Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
орма № 20-A
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
1. Общая проблема обеспечения информационной безопасности. Причины необходимости защиты информации.
Информацией можно считать и отдельный файл, и базу данных, и одну запись в ней, и целиком программный комплекс. И все эти объекты могут подвергнуться и подвергаются атакам со стороны некоторой социальной группы лиц.
При хранении, поддержании и предоставлении доступа к любому информационному объекту его владелец, либо уполномоченное им лицо, накладывает явно либо самоочевидно набор правил по работе с ней. Умышленное их нарушение классифицируется как атака на информацию.
С массовым внедрением компьютеров во все сферы деятельности человека объем информации, хранимой в электронном виде вырос в тысячи раз. И теперь скопировать за полминуты и унести дискету с файлом, содержащим план выпуска продукции, намного проще, чем копировать или переписывать кипу бумаг. А с появлением компьютерных сетей даже отсутствие физического доступа к компьютеру перестало быть гарантией сохранности информации.
Каковы возможные последствия атак на информацию? В первую очередь, конечно, нас будут интересовать экономические потери:
Естественно, компьютерные атаки могут принести и огромный моральный ущерб. Понятие конфиденциального общения давно уже стало "притчей во языцех". Само собой разумеется, что никакому пользователю компьютерной сети не хочется, чтобы его письма кроме адресата получали еще 5-10 человек, или, например, весь текст, набираемый на клавиатуре ЭВМ, копировался в буфер, а затем при подключении к Интернету отправлялся на определенный сервер. А именно так и происходит в тысячах и десятках тысяч случаев.
Несколько интересных цифр об атаках на информацию. Они были получены исследовательским центром DataPro Research в 1998 году. Основные причины повреждений электронной информации распределились следующим образом: неумышленная ошибка человека – 52% случаев, умышленные действия человека - 10% случаев, отказ техники – 10% случаев, повреждения в результате пожара - 15% случаев, повреждения водой – 10% случаев. Как видим, каждый десятый случай повреждения электронных данных связан с компьютерными атаками.
Кто был исполнителем этих действий: в 81% случаев – текущий кадровый состав учреждений, только в 13% случаев – совершенно посторонние люди, и в 6% случаев – бывшие работники этих же учреждений. Доля атак, производимых сотрудниками фирм и предприятий, просто ошеломляет и заставляет вспомнить не только о технических, но и о психологических методах профилактики подобных действий.
И, наконец, что же именно предпринимают злоумышленники, добравшись до информации: в 44% случаев взлома были произведены непосредственные кражи денег с электронных счетов, в 16% случаев выводилось из строя программное обеспечение, столь же часто – в 16% случаев – производилась кража информации с различными последствиями, в 12% случаев информация была cфальсифицирована, в 10% случаев злоумышленники с помощью компьютера воспользовались либо заказали услуги, к которым в принципе не должны были иметь доступа.
2. Управление ключами
Рекомендуемый размер ключа
Рекомендуемый размер ключа для каждого конкретного приложения зависит от двух условий. Во-первых, необходимо учесть значимость ключа. Во-вторых, размер ключа зависит от используемого криптографического алгоритма. Из-за быстрого развития новой технологии и методов криптоаналитиза оптимальный размер ключа для различных задач непрерывно изменяется, поэтому рекомендации тоже регулярно меняются.
Минимальные длины ключей в битах для различных степеней
Размер ключа в случае системы RSA относится к размеру модуля. Размер ключа эллиптической кривой относится к минимальному порядку базовой точки на эллиптической кривой (этот порядок должен быть несколько меньше размера поля). Размер ключа DSA относится к размеру модуля и минимально допустимому размеру.
Случайные числа для создания ключей
При использовании как симметричных, так и асимметричных криптосистем необходимо иметь хороший источник случайных чисел для создания ключей. Главная особенность такого источника состоит в том, что создаваемые им числа неизвестны и главное непредсказуемы для возможного нападающего. Лучшим вариантом является создание случайных чисел на основе некоторого физического процесса, так как многие физические процессы действительно случайные. Например, для этого можно использовать аппаратные средства типа “шумного” диода, подобные устройства предлагаются как отдельные встраиваемые в компьютер платы. Можно также использовать какие-либо физические движения пользователя, например, скорость печати в микросекундах, перемещения мыши и т.д. Методы, использующие для генерации случайных чисел характеристики жестких дисков, применять не рекомендуется, потому что параметры жесткого диска нельзя считать действительно случайными. Существуют дешевые альтернативы, например, разработан генератор случайных чисел, основанный на изменении скорости вращения жесткого диска. Это изменение обусловлено турбулентностью воздуха, которая считается непредсказуемой. Однако практически все методы генерации случайных чисел имеют некоторую корреляцию и не позволяют обеспечить достаточную статистическую хаотичность. Поэтому перед использованием их лучше обрабатывать надежной хэш-функцией (см. подп. 2.1.6). Другой подход состоит в том, чтобы использовать генератор псевдослучайных чисел, запускаемый случайным “семенем”. Главное различие между случайными и псевдослучайными числами в том, что последние обязательно являются периодическими, а действительно случайные числа нет. Так как генераторы псевдослучайных чисел являются детерминированными алгоритмами, то важно найти среди них криптографически защищенный, а кроме этого использовать хорошее случайное семя. Генератор “создает” из зерна большое количество псевдослучайных данных. Семя должно быть достаточно случайным, чтобы предотвратить нападения, основанные на переборе всех возможных семян.
Для генератора псевдослучайных чисел не достаточно только соответствовать требованиям некоторых статистических испытаний, потому что результаты таких генераторов все еще могут быть предсказуемыми. Скорее, должно быть невозможно рассчитать любой бит последовательности, даже если все прочие биты известны с вероятностью больше 1/2. Этому требованию удовлетворяет, например, генератор Блума (Blum) и Микали (Micali), основанный на задаче дискретного логарифма, так как вычисление дискретного логарифма является трудной задачей (см. подп. 2.3.6). Другие генераторы, основанные, например, на DES или на хэш-функции, также могут считаться соответствующими этому определению при разумных условиях.
Обратите внимание, что нет необходимости применять генераторы случайных чисел для поиска общих и частных показателей степени в RSA.
После создания простых чисел и, следовательно, модуля (см. подп. 3.1.1) можно просто выбрать произвольное значение (согласно стандартным ограничениям) для общего показателя степени, который в этом случае определяет частный показатель модуля.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
1. Определение автоматизированной системы обработки информации (АСОИ). Субъекты, объекты, состав АСОИ.
Объектом защиты информации является компьютерная (информационная) система или автоматизированная система обработки информации (АСОИ).
Информационная система – это организационно-упорядоченная совокупность ин формационных ресурсов, технических средств, технологий и персонала, реализующих информационные процессы в традиционном или автоматизированном режиме для удов летворения информационных потребностей пользователей.
Информационная безопасность АСОИ – состояние рассматриваемой автоматизиро ванной системы, при котором она, с одной стороны, способна противостоять дестабили зирующему воздействию внешних и внутренних информационных угроз, а с другой, – ее наличие и функционирование не создает информационных угроз для элементов самой системы и внешней среды.
Информационная безопасность достигается проведением соответствующего уровня политики информационной безопасности.
Под политикой информационной безопасности понимают совокупность норм, пра вил и практических рекомендаций, регламентирующих работу средств защиты АСОИ от заданного множества угроз безопасности.
Система защиты информации – совокупность правовых норм, организационных мер и мероприятий, технических, программных и криптографических средств и методов, обеспечи вающих защищенность информации в системе в соответствии с принятой политикой безо пасности.
2. Блочные шифры. Режимы работы блочных шифров.
Блочный шифр — разновидность симметричного шифра. Особенностью блочного шифра является обработка блока нескольких байт за одну итерацию (как правило 8 или 16).
Характерной особенностью блочных криптоалгоритмов является тот факт, что в ходе своей работы они производят преобразование блока входной информации фиксированной длины и получают результирующий блок того же объема, но недоступный для прочтения сторонним лицам, не владеющим ключом. Таким образом, схему работы блочного шифра можно описать функциями Z=EnCrypt(X,Key) и X=DeCrypt(Z,Key)
Ключ Key является параметром блочного криптоалгоритма и представляет собой некоторый блок двоичной информации фиксированного размера. Исходный (X) и зашифрованный (Z) блоки данных также имеют фиксированную разрядность, равную между собой, но необязательно равную длине ключа.
Криптоалгоритм именуется идеально стойким, если прочесть зашифрованный блок данных можно только перебрав все возможные ключи, до тех пор, пока сообщение не окажется осмысленным. Так как по теории вероятности искомый ключ будет найден с вероятностью 1/2 после перебора половины всех ключей, то на взлом идеально стойкого криптоалгоритма с ключом длины N потребуется в среднем 2N-1 проверок. Таким образом стойкость блочного шифра зависит только от длины ключа и возрастает экспоненциально с ее ростом.
Таким образом, на функцию стойкого блочного шифра Z=EnCrypt(X,Key) накладываются следующие условия:
Характерным признаком блочных алгоритмов является многократное и косвенное использование материала ключа. Это диктуется в первую очередь требованием невозможности обратного декодирования в отношении ключа при известных исходном и зашифрованном текстах. Для решения этой задачи в приведенных выше преобразованиях чаще всего используется не само значение ключа или его части, а некоторая, иногда необратимая (небиективная) функция от материала ключа. Более того, в подобных преобразованиях один и тот же блок или элемент ключа используется многократно. Это позволяет при выполнении условия обратимости функции относительно величины X сделать функцию необратимой относительно ключа Key.
Поскольку операция зашифровки или расшифровки отдельного блока в процессе кодирования пакета информации выполняется многократно (иногда до сотен тысяч раз), а значение ключа и, следовательно, функций Vi(Key) остается неизменным, то иногда становится целесообразно заранее однократно вычислить данные значения и хранить их в оперативной памяти совместно с ключом. Поскольку эти значения зависят только от ключа, то они в криптографии называются материалом ключа. Необходимо отметить, что данная операция никоим образом не изменяет ни длину ключа, ни криптостойкость алгоритма в целом.
Работа блочного шифра в самом простом режиме — применения шифрующей функции к блоку данных (простая замена) вызывает серьезную проблему: статистические свойства открытых данных частично сохраняются, так как каждому одинаковому блоку данных однозначно соответствует зашифрованный блок данных. При большом количестве данных (видео, звук) это может дать некоторые сведения для криптоанализа о содержании данных.
Удаление статистических зависимостей в открытом тексте возможно с помощью предварительного архивирования, но оно не решает задачу полностью, так как в файле остается служебная информация архиватора, и не всегда технически допустимо.
Поэтому во всех современных блочных алгоритмах введена обратная связь на предыдущий блок.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
1. Методы защиты информации. Их достоинства и недостатки. Примеры применения различных методов защиты информации.
2. Поточные шифры. Требования к гамме. Проблема генерации ключевой последовательности.
Пото́чный шифр — это симметричный шифр, в котором каждый символ открытого текста преобразуется в символ шифрованного текста в зависимости не только от используемого ключа, но и от его расположения в потоке открытого текста. Поточный шифр реализует другой подход к симметричному шифрованию, нежели блочные шифры. При блочном шифровании открытый текст разбивается на блоки равной длины, при этом совпадающие блоки при данном ключе всегда шифруется одинаково, при поточном шифровании это не так.
Гамми́рование (gamma xoring) — метод шифрования, основанный на "наложении" гамма-последовательности на открытый текст. Обычно это суммирование в каком-либо конечном поле (например, в поле GF(2) такое суммирование принимает вид обычного "исключающего ИЛИ"). При расшифровании операция проводится повторно, в результате получается открытый текст.
В 1949 году Клод Шеннон опубликовал работу, в которой доказал абсолютную стойкость шифр Вернама (также известен, как одноразовый блокнот [one-time pad]). В шифре Вернама ключ имеет длину, равную длине самого передаваемого сообщения. Ключ используется в качестве гаммы, и если каждый бит ключа выбирается случайно, то криптоаналитику для вскрытия остается лишь метод грубой силы. Но ключи, сравнимые по длине с передаваемыми сообщениями, трудно использовать на практике. Поэтому обычно применяют ключ меньшей длины (например, 128 бит). С помощью него генерируется псевдослучайная гаммирующая последовательность. Естественно, псевдослучайность гаммы может быть использована при атаке на поточный шифр.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4
1. Основные угрозы безопасности автоматизированной системы обработки информации.
С позиции обеспечения безопасности информации целесообразно рассматри вать в виде трех связных взаимовлияющих друг на друга компонент:
Под угрозой обычно понимают потенциально возможно событие, действие (воздей ствие), процесс или явление, которое может привести к нанесению ущерба чьим-либо интересам. В дальнейшем изложении угрозой информационной безопасности АС будем называть возможность реализации воздействия на информацию, обрабатываемую АС, приводящего к искажению, уничтожению, копированию, блокированию, доступа к ин формации, а также возможность воздействия на компоненты АС, приводящего к утрате, уничтожению или сбою функционирования носителя информации, средства взаимодей ствия с носителем или средства его управления.
Утечка информации рассматривается как бесконтрольный и неправомерный выход конфиденциальной информации за пределы организации или круга лиц, которым эта ин формация была доверена.
Существует три разновидности угроз.
1. Угроза нарушения конфиденциальности заключается в том, что информация ста новится известной тому, кто не располагает полномочиями доступа к ней. Она имеет место всякий раз, когда получен доступ к некоторой секретной информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой от одной системы к другой. Иногда, в связи с угрозой нарушения конфиденциальности, используется термин «утечка».
2. Угроза нарушения целостности включает в себя любое умышленное изменение
информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой из одной системы
в другую. Когда злоумышленники преднамеренно изменяют информацию, говорится, что
целостность информации нарушена. Целостность также будет нарушена, если к несанк
ционированному изменению приводит случайная ошибка программного или аппаратного
обеспечения. Санкционированными изменениями являются те, которые сделаны уполномо
ченными лицами с обоснованной целью (например, санкционированным изменением
является периодическая запланированная коррекция некоторой базы данных).
Целостность информации – существование информации в неискаженном виде (не изменном по отношению к некоторому фиксированному ее состоянию). Чаще субъектов интересует обеспечение более широкого свойства – достоверности информации, которое складывается из адекватности (полноты и точности) отображения состояния предметной области и непосредственно целостности информации, т.е. ее неискаженности.
3. Угроза отказа служб возникает всякий раз, когда в результате преднамеренных
действий, предпринимаемых другим пользователем или злоумышленником, блокируется
доступ к некоторому ресурсу вычислительной системы. Реально блокирование может быть
постоянным – запрашиваемый ресурс никогда не будет получен, или оно может вызывать
только задержку запрашиваемого ресурса, достаточно долгую для того чтобы он стал
бесполезным. В этих случаях говорят, что ресурс исчерпан.
Доступность информации – свойство системы (среды, средств и технологии обра ботки), в которой циркулирует информация, характеризующееся способностью обеспе чивать своевременный беспрепятственный доступ субъектов к интересующей их инфор мации и готовность соответствующих автоматизированных служб к обслуживанию по ступающих от субъектов запросов всегда, когда в обращении к ним возникает необходи мость.
2. Криптосистемы с открытым ключом. Принцип действия, достоинства и недостатки.
Криптографическая система с открытым ключом (или Асимметричное шифрование, Асимметричный шифр) — система шифрования информации, при которой ключ, которым зашифровывается сообщение и само зашифрованное сообщение передаётся по открытому (т.е. незащищённому, доступному для наблюдения) каналу. Для генерации открытого ключа и для прочтения зашифрованного сообщения получатель использует секретный ключ. Криптографические системы с открытым ключом в настоящее время широко применяются в различных сетевых протоколах, в частности, в протоколе SSL и основанных на нём протоколах прикладного уровня HTTPS, SSH и т.д.
1. Получатель генерирует ключ. Ключ разбивается на открытую и закрытую часть. Открытая часть ключа отправляется отправителю.
2. Отправитель с помощью открытого ключа шифрует сообщение.
3. Получатель с помощью закрытого ключа дешифруте сообщение.
Недостаток метода: хотя сообщение надежно шифруется, но "засвечиваются" получатель и отправитель самим фактом шифрованного сообщения.
Общая идея криптографической системы с открытым ключом заключается в использовании при зашифровке сообщения такой функции от открытого ключа и сообщения (хеш-функции), которую алгоритмически очень трудно обратить, т.е. вычислить по значению функции её аргумент, даже зная значение ключа.
Преимущество асимметричных шифров перед симметричными шифрами состоит в отсутствии необходимости передачи секретного ключа. Сторона, желающая принимать зашифрованные тексты, в соответствии с используемым алгоритмом вырабатывает пару «открытый ключ — закрытый ключ». Значения ключей связаны между собой, однако вычисление одного значения из другого должно быть невозможным с практической точки зрения. Открытый ключ публикуется в открытых справочниках и используется для шифрования информации контрагентом. Закрытый ключ держится в секрете и используется для расшифрования сообщения, переданного владельцу пары ключей. В 1976 году Уитфилд Диффи и Мартин Хеллман предложили систему обмена общим секретным ключом.
Они требуют существенно больших вычислительных ресурсов (это недостаток можно преодолеть с помощью гибридных криптосистем). Кроме того, необходимо обеспечить аутентичность самих публичных ключей, для чего обычно используют сертификаты.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
1. Причины, виды, каналы утечки и искажения информации.
Основными причинами утечки информации являются:
несоблюдение персоналом норм, требований, правил эксплуатации АС;
ошибки в проектировании АС и систем защиты АС;
ведение противостоящей стороной технической и агентурной разведок.
Несоблюдение персоналом норм, требований, правил эксплуатации АС может быть как умышленным, так и непреднамеренным. От ведения противостоящей стороной аген турной разведки этот случай отличает то, что в данном случае лицом, совершающим не санкционированные действия, двигают личные побудительные мотивы. Причины утечки информации достаточно тесно связаны с видами утечки информации. В соответствии с ГОСТ Р 50922–96 рассматриваются три вида утечки информации:
разглашение;
несанкционированный доступ к информации;
получение защищаемой информации разведками (отеч./иностр.).
Под разглашением информации понимается несанкционированное доведение защи щаемой информации до потребителей, не имеющих права доступа к защищаемой инфор мации.
Под несанкционированным доступом понимается получение защищаемой информа ции заинтересованным субъектом с нарушением установленных правовыми документами или собственником, владельцем информации прав или правил доступа к защищаемой информации.
Получение защищаемой информации разведками может осуществиться с помощью технических средств (техническая разведка) или агентурными методами (агентурная раз ведка).
Канал утечки информации – совокупность источника информации, материального носителя или среды распространения несущего указанную информацию сигнала и сред ства выделения информации из сигнала или носителя. Одним из основных свойств кана ла является месторасположение средства выделения информации из сигнала или носите ля, которое может располагаться в пределах контролируемой зоны, охватывающей или вне ее. Применительно к АС выделяют несколько каналов утечки информации. Обобщен ная схема каналов утечки приведена на рис. 2.2.
1. Электромагнитный канал. Причиной его возникновения является электромаг нитное поле, связанное с протеканием электрического тока в аппаратных компонентах АС. Электромагнитное поле может индуцировать токи в близко расположенных провод ных линиях (наводки). Электромагнитный канал, в свою очередь, делится на следующие каналы:
радиоканал (высокочастотное излучение);
низкочастотный;
сетевой (наводки на сеть электропитания);
заземления (наводки на провода заземления);
линейный (наводки на линии связи между компьютерами).
коммутируемых линий связи,
выделенных линий связи,
локальной сети,
машинных носителей информации,
терминальных и периферийных устройств.
2. Цифровая подпись. Основные понятия. Примеры систем ЭЦП.
В основе криптографического контроля целостности лежат два понятия: хэш-функция; электронная цифровая подпись (ЭЦП).
Хэш-функция – это труднообратимое преобразование данных (односторонняя функ ция), реализуемое, как правило, средствами симметричного шифрования со связыванием блоков. Результат шифрования последнего блока (зависящий от всех предыдущих) и служит результатом хэш-функции.
Пусть имеются данные, целостность которых должна быть проверена, хэш-функция и ранее вычисленный результат ее применения к исходным данным (дайджест). Хэш-функцию обозначим через h, исходные данные – через Т, проверяемые данные – через Т′. Контроль целостности данных сводится к проверке равенства h(T) = h(T′). Если оно вы полняется, считается, что T = T ′. Совпадение дайджестов для различных данных называ ется коллизией. В принципе коллизии возможны (так как мощность множества дайдже стов меньше множества хэшируемых данных), однако, исходя из определения хэш-функции, специально организовать коллизию за приемлемое время невозможно.
Асимметричные методы позволяют реализовать так называемую электронную циф ровую подпись, или электронное заверение сообщения. Идея состоит в том, что отправи тель посылает два экземпляра сообщения – открытое и дешифрованное его секретным ключом (естественно, дешифровка незашифрованного сообщения на самом деле есть форма шифрования). Получатель может зашифровать с помощью открытого ключа от правителя дешифрованный экземпляр и сравнить с открытым. Если они совпадут, лич ность и подпись отправителя можно считать установленными.
Пусть E(T) обозначает результат шифрования текста T с помощью открытого ключа, а D(T) – результат дешифровки текста Т с помощью секретного ключа. Чтобы асиммет ричный метод мог применяться для реализации электронной подписи, необходимо вы полнение тождества
E(D(T)) = D(E(T)) = T.
Проиллюстрируем рис. 6.10 процедуру эффективной генерации электронной подпи си, состоящую в шифровании преобразованием D дайджеста h(T), а проверка эффективно сгенерированной электронной подписи может быть реализована способом, изображенным на рис. 6.11.
Из равенства E(S′) = h(T) следует, S′ = D(h(T ′)). Следовательно, ЭЦП защищает це лостность сообщения, удостоверяет личность отправителя и служит основой неотказуемости.
Два российских стандарта, «Процедуры выработки и проверки электронной цифро вой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма» и «Функция хэши рования», объединенные общим заголовком «Информационная технология. Криптогра фическая защита информации», регламентируют вычисление дайджеста и реализацию электронной подписи.
В сентябре 2001 г. утвержден, а с 1 июля 2002 г. вступил в силу новый стандарт ЭЦП – ГОСТ Р 34.10–2001. Для контроля целостности последовательности сообщений (т.е. защиты от кражи, дублирования и переупорядочения сообщений) применяют временные штампы и нуме рацию элементов последовательности, при этом штампы и номера включают в подписы ваемый текст.
Обратим внимание на то, что при использовании асимметричных методов шифрова ния (в частности ЭЦП) необходимо иметь гарантию подлинности пары (имя, открытый ключ) адресата. Для решения этой задачи в спецификациях Х.509 вводятся понятия циф рового сертификата и сертификационного центра. Сертификационный центр – это ком понент глобальной службы каталогов, отвечающий за управление криптографическими ключами пользователей, заверяющий подлинность пары имя, открытый ключ адресата своей подписью.
Цифровые сертификаты в формате Х.509 стали не только формальным, но и факти ческим стандартом, поддерживаемым многочисленными сертификационными центрами.
Отметим, что услуги, характерные для асимметричного шифрования, можно реали зовать и с помощью симметричных методов, если имеется надежная третья сторона, знающая секретные ключи своих клиентов. Эта идея положена, например, в основу сер вера аутентификации Kerberos.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
1. Фрагментарный и комплексный подходы к защите информации. Их достоинства и недостатки.
2. Американский стандарт шифрования DES.
DES (англ. Data Encryption Standard) — симметричный алгоритм шифрования, в котором один ключ используется как для зашифровывания, так и для расшифровывания сообщений. Также известен как алгоритм шифрования данных DEA (англ. Data Encryption Algorithm). Разработан фирмой IBM и утвержден правительством США в 1977 году как официальный стандарт. DES имеет блоки по 64 бит и 16-цикловую структуру сети Фейстеля, для шифрования использует ключ в 56 бит. Алгоритм использует комбинирование S-box и P-box. Существует несколько режимов DES, например Electronic Code Book (ECB) и Cipher Block Chaining (CBC).
Входной блок данных, состоящий из 64 бит, преобразуется в выходной блок идентичной длины. Ключ шифрования должен быть известен, как отправляющей так и принимающей сторонам. В алгоритме широко используются перестановки битов текста.
Вводится функция f, которая работает с 32-разрядными словами исходного текста (А) и использует в качестве параметра 48-разрядный ключ (J). Схема работы функции f показана на рис. 6.4.1.1. Сначала 32 входные разряда расширяются до 48, при этом некоторые разряды повторяются. Схема этого расширения показана ниже (номера соответствуют номерам бит исходного 32-разрядного кода).
32 1 2 3 4 5 4 5 6 7 8 9 8 9 10 11 12 13 12 13 14 15 16 17 16 17 18 19 20 21 20 21 22 23 24 25 24 25 26 27 28 29 28 29 30 31 32 1
Для полученного 48-разрядного кода и ключа выполняется операция исключающее ИЛИ (XOR). Результирующий 48-разрядный код преобразуется в 32-разрядный с помощью S-матриц. На выходе S-матриц осуществляется перестановка согласно схеме показанной ниже (числа представляют собой порядковые номера бит).
16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 10 2 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25
Преобразование начинается с перестановки бит (IP - Initial Permutation) в 64-разрядном блоке исходных данных. 58-ой бит становится первым, 50-ый - вторым и т.д. Схема перестановки битов показана ниже.
58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7
Полученный блок делится на две 32-разрядные части L0 и R0. Далее 16 раз повторяются следующие 4 процедуры:
Преобразование ключа с учетом номера итерации i (перестановки разрядов с удалением 8 бит, в результате получается 48-разрядный ключ)
Пусть A=Li, а J - преобразованный ключ. С помощью функции f(A,J) генерируется 32-разрядный выходной код. Выполняется операция XOR для Ri f(A,J), результат обозначается Ri+1. Выполняется операция присвоения Li+1=Ri.
Инверсная перестановка разрядов предполагает следующее размещение 64 бит зашифрованных данных (первым битом становится 40-ой, вторым 8-ой и т.д.).
40 8 48 16 56 24 64 32 39 7 47 15 55 23 63 31 38 6 46 14 54 22 62 30 37 5 45 13 53 21 61 29 36 4 44 12 52 20 60 28 35 3 43 11 51 19 59 27 34 2 42 10 50 18 58 26 33 1 41 9 49 17 57 25
S-матрицы представляют собой таблицы содержащие 4-ряда и 16 столбцов. Матрица S(1) представлена ниже (эта матрица, также как и те, что приведены в ссылке 2, являются рекомендуемыми).
No. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 14 4 13 1 2 15 11 8 3 10 6 12 5 9 0 7 1 0 15 7 4 14 2 13 1 10 6 12 11 9 5 3 8 2 4 1 14 8 13 6 2 11 15 12 9 7 3 10 5 0 3 15 12 8 2 4 9 1 7 5 11 3 14 10 0 6 13
Исходный 48-разрядный код делится на 8 групп по 6 разрядов. Первый и последний разряд в группе используется в качестве адреса строки, а средние 4 разряда - в качестве адреса столбца. В результате каждые 6 бит кода преобразуются в 4 бита, а весь 48-разрядный код в 32-разрядный (для этого нужно 8 S-матриц). Существуют разработки, позволяющие выполнять шифрование в рамках стандарта DES аппаратным образом, что обеспечивает довольно высокое быстродействие.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7
1. Проблема доступа к информации. Санкционированный и несанкционированный (НСД) доступ. Два подхода к управлению доступом.
Несанкционированный доступ к информации — доступ к информации в нарушение должностных полномочий сотрудника, доступ к закрытой для публичного доступа информации со стороны лиц, не имеющих разрешения на доступ к этой информации. Так же иногда несанкционированным доступом называют получение доступа к информации лицом, имеющим право на доступ к этой информации в объёме, превышающим необходимый для выполнения служебных обязанностей.
Дискреционное управление доступом — разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами. Субъект с определенным правом доступа может передать это право любому другому субъекту. Подобное управление называют также добровольным контролем доступа. Эта схема реализуется, например, в классических юникс-системах.
Дискреционное управление доступом является основной реализацией разграничительной политики доступа к ресурсам при обработке конфиденциальных сведений, согласно требованиям к системе защиты информации.
Мандатное управление доступом — разграничение доступа субъектов к объектам, основанное на характеризуемой меткой конфиденциальности информации, содержащейся в объектах, и официальном разрешении (допуске) субъектов обращаться к информации такого уровня конфиденциальности (Сборник РД по ЗИ от НСД). Мандатная модель управления доступом, помимо дискреционной, является основой реализации разграничительной политики доступа к ресурсам при защите секретной информации. При этом данная модель доступа практически не используется "в чистом виде", обычно на практике она дополняется элементами дискреционной модели доступа.
2. Российский стандарт шифрования ГОСТ 28147-89.
ГОСТ 28147—89 — советский и российский стандарт симметричного шифрования введённый в 1990 году. Полное название «ГОСТ 28147—89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования». По некоторым сведениям, алгоритм, положенный впоследствии в основу стандарта, родился, КГБ СССР, ещё в 1970-х годах. Шифр был объявлен «полностью открытым» только в мае 1994 года.
ГОСТ 28147-89 — блочный шифр с 256-битным ключом и 32 циклами преобразования, оперирующий 64-битными блоками. Основа алгоритма шифра— Сеть Фейстеля. Базовым режимом шифрования по ГОСТ 28147-89 является режим простой замены (определены также более сложные режимы гаммирования и гаммирования с обратной связью). Для зашифрования в этом режиме открытый текст сначала разбивается на левую и правую половины L и R. На i-ом цикле используется подключ ki: Ri + 1 = Li
( = xor)
Для генерации подключей исходный 256-битный ключ разбивается на восемь 32-битных блоков: K1…K8. Расшифрование выполняется так же, как и зашифрование, но инвертируется порядок подключей Ki.
Функция f(Li,Ki) вычисляется следующим образом: Ri-1 и Ki складываются по модулю 232.
Результат разбивается на восемь 4-битовых подпоследовательностей, каждая из которых поступает на вход своего S-блока. Общее количество S-блоков ГОСТа — восемь, т. е. столько же, сколько и подпоследовательностей. Каждый S-блок представляет собой перестановку чисел от 0 до 15. Первая 4-битная подпоследовательность попадает на вход первого S-блока, вторая — на вход второго и т. д.
Если S-блок выглядит так: 1, 15, 13, 0, 5, 7, 10, 4, 9, 2, 3, 14, 6, 11, 8, 12 и на входе S-блока 0, то на выходе будет 1, если 5, то на выходе будет 7 и т. д.
Выходы всех восьми S-блоков объединяются в 32-битное слово, затем всё слово циклически сдвигается влево на 11 бит.
Все восемь S-блоков могут быть различными. Фактически, они могут являться дополнительным ключевым материалом, но чаще являются параметром схемы, общим для определенной группы пользователей, например, по некоторым данным, Центральный Банк использует следующие S-блоки:
|
Номер S-блока |
Значение |
Номер S-блока |
Значение |
|
1 |
4 10 9 2 13 8 0 14 6 11 1 12 7 15 5 3 |
5 |
6 12 7 1 5 15 13 8 4 10 9 14 0 3 11 2 |
|
2 |
14 11 4 12 6 13 15 10 2 3 8 1 0 7 5 9 |
6 |
4 11 10 0 7 2 1 13 3 6 8 5 9 12 15 14 |
|
3 |
5 8 1 13 10 3 4 2 14 15 12 7 6 0 9 11 |
7 |
13 11 4 1 3 15 5 9 0 10 14 7 6 8 2 12 |
|
4 |
7 13 10 1 0 8 9 15 14 4 6 12 11 2 5 3 |
8 |
1 15 13 0 5 7 10 4 9 2 3 14 6 11 8 12 |
Основные проблемы ГОСТа связаны с неполнотой стандарта в части генерации ключей и S-блоков. Тривиально доказывается, что у ГОСТа существуют "слабые" ключи и S-блоки, но в стандарте не описываются критерии выбора и отсева "слабых". Также стандарт не специфицирует алгоритм генерации S-блоков (таблицы замен). С одной стороны, это может являться дополнительной секретной информацией (помимо ключа), а с другой, поднимает ряд проблем:
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
1. Модель потенциального нарушителя.
Модель нарушителя — абстрактное (формализованное или неформализованное) описание нарушителя правил разграничения доступа.
Модель нарушителя определяет:
Модель нарушителей может иметь разную степень детализации.
Под нарушителем в общем виде можно рассматривать лицо или группу лиц, которые в результате предумышленных или непредумышленных действий обеспечивает реализацию угроз информационной безопасности.
С точки зрения наличия права постоянного или разового доступа в контролируемую зону нарушители могут подразделяться на два типа:
Руководящим документом в качестве нарушителя рассматривается субъект, имеющий доступ к работе со штатными средствами АС и СВТ.
Нарушители в указанном РД классифицируются по уровню возможностей, предоставляемых им штатными средствами АС и СВТ, подразделяются на четыре уровня.
Первый уровень определяет самый низкий уровень возможностей ведения диалога в АС — запуск задач (программ) из фиксированного набора, реализующих заранее предусмотренные функции по обработке информации.
Второй уровень определяется возможностью создания и запуска собственных программ с новыми функциями по обработке информации.
Третий уровень определяется возможностью управления функционированием АС, то есть воздействием на базовое программное обеспечение системы и на состав и конфигурацию ее оборудования. Четвертый уровень определяется всем объемом возможностей лиц, осуществляющих проектирование, реализацию и ремонт технических средств АС, вплоть до включения в состав СВТ собственных технических средств с новыми функциями по обработке информации.
При этом в своем уровне нарушитель является специалистом высшей квалификации, знает все об АС и, в частности, о системе и средствах ее защиты.
2. Криптосистема RSA.
Алгоритм RSA стоит у истоков асимметричной криптографии. Он был предложен тремя исседователями-математиками Рональдом Ривестом (R.Rivest) , Ади Шамиром (A.Shamir) и Леонардом Адльманом (L.Adleman) в 1977-78 годах.
Первым этапом любого асимметричного алгоритма является создание пары ключей: открытого и закрытого и распространение открытого ключа "по всему миру". Для алгоритма RSA этап создания ключей состоит из следующих операций :
Как же производится собственно шифрование с помощью этих чисел :
А вот на приемной стороне процесс дешифрования все же возможен, и поможет нам в этом хранимое в секрете число d. Достаточно давно была доказана теорема Эйлера, частный случай которой утвержает, что если число n представимо в виде двух простых чисел p и q, то для любого x имеет место равенство (x(p-1)(q-1))mod n = 1. Для дешифрования RSA-сообщений воспользуемся этой формулой. Возведем обе ее части в степень (-y) : (x(-y)(p-1)(q-1))mod n = 1(-y) = 1. Теперь умножим обе ее части на x : (x(-y)(p-1)(q-1)+1)mod n = 1*x = x.
А теперь вспомним как мы создавали открытый и закрытый ключи. Мы подбирали с помощью алгоритма Евклида d такое, что e*d+(p-1)(q-1)*y=1, то есть e*d=(-y)(p-1)(q-1)+1. А следовательно в последнем выражении предыдущего абзаца мы можем заменить показатель степени на число (e*d). Получаем (xe*d)mod n = x. То есть для того чтобы прочесть сообщение ci=((mi)e)mod n достаточно возвести его в степень d по модулю m : ((ci)d)mod n = ((mi)e*d)mod n = mi.
На самом деле операции возведения в степень больших чисел достаточно трудоемки для современных процессоров, даже если они производятся по оптимизированным по времени алгоритмам. Поэтому обычно весь текст сообщения кодируется обычным блочным шифром (намного более быстрым), но с использованием ключа сеанса, а вот сам ключ сеанса шифруется как раз асимметричным алгоритмом с помощью открытого ключа получателя и помещается в начало файла.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
1. Вредноносные программы и способы защиты от них.
Вредоносная программа — программа для ЭВМ, заведомо приводящая к несанкционированному уничтожению, блокированию, модификации либо копированию информации, нарушению работы ЭВМ, системы ЭВМ или их сети.
Вышеуказанным образом данное понятие определено в Уголовном кодексе РФ. Определение представляется не слишком чётким. В частности, не всегда понятно, в каком виде и кем должна даваться санкция, чтобы указанные действия не считались бы «несанкционированными». Также вызывает вопросы значение термина «информация» в этом определении. Любая ли информация имеется в виду или только некоторые её виды? (Например, нуждается ли в санкционировании уничтожение информации, порождаемой само́й программой?) Впрочем, дать более чёткое определение вредоносности представляется затруднительным.
|
+ |
На практике вредоносными программами признаются: компьютерные вирусы, черви, троянские программы, руткиты, эксплоиты уязвимостей, spyware-программы, а также некоторые программные инструменты для взлома. |
|
- |
Не принято относить ко вредоносным программам: сканеры уязвимостей (при отсутствии встроенных эксплоитов), программы удалённого управления (если отсутствует функция скрытного внедрения), сниферы, программы для рассылки спама и отладчики. |
|
? |
Отнесение ко вредоносным тех программ, которые предназначены для обхода технических средст защиты авторских прав (кряки, генераторы ключей регистрации, эмуляторы ключей защиты и т. п.), остаётся под вопросом. |
Существует две различных группы вредоносного ПО. Первая предназначена для жертвы, вторая — инструменты хакеров.
Стоит отметить, что часть spyware и adware — широко распространены и популярны, многие программы (обычно это мелкие утилиты) содержат в себе такую компоненту. В отличие от других вредоносных программ, они относятся к «полулегальным». В США были прецеденты, когда скрытые в пользовательском соглашении уловки позволяли уклоняться распространителям spyware от ответственности.
Для того, чтобы утверждение о вредоносности программы имело юридическую силу, необходимо проведение программно-технической экспертизы с соблюдением всех установленных формальностей.
За создание, использование и распространение вредоносных программ в России предусмотрена уголовная ответственность (статья 273 УК РФ). Аналогичные положения есть в законодательстве подавляющего большинства стран.
Вредоносные программы пишутся с разными целями.
Если в 1990-е годы среди вирусописателей превалировали нематериальные мотивы, то сейчас основная часть вредоносных программ пишется ради наживы. Другая современная тенденция - разделение труда в вирусописательстве. Часто создаёт вредоносную программу одно лицо, а использует её другое.
2. Криптографические методы защиты информации. Определение шифра. Виды шифров. Принцип Кергофса.
При́нцип Керкго́ффса — правило разработки систем шифрования. Впервые его сформулировал в XIX веке голландский криптограф Огюст Керкгоффс. Согласно этому принципу, стойкость криптосистемы должна определяться только секретностью ключа шифрования. Другими словами, при оценке надёжности шифрования необходимо предполагать, что противник знает всё об используемой системе шифрования, кроме применяемых ключей.
Большинство широко используемых систем шифрования, в соответствии с законом Керкгоффса, используют известные, не составляющие секрета криптографические алгоритмы. С другой стороны, шифры, используемые в правительственной и военной связи, как правило, засекречены; таким образом создаётся «дополнительный рубеж обороны».
Требования к криптосистеме впервые изложены в книге Керкгоффса «Военная криптография» (издана в 1883 году). Шесть основных требований к криптосистеме, все из которых до настоящего времени определяют проектирование криптографически стойких систем, в переводе с французского звучат так:
Второе из этих требований и стало известно как «принцип Керкгоффса».
Также важным, впервые строго сформулированным выводом "Военной криптографии" является утверждение криптоанализа как единственного верного способа испытания шифров.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Классификация мер защиты автоматизированной системы обработки информации. Понятие политики безопасности.
2. Математические модели шифров. Расстояние единственности. Совершенные по Шеннону шифры.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11
1. Этапы жизненного цикла системы безопасности автоматизированной системы обработки информации.
2. Требования к шифрам.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12
1. Принципы построения системы безопасности автоматизированной системы обработки информации.
Подход к обеспечению ИБ должен быть комплексным, сочетающим меры следующих уровней:
законодательного (законы, нормативные акты, стандарты);
административного (действия общего характера, предпринимаемые руково дством организации);
процедурного (меры безопасности, реализуемые персоналом);
программно-технического (конкретные технические меры).
При обеспечении ИБ существует два аспекта: формальный – определение критери ев, которым должны соответствовать защищенные информационные технологии, и прак тический – определение конкретного комплекса мер безопасности применительно к рас сматриваемой информационной технологии.
Критерии, которым должны соответствовать защищенные информационные техно логии, являются объектом стандартизации более пятнадцати лет. В настоящее время раз работан проект международного стандарта «Общие критерии оценки безопасности ин формационных технологий».
Попытки стандартизации практических аспектов безопасности начались сравни тельно недавно. Первой удачной попыткой в этой области стал британский стандарт BS 7799 «Практические правила управления информационной безопасностью», изданный в 1995 г., в котором обобщен опыт обеспечения режима ИБ в информационных системах (ИС) разного профиля. Впоследствии было опубликовано несколько аналогичных доку ментов: стандарты различных организаций и ведомств, например германский стандарт BSI. Содержание этих документов, в основном, относится к этапу анализа рисков, на ко тором определяются угрозы безопасности и уязвимости информационных ресурсов, уточняются требования к режиму ИБ.
Идеи, содержащиеся в этих документах, заключаются в следующем. Практические правила обеспечения ИБ на всех этапах жизненного цикла информационной технологии должны носить комплексный характер и основываться на проверенных практикой прие мах и методах. Например, в информационной технологии должны обязательно использо ваться некоторые средства идентификации и аутентификации пользователей (сервисов), средства резервного копирования, антивирусный контроль и т.д. Режим ИБ в подобных системах обеспечивается:
на процедурном уровне – путем разработки и выполнения разделов инструкций для персонала по ИБ, а также мерами физической защиты;
на программно-техническом уровне – применением апробированных и сертифи цированных решений, стандартного набора контрмер: резервное копирование, антиви русная защита, парольная защита, межсетевые экраны, криптографическая защита и т.д.
При обеспечении ИБ важно не упустить каких-либо существенных аспектов. Это будет гарантировать некоторый минимальный (базовый) уровень ИБ, обязательный для любой информационной технологии. Таким образом, для обеспечения базового уровня ИБ ис пользуется упрощенный подход к анализу рисков, при котором рассматривается стан дартный набор наиболее распространенных угроз безопасности без оценки их вероятно стей. Для нейтрализации угроз применяется типовой набор контрмер, а вопросы эффек тивности защиты не рассматриваются. Подобный подход приемлем, если ценность за щищаемых ресурсов с точки зрения организации не является чрезмерно высокой.
В ряде случаев базового уровня безопасности оказывается недо-статочно, например, АСУ технологическим процессом предприятия с непрерывным циклом производства или АСУ войсками, когда даже кратковременный выход из строя автоматизированной систе мы приводит к очень тяжелым последствиям. В этом и подобных случаях важно знать параметры, характеризующие уровень безопасности информационной системы (техноло гии): количественные оценки угроз безопасности, уязвимостей, ценности информацион ных ресурсов. В случае повышенных требований в области ИБ используется полный ва риант анализа рисков. В отличие от базового варианта, в том или ином виде производит ся оценка ценности ресурсов, характеристик рисков и уязвимостей. Как правило, прово дится анализ по критерию стоимость/эффективность нескольких вариантов защиты.
2. Криптоанализ шифра простой замены.
Шифр простой замены легко вскрывается с помощью частотного анализа, так как не меняет частоты использования символов в сообщении.
Однозвучные шифры сложнее для вскрытия, хотя они и не скрывают всех статистических свойств текста.
Многоалфавитные шифры шифруют каждый символ с помощью некоторого одноалфавитного шифра. Стойкость такого шифра сильно зависит от количества используемых шифров простой замены. Но при использовании компьютера криптоаналитик не испытает трудностей.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13
1. Идентификация и аутентификация.
Идентификация (лат. identifico — отождествлять) - Идентификация в компьютерной безопасности — процесс сообщения субъектом своего имени или номера, с целью отличить данный субъект от других субъектов. Например, одна из типичных систем идентификации — штрихкод.
Аутентифика́ция (англ. Authentication) или подтверждение подлинности — процедура проверки соответствия субъекта и того, за кого он пытается себя выдать, с помощью некой уникальной информации, в простейшем случае — с помощью имени и пароля.
Данную процедуру следует отличать от идентификации (опознавания субъекта информационного взаимодействия) и авторизации (проверки прав доступа к ресурсам системы).
Один из способов аутентификации в компьютерной системе состоит во вводе вашего пользовательского идентификатора, в просторечии называемого «логином» (англ. login — регистрационное имя пользователя) и пароля — некой конфиденциальной информации, знание которой обеспечивает владение определенным ресурсом. Получив введенный пользователем логин и пароль, компьютер сравнивает их со значением, которое хранится в специальной базе данных и, в случае совпадения, пропускает пользователя в систему.
На компьютерах с ОС семейства UNIX, базой является файл /etc/master.passwd (в дистрибутивах Linux обычно файл /etc/shadow, доступный для чтения только root), в котором пароли пользователей хранятся в виде хеш-функций от открытых паролей, кроме этого в этом же файле хранится информация о правах пользователя. Изначально в Unix - системах пароль хранился в файле /etc/passwd, доступном для чтения всем пользователям, что было не безопасно.
На компьютерах с операционной системой Windows NT/2000/XP/2003 (не входящих в домен Windows) такая база данных называется SAM (Security Account Manager — Диспечер защиты учётных записей). База SAM хранит учётные записи пользователей, включающие в себя все данные, необходимые системе защиты для функционирования.
В доменах Windows Server 2000/2003 такой базой является Active Directory.
Стоит отметить, что текстовый ввод логина и пароля вовсе не является единственным методом аутентификации. Ныне все большую популярность набирает аутентификация с помощью электронных сертификатов, пластиковых карт и биометрических устройств, например, сканеров радужной оболочки глаза или отпечатков пальцев или ладони.
В последнее время все чаще применяется, так называемая, расширенная аутентификация. Она построена на использовании нескольких компонент, таких как: информация, которую пользователь знает (пароль), использовании физических компонентов (например, идентификационные брелоки или смарт-карты), и технологии идентификации личности (биометрические данные).
Также не следует забывать, что процедуру аутентификации применяют компьютеры при общении друг с другом, используя при этом весьма сложные криптографические протоколы, обеспечивающие защиту линии связи от прослушивания или подмены одного из участников взаимодействия. А поскольку, как правило, аутентификация необходима обоим объектам, устанавливающим сетевое взаимодействие, то аутентификация должна быть взаимной. Иначе, к примеру, покупая товар в не аутентифицированном Интернет-магазине, вы рискуете потерять свои деньги.
В частности, в операционных системах семейства Windows NT 4 используется протокол NTLM (NT LAN Manager — Диспечер локальной сети NT). А в доменах Windows 2000/2003 применяется гораздо более совершенный протокол Kerberos, который предлагает механизм взаимной аутентификации клиента и сервера перед установлением связи между ними, причём в протоколе учтён тот факт, что начальный обмен информацией между клиентом и сервером происходит в незащищённой среде, а передаваемые пакеты могут быть перехвачены и модифицированы. Другими словами, протокол идеально подходит для применения в Интернет и аналогичных сетях.
2. Симметричные криптосистемы. Достоинства и недостатки. Примеры.
Симметри́чные криптосисте́мы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для (за)шифрования и расшифрования применяется один и тот же криптографический ключ. До изобретения схемы асимметричного шифрования единственным существовавшим способом являлось симметричное шифрование. Ключ алгоритма должен сохраняться в секрете обеими сторонами. Ключ алгоритма выбирается сторонами до начала обмена сообщениями.
В настоящее время симметричные шифры - это:
Существует множество (не менее двух десятков) алгоритмов симметричных шифров, существенными параметрами которых являются: стойкость, длина ключа, число раундов, длина обрабатываемого блока, сложность аппаратной/программной реализации.
Скорость, простота реализации, меньшая требуемая длина ключа для сопоставимой стойкости , изученность.
сложность управления ключами в большой сети. Означает квадратичное возрастание числа пар ключей, которые надо генерировать, передавать, хранить и уничтожать в сети. Для сети в 10 абонентов требуется 45 ключей, для 100 уже 4950, для 1000 — 499500 и т. д.
Для компенсации недостатков симметричного шифрования в настоящее время широко применяется комбинированная (гибридная) криптографическая схема, где с помощью асимметричного шифрования передается сеансовый ключ, используемый сторонами для обмена данными с помощью симметричного шифрования.
Важным свойством симметричных шифров является невозможность их использования для подтверждения авторства, так как ключ известен каждой стороне.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14
1. Хэш-функции. Понятие хэш-функции, области применения.
Для решения проблемы запоминания человеком (пользователем) коротких паролей, а не весь ключ, были разработаны методы, преобразующие произносимую, осмысленную строку произвольной длины – пароль, в указанный ключ заранее заданной длины. В подавляющем большинстве случаев для этой операции используются так называемые хеш-функции (от англ. hashing – мелкая нарезка и перемешивание). Хеш-функцией называется такое математическое или алгоритмическое преобразование заданного блока данных, которое обладает следующими свойствами:
Эти свойства позволяют подавать на вход хеш-функции пароли, то есть текстовые строки произвольной длины на любом национальном языке и, ограничив область значений функции диапазоном 0..2N-1, где N – длина ключа в битах, получать на выходе достаточно равномерно распределенные по области значения блоки информации – ключи.
Нетрудно заметить, что требования, подобные 3 и 4 пунктам требований к хеш-функции, выполняют блочные шифры. Это указывает на один из возможных путей реализации стойких хеш-функций – проведение блочных криптопреобразований над материалом строки-пароля. Этот метод и используется в различных вариациях практически во всех современных криптосистемах. Материал строки-пароля многократно последовательно используется в качестве ключа для шифрования некоторого заранее известного блока данных – на выходе получается зашифрованный блок информации, однозначно зависящий только от пароля и при этом имеющий достаточно хорошие статистические характеристики. Такой блок или несколько таких блоков и используются в качестве ключа для дальнейших криптопреобразований.
Характер применения блочного шифра для хеширования определяется отношением размера блока используемого криптоалгоритма и разрядности требуемого хеш-результата.
Если указанные выше величины совпадают, то используется схема одноцепочечного блочного шифрования. Первоначальное значение хеш-результата H0 устанавливается равным 0, вся строка-пароль разбивается на блоки байт, равные по длине ключу используемого для хеширования блочного шифра, затем производятся преобразования по реккурентной формуле:
Hj=Hj-1 XOR EnCrypt(Hj-1,PSWj),
где EnCrypt(X,Key) – используемый блочный шифр (рис.1).
Последнее значение Hk используется в качестве искомого результата.
Рис.1.
В том случае, когда длина ключа ровно в два раза превосходит длину блока, а подобная зависимость довольно часто встречается в блочных шифрах, используется схема, напоминающая сеть Фейштеля. Характерным недостатком и приведенной выше формулы, и хеш-функции, основанной на сети Фейштеля, является большая ресурсоемкость в отношении пароля. Для проведения только одного преобразования, например, блочным шифром с ключом длиной 128 бит используется 16 байт строки-пароля, а сама длина пароля редко превышает 32 символа. Следовательно, при вычислении хеш-функции над паролем будут произведено максимум 2 "полноценных" криптопреобразования.
Решение этой проблемы можно достичь двумя путями : 1) предварительно "размножить" строку-пароль, например, записав ее многократно последовательно до достижения длины, скажем, в 256 символов; 2) модифицировать схему использования криптоалгоритма так, чтобы материал строки-пароля "медленнее" тратился при вычислении ключа.
По второму пути пошли исследователи Девис и Майер, предложившие алгоритм также на основе блочного шифра, но использующий материал строки-пароля многократно и небольшими порциями. В нем просматриваются элементы обеих приведенных выше схем, но криптостойкость этого алгоритма подтверждена многочисленными реализациями в различных криптосистемах. Алгоритм получил название "Tandem DM".
Характерной особенностью схемы является тот факт, что строка пароля считывается блоками по половине длины ключа, и каждый блок используется в создании хеш-результата дважды. Таким образом, при длине пароля в 20 символов и необходимости создания 128 битного ключа внутренний цикл хеш-функции повторится 3 раза.
Рис.2.
2. Основные исторические этапы развития криптографии
С распространением письменности в человеческом обществе появилась потребность в обмене письмами и сообщениями, что вызвало необходимость сокрытия содержимого письменных сообщений от посторонних. Методы сокрытия содержимого письменных сообщений можно разделить на три группы. К первой группе относятся методы маски ровки или стеганографии, которые осуществляют сокрытие самого факта наличия сооб щения; вторую группу составляют различные методы тайнописи или криптографии (от греческих слов ktyptos – тайный и grapho – пишу); методы третьей группы ориентированы на создание специальных технических устройств, засекречивания информации.
Практически одновременно с криптографией стал развиваться и криптоанализ – наука о раскрытии шифров (ключей) по шифртексту.
Вторая мировая война дала новый толчок развитию криптографии и криптоанализа, что было вызвано применением технических средств связи и боевого управления. Для разработки новых шифров и работы в качестве криптоаналитиков привлекались ведущие ученые. В годы Второй мировой войны был разработан ряд механических устройств для шифрования сообщений.
В 1949 г. была опубликована статья Клода Шеннона «Теория связи в секретных сис темах», которая подвела научную базу под криптографию и криптоанализ. С этого вре мени стали говорить о КРИПТОЛОГИИ (от греческого kryptos – тайный и logos – сооб щение) – науке о преобразовании информации для обеспечения ее секретности. Этап раз вития криптографии и криптоанализа до 1949 г. стали называть донаучной криптологией.
Криптография является одним из наиболее мощных средств обеспечения конфиден циальности и контроля целостности информации. Во многих отношениях она занимает центральное место среди программно-технических регуляторов безопасности. Например, для портативных компьютеров, физически защитить которые крайне трудно, только криптография позволяет гарантировать конфиденциальность информации даже в случае кражи.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15
Организационные методы защиты информации включают меры, мероприятия и дей ствия, которые должны осуществлять должностные лица в процессе создания и эксплуа тации ИВС для обеспечения заданного уровня безопасности информации.
Организационные методы защиты информации тесно связаны с правовым регулиро ванием в области безопасности информации. В соответствии с законами и нормативными актами в министерствах, ведомствах, на предприятиях (независимо от форм собственно сти) для защиты информации создаются специальные службы безопасности. Эти службы подчиняются, руководству учреждения. Руководители служб организуют создание и функционирование систем защиты информации. На организационном уровне решаются следующие задачи обеспечения безопасности информации в ИВС:
организация работ по разработке системы защиты инфор-мации;
ограничение доступа на объект и к ресурсам КС;
разграничение доступа к ресурсам КС;
планирование мероприятий;
разработка документации;
воспитание и обучение обслуживающего персонала и пользователей;
сертификация средств защиты информации;
лицензирование деятельности по защите информации;
аттестация объектов защиты;
совершенствование системы защиты информации;
оценка эффективности функционирования системы защиты информации;
контроль выполнения установленных правил работы в КС.
Организационные методы являются стержнем комплексной системы защиты ин формации в КС. Только с помощью этих методов возможно объединение на правовой основе технических, программных и криптографических средств защиты информации в единую комплексную систему. Конкретные организационные методы защиты информа ции будут приводиться при рассмотрении парирования угроз безопасности информации.
2. Виды криптоаналитических атак.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16
1. Преднамеренные и непреднамеренные (случайные) угрозы безопасности автоматизированной системы обработки информации.
Угрозы случайного действия и/или угрозы, вызванные ошибками или халатностью
персонала. Угрозы, не связанные с преднамеренными действиями злоумышленников и реализуемые в случайные моменты времени, называют случайными или непреднамеренными.
Реализация угроз этого класса приводит к наибольшим потерям информации (до 80 % ущерба). При этом может происходить уничтожение, нарушение целостности, доступности и конфиденциальности информации, например:
- проявление ошибок программно-аппаратных средств АС;
- некомпетентное использование, настройка или неправомерное отключение средств защиты персоналом службы безопасности;
- неумышленные действия, приводящие к частичному или полному отказу системы или разрушению аппаратных, программных, информационных ресурсов системы (неумышленная порча оборудования, удаление, искажение файлов с важной информацией или программ, в том числе системных и т.п.);
- неправомерное включение оборудования или изменение режимов работы устройств и программ;
- неумышленная порча носителей информации;
- пересылка данных по ошибочному адресу абонента (устройства);
- ввод ошибочных данных;
- неумышленное повреждение каналов связи.
Угрозы преднамеренного действия, например:
- традиционный или универсальный шпионаж и диверсии (подслушивание, визуальное наблюдение; хищение документов и машинных носителей, хищение программ и атрибутов системы защиты, подкуп и шантаж сотрудников, сбор и анализ отходов машинных носителей, поджоги, взрывы);
- несанкционированный доступ к информации (реализуется посредством отсутствия системы разграничения доступа (СРД), сбоями или отказами технических средств), ошибками в СРД, фальсификацией полномочий);
- побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН);
- несанкционированная модификация структур (алгоритмической, программной, технической);
- информационные инфекции (вредительские программы).
2. Криптоанализ шифра вертикальной перестановки.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17
|
доступа к информации в АС |
Угроза раскры тия параметров системы |
Угроза нарушения конфи денциальности |
Угроза нарушения целостности |
Угроза отказа служб (отказа доступа к ин формации) |
|
Носителей информации |
Определение типа и парамет ров носителей информации |
Хищение (копирование) носителей информации. Перехват ПЭМИН |
Уничтожение ма шинных носителей информации |
Выведение из строя машин ных носите лей информа ции |
|
Средств взаимодей ствия с но сителем |
Получение ин формации о про граммно-аппаратной сре де. Получение детальной ин формации о функциях, вы полняемых АС. Получение дан ных о приме няемых системах защиты |
Несанкционированный дос туп к ресурсам АС. Совер шение пользователем не санкционированных дейст вий. Несанкционированное копирование программного обеспечения. Перехват данных, передаваемых по каналам связи |
Внесение пользо вателем несанк ционированных изменений в про граммы и данные. Установка и ис пользование не штатного про граммного обеспе чения. Заражение программными вирусами |
Проявление ошибок про ектирования и разработки программно-аппаратных компонент АС. Обход механизмов защиты АС |
|
Представле ния инфор мации |
Определение способа пред ставления ин формации |
Визуальное наблюдение. Раскрытие представления информации (дешифрова ние) |
Внесение искаже ния в представле ние данных; унич тожение данных |
Искажение соответствия синтаксиче ских и семан тических кон струкций язы ка |
|
Содержания информации |
Определение содержания дан ных на качест венном уровне |
Раскрытие содержания ин формации |
Внедрение дезин формации |
Запрет на ис пользование информации |
Целостность информации – существование информации в неискаженном виде (не изменном по отношению к некоторому фиксированному ее состоянию). Чаще субъектов интересует обеспечение более широкого свойства – достоверности информации, которое складывается из адекватности (полноты и точности) отображения состояния предметной области и непосредственно целостности информации, т.е. ее неискаженности.
2. Метод протяжки вероятного слова.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18
1. Программно-технические методы защиты информации.
Программно-технические меры, т.е. меры, направленные на контроль компьютер ных сущностей – оборудования, программ и/или данных, образуют последний и самый важный рубеж информационной безопасности.
На этом рубеже становятся очевидными не только позитивные, но и негативные по следствия быстрого прогресса информационных технологий. Во-первых, дополнитель ные возможности появляются не только у специалистов по ИБ, но и у злоумышленников. Во-вторых, информационные системы все время модернизируются, перестраиваются, к ним добавляются недостаточно проверенные компоненты, что затрудняет соблюдение режима безопасности.
Меры безопасности целесообразно разделить на следующие виды: превентивные, препятствующие нарушениям ИБ; меры обнаружения нарушений; локализующие, су жающие зону воздействия нарушений; меры по выявлению нарушителя; меры восста новления режима безопасности.
С практической точки зрения важными также являются следующие принципы архи тектурной безопасности: непрерывность защиты в пространстве и времени, невозмож ность миновать защитные средства; следование признанным стандартам, использование апробированных решений; иерархическая организация ИС с небольшим числом сущно стей на каждом уровне; усиление самого слабого звена; невозможность перехода в не безопасное состояние; минимизация привилегий; разделение обязанностей; эшелониро-ванность обороны; разнообразие защитных средств; простота и управляемость информа ционной системы.
Центральным для программно-технического уровня является понятие сервиса безо пасности. В число таких сервисов входят: идентификация и аутентификация, управление доступом, протоколирование и аудит, шифрование, контроль целостности, экранирова ние, анализ защищенности, обеспечение отказоустойчивости, обеспечение безопасного восстановления, управление.
Эти сервисы должны функционировать в открытой сетевой среде с разнородными компонентами, т.е. быть устойчивыми к соответствующим угрозам, а их применение должно быть удобным для пользователей и администраторов.
Миссия обеспечения информационной безопасности трудна, во многих случаях не выполнима, но всегда благородна.
2. . Требования к шифрам.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19
1. Применение паролей для защиты информации. Правила составления паролей.
2. Однонаправленные функции и их применение в криптографических системах с открытым ключом.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20
1. Криптографические протоколы. Протокол Диффи и Хэллмана.
Данный параграф посвящен еще одному интересному алгоритму, который достаточно трудно классифицировать. Он помогает обмениваться секретным ключом для симметричных криптосистем, но использует метод, очень похожий на асимметричный алгоритм RSA. Алгоритм назван по фамилиям его создателей Диффи (Diffie) и Хеллмана (Hellman).
Определим круг его возможностей. Предположим, что двум абонентам необходимо провести конфиденциальную переписку, а в их распоряжении нет первоначально оговоренного секретного ключа. Однако, между ними существует канал, защищенный от модификации, то есть данные, передаваемые по нему, могут быть прослушаны, но не изменены (такие условия имеют место довольно часто). В этом случае две стороны могут создать одинаковый секретный ключ, ни разу не передав его по сети, по следующему алгоритму.
Предположим, что обоим абонентам известны некоторые два числа v и n. Они, впрочем, известны и всем остальным заинтересованным лицам. Например, они могут быть просто фиксированно "зашиты" в программное обеспечение. Для того, чтобы создать неизвестный более никому секретный ключ, оба абонента генерируют случайные или псевдослучайные простые числа : первый абонент – число x, второй абонент – число y. Затем первый абонент вычисляет значение (vx) mod n и пересылает его второму, а второй вычисляет (vy) mod n и передает первому. Злоумышленник получает оба этих значения, но модифицировать их (вмешаться в процесс передачи) не может. На втором этапе первый абонент на основе имеющегося у него x и полученного по сети (vy) mod n вычисляет значение (((vy) mod n)x)mod n, а второй абонент на основе имеющегося у него y и полученного по сети (vx) mod n вычисляет значение (((vx) mod n)y)mod n. На самом деле операция возведения в степень переносима через операцию взятия модуля по простому числу (то есть коммутативна в конечном поле), то есть у обоих абонентов получилось одно и то же число : ((vx*y) mod n. Его они и могут использовать в качестве секретного ключа, поскольку здесь злоумышленник снова встретится с проблемой RSA при попытке выяснить по перехваченным (vx) mod n и (vy) mod n сами числа x и y – это очень и очень ресурсоемкая операция, если числа v,n,x,y выбраны достаточно большими.
Необходимо еще раз отметить, что алгоритм Диффи-Хеллмана работает только на линиях связи, надежно защищенных от модификации. Если бы он был применим на любых открытых каналах, то давно снял бы проблему распространения ключей и, возможно, заменил собой всю асимметричную криптографию. Однако, в тех случаях, когда в канале возможна модификация данных, появляется очевидная возможность вклинивания в процесс генерации ключей "злоумышленника-посредника" по той же самой схеме, что и для асимметричной криптографии.
2. Способы защиты речевого сигнала.