express System корпорации Intel ARCserve for Windows.

Для борьбы с компьютерными вирусами наиболее часто применяются антивирусные программы, реже - аппаратные средства защиты. Однако, в последнее время наблюдается тенденция к сочетанию программных и аппаратных методов защиты. Среди аппаратных устройств используются специальные антивирусные платы, вставленные в стандартные слоты расширения компьютера. Корпорация Intel предложила перспективную технологию защиты от вирусов в сетях, суть которой заключается в сканировании систем компьютеров еще до их загрузки. Кроме антивирусных программ, проблема защиты информации в компьютерных сетях решается введением контроля доступа и разграничением полномочий пользователя. Для этого используются встроенные средства сетевых операционных систем, крупнейшим производителем которых является корпорация Novell. В системе, например, NetWare, кроме стандартных средств ограничения доступа (смена паролей, разграничение полномочий), предусмотрена возможность кодирования данных по принципу "открытого ключа" с формированием электронной подписи для передаваемых по сети пакетов.

Однако, такая система защиты слабомощна, т.к. уровень доступа и возможность входа в систему определяются паролем, который легко подсмотреть или подобрать. Для исключения неавторизованного проникновения в компьютерную сеть используется комбинированный подход - пароль + идентификация пользователя по персональному "ключу". "Ключ" представляет собой пластиковую карту (магнитная или со встроенной микросхемой - смарт-карта) или различные устройства для идентификации личности по биометрической информации - по радужной оболочке глаза, отпечаткам пальцев, размерам кисти руки и т.д. Серверы и сетевые рабочие станции, оснащенные устройствами чтения смарт-карт и специальным программным обеспечением, значительно повышают степень защиты от несанкционированного доступа.

Смарт-карты управления доступом позволяют реализовать такие функции, как контроль входа, доступ к устройствам ПК, к программам, файлам и командам. Одним из удачных примеров создания комплексного решения для контроля доступа в открытых системах, основанного как на программных, так и на аппаратных средствах защиты, стала система Kerberos, в основу которой входят три компонента:

база данных, которая содержит информацию по всем сетевым ресурсам, пользователям, паролям, информационным ключам и т.д.;

авторизационный сервер (authentication server), задачей которого является обработка запросов пользователей на предоставление того или иного вида сетевых услуг. Получая запрос, он обращается к базе данных и определяет полномочия пользователя на совершение определенной операции. Пароли пользователей по сети не передаются, тем самым, повышая степень защиты информации;

сервер выдачи разрешений (Ticket-granting server) получает от авторизационного сервера "пропуск" с именем пользователя и его сетевым адресом, временем запроса, а также уникальный "ключ". Пакет, содержащий "пропуск", передается также в зашифрованном виде. Сервер выдачи разрешений после получения и расшифровки "пропуска" проверяет запрос, сравнивает "ключи" и при тождественности дает "добро" на использование сетевой аппаратуры или программ.

По мере расширения деятельности предприятий, роста численности абонентов и появления новых филиалов, возникает необходимость организации доступа удаленных пользователей (групп пользователей) к вычислительным или информационным ресурсам к центрам компаний. Для организации удаленного доступа чаще всего используются кабельные линии и радиоканалы. В связи с этим защита информации, передаваемой по каналам удаленного доступа, требует особого подхода. В мостах и маршрутизаторах удаленного доступа применяется сегментация пакетов - их разделение и передача параллельно по двум линиям, - что делает невозможным "перехват" данных при незаконном подключении "хакера" к одной из линий. Используемая при передаче данных процедура сжатия передаваемых пакетов гарантирует невозможность расшифровки "перехваченных" данных. Мосты и маршрутизаторы удаленного доступа могут быть запрограммированы таким образом, что удаленным пользователям не все ресурсы центра компании могут быть доступны.

В настоящее время разработаны специальные устройства контроля доступа к вычислительным сетям по коммутируемым линиям. Примером может служить, разработанный фирмой AT&T модуль Remote Port Securiti Device (PRSD), состоящий из двух блоков размером с обычный модем: RPSD Lock (замок), устанавливаемый в центральном офисе, и RPSD Key (ключ), подключаемый к модему удаленного пользователя. RPSD Key и Lock позволяют устанавливать несколько уровней защиты и контроля доступа:

шифрование данных, передаваемых по линии при помощи генерируемых цифровых ключей;

контроль доступа с учетом дня недели или времени суток.

Прямое отношение к теме безопасности имеет стратегия создания резервных копий и восстановления баз данных. Обычно эти операции выполняются в нерабочее время в пакетном режиме. В большинстве СУБД резервное копирование и восстановление данных разрешаются только пользователям с широкими полномочиями (права доступа на уровне системного администратора, либо владельца БД), указывать столь ответственные пароли непосредственно в файлах пакетной обработки нежелательно. Чтобы не хранить пароль в явном виде, рекомендуется написать простенькую прикладную программу, которая сама бы вызывала утилиты копирования/восстановления. В таком случае системный пароль должен быть "зашит" в код указанного приложения. Недостатком данного метода является то, что всякий раз при смене пароля эту программу следует перекомпилировать.

Применительно к средствам защиты от НСД определены семь классов защищенности (1-7) средств вычислительной техники (СВТ) и девять классов (1А,1Б,1В,1Г,1Д,2А,2Б,3А,3Б) автоматизированных систем (АС). Для СВТ самым низким является седьмой класс, а для АС - 3Б.

Рассмотрим более подробно приведенные сертифицированные системы защиты от НСД.

Система "КОБРА" соответствует требованиям 4-ого класса защищенности (для СВТ), реализует идентификацию и разграничение полномочий пользователей и криптографическое закрытие информации, фиксирует искажения эталонного состояния рабочей среды ПК (вызванные вирусами, ошибками пользователей, техническими сбоями и т.д.) и автоматически восстанавливает основные компоненты операционной среды терминала.

Подсистема разграничения полномочий защищает информацию на уровне логических дисков. Пользователь получает доступ к определенным дискам А,В,С,...,Z. Все абоненты разделены на 4 категории:

суперпользователь (доступны все действия в системе);

администратор (доступны все действия в системе, за исключением изменения имени, статуса и полномочий суперпользователя, ввода или исключения его из списка пользователей);

программисты (может изменять личный пароль);

коллега (имеет право на доступ к ресурсам, установленным ему суперпользователем).

Помимо санкционирования и разграничения доступа к логическим дискам, администратор устанавливает каждому пользователю полномочия доступа к последовательному и параллельному портам. Если последовательный порт закрыт, то невозможна передача информации с одного компьютера на другой. При отсутствии доступа к параллельному порту, невозможен вывод на принтер.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Проблемы защиты информации в компьютерных системах

2. Обеспечение защиты информации в сетях

3. Механизмы обеспечения безопасности

3.1 Криптография

3.2 Электронная подпись

3.3 Аутентификация

3.4 Защита сетей

4. Требования к современным средствам защиты информации

Заключение

Литература

Введение

В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надёжность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в неё изменений неуполномоченными лицами, и сохранение тайны переписки в электронной связи. Разумеется, во всех цивилизованных странах на страже безопасности граждан стоят законы, но в сфере вычислительной техники правоприменительная практика пока развита недостаточно, а законотворческий процесс не успевает за развитием компьютерных систем, во многом опирается на меры самозащиты.

Всегда существует проблема выбора между необходимым уровнем защиты и эффективностью работы в сети. В некоторых случаях пользователями или потребителями меры по обеспечению безопасности могут быть расценены как меры по ограничению доступа и эффективности. Однако такие средства, как, например, криптография, позволяют значительно усилить степень защиты, не ограничивая доступ пользователей к данным.

1. Проблемы защиты информации в компьютерных системах

Широкое применение компьютерных технологий в автоматизированных системах обработки информации и управления привело к обострению проблемы защиты информации, циркулирующей в компьютерных системах, от несанкционированного доступа. Защита информации в компьютерных системах обладает рядом специфических особенностей, связанных с тем, что информация не является жёстко связанной с носителем, может легко и быстро копироваться и передаваться по каналам связи. Известно очень большое число угроз информации, которые могут быть реализованы как со стороны внешних нарушителей, так и со стороны внутренних нарушителей.

Радикальное решение проблем защиты электронной информации может быть получено только на базе использования криптографических методов, которые позволяют решать важнейшие проблемы защищённой автоматизированной обработки и передачи данных. При этом современные скоростные методы криптографического преобразования позволяют сохранить исходную производительность автоматизированных систем. Криптографические преобразования данных являются наиболее эффективным средством обеспечения конфиденциальности данных, их целостности и подлинности. Только их использование в совокупности с необходимыми техническими и организационными мероприятиями могут обеспечить защиту от широкого спектра потенциальных угроз.

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 вашего имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web - сервер может притворяться электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров.

Потребности современной практической информатики привели к возникновению нетрадиционных задач защиты электронной информации, одной из которых является аутентификация электронной информации в условиях, когда обменивающиеся информацией стороны не доверяют друг другу. Эта проблема связана с созданием систем электронной цифровой подписи. Теоретической базой для решения этой проблемы явилось открытие двухключевой криптографии американскими исследователями Диффи и Хемиманом в середине 1970-х годов, которое явилось блестящим достижением многовекового эволюционного развития криптографии. Революционные идеи двухключевой криптографии привели к резкому росту числа открытых исследований в области криптографии и показали новые пути развития криптографии, новые её возможности и уникальное значение её методов в современных условиях массового применения электронных информационных технологий.

Технической основой перехода в информационное общество являются современные микроэлектронные технологии, которые обеспечивают непрерывный рост качества средств вычислительной техники и служат базой для сохранения основных тенденций её развития - миниатюризации, снижения электропотребления, увеличения объёма оперативной памяти (ОП) и ёмкости встроенных и съёмных накопителей, роста производительности и надёжности, расширение сфер и масштабов применения. Данные тенденции развития средств вычислительной техники привели к тому, что на современном этапе защита компьютерных систем от несанкционированного доступа характеризуется возрастанием роли программных и криптографических механизмов защиты по сравнению с аппаратными.

Возрастание роли программных и криптографических средств зашит проявляется в том, что возникающие новые проблемы в области защиты вычислительных систем от несанкционированного доступа, требуют использования механизмов и протоколов со сравнительно высокой вычислительной сложностью и могут быть эффективно решены путём использования ресурсов ЭВМ.

Одной из важных социально-этических проблем, порождённых всё более расширяющимся применением методов криптографической защиты информации, является противоречие между желанием пользователей защитить свою информацию и передачу сообщений и желанием специальных государственных служб иметь возможность доступа к информации некоторых других организаций и отдельных лиц с целью пресечения незаконной деятельности. В развитых странах наблюдается широкий спектр мнений о подходах к вопросу о регламентации использования алгоритмов шифрования. Высказываются предложения от полного запрета широкого применения криптографических методов до полной свободы их использования. Некоторые предложения относятся к разрешению использования только ослабленных алгоритмов или к установлению порядка обязательной регистрации ключей шифрования. Чрезвычайно трудно найти оптимальное решение этой проблемы. Как оценить соотношение потерь законопослушных граждан и организаций от незаконного использования их информации и убытков государства от невозможности получения доступа к зашифрованной информации отдельных групп, скрывающих свою незаконную деятельность? Как можно гарантированно не допустить незаконное использование криптоалгоритмов лицами, которые нарушают и другие законы? Кроме того, всегда существуют способы скрытого хранения и передачи информации. Эти вопросы ещё предстоит решать социологам, психологам, юристам и политикам.

Возникновение глобальных информационных сетей типа INTERNET является важным достижением компьютерных технологий, однако, с INTERNET связана масса компьютерных преступлений.

Результатом опыта применения сети INTERNET является выявленная слабость традиционных механизмов защиты информации и отставания в применении современных методов. Криптография предоставляет возможность обеспечить безопасность информации в INTERNET и сейчас активно ведутся работы по внедрению необходимых криптографических механизмов в эту сеть. Не отказ от прогресса в информатизации, а использование современных достижений криптографии - вот стратегически правильное решение. Возможность широкого использования глобальных информационных сетей и криптографии является достижением и признаком демократического общества.

Владение основами криптографии в информационном обществе объективно не может быть привилегией отдельных государственных служб, а является насущной необходимостью для самих широких слоёв научно-технических работников, применяющих компьютерную обработку данных или разрабатывающих информационные системы, сотрудников служб безопасности и руководящего состава организаций и предприятий. Только это может служить базой для эффективного внедрения и эксплуатации средств информационной безопасности.

Одна отдельно взятая организация не может обеспечить достаточно полный и эффективный контроль за информационными потоками в пределах всего государства и обеспечить надлежащую защиту национального информационного ресурса. Однако, отдельные государственные органы могут создать условия для формирования рынка качественных средств защиты, подготовки достаточного количества специалистов и овладения основами криптографии и защиты информации со стороны массовых пользователей.

В России и других странах СНГ в начале 1990-х годов отчётливо прослеживалась тенденция опережения расширения масштабов и областей применения информационных технологий над развитием систем защиты данных. Такая ситуация в определённой степени являлась и является типичной и для развитых капиталистических стран. Это закономерно: сначала должна возникнуть практическая проблема, а затем будут найдены решения. Начало перестройки в ситуации сильного отставания стран СНГ в области информатизации в конце 1980-х годов создало благодатную почву для резкого преодоления сложившегося разрыва.

Пример развитых стран, возможность приобретения системного программного обеспечения и компьютерной техники вдохновили отечественных пользователей. Включение массового потребителя, заинтересованного в оперативной обработке данных и других достоинствах современных информационно-вычислительных систем, в решении проблемы компьютеризации привело к очень высоким темпам развития этой области в России и других странах СНГ. Однако, естественное совместное развитие средств автоматизации обработки информации и средств защиты информации в значительной степени нарушилось, что стало причиной массовых компьютерных преступлений. Ни для кого не секрет, что компьютерные преступления в настоящее время составляют одну из очень актуальных проблем.

Использование систем защиты зарубежного производства не может выправить этот перекос, поскольку поступающие на рынок России продукты этого типа не соответствуют требованиям из-за существующих экспортных ограничений, принятых в США - основном производителе средств защиты информации. Другим аспектом, имеющим первостепенное значение, является то, что продукция такого типа должна пройти установленную процедуру сертифицирования в уполномоченных на проведение таких работ организациях.

Сертификаты иностранных фирм и организаций, никак не могут быть заменой отечественным. Сам факт использования зарубежного системного и прикладного программного обеспечения создаёт повышенную потенциальную угрозу информационным ресурсам. Применение иностранных средств защиты без должного анализа соответствия выполняемым функциям и уровня обеспечиваемой защиты может многократно осложнить ситуацию.

Форсирование процесса информатизации требует адекватного обеспечения потребителей средствами защиты. Отсутствие на внутреннем рынке достаточного количества средств защиты информации, циркулирующей в компьютерных системах, значительное время не позволяло в необходимых масштабах осуществлять мероприятия по защите данных. Ситуация усугублялась отсутствием достаточного количества специалистов в области защиты информации, поскольку последние, как правило, готовились только для специальных организаций. Реструктурирование последних, связанное с изменениями, протекающими в России, привело к образованию независимых организаций, специализирующихся в области защиты информации, поглотивших высвободившиеся кадры, и как следствие возникновению духа конкуренции, приведшей к появлению в настоящее время достаточно большого количества сертифицированных средств защиты отечественных разработчиков.

Одной из важных особенностей массового использования информационных технологий является то, что для эффективного решения проблемы защиты государственного информационного ресурса необходимо рассредоточение мероприятий по защите данных среди массовых пользователей. Информация должна быть защищена в первую очередь там, где она создаётся, собирается, перерабатывается и теми организациями, которые несут непосредственный урон при несанкционированном доступе к данным. Этот принцип рационален и эффективен: защита интересов отдельных организаций - это составляющая реализации защиты интересов государства в целом.

2. Обеспечение защиты информации в сетях

В ВС сосредотачивается информация, исключительное право на пользование которой принадлежит определённым лицам или группам лиц, действующим в порядке личной инициативы или в соответствии с должностными обязанностями. Такая информация должна быть защищена от всех видов постороннего вмешательства: чтения лицами, не имеющими права доступа к информации, и преднамеренного изменения информации. К тому же в ВС должны приниматься меры по защите вычислительных ресурсов сети от их несанкционированного использования, т.е. должен быть исключён доступ к сети лиц, не имеющих на это права. Физическая защита системы и данных может осуществляться только в отношении рабочих ЭВМ и узлов связи и оказывается невозможной для средств передачи, имеющих большую протяжённость. По этой причине в ВС должны использоваться средства, исключающие несанкционированный доступ к данным и обеспечивающие их секретность.

Исследования практики функционирования систем обработки данных и вычислительных систем показали, что существует достаточно много возможных направлений утечки информации и путей несанкционированного доступа в системах и сетях. В их числе:

· чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированных запросов;

· копирование носителей информации и файлов информации с преодолением мер защиты;

· маскировка под зарегистрированного пользователя;

· маскировка под запрос системы;

· использование программных ловушек;

· использование недостатков операционной системы;

· незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

· злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

· внедрение и использование компьютерных вирусов.

Обеспечение безопасности информации в ВС и в автономно работающих ПЭВМ достигается комплексом организационных, организационно-технических, технических и программных мер.

К организационным мерам защиты информации относятся:

· ограничение доступа в помещения, в которых происходит подготовка и обработка информации;

· допуск к обработке и передаче конфиденциальной информации только проверенных должностных лиц;

· хранение магнитных носителей и регистрационных журналов в закрытых для доступа посторонних лиц сейфах;

· исключение просмотра посторонними лицами содержания обрабатываемых материалов через дисплей, принтер и т.д.;

· использование криптографических кодов при передаче по каналам связи ценной информации;

· уничтожение красящих лент, бумаги и иных материалов, содержащих фрагменты ценной информации.

Организационно-технические меры защиты информации включают:

· осуществление питания оборудования, обрабатывающего ценную информацию от независимого источника питания или через специальные сетевые фильтры;

· установку на дверях помещений кодовых замков;

· использование для отображения информации при вводе-выводе жидкокристаллических или плазменных дисплеев, а для получения твёрдых копий - струйных принтеров и термопринтеров, поскольку дисплей даёт такое высокочастотное электромагнитное излучение, что изображение с его экрана можно принимать на расстоянии нескольких сотен километров;

· уничтожение информации, хранящейся в ПЗУ и на НЖМД, при списании или отправке ПЭВМ в ремонт;

· установка клавиатуры и принтеров на мягкие прокладки с целью снижения возможности снятия информации акустическим способом;

· ограничение электромагнитного излучения путём экранирования помещений, где происходит обработка информации, листами из металла или из специальной пластмассы.

Технические средства защиты информации - это системы охраны территорий и помещений с помощью экранирования машинных залов и организации контрольно-пропускных систем. Защита информации в сетях и вычислительных средствах с помощью технических средств реализуется на основе организации доступа к памяти с помощью:

· контроля доступа к различным уровням памяти компьютеров;

· блокировки данных и ввода ключей;

· выделение контрольных битов для записей с целью идентификации и др.

Архитектура программных средств защиты информации включает:

· контроль безопасности, в том числе контроль регистрации вхождения в систему, фиксацию в системном журнале, контроль действий пользователя;

· реакцию (в том числе звуковую) на нарушение системы защиты контроля доступа к ресурсам сети;

· контроль мандатов доступа;

· формальный контроль защищённости операционных систем (базовой общесистемной и сетевой);

· контроль алгоритмов защиты;

· проверку и подтверждение правильности функционирования технического и программного обеспечения.

Для надёжной защиты информации и выявления случаев неправомочных действий проводится регистрация работы системы: создаются специальные дневники и протоколы, в которых фиксируются все действия, имеющие отношение к защите информации в системе. Фиксируются время поступления заявки, её тип, имя пользователя и терминала, с которого инициализируется заявка. При отборе событий, подлежащих регистрации, необходимо иметь в виду, что с ростом количества регистрируемых событий затрудняется просмотр дневника и обнаружение попыток преодоления защиты. В этом случае можно применять программный анализ и фиксировать сомнительные события. Используются также специальные программы для тестирования системы защиты. Периодически или в случайно выбранные моменты времени они проверяют работоспособность аппаратных и программных средств защиты.

К отдельной группе мер по обеспечению сохранности информации и выявлению несанкционированных запросов относятся программы обнаружения нарушений в режиме реального времени. Программы данной группы формируют специальный сигнал при регистрации действий, которые могут привести к неправомерным действиям по отношению к защищаемой информации. Сигнал может содержать информацию о характере нарушения, месте его возникновения и другие характеристики. Кроме того, программы могут запретить доступ к защищаемой информации или симулировать такой режим работы (например, моментальная загрузка устройств ввода-вывода), который позволит выявить нарушителя и задержать его соответствующей службой. информация компьютерный аутентификация защита

Один из распространённых способов защиты - явное указание секретности выводимой информации. В системах, поддерживающих несколько уровней секретности, вывод на экран терминала или печатающего устройства любой единицы информации (например, файла, записи и таблицы) сопровождается специальным грифом с указанием уровня секретности. Это требование реализуется с помощью соответствующих программных средств.

В отдельную группу выделены средства защиты от несанкционированного использования программного обеспечения. Они приобретают особое значение вследствие широкого распространения ПК.

3. Мех анизмы обеспечения безопасности

3.1 Криптография

Для обеспечения секретности применяется шифрование, или криптография, позволяющая трансформировать данные в зашифрованную форму, из которой извлечь исходную информацию можно только при наличии ключа.

Системам шифрования столько же лет, сколько письменному обмену информацией.

“Криптография” в переводе с греческого языка означает “тайнопись”, что вполне отражает её первоначальное предназначение. Примитивные (с позиций сегодняшнего дня) криптографические методы известны с древнейших времён и очень длительное время они рассматривались скорее как некоторое ухищрение, чем строгая научная дисциплина. Классической задачей криптографии является обратимое преобразование некоторого понятного исходного текста (открытого текста) в кажущуюся случайной последовательность некоторых знаков, называемую шифртекстом или криптограммой. При этом шифр-пакет может содержать как новые, так и имеющиеся в открытом сообщении знаки. Количество знаков в криптограмме и в исходном тексте в общем случае может различаться. Непременным требованием является то, что, используя некоторые логические замены символов в шифртексте, можно однозначно и в полном объёме восстановить исходный текст. Надёжность сохранения информации в тайне определялось в далёкие времена тем, что в секрете держался сам метод преобразования.

Прошли многие века, в течении которых криптография являлась предметом избранных - жрецов, правителей, крупных военачальников и дипломатов. Несмотря на малую распространённость использование криптографических методов и способов преодоления шифров противника оказывало существенное воздействие на исход важных исторических событий. Известен не один пример того, как переоценка используемых шифров приводила к военным и дипломатическим поражениям. Несмотря на применение криптографических методов в важных областях, эпизодическое использование криптографии не могло даже близко подвести её к той роли и значению, которые она имеет в современном обществе. Своим превращением в научную дисциплину криптография обязана потребностям практики, порождённым электронной информационной технологией.

Пробуждение значительного интереса к криптографии и её развитие началось с XIX века, что связано с зарождением электросвязи. В XX столетии секретные службы большинства развитых стран стали относится к этой дисциплине как к обязательному инструменту своей деятельности.

В основе шифрования лежат два основных понятия: алгоритм и ключ. Алгоритм - это способ закодировать исходный текст, в результате чего получается зашифрованное послание. Зашифрованное послание может быть интерпретировано только с помощьюключа.

Очевидно, чтобы зашифровать послание, достаточно алгоритма.

Голландский криптограф Керкхофф (1835 - 1903) впервые сформулировал правило: стойкость шифра, т.е. криптосистемы - набора процедур, управляемых некоторой секретной информацией небольшого объёма, должна быть обеспечена в том случае, когда криптоаналитику противника известен весь механизм шифрования за исключением секретного ключа - информации, управляющей процессом криптографических преобразований. Видимо, одной из задач этого требования было осознание необходимости испытания разрабатываемых криптосхем в условиях более жёстких по сравнению с условиями, в которых мог бы действовать потенциальный нарушитель. Это правило стимулировало появление более качественных шифрующих алгоритмов. Можно сказать, что в нём содержится первый элемент стандартизации в области криптографии, поскольку предполагается разработка открытых способов преобразований. В настоящее время это правило интерпретируется более широко: все долговременные элементы системы защиты должны предполагаться известными потенциальному злоумышленнику. В последнюю формулировку криптосистемы входят как частный случай систем защиты. В этой формулировке предполагается, что все элементы систем защиты подразделяются на две категории - долговременные и легко сменяемые. К долговременным элементам относятся те элементы, которые относятся к разработке систем защиты и для изменения требуют вмешательства специалистов или разработчиков. К легко сменяемым элементам относятся элементы системы, которые предназначены для произвольного модифицирования или модифицирования по заранее заданному правилу, исходя из случайно выбираемых начальных параметров. К легко сменяемым элементам относятся, например, ключ, пароль, идентификация и т.п. Рассматриваемое правило отражает тот факт, надлежащий уровень секретности может быть обеспечен только по отношению к легко сменяемым элементам.

Несмотря на то, что согласно современным требованиям к криптосистемам они должны выдерживать криптоанализ на основе известного алгоритма, большого объёма известного открытого текста и соответствующего ему шифртекста, шифры, используемые специальными службами, сохраняются в секрете. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительный запас прочности, поскольку в настоящее время создание криптосистем с доказуемой стойкостью является предметом развивающейся теории и представляет собой достаточно сложную проблему. Чтобы избежать возможных слабостей, алгоритм шифрования может быть построен на основе хорошо изученных и апробированных принципах и механизмах преобразования. Ни один серьёзный современный пользователь не будет полагаться только на надёжность сохранения в секрете своего алгоритма, поскольку крайне сложно гарантировать низкую вероятность того, что информация об алгоритме станет известной злоумышленнику.

Секретность информации обеспечивается введением в алгоритмы специальных ключей (кодов). Использование ключа при шифровании предоставляет два существенных преимущества. Во-первых, можно использовать один алгоритм с разными ключами для отправки посланий разным адресатам. Во-вторых, если секретность ключа будет нарушена, его можно легко заменить, не меняя при этом алгоритм шифрования. Таким образом, безопасность систем шифрования зависит от секретности используемого ключа, а не от секретности алгоритма шифрования. Многие алгоритмы шифрования являются общедоступными.

Количество возможных ключей для данного алгоритма зависит от числа бит в ключе. Например, 8-битный ключ допускает 256 (28) комбинаций ключей. Чем больше возможных комбинаций ключей, тем труднее подобрать ключ, тем надёжнее зашифровано послание. Так, например, если использовать 128-битный ключ, то необходимо будет перебрать 2128 ключей, что в настоящее время не под силу даже самым мощным компьютерам. Важно отметить, что возрастающая производительность техники приводит к уменьшению времени, требующегося для вскрытия ключей, и системам обеспечения безопасности приходится использовать всё более длинные ключи, что, в свою очередь, ведёт к увеличению затрат на шифрование.

Поскольку столь важное место в системах шифрования уделяется секретности ключа, то основной проблемой подобных систем является генерация и передача ключа. Существуют две основные схемы шифрования: симметричное шифрование (его также иногда называют традиционным или шифрованием с секретным ключом) и шифрование с открытым ключом (иногда этот тип шифрования называют асимметричным).

При симметричном шифровании отправитель и получатель владеют одним и тем же ключом (секретным), с помощью которого они могут зашифровывать и расшифровывать данные.При симметричном шифровании используются ключи небольшой длины, поэтому можно быстро шифровать большие объёмы данных. Симметричное шифрование используется, например, некоторыми банками в сетях банкоматов. Однако симметричное шифрование обладает несколькими недостатками. Во-первых, очень сложно найти безопасный механизм, при помощи которого отправитель и получатель смогут тайно от других выбрать ключ. Возникает проблема безопасного распространения секретных ключей. Во-вторых, для каждого адресата необходимо хранить отдельный секретный ключ. В третьих, в схеме симметричного шифрования невозможно гарантировать личность отправителя, поскольку два пользователя владеют одним ключом.

В схеме шифрования с открытым ключом для шифрования послания используются два различных ключа. При помощи одного из них послание зашифровывается, а при помощи второго - расшифровывается. Таким образом, требуемой безопасности можно добиваться, сделав первый ключ общедоступным (открытым), а второй ключ хранить только у получателя (закрытый, личный ключ). В таком случае любой пользователь может зашифровать послание при помощи открытого ключа, но расшифровать послание способен только обладатель личного ключа. При этом нет необходимости заботиться о безопасности передачи открытого ключа, а для того чтобы пользователи могли обмениваться секретными сообщениями, достаточно наличия у них открытых ключей друг друга.

Недостатком асимметричного шифрования является необходимость использования более длинных, чем при симметричном шифровании, ключей для обеспечения эквивалентного уровня безопасности, что сказывается на вычислительных ресурсах, требуемых для организации процесса шифрования.

3.2 Электронная подпись

Если послание, безопасность которого мы хотим обеспечить, должным образом зашифровано, всё равно остаётся возможность модификации исходного сообщения или подмены этого сообщения другим. Одним из путей решения этой проблемы является передача пользователем получателю краткого представления передаваемого сообщения. Подобное краткое представление называют контрольной суммой, или дайджестом сообщения.

Контрольные суммы используются при создании резюме фиксированной длины для представления длинных сообщений. Алгоритмы расчёта контрольных сумм разработаны так, чтобы они были по возможности уникальны для каждого сообщения. Таким образом, устраняется возможность подмены одного сообщения другим с сохранением того же самого значения контрольной суммы.

Однако при использовании контрольных сумм возникает проблема передачи их получателю. Одним из возможных путей её решения является включение контрольной суммы в так называемую электронную подпись.

При помощи электронной подписи получатель может убедиться в том, что полученное им сообщение послано не сторонним лицом, а имеющим определённые права отправителем. Электронные подписи создаются шифрованием контрольной суммы и дополнительной информации при помощи личного ключа отправителя. Таким образом, кто угодно может расшифровать подпись, используя открытый ключ, но корректно создать подпись может только владелец личного ключа. Для защиты от перехвата и повторного использования подпись включает в себя уникальное число - порядковый номер.

3.3 Аутентификация

Аутентификация является одним из самых важных компонентов организации защиты информации в сети. Прежде чем пользователю будет предоставлено право получить тот или иной ресурс, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдаёт.

При получении запроса на использование ресурса от имени какого-либо пользователя сервер, предоставляющий данный ресурс, передаёт управление серверу аутентификации. После получения положительного ответа сервера аутентификации пользователю предоставляется запрашиваемый ресурс.

При аутентификации используется, как правило, принцип, получивший название “что он знает”, - пользователь знает некоторое секретное слово, которое он посылает серверу аутентификации в ответ на его запрос. Одной из схем аутентификации является использование стандартных паролей. Пароль - совокупность символов, известных подключенному к сети абоненту, - вводится им в начале сеанса взаимодействия с сетью, а иногда и в конце сеанса (в особо ответственных случаях пароль нормального выхода из сети может отличаться от входного). Эта схема является наиболее уязвимой с точки зрения безопасности - пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Чаще всего используются схемы с применением одноразовых паролей. Даже будучи перехваченным, этот пароль будет бесполезен при следующей регистрации, а получить следующий пароль из предыдущего является крайне трудной задачей. Для генерации одноразовых паролей используются как программные, так и аппаратные генераторы, представляющие собой устройства, вставляемые в слот компьютера. Знание секретного слова необходимо пользователю для приведения этого устройства в действие.

Одной из наиболее простых систем, не требующих дополнительных затрат на оборудование, но в то же время обеспечивающих хороший уровень защиты, является S/Key, на примере которой можно продемонстрировать порядок представления одноразовых паролей.

В процессе аутентификации с использованием S/Key участвуют две стороны - клиент и сервер. При регистрации в системе, использующей схему аутентификации S/Key, сервер присылает на клиентскую машину приглашение, содержащее зерно, передаваемое по сети в открытом виде, текущее значение счётчика итераций и запрос на ввод одноразового пароля, который должен соответствовать текущему значению счётчика итерации. Получив ответ, сервер проверяет его и передаёт управление серверу требуемого пользователю сервиса.

3.4 Защита сетей

В последнее время корпоративные сети всё чаще включаются в Интернет или даже используют его в качестве своей основы. Учитывая то, какой урон может принести незаконное вторжение в корпоративную сеть, необходимо выработать методы защиты. Для защиты корпоративных информационных сетей используются брандмауэры. Брандмауэры - это система или комбинация систем, позволяющие разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Как правило, эта граница проводится между локальной сетью предприятия и INTERNETOM, хотя её можно провести и внутри. Однако защищать отдельные компьютеры невыгодно, поэтому обычно защищают всю сеть. Брандмауэр пропускает через себя весь трафик и для каждого проходящего пакета принимает решение - пропускать его или отбросить. Для того чтобы брандмауэр мог принимать эти решения, для него определяется набор правил.

Брандмауэр может быть реализован как аппаратными средствами (то есть как отдельное физическое устройство), так и в виде специальной программы, запущенной на компьютере.

Как правило, в операционную систему, под управлением которой работает брандмауэр, вносятся изменения, цель которых - повышение защиты самого брандмауэра. Эти изменения затрагивают как ядро ОС, так и соответствующие файлы конфигурации. На самом брандмауэре не разрешается иметь разделов пользователей, а следовательно, и потенциальных дыр - только раздел администратора. Некоторые брандмауэры работают только в однопользовательском режиме, а многие имеют систему проверки целостности программных кодов.

Брандмауэр обычно состоит из нескольких различных компонентов, включая фильтры или экраны, которые блокируют передачу части трафика.

Все брандмауэры можно разделить на два типа:

· пакетные фильтры, которые осуществляют фильтрацию IP-пакетов средствами фильтрующих маршрутизаторов;

· серверы прикладного уровня, которые блокируют доступ к определённым сервисам в сети.

Таким образом, брандмауэр можно определить как набор компонентов или систему, которая располагается между двумя сетями и обладает следующими свойствами:

· весь трафик из внутренней сети во внешнюю и из внешней сети во внутреннюю должен пройти через эту систему;

· только трафик, определённый локальной стратегией защиты, может пройти через эту систему;

· система надёжно защищена от проникновения.

4. Требования к современным средствам защиты инф ормации

Согласно требованиям гостехкомиссии России средства защиты информации от несанкционированного доступа(СЗИ НСД), отвечающие высокому уровню защиты, должны обеспечивать:

· дискреционный и мандатный принцип контроля доступа;

· очистку памяти;

· изоляцию модулей;

· маркировку документов;

· защиту ввода и вывода на отчуждаемый физический носитель информации;

· сопоставление пользователя с устройством;

· идентификацию и аутентификацию;

· гарантии проектирования;

· регистрацию;

· взаимодействие пользователя с комплексом средств защиты;

· надёжное восстановление;

· целостность комплекса средств защиты;

· контроль модификации;

· контроль дистрибуции;

· гарантии архитектуры;

Комплексные СЗИ НСД должны сопровождаться пакетом следующих документов:

· руководство по СЗИ;

· руководство пользователя;

· тестовая документация;

· конструкторская (проектная) документация.

Таким образом, в соответствии с требованиями гостехкомиссии России комплексные СЗИ НСД должны включать базовый набор подсистем. Конкретные возможности этих подсистем по реализации функций защиты информации определяют уровень защищённости средств вычислительной техники. Реальная эффективность СЗИ НСД определяется функциональными возможностями не только базовых, но и дополнительных подсистем, а также качеством их реализации.

Компьютерные системы и сети подвержены широкому спектру потенциальных угроз информации, что обуславливает необходимость предусмотреть большой перечень функций и подсистем защиты. Целесообразно в первую очередь обеспечить защиту наиболее информативных каналов утечки информации, каковыми являются следующие:

· возможность копирования данных с машинных носителей;

· каналы передачи данных;

· хищение ЭВМ или встроенных накопителей.

Проблема перекрытия этих каналов усложняется тем, что процедуры защиты данных не должны приводить к заметному снижению производительности вычислительных систем. Эта задача может быть эффективно решена на основе технологии глобального шифрования информации, рассмотренной в предыдущем разделе.

Современная массовая система защиты должна быть эргономичной и обладать такими свойствами, благоприятствующими широкому её применению, как:

· комплексность - возможность установки разнообразных режимов защищённой обработки данных с учётом специфических требований различных пользователей и предусматривать широкий перечень возможных действий предполагаемого нарушителя;

· совместимость - система должна быть совместимой со всеми программами, написанными для данной операционной системы, и должна обеспечивать защищённый режим работы компьютера в вычислительной сети;

· переносимость - возможность установки системы на различные типы компьютерных систем, включая портативные;

· удобство в работе - система должна быть проста в эксплуатации и не должна менять привычную технологию работы пользователей;

· работа в масштабе реального времени - процессы преобразования информации, включая шифрование, должны выполняться с большой скоростью;

· высокий уровень защиты информации;

· минимальная стоимость системы.

Заключение

Вслед за массовым применением современных информационных технологий криптография вторгается в жизнь современного человека. На криптографических методах основано применение электронных платежей, возможность передачи секретной информации по открытым сетям связи, а также решение большого числа других задач защиты информации в компьютерных системах и информационных сетях. Потребности практики привели к необходимости массового применения криптографических методов, а следовательно к необходимости расширения открытых исследований и разработок в этой области. Владение основами криптографии становится важным для учёных и инженеров, специализирующихся в области разработки современных средств защиты информации, а также в областях эксплуатации и проектирования информационных и телекоммуникационных систем.

Одной из актуальных проблем современной прикладной криптографии является разработка скоростных программных шифров блочного типа, а также скоростных устройств шифрования.

В настоящее время предложен ряд способов шифрования, защищённых патентами Российской Федерации и основанных на идеях использования:

· гибкого расписания выборки подключений;

· генерирования алгоритма шифрования по секретному ключу;

· подстановок, зависящих от преобразуемых данных.

Литература

1. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. заведений. - М.: Высш. шк., 2001. - 319с.:ил.

2. Экономическая информатика / под ред. П.В. Конюховского и Д.Н. Колесова. - СПб.: Питер, 2000. - 560с.:ил.

3. Информатика: Базовый курс / С.В. Симонович и др. - СПб.: Питер, 2002. - 640с.:ил.

4. Молдовян А.А., Молдовян Н.А., Советов Б.Я. Криптография. - СПб.: Издательство “Лань”, 2001. - 224с.,ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Проблема выбора между необходимым уровнем защиты и эффективностью работы в сети. Механизмы обеспечения защиты информации в сетях: криптография, электронная подпись, аутентификация, защита сетей. Требования к современным средствам защиты информации.

курсовая работа , добавлен 12.01.2008


Проблема защиты информации. Особенности защиты информации в компьютерных сетях. Угрозы, атаки и каналы утечки информации. Классификация методов и средств обеспечения безопасности. Архитектура сети и ее защита. Методы обеспечения безопасности сетей.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012


Способы и средства защиты информации от несанкционированного доступа. Особенности защиты информации в компьютерных сетях. Криптографическая защита и электронная цифровая подпись. Методы защиты информации от компьютерных вирусов и от хакерских атак.

реферат , добавлен 23.10.2011


Понятие защиты умышленных угроз целостности информации в компьютерных сетях. Характеристика угроз безопасности информации: компрометация, нарушение обслуживания. Характеристика ООО НПО "Мехинструмент", основные способы и методы защиты информации.

дипломная работа , добавлен 16.06.2012


Основные положения теории защиты информации. Сущность основных методов и средств защиты информации в сетях. Общая характеристика деятельности и корпоративной сети предприятия "Вестел", анализ его методик защиты информации в телекоммуникационных сетях.

дипломная работа , добавлен 30.08.2010


Проблемы защиты информации в информационных и телекоммуникационных сетях. Изучение угроз информации и способов их воздействия на объекты защиты информации. Концепции информационной безопасности предприятия. Криптографические методы защиты информации.

дипломная работа , добавлен 08.03.2013


Пути несанкционированного доступа, классификация способов и средств защиты информации. Анализ методов защиты информации в ЛВС. Идентификация и аутентификация, протоколирование и аудит, управление доступом. Понятия безопасности компьютерных систем.

дипломная работа , добавлен 19.04.2011


Методы и средства защиты информационных данных. Защита от несанкционированного доступа к информации. Особенности защиты компьютерных систем методами криптографии. Критерии оценки безопасности информационных компьютерных технологий в европейских странах.

контрольная работа , добавлен 06.08.2010


Основные свойства информации. Операции с данными. Данные – диалектическая составная часть информации. Виды умышленных угроз безопасности информации. Классификация вредоносных программ. Основные методы и средства защиты информации в компьютерных сетях.

курсовая работа , добавлен 17.02.2010


Сущность проблемы и задачи защиты информации в информационных и телекоммуникационных сетях. Угрозы информации, способы их воздействия на объекты. Концепция информационной безопасности предприятия. Криптографические методы и средства защиты информации.

Обеспечение безопасности в компьютерных сетях – это основное условие защиты конфиденциальных данных от разного рода угроз, таких как шпионаж, уничтожение файлов и прочие несанкционированные действия. Каждый из перечисленных факторов может негативно повлиять на корректное функционирование локальной и глобальной сети, что, в свою очередь, нередко приводит к разглашению или утрате конфиденциальной информации. Одной из распространенных сетевых […]

Обеспечение безопасности в компьютерных сетях – это основное условие защиты конфиденциальных данных от разного рода угроз, таких как шпионаж, уничтожение файлов и прочие несанкционированные действия.

Каждый из перечисленных факторов может негативно повлиять на корректное функционирование локальной и глобальной сети, что, в свою очередь, нередко приводит к разглашению или утрате конфиденциальной информации.

Одной из распространенных сетевых угроз является несанкционированный доступ извне, причем не только умышленный, но и случайный. Также в данном случае велик риск доступа к информации, составляющей врачебную, коммерческую, банковскую или государственную тайну.

Следующая неприятность, с которой нередко встречаются пользователи во всем мире – это различные сбои в работе программного обеспечения, в том числе и спровоцированные вирусами, заражающими систему в момент выхода в интернет.

Некорректная работа офисной техники может быть следствием отсутствия электропитания, а также наличием некоторых проблем в работе сервера, вспомогательных устройств и систем. Нельзя исключать и человеческий фактор, так как неграмотные манипуляции сотрудников предприятия могут причинить немало вреда оргтехнике и содержащейся в ней информации.

К сожалению, не существует единого решения, способного справиться со всеми перечисленными угрозами, однако сегодня доступны некоторые технические и административные приемы, многократно снижающие вероятность подобных проблем.

Виды защиты информации

Прогрессивные методы защиты информации при использовании компьютерных сетей в большинстве своем направлены на предотвращение всевозможных факторов, неизбежно ведущих к утрате или воровству конфиденциальной информации. в сфере компьютерных технологий выделяют три основные категории такой защиты:

• установка специального ПО;
• физические средства;
• административные мероприятия.

К эффективным средствам защиты можно отнести администрирование, применение антивирусных программ, СКУД и ИБП, а также грамотное распределение полномочий между сотрудниками. С целью предотвращения несанкционированного доступа к секретным файлам применяют криптографические методы защиты, подразумевающие шифрование содержимого файлов при помощи электронных ключей.

Средства безопасности компьютерной сети

Согласно многолетним исследованиям, более половины нарушений в работе сети сопряжено с неисправностями сетевого кабеля и соединительных элементов, причиной которых может быть обрыв проводов, их механическое повреждение или замыкание. Также не стоит забывать об электромагнитном излучении, провоцируемом бытовыми приборами, которое доставляет пользователем немало проблем.

Как правило, для установки причины и места поврежденного кабеля используют специальные сканеры, функционирование которых основано на подаче электрических импульсов с последующим контролем отраженного сигнала. Современные системы сканирования позволяют задавать номинальные параметры распространения сигнала и выводят результаты диагностики на периферийные устройства.

Следующей надежной мерой, препятствующей потере важной информации из-за перебоев в подаче электроэнергии, является установка ИБП, который подбирается с учетом технических требований и стандартов. Грамотно подобранное устройство способно обеспечить на определенное время питание локальной сети или отдельного оборудования.

К средствам физической защиты относят систему архивирования и размножения информации. Для крупномасштабных корпоративных сетей рекомендовано организовывать отдельный архивационный сервер.

Разумеется, наиболее надежными считаются комплексные способы защиты компьютерных сетей, сочетающие в себе набор мер безопасности, и чем их больше, тем лучше. В данном случае специалисты наряду с обеспечением стандартных решений разрабатывают специальные планы действий на случай возникновения нештатных ситуаций.

Помимо прочего, руководителям предприятий рекомендовано четко разделять полномочия сотрудников с обязательным контролем доступа подчиненных к техническим средствам. Нужно помнить о том, что в современном мире кибератаки принимают угрожающие масштабы, и только серьезный подход к организации надлежащих мер безопасности позволит защитить конфиденциальную информацию от преступного посягательства, влекущего за собой имиджевые и финансовые потери предприятия.

К типовым угрозам безопасности информации при использовании глобальных компьютерных сетей относятся:

• анализ сетевого трафика («перехват»);
• подмена субъекта или объекта сети («маскарад»);
• внедрение ложного объекта сети («человек посередине», «Мап-in-Middle» - MiM);
• отказ в обслуживании (Deny of Service - DoS) или «распределенный» отказ в обслуживании (Distributed Deny of Service - DDoS).

Опосредованными угрозами безопасности информации при работе в сети Интернет, вытекающими из перечисленных выше типовых угроз, являются:

• выполнение на компьютере пользователя небезопасного (потенциально вредоносного) программного кода;
• утечка конфиденциальной информации пользователя (персональных данных, коммерческой тайны);
• блокирование работы сетевой службы (Web-сервера, почтового сервера, сервера доступа Интернет-провайдера и т. п.).

Основные причины, облегчающие нарушителю реализацию угроз безопасности информации в распределенных компьютерных системах:

• отсутствие выделенного канала связи между объектами распределенной КС (наличие широковещательной среды передачи данных, например среды ЕШете^, что позволяет нарушителю анализировать сетевой трафик в подобных системах;
• возможность взаимодействия объектов распределенной КС без установления виртуального канала между ними, что не позволяет надежно идентифицировать объект или субъект распределенной КС и организовать защиту передаваемой информации;
• использование недостаточно надежных протоколов аутентификации объектов распределенной КС перед установлением виртуального канала между ними, что позволяет нарушителю при перехвате передаваемых сообщений выдать себя за одну из сторон соединения;
• отсутствие контроля создания и использования виртуальных каналов между объектами распределенной КС, что позволяет нарушителю удаленно добиться реализации угрозы отказа в обслуживании в КС (например, любой объект распределенной КС может анонимно послать любое количество сообщений от имени других объектов КС);
• отсутствие возможности контроля маршрута получаемых сообщений, что не позволяет подтвердить адрес отправителя данных и определить инициатора удаленной атаки на КС;
• отсутствие полной информации об объектах КС, с которыми требуется создать соединение, что приводит к необходимости отправки широковещательного запроса или подключения к поисковому серверу (нарушитель при этом имеет возможность внедрения ложного объекта в распределенную КС и выдать один из ее объектов за другой);
• отсутствие шифрования передаваемых сообщений, что позволяет нарушителю получить несанкционированный доступ к информации в распределенной КС.

К основным методам создания безопасных распределенных КС относятся:

Использование выделенных каналов связи путем физического соединения каждой пары объектов распределенной

КС или применения топологии «звезда» и сетевого коммутатора, через который осуществляется связь между объектами;

• разработка дополнительных средств идентификации объектов распределенной КС перед созданием виртуального канала связи между ними и применение средств шифрования передаваемой по этому каналу информации;
• контроль маршрута поступающих сообщений;
• контроль создания и использования виртуального соединения между объектами распределенной КС (например, ограничение количества запросов на установку соединения от одного из объектов сети и разрыв уже установленного соединения после истечения определенного интервала времени);
• разработка распределенной КС с полной информацией об ее объектах, если это возможно, или организация взаимодействия между объектом КС и поисковым сервером только с созданием виртуального канала.

Одним из методов защиты от перечисленных выше угроз является технология виртуальных частных сетей (Virtual Private Network - VPN). Подобно созданию выделенного канала связи VPN позволяют установить защищенное цифровое соединение между двумя участниками (или сетями) и создать глобальную сеть из существующих локальных сетей. Трафик VPN передается поверх IP-трафика и использует в качестве протокола транспортного уровня датаграммы, что позволяет ему спокойно проходить через Интернет. Для скрытия передаваемых данных в VPN осуществляется их шифрование. Существуют аппаратные решения VPN, обеспечивающие максимальную защиту, а также программные или основанные на протоколах реализации.

Одним из примеров аппаратного решения при построении VPN между двумя локальными вычислительными сетями (ЛВС) организации является применение криптомаршрутизаторов (рис. 1.24).

Характеристики программно-аппаратного средства защиты - криптомаршрутизатора:

• физическое разделение внешних (с сетью Интернет) и внутренних (с хостами обслуживаемой подсети) интерфейсов (например, с помощью двух разных сетевых карт);
• возможность шифрования всех исходящих (в другие ЛВС организации) и расшифрования всех входящих (из этих ЛВС) пакетов данных.

Рис. 1.24.

Обозначим через CR X и CR 2 криптомаршрутизаторы 1 и 2 соответственно, а через AD(A), AD(X), AD(CR X) и AD(CR 2) - IP-ад- реса рабочих станций А и X и криптомаршрутизаторов. Алгоритм работы криптомаршрутизатора CR X при передаче пакета данных от рабочей станции А к рабочей станции X будет следующим:

• 1) по таблице маршрутов ищется адрес криптомаршрутизатора, который обслуживает подсеть, содержащую получателя пакета (.AD{CR 2))
• 2) определяется интерфейс, через который доступна подсеть, содержащая CR 2 ;
• 3) выполняется шифрование всего пакета от А (вместе с его заголовком) на сеансовом ключе связи CR X и CR 2 , извлеченном из таблицы маршрутов;
• 4) к полученным данным добавляется заголовок, содержащий AD(CR X), в качестве адреса отправителя, и AD(CR 2) в качестве адреса получателя пакета;
• 5) сформированный пакет отправляется через сеть Интернет.

Алгоритм работы криптомаршрутизатора CR 2 при получении

пакета для рабочей станции X:

• 1) из таблицы маршрутов извлекается сеансовый ключ связи CR X и CR 2 ;
• 2) выполняется расшифрование данных полученного пакета;
• 3) если после расшифрования структура «вложенного» пакета некорректна или адрес его получателя не соответствует обслуживаемой CR 2 подсети (не совпадает с AD(X)), то полученный пакет уничтожается;
• 4) расшифрованный пакет, содержащий AD(A) в поле отправителя и AD(X) в поле получателя, передается X через внутренний интерфейс ЛВС.

В рассмотренном варианте защиты от несанкционированного доступа достигается полная прозрачность работы криптомаршрутизаторов для функционирования любого сетевого программного обеспечения, использующего стек протоколов TCP/IP. Обеспечивается скрытость адресного пространства подсетей организации и его независимость от адресов в сети Интернет (аналогично технологии трансляции сетевых адресов Network Address Translation - NAT). Степень защиты передаваемой информации полностью определяется стойкостью к «взлому» используемой функции шифрования. Пользователи защищаемых подсетей не замечают никакого изменения в работе сети, кроме некоторого замедления за счет шифрования и расшифрования передаваемых пакетов.

При работе с большим количеством защищаемых подсетей необходимо выделение специального криптомаршрутизатора с функциями центра распределения ключей шифрования для связи между парами криптомаршрутизаторов, которые в этом случае могут работать в двух режимах - загрузки конфигурации и основном - и имеют на защищенном носителе один маршрут и один ключ шифрования (мастер-ключ) для связи с центром распределения ключей.

После успешной установки соединения центра распределения ключей с одним из криптомаршрутизаторов ему высылается его таблица маршрутов, зашифрованная общим с центром мастер-ключом. После получения и расшифрования таблицы маршрутов криптомаршрутизатор переходит в основной режим работы.

Программные средства построения VPN могут обеспечивать защищенную связь между двумя объектами сети на различных уровнях модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI):

• канальном - с использованием протоколов РРТР (Point to Point Tunnel Protocol), L2TP (Layer 2 Tunnel Protocol), L2F (Layer 2 Forwarding); VPN на канальном уровне обычно используется для соединения удаленного компьютера с одним из серверов ЛВС;
• сетевом - с использованием протоколов SKIP (Simple Key management for Internet Protocol), IPSec (Internetwork Protocol Security); VPN на сетевом уровне могут использоваться как для соединения удаленного компьютера и сервера, так и для соединения двух ЛВС;
• сеансовом - протоколы SSL (см. парагр. 1.3), TLS (Transport Layer Security), SOCKS; VPN на сеансовом уровне может создаваться поверх VPN на канальном и сетевом уровнях.

Программные средства построения VPN создают так называемый туннель, по которому передаются зашифрованные данные. Рассмотрим построение VPN на основе протокола SKIP. Заголовок SKIP-пакета является стандартным IP-заголовком, и поэтому защищенный с помощью протокола SKIP пакет будет распространяться и маршрутизироваться стандартными устройствами любой ТСР/1Р-сети.

SKIP шифрует IP-пакеты, ничего не зная о приложениях, пользователях или процессах, их формирующих; он обрабатывает весь трафик, не накладывая никаких ограничений на вышележащее программное обеспечение. SKIP независим от сеанса: для организации защищенного взаимодействия между парой абонентов не требуется никакого дополнительного информационного обмена и передачи по каналам связи какой-либо открытой информации.

В основе SKIP лежит криптография открытых ключей Диф- фи - Хеллмана, которой пока в рамках такой сети, как Интернет, нет альтернативы. Эта криптографическая система предоставляет возможность каждому участнику защищенного взаимодействия обеспечить полную конфиденциальность информации за счет неразглашения собственного закрытого ключа и в то же время позволяет взаимодействовать с любым, даже незнакомым партнером путем безопасного обмена с ним открытым ключом. Еще одной чертой SKIP является его независимость от системы симметричного шифрования. Пользователь может выбирать любой из предлагаемых поставщиком криптоалгоритмов или использовать свой алгоритм шифрования.

В соответствии с протоколом SKIP для всей защищенной сети выбирается большое простое число р и целое число а (1 ). Условия выбора р: длина не менее 512 бит, разложение числа р - 1 на множители должно содержать по крайней мере один большой простой множитель.

Основные шаги протокола SKIP:

.Л: генерирует случайный закрытый ключ х А и вычисляет открытый ключ у А = а ХА {mod р }.

• 2. А -» В (и всем остальным абонентам сети): у А (открытые ключи абонентов помещаются в общедоступный справочник).
• 3. В : генерирует случайный закрытый ключ х в и вычисляет открытый ключ у в = а хв {mod р).
• 4. В -> А: у в.
• 5. А: К АВ = y B XA {mod р) = = а ХВ ХА {mod р).
• 6. В: вычисляет общий секретный ключ К АВ = у/ й {тоб р } = = а ХА " хв | moc j р}

Общий секретный ключ К АВ не используется непосредственно для шифрования трафика между абонентами А и В и не может быть скомпрометирован (криптоаналитик не имеет достаточного материала для его раскрытия). Для ускорения обмена данными общие секретные ключи на каждом из узлов защищенной сети могут рассчитываться заранее и храниться в зашифрованном виде вместе с закрытыми ключами асимметричного шифрования.

Продолжение протокола SKIP:

7. А (отправитель): генерирует случайный пакетный (сеансовый) ключ К р, шифрует с помощью этого ключа исходный IP -пакет Р С=Е КР {Р), укладывает его (инкапсулирует) в блок данных SKIP-пакета, шифрует К Р с помощью общего секретного ключа ЕК=Е кав (К р), помещает его в заголовок SKIP-пакета (в заголовке резервируется место для контрольного значения /), инкапсулирует полученный SKIP-пакет в блок данных нового IP-пакета Р" (его заголовок совпадает с заголовком Р), вычисляет /= Н(К Р, Р") и помещает I в заголовок SKIP-пакета.

Поскольку пакетный ключ зашифрован на общем секретном ключе двух абонентов сети, исключается возможность подмены имитовставки / и расшифрования исходного IP-пакета С.

• 8. А -> Получатель В: Р".
• 9. В: извлекает ЕК и расшифровывает пакетный ключ К р - D kab (EK), извлекает /, вычисляет контрольное значение Н(К Р, Р") и сравнивает его с /, извлекает С, расшифровывает исходный IP-пакет Р= D KP (C).

Смена пакетного ключа повышает защищенность обмена, так как его раскрытие позволит расшифровать только один (или небольшую часть) из IP-пакетов. В новых реализациях SKIP ЕК= E SK (K P), где сеансовый ключ SK= Н(К АВ, N), N - случайное число, генерируемое отправителем и включаемое в SKIP-заголо- вок вместе с ЕК и I (N - время в часах от 0 часов 01.01.95). Если текущее время отличается от N более чем на 1, то получатель не принимает пакет.

Протокол SKIP базируется на открытых ключах, поэтому для подтверждения их подлинности можно использовать цифровые сертификаты, описанные в рекомендации ITU Х.509. Дополнительная спецификация протокола определяет процедуру обмена информацией о поддерживаемых алгоритмах шифрования для данного узла защищенной сети.

Архитектура протокола IPSec приведена на рис. 1.25. Протокол заголовка аутентификации (Authentication Header - АН) предназначен для защиты от атак, связанных с несанкционированным изменением содержимого пакета, в том числе от подмены адреса отправителя сетевого уровня. Протокол инкапсуляции зашифрованных данных (Encapsulated Security Payload - ESP) предназначен для обеспечения конфиденциальности данных. Необязательная опция аутентификации в этом протоколе может дополнительно обеспечить контроль целостности зашифрованных данных.

Рис. 1.25.

Для управления параметрами защищенной связи и криптографическими ключами в протоколе IPSec используются протокол ассоциаций безопасности и управления ключами Интернета ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol) и протокол Oakley, иногда называемый IKE (Internet Key Exchange).

Процесс соединения IPSec разделяется на две фазы (рис. 1.26). На первой фазе узел IPSec устанавливает подключение к удаленному узлу или сети. Удаленный узел/сеть проверяет учетные данные запрашивающего узла, и обе стороны согласуют способ проверки подлинности, используемый для соединения.

Компьютер А Компьютер В

Установление

Рис. 1.26.

На второй фазе соединения IPSec между узлами IPSec создается ассоциация безопасности (SA). При этом в базу данных SA (область интерпретации, Domain of Interpretation - DOI) вносится информация о конфигурации, в частности, алгоритм шифрования, параметры обмена сеансовыми ключами и т. п. Эта фаза собственно и управляет соединением IPSec между удаленными узлами и сетями.

Протокол ISAKMP определяет основу для установления SA и не связан ни с одним конкретным криптографическим алгоритмом или протоколом. Протокол Oakley является протоколом определения ключей, который использует алгоритм обмена ключами Диффи - Хеллмана (Diffie-Hellman - DH).

Протокол Oakley разработан для устранения недостатков протокола DH, связанных с атаками засорения (нарушитель подменяет IP-адрес отправителя и посылает получателю свой открытый ключ, вынуждая его многократно бесполезно выполнять операцию возведения в степень по модулю) и атаками «человек посередине».

Каждая сторона в протоколе Oakley должна в начальном сообщении послать случайное число (рецепт) R, которое другая сторона должна подтвердить в своем ответном сообщении (первом сообщении обмена ключами, содержащем открытый ключ). Если IP-адрес отправителя был подменен, то нарушитель не получит подтверждающего сообщения, не сможет правильно составить свое подтверждение и загрузить другой узел бесполезной работой.

Требования к рецепту:

• 1) он должен зависеть от параметров генерирующей стороны;
• 2) генерирующий рецепт узел должен использовать при этом локальную секретную информацию без необходимости хранения копий отправленных рецептов;
• 3) генерация и проверка рецептов в подтверждениях должны выполняться быстро для блокирования DoS-атак.

Протокол Oakley также поддерживает использование групп G для протокола DH. В каждой группе определяются два глобальных параметра (частей открытого ключа) и криптографический алгоритм (Диффи - Хеллмана или основанный на эллиптических кривых). Для защиты от атак воспроизведения применяются случайные числа (оказии) N, которые появляются в ответных сообщениях и на определенных шагах шифруются.

Для взаимной аутентификации сторон в протоколе Oakley могут использоваться:

• 1) механизм ЭЦП для подписания доступного обеим сторонам хеш-значения;
• 2) асимметричное шифрование идентификаторов и оказий личным (закрытым) ключом участника;
• 3) симметричное шифрование сеансовым ключом, генерируемым с помощью дополнительного алгоритма.

Пример энергичного обмена по протоколу Oakley (базовый вариант состоит из четырех шагов - на первом и втором шагах только согласовываются параметры защищенной связи без вычисления открытых ключей и сеансового ключа):

• 1. А -> В: R a , тип сообщения, G, у А, предлагаемые криптоалгоритмы С А, А, В, N a , E ska (H(A, В, N a , G, у А, Q).
• 2. В -> A: R B , R a , тип сообщения, G, у в, выбранные криптоалгоритмы С в, В, A, N B , N a , E skb (H(B, A, N b , N a , G, y B , y A , Q).
• 3. А -> В: Я А, Я в, тип сообщения, (?, у А, С в, А, В, Ы в, В, М а, N в, (7, у А, у в, С в)).

На шаге 2 В проверяет ЭЦП с помощью РК А, подтверждает получение сообщения рецептом Л А, добавляет к ответному сообщению свой рецепт и две оказии. На шаге 3 А проверяет ЭЦП с помощью РК В, свои рецепт и оказию, формирует и отправляет ответное сообщение.

Формат заголовка протокола АН приведен на рис. 1.27.

Рис. 1.27.

Поле индекса параметров безопасности (Security Parameters Index - SPI) является указателем на ассоциацию безопасности. Значение поля последовательного номера пакета формируется отправителем и служит для защиты от атак, связанных с повторным использованием данных процесса аутентификации. В процессе формирования данных аутентификации последовательно вычисляется хеш-функция от объединения исходного пакета и некоторого предварительно согласованного ключа, а затем от объединения полученного результата и преобразованного ключа.

Аутентификация АН предотвращает манипулирование полями IP-заголовка во время прохождения пакета, но по этой причине данный протокол нельзя применять в среде, где используется механизм трансляции сетевых адресов (NAT), так как манипулирование IP-заголовками необходимо для его работы.

Формат заголовка протокола ESP приведен на рис. 1.28. Поскольку основной целью ESP является обеспечение конфиденциальности данных, разные виды информации могут требовать применения различных алгоритмов шифрования, и формат ESP может претерпевать значительные изменения в зависимости от используемых криптографических алгоритмов. Поле данных аутентификации не является обязательным в заголовке ESP. Получатель пакета ESP расшифровывает заголовок ESP и использует параметры и данные применяемого криптографического алгоритма для расшифрования информации транспортного уровня.

Рис. 1.28.

Различают два режима применения ESP и АН (а также их комбинации) - транспортный и туннельный:

• транспортный режим используется для защиты поля данных IP-пакета, содержащего протоколы транспортного уровня (TCP, UDP, ICMP), которое, в свою очередь, содержит информацию прикладных служб. Примером применения транспортного режима является передача электронной почты. Все промежуточные узлы на маршруте пакета от отправителя к получателю используют только открытую информацию сетевого уровня и, возможно, некоторые опциональные заголовки пакета. Недостатком транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и направлениях передачи информации, области интересов абонентов, сведения о руководителях;
• туннельный режим предполагает защиту всего пакета, включая заголовок сетевого уровня. Туннельный режим применяется в случае необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета, использующего туннельный режим, заполняются VPN-сервером (например, межсетевым экраном организации) и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана. После расшифрования межсетевым экраном начального заголовка сетевого уровня исходный пакет направляется получателю.

В табл. 1.3 приведено сравнение протоколов IPSec и SSL.

Таблица 1.3. Сравнение протоколов IPSec и SSL

Среди программно-аппаратных и программных средств обеспечения информационной безопасности при работе в сети Интернет можно выделить межсетевые экраны, средства анализа защищенности (сканеры уязвимостей), системы обнаружения атак и системы контроля содержимого (контент-анализа, content filtering).

Межсетевые экраны (брандмауэры, firewall) реализуют набор правил, которые определяют условия прохождения пакетов данных из одной части распределенной КС (открытой) в другую (защищенную). Обычно межсетевые экраны (МЭ) устанавливаются между сетью Интернет и локальной вычислительной сетью организации (рис. 1.29), хотя могут размещаться и внутри корпоративной сети (в том числе на каждом компьютере - персональные МЭ). В зависимости от уровня взаимодействия объектов сети основными разновидностями МЭ являются фильтрующие маршрутизаторы, шлюзы сеансового уровня и шлюзы прикладного уровня. В состав МЭ экспертного уровня включаются компоненты, соответствующие двум или всем трем указанным разновидностям.

Рис. 1.29.

Основной функцией фильтрующих маршрутизаторов, работающих на сетевом уровне эталонной модели, является фильтрация пакетов данных, входящих в защищенную часть сети или исходящих из нее. При фильтрации используется информация из заголовков пакетов:

• 1Р-адрес отправителя пакета;
• 1Р-адрес получателя пакета;
• порт отравителя пакета;
• порт получателя пакета;
• тип протокола;
• флаг фрагментации пакета.

Напомним, что под портом понимается числовой идентификатор (от 0 до 65 535), используемый клиентской и серверной программами для отправки и приема сообщений.

Правила фильтрации определяют, разрешается или блокируется прохождение через МЭ пакета с задаваемыми этими правилами параметрами. На рис. 1.30 и 1.31 приведен пример создания такого правила. К основным достоинствам фильтрующих

• 1.6. Методы и средства защиты информации в сети Интернет

Рис. 1.30.

Рис. 1.31. Добавление информации о протоколе и порте в правило фильтрации маршрутизаторов относятся простота их создания, установки и конфигурирования, прозрачность для приложений и пользователей КС и минимальное влияние на их производительность, невысокая стоимость. Недостатки фильтрующих маршрутизаторов:

• отсутствие аутентификации на уровне пользователей КС;
• уязвимость для подмены 1Р-адреса в заголовке пакета;
• незащищенность от угроз нарушения конфиденциальности и целостности передаваемой информации;
• сильная зависимость эффективности набора правил фильтрации от уровня знаний администратора МЭ конкретных протоколов;
• открытость 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети.

Шлюзы сеансового уровня выполняют две основные функции:

• контроль виртуального соединения между рабочей станцией защищенной части сети и хостом ее незащищенной части;
• трансляцию 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети.

Шлюз сеансового уровня устанавливает соединение с внешним хостом от имени авторизованного клиента из защищенной части сети, создает виртуальный канал по протоколу ТСР, после этого копирует пакеты данных в обоих направлениях без их фильтрации. Когда сеанс связи завершается, МЭ разрывает установленное соединение с внешним хостом.

В процессе выполняемой шлюзом сеансового уровня процедуры трансляции 1Р-адресов компьютеров защищенной части сети происходит их преобразование в один 1Р-адрес, ассоциированный с МЭ. Это исключает прямое взаимодействие между хостами защищенной и открытой сетей и не позволяет нарушителю осуществлять атаку путем подмены 1Р-адресов.

К достоинствам шлюзов сеансового уровня относятся также их простота и надежность программной реализации. К недостаткам - отсутствие возможности проверять содержимое передаваемой информации, что позволяет нарушителю пытаться передать пакеты с вредоносным программным кодом через подобный МЭ и обратиться затем напрямую к одному из серверов (например, Veb-cepBepy) атакуемой КС.

Шлюзы прикладного уровня не только исключают прямое взаимодействие между авторизованным клиентом из защищенной части сети и хостом из ее открытой части, но и фильтруют все входящие и исходящие пакеты данных на прикладном уровне (т. е. на основе анализа содержания передаваемых данных). К основным функциям шлюзов прикладного уровня относятся:

• идентификация и аутентификация пользователя КС при попытке установить соединение;
• проверка целостности передаваемых данных;
• разграничение доступа к ресурсам защищенной и открытой частей распределенной КС;
• фильтрация и преобразование передаваемых сообщений (обнаружение вредоносного программного кода, шифрование и расшифрование и т. п.);
• регистрация событий в специальном журнале;
• кэширование запрашиваемых извне данных, размещенных на компьютерах внутренней сети (для повышения производительности КС).

Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокую степень защиты КС от удаленных атак, поскольку любое взаимодействие с хостами открытой части сети реализуется через программы-посредники, которые полностью контролируют весь входящий и исходящий трафик. К другим достоинствам шлюзов прикладного уровня относятся:

• скрытость структуры защищенной части сети для остальных хостов (доменное имя компьютера со шлюзом прикладного уровня может быть единственным известным внешним серверам именем);
• надежная аутентификация и регистрация проходящих сообщений;
• более простые правила фильтрации пакетов на сетевом уровне, в соответствии с которыми маршрутизатор должен пропускать только трафик, предназначенный для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик;
• возможность реализации дополнительных проверок, что уменьшает вероятность использования ошибок в стандартном программном обеспечении для реализации угроз безопасности информации в КС.

Основными недостатками шлюзов прикладного уровня являются более высокая стоимость, сложность разработки, установки и конфигурирования, снижение производительности КС, «непрозрачность» для приложений и пользователей КС.

Межсетевые экраны могут использоваться для создания виртуальных частных сетей.

Общим недостатком МЭ любого вида является то, что эти программно-аппаратные средства защиты в принципе не могут предотвратить многих видов атак (например, угрозы несанкционированного доступа к информации с использованием ложного сервера службы доменных имен сети Интернет, угрозы анализа сетевого трафика при отсутствии VPN, угрозы отказа в обслуживании). Реализовать угрозу доступности информации в КС, использующей МЭ, может оказаться нарушителю даже проще, так как достаточно атаковать только хост с МЭ для фактического отключения от внешней сети всех компьютеров защищенной части сети.

В Руководящем документе ФСТЭК России «Средства вычислительной техники. Межсетевые экраны. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации» установлено пять классов защищенности МЭ (наиболее защищенным является первый класс). Например, для пятого класса защищенности требуется фильтрация пакетов на сетевом уровне на основе IP-адресов отправителя и получателя, а для второго класса - фильтрация на сетевом, транспортном и прикладном уровнях со скрытием субъектов и объектов защищаемой сети и трансляцией сетевых адресов.

Наиболее распространенными схемами размещения межсетевых экранов в локальной вычислительной сети организации являются:

• 1) межсетевой экран, представленный как фильтрующий маршрутизатор;
• 2) межсетевой экран на основе двухпортового шлюза;
• 3) межсетевой экран на основе экранированного шлюза;
• 4) межсетевой экран с экранированной подсетью.

Правила доступа к внутренним ресурсам компьютерной сети

организации, реализуемые межсетевым экраном, должны базироваться на одном из следующих принципов:

• запрещать все попытки доступа, которые не разрешены в явной форме;
• разрешать все попытки доступа, которые не запрещены в явной форме.

Фильтрующий маршрутизатор, расположенный между защищаемой сетью и Интернетом, может реализовывать любую из указанных политик безопасности.

Межсетевой экран на базе двухпортового прикладного шлюза представляет собой хост с двумя сетевыми интерфейсами.

При передаче информации между этими интерфейсами и осуществляется основная фильтрация. Для обеспечения дополнительной защиты между прикладным шлюзом и Интернетом размещают фильтрующий маршрутизатор. В результате между прикладным шлюзом и маршрутизатором образуется внутренняя экранированная подсеть. Ее можно использовать для размещения доступного извне информационного сервера. Размещение информационного сервера увеличивает безопасность сети, поскольку даже при проникновении на него нарушитель не сможет получить доступ к службам корпоративной сети через шлюз с двумя интерфейсами.

В отличие от схемы межсетевого экрана с фильтрующим маршрутизатором прикладной шлюз полностью блокирует 1Р-трафик между Интернетом и защищаемой сетью. Только уполномоченные приложения, расположенные на прикладном шлюзе, могут предоставлять услуги и доступ пользователям.

Данный вариант межсетевого экрана реализует политику безопасности, основанную на принципе «запрещено все, что не разрешено в явной форме», причем пользователю доступны только те сетевые службы, для которых определены соответствующие полномочия. Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности, поскольку маршруты к защищенной подсети известны лишь межсетевому экрану и скрыты от внешних систем.

Рассматриваемая схема организации межсетевого экрана относительно проста и достаточно эффективна. Поскольку межсетевой экран использует отдельный хост, то на нем могут быть установлены программы для усиленной аутентификации пользователей. Межсетевой экран может также протоколировать доступ, попытки зондирования и атак системы, что позволяет выявить действия нарушителей.

Межсетевой экран на основе экранированного шлюза обладает большей гибкостью по сравнению с межсетевым экраном, построенным на основе шлюза с двумя интерфейсами, однако эта гибкость достигается ценой некоторого уменьшения безопасности. Межсетевой экран состоит из фильтрующего маршрутизатора и прикладного шлюза, размещаемого со стороны внутренней сети. Прикладной шлюз реализуется на отдельном хосте и имеет только один сетевой интерфейс.

В данной схеме безопасность вначале обеспечивается фильтрующим маршрутизатором, который фильтрует или блокирует потенциально опасные протоколы, чтобы они не достигли прикладного шлюза и внутренних систем корпоративной сети. Пакетная фильтрация в фильтрующем маршрутизаторе может быть реализована на основе одного из следующих правил:

• внутренним хостам позволяется открывать соединения с хостами в сети Интернет для определенных сервисов;
• запрещаются все соединения от внутренних хостов (им надлежит использовать уполномоченные приложения на прикладном шлюзе).

В подобной конфигурации межсетевой экран может использовать комбинацию двух политик, соотношение между которыми зависит от конкретной политики безопасности, принятой во внутренней сети. В частности, пакетная фильтрация на фильтрующем маршрутизаторе может быть организована таким образом, чтобы прикладной шлюз, используя свои уполномоченные приложения, обеспечивал для систем защищаемой сети сервисы типа Telnet, FTP, SMTP.

Основной недостаток схемы межсетевого экрана с экранированным шлюзом заключается в том, что если нарушитель сумеет проникнуть на данный хост, перед ним окажутся незащищенными системы внутренней сети. Другой недостаток связан с возможной компрометацией маршрутизатора, которая приведет к тому, что внутренняя сеть станет доступна нарушителю.

Межсетевой экран, состоящий из экранированной подсети, представляет собой развитие схемы межсетевого экрана на основе экранированного шлюза. Для создания экранированной подсети используются два экранирующих маршрутизатора. Внешний маршрутизатор располагается между Интернетом и экранируемой подсетью, а внутренний - между экранируемой подсетью и защищаемой внутренней сетью.

В экранируемую подсеть входит прикладной шлюз, а также могут включаться информационные серверы и другие системы, требующие контролируемого доступа. Эта схема межсетевого экрана обеспечивает высокий уровень безопасности благодаря организации экранированной подсети, которая еще лучше изолирует внутреннюю защищаемую сеть от Интернета.

Внешний маршрутизатор защищает от вторжений из Интернета как экранированную подсеть, так и внутреннюю сеть. Внешний маршрутизатор запрещает доступ из глобальной сети к системам корпоративной сети и блокирует весь трафик к Интернету, идущий от систем, которые не должны являться инициаторами соединений. Этот маршрутизатор может быть использован также для блокирования других уязвимых протоколов, которые не должны использоваться компьютерами внутренней сети или от них.

Внутренний маршрутизатор защищает внутреннюю сеть от несанкционированного доступа как из Интернета, так и внутри экранированной подсети. Кроме того, он осуществляет большую часть пакетной фильтрации, а также управляет трафиком к системам внутренней сети и от них.

Межсетевой экран с экранированной подсетью хорошо подходит для защиты сетей с большими объемами трафика или с высокими скоростями обмена данными. К его недостаткам можно отнести то, что пара фильтрующих маршрутизаторов нуждается в большом внимании для обеспечения необходимого уровня безопасности, поскольку из-за ошибок в их конфигурировании могут возникнуть провалы в системе безопасности всей сети. Кроме того, существует принципиальная возможность доступа в обход прикладного шлюза.

Основными функциями программных средств анализа защищенности КС (сканеров уязвимости, Vulnerability-Assessment) являются:

• проверка используемых в системе средств идентификации и аутентификации, разграничения доступа, аудита и правильности их настроек с точки зрения безопасности информации в КС;
• контроль целостности системного и прикладного программного обеспечения КС;
• проверка наличия известных (например, опубликованных на Web-сайте изготовителя вместе с рекомендациями по исправлению ситуации) неустраненных уязвимостей в системных и прикладных программах, используемых в КС, и др.

Средства анализа защищенности работают на основе сценариев проверки, хранящихся в специальных базах данных, и выдают результаты своей работы в виде отчетов, которые могут быть конвертированы в различные форматы. Существуют две категории сканеров уязвимостей:

• системы уровня хоста, предназначенные для анализа защищенности компьютера, на котором они запускаются;
• системы уровня сети, предназначенные для проверки защищенности корпоративной локальной вычислительной сети со стороны Интернета.

Для выполнения проверок безопасности сканеры уязвимостей уровня сети используют архитектуру «клиент-сервер». Сервер выполняет проверки, а клиент конфигурирует и управляет сеансами сканирования на проверяемом компьютере. Тот факт, что клиент и сервер могут быть разделены, предоставляет несколько преимуществ. Во-первых, сканирующий сервер можно расположить вне вашей сети, но обращаться к нему изнутри сети через клиента. Во-вторых, различные клиенты могут поддерживать разные операционные системы.

К недостаткам средств анализа защищенности КС относятся:

• зависимость их от конкретных систем;
• недостаточная надежность (их применение может иногда вызывать сбои в работе анализируемых систем, например, при проверке защищенности от атак с вызовом отказа в обслуживании);
• малый срок эффективной эксплуатации (не учитываются новые обнаруженные уязвимости, которые и являются наиболее опасными);
• возможность использования нарушителями в целях подготовки к атаке на КС (администратору безопасности потребуется получение специального разрешения руководства на сканирование уязвимостей компьютерной системы своей организации).

Программные средства обнаружения атак (Intrusion Detection Systems - IDS) могут применяться для решения следующих задач:

• обнаружения признаков атак на основе анализа журналов безопасности операционной системы, журналов МЭ и других служб (системы уровня хоста);
• инспекции пакетов данных непосредственно в каналах связи (в том числе с использованием мультиагентных систем) - системы уровня сети.

Как правило, реальные системы включают в себя возможности обеих указанных категорий.

В обоих случаях средствами обнаружения атак используются базы данных сигнатур атак с зафиксированными сетевыми событиями и шаблонами известных атак. Эти средства работают в реальном масштабе времени и реагируют на попытки использования известных уязвимостей КС или несанкционированного исследования защищенной части сети организации, а также ведут журнал регистрации зафиксированных событий для последующего анализа.

Системы обнаружения атак обеспечивают дополнительные уровни защиты для защищаемой системы, потому что они контролируют работу МЭ, криптомаршрутизаторов, корпоративных серверов и файлов данных, которые являются наиболее важными для других механизмов защиты. Стратегия действий нарушителя часто включает в себя проведение атак или вывод из строя устройств защиты, обеспечивающих безопасность конкретной цели. Системы обнаружения атак смогут распознать эти первые признаки атаки и, в принципе, отреагировать на них, сведя к минимуму возможный ущерб. Кроме того, когда эти устройства откажут из-за ошибок конфигурации, из-за атаки или ошибок со стороны пользователя, системы обнаружения атак могут распознать эту проблему и уведомить представителя персонала.

К основным недостаткам средств обнаружения атак относятся:

• неспособность эффективно функционировать в высокоскоростных сетях (изготовители IDS оценивают максимальную пропускную способность, при которой эти системы работают без потерь со 100%-ным анализом всего трафика, в среднем на уровне 65 Мбит/с);
• возможность пропуска неизвестных атак;
• необходимость постоянного обновления базы данных с сигнатурами атак;
• сложность определения оптимальной реакции этих средств на обнаруженные признаки атаки.

Размещение IDS уровня сети наиболее эффективно на периметре корпоративной локальной сети с обеих сторон межсетевого экрана. Иногда IDS устанавливают перед критичными серверами (например, сервером баз данных) для контроля трафика с этим сервером. Однако в данном случае проблема состоит в том, что трафик во внутренней сети передается с большей скоростью, чем в сети внешней, что приводит к неспособности IDS справляться со всем трафиком и, как следствие, снижению пропускной способности локальной сети. Именно поэтому IDS уровня сети ставят перед конкретным сервером, контролируя только определенные соединения. В таких случаях иногда предпочтительнее установить систему обнаружения атак уровня хоста на каждом защищаемом сервере и обнаруживать атаки именно на него.

Наличие у сотрудников организации доступа к Интернету на рабочих местах имеет свои отрицательные стороны. Свое рабочее время они начинают тратить на чтение анекдотов, игры, общение с друзьями в чатах и т. п. Производительность корпоративной сети падает из-за того, что из Интернета «закачиваются» кинофильмы и музыка и задерживается прохождение деловой информации. Сотрудники накапливают и пересылают друг другу огромное количество материалов, случайное попадание которых к клиентам организации может повредить ее репутации (эротические картинки, карикатуры и пр.). Наконец, через сервисы электронной почты, имеющие?еЬ-интерфейс, может произойти утечка конфиденциальной информации.

Системы контроля содержимого предназначены для защиты от следующих угроз:

• неоправданного увеличения расходов организации на оплату Интернет-трафика;
• снижения производительности труда сотрудников организации;
• уменьшения пропускной способности корпоративной сети для деловых нужд;
• утечки конфиденциальной информации;
• репутационного ущерба для имиджа организации.

Системы контроля содержимого могут быть разделены на

• анализ ключевых слов и фраз в сообщениях электронной почты, ?еЬ-трафике и запрашиваемых НТМЬ-страницах. Данная возможность позволяет обнаружить и своевременно предотвратить утечку конфиденциальной информации, посылку сотрудниками резюме и спама, а также передачу других материалов, запрещенных политикой безопасности компьютерной системы организации. Очень интересной является возможность анализа запрашиваемых НТМЬ-стра- ниц. С ее помощью можно отказаться от механизма блокировки 1ЖЬ, используемого многими межсетевыми экранами, и независимо от адреса запрашиваемой страницы (в том числе и динамически создаваемой) анализировать ее содержание;
• контроль отправителей и получателей сообщений электронной почты, а также адресов, к которым (и от которых) идет обращение к?еЬ-серверам и иным ресурсам Интернета. С его помощью можно выполнять фильтрацию почтового или Web-трафика, реализуя тем самым некоторые функции межсетевого экрана;
• обнаружение подмены адресов сообщений электронной почты, которое очень часто используется спамерами и другими нарушителями;
• антивирусная проверка содержимого электронной почты и Web-трафика, которая позволяет обнаружить, вылечить или удалить компьютерные вирусы и другие вредоносные программы;
• контроль размера сообщений, не позволяющий передавать слишком длинные сообщения или требующий временно отложить их передачу до того момента, когда канал доступа в Интернет будет менее всего нагружен (например, в нерабочее время);
• контроль количества и типа вложений в сообщения электронной почты, а также контроль файлов, передаваемых в рамках Web-трафика. Это одна из самых интересных возможностей, которая позволяет анализировать не просто текст сообщения, но и текст, содержащийся в том или ином файле, например в документе Microsoft Word или архиве ZIP. Помимо указанных форматов некоторые системы могут также распознавать и анализировать видео- и аудиофайлы, графические изображения, PDF-файлы, исполняемые файлы и даже зашифрованные сообщения. Существуют системы, позволяющие распознавать в большом числе графических форматов картинки определенного содержания;
• контроль и блокирование файлов cookies, а также мобильного кода Java, ActiveX, JavaScript, VBScript и т. д.;
• категорирование Интернет-ресурсов («для взрослых», «развлечения», «финансы» и т. д.) и разграничение доступа сотрудников организации к ресурсам различных категорий (в том числе и в зависимости от времени суток);
• реализации различных вариантов реагирования, начиная от удаления или временного блокирования сообщения, вырезания запрещенного вложения и лечения зараженного файла и заканчивая направлением копии сообщения администратору безопасности или руководителю нарушителя и уведомлением как администратора безопасности, так и отправителя и получателя сообщения, нарушающего политику безопасности.

Существуют два основных недостатка систем контроля почтового и ^еЬ-трафика. В первую очередь, это невозможность контроля сообщений, зашифрованных пользователями. Поэтому во многих компаниях запрещается неконтролируемая передача таких сообщений или применяется централизованное средство шифрования почтового трафика.

Второй распространенный недостаток систем контроля содержимого - трудности с заданием адресов запрещенных Veb- страниц. Во-первых, необходимо держать такой список в актуальном состоянии, чтобы своевременно обнаруживать обращения к постоянно появляющимся запретным ресурсам, а во-вторых, существует способ нестандартного задания адресов, который зачастую позволяет обойти защитный механизм системы контроля содержимого: пользователь может применить не доменное имя, что делается в абсолютном большинстве случаев, а 1Р-адрес нужного ему сервера. В случае отсутствия межсетевого экрана блокировать такой доступ будет сложно.

Контрольные вопросы

• 1. Какие существуют способы несанкционированного доступа к информации в компьютерных системах?
• 2. Какие способы аутентификации пользователей могут применяться в компьютерных системах?
• 3. В чем основные недостатки парольной аутентификации и как она может быть усилена?
• 4. В чем сущность, достоинства и недостатки аутентификации на основе модели «рукопожатия»?
• 5. Какие биометрические характеристики пользователей могут применяться для их аутентификации? В чем преимущества подобного способа подтверждения подлинности?
• 6. Какие элементы аппаратного обеспечения могут применяться для аутентификации пользователей компьютерных систем?
• 7. Как функционирует программно-аппаратный замок, препятствующий несанкционированному доступу к ресурсам компьютера?
• 8. На чем основан протокол CHAP? Какие требования выдвигаются к используемому в нем случайному числу?
• 9. Для чего предназначен протокол Kerberos?
• 10. В чем достоинства протоколов непрямой аутентификации по сравнению с протоколами прямой аутентификации?
• 11. В чем сущность, достоинства и недостатки дискреционного разграничения доступа к объектам компьютерных систем?
• 12. Какие два правила применяются при мандатном разграничении доступа к объектам?
• 13. Какие применяются разновидности межсетевых экранов?
• 14. Что такое УРИ и для чего они предназначены?
• 15. Каковы общие недостатки всех межсетевых экранов?
• 16. В чем состоят функции средств анализа защищенности компьютерных систем и их основные недостатки?
• 17. В чем сущность систем обнаружения атак на компьютерные системы?
• 18. От каких угроз обеспечивают защиту системы контроля содержимого?