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
Интерес к вопросам защиты информации в последнее время вырос, что связывают с возрастанием роли информационных ресурсов в конкурентной борьбе, расширением использования сетей, а следовательно, и возможностью несанкционированного доступа к хранимой и передаваемой информации. Развитие средств, методов и форм автоматизации процессов хранения и обработки информации и массовое применение персональных компьютеров делают информацию гораздо более уязвимой. Информация, циркулирующая в них, может быть незаконно изменена, похищена или уничтожена. Основными факторами, способствующими повышению ее уязвимости, являются следующие:
Поэтому основной проблемой, которую должны решить проектировщики при создании системы защиты данных в ИБ, является проблема обеспечения безопасности хранимых данных, предусматривающая разработку системы мер обеспечения безопасности, направленных на предотвращение несанкционированного получения информации, физического уничтожения или модификации защищаемой информации. Вопросы разработки способов и методов защиты данных в информационной базе являются только частью проблемы проектирования системы защиты в ЭИС и в настоящее время получили большую актуальность. Этим вопросам посвящено много работ, но наиболее полно и системно они изложены в работах [2, 12, 38, 41, 59, 68].
Чтобы разработать систему защиты, необходимо прежде всего определить, что такое «угроза безопасности информации», выявить возможные каналы утечки информации и пути несанкционированного доступа к защищаемым данным. В литературе предложены различные определения угрозы в зависимости от ее специфики, среды проявления, результата ее воздействия, приносимого ею ущерба и т. д. Так, в работе [2] под угрозой понимается целенаправленное действие, которое повышает уязвимость накапливаемой, хранимой и обрабатываемой в системе информации и приводит к ее случайному или предумышленному изменению или уничтожению.
В работе [12] предлагается под «угрозой безопасности информации» понимать «действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию информационных ресурсов, включая хранимую, передаваемую и обрабатываемую информацию, а также программные и обрабатываемые средства».
Случайные угрозы включают в себя ошибки, пропуски и т.д., а также события, не зависящие от человека, например природные бедствия. Бедствия бывают природными или вызванными деятельностью. Меры защиты от них в основном организационные. К ошибкам аппаратных и программных средств относятся повреждения компьютеров и периферийных устройств (дисков, лент и т.д.), ошибки в прикладных программах и др.
К ошибкам по невниманию, довольно часто возникающим во время технологического цикла обработки, передачи или хранения данных, относятся ошибки оператора или программиста, вмешательство во время выполнения тестовых программ, повреждение носителей информации и др.
Преднамеренные угрозы могут реализовать как внутренние для системы участники процесса обработки данных (персонал организации, сервисное звено и т. д.), так и люди, внешние по отношению к системе, так называемые «хакеры».
Авторы на примере практической деятельности коммерческих банков перечисляют основные виды угроз безопасности хранимой информации, к которым они относят:
Под несанкционированным доступом понимается нарушение установленных правил разграничения доступа, последовавшее в результате случайных или преднамеренных действий пользователей или других субъектов системы разграничения, являющейся составной частью системы защиты информации. Субъекты, совершившие несанкционированный доступ к информации, называются нарушителями. Нарушителем может быть любой человек из следующих категорий: штатные пользователи ЭИС; сотрудники-программисты, сопровождающие системное, общее и прикладное программное обеспечение системы; обслуживающий персонал (инженеры); другие сотрудники, имеющие санкционированный доступ к ЭИС.
С точки зрения защиты информации несанкционированный доступ может иметь следующие последствия: утечка обрабатываемой конфиденциальной информации, а также ее искажение или разрушение в результате умышленного разрушения работоспособности ЭИС.
Под каналом несанкционированного доступа к информации понимается последовательность действий лиц и выполняемых ими технологических процедур, которые либо выполняются несанкционированно, либо обрабатываются неправильно в результате ошибок персонала или сбоя оборудования, приводящих к несанкционированному доступу. Действия нарушителя можно разделить на четыре основные категории.
1. Прерывание - прекращение нормальной обработки информации, например, вследствие разрушения вычислительных средств. Отметим, что прерывание может иметь серьезные последствия даже в том случае, когда сама информация никаким воздействиям не подвергается.
2. Кража, или раскрытие, - чтение или копирование информации с целью получения данных, которые могут быть использованы либо злоумышленником, либо третьей стороной.
3. Видоизменение информации.
4. Разрушение - необратимое изменение информации, например стирание данных с диска.
К основным способам несанкционированного получения информации, сформулированным по данным зарубежной печати, относят:
Для обеспечения защиты хранимых данных используется несколько методов и механизмов их реализации. В литературе выделяют следующие способы защиты:
Физические способы защиты основаны на создании физических препятствий для злоумышленника, преграждающих ему путь к защищаемой информации (строгая система пропуска на территорию и в помещения с аппаратурой или с носителями информации). Эти способы дают защиту только от «внешних» злоумышленников и не защищают информацию от тех лиц, которые обладают правом входа в помещение.
Законодательные средства защиты составляют законодательные акты, которые регламентируют правила использования и обработки информации ограниченного доступа и устанавливают меры ответственности за нарушение этих правил.
Управление доступом представляет способ защиты информации путем регулирования доступа ко всем ресурсам системы (техническим, программным, элементам баз данных). В автоматизированных системах для информационного обеспечения должны быть регламентированы порядок работы пользователей и персонала, право доступа к отдельным файлам в базах данных и т. д. Управление доступом предусматривает следующие функции защиты:
Самым распространенным методом установления подлинности является метод паролей. Пароль представляет собой строку символов, которую пользователь должен ввести в систему каким-либо способом (напечатать, набрать на клавиатуре и т. п.). Если введенный пароль соответствует хранящемуся в памяти, то пользователь получает доступ ко всей информации, защищенной этим паролем. Пароль можно использовать и независимо от пользователя для защиты файлов, записей, полей данных внутри записей и т.д.
Используют различные виды паролей.
Парольная защита широко применяется в системах защиты информации и характеризуется простотой и дешевизной реализации, малыми затратами машинного времени, не требует больших объемов памяти. Однако парольная защита часто не дает достаточного эффекта по следующим причинам.
При работе с паролями рекомендуется применение следующих правил и мер предосторожности:
Основным методом защиты информации от несанкционированного доступа является метод обеспечения разграничения функциональных полномочий и доступа к информации, направленный на предотвращение не только возможности потенциального нарушителя «читать» хранящуюся в компьютере информацию, но и возможности нарушителя модифицировать ее штатными и нештатными средствами.
Требования по защите информации от несанкционированного доступа направлены на достижение (в определенном сочетании) трех основных свойств защищаемой информации:
Вторым методом, дополняющим основной, является разработка процедуры контроля доступа к данным, которая призвана для решения двух задач:
Одним из основных методов увеличения безопасности ЭИС является регистрация пользователей и всех их действий, для чего необходимо разработать «Систему регистрации и учета», ответственную за ведение регистрационного журнала, которая позволяет проследить за тем, что происходило в прошлом, и соответственно перекрыть каналы утечки информации. В «Регистрационном журнале» фиксируются все осуществленные и неосуществленные попытки доступа к данным или программам и ведется список всех контролируемых запросов, осуществляемых пользователями системы.
Одним из потенциальных каналов несанкционированного доступа к информации является несанкционированное изменение прикладных и специальных программ нарушителем с целью получения конфиденциальной информации. Эти нарушения могут преследовать цель - изменение правил разграничения доступа или обхода их (при внедрении в прикладные программы системы защиты) либо организацию незаметного канала получения конфиденциальной информации непосредственно из прикладных программ (при внедрении в прикладные программы). Например, в работе [68] приводятся следующие виды вредительских программ.
К числу методов противодействия этому относится метод контроля целостности базового программного обеспечения специальными программами. Однако этот метод недостаточен, поскольку предполагает, что программы контроля целостности не могут быть подвергнуты модификации нарушителем.
Надежность защиты может быть обеспечена правильным подбором основных механизмов защиты, некоторые из них рассмотрим ниже.
Механизм регламентации, основанный на использовании метода защиты информации, создает такие условия автоматизированной обработки, хранения и передачи защищаемой информации, при которых возможности несанкционированного доступа к ней сводились бы к минимуму.
Механизм аутентификации. Различают одностороннюю и взаимную аутентификацию. В первом случае один из взаимодействующих объектов проверяет подлинность другого, тогда как во втором случае проверка является взаимной.
Криптографические методы защиты информации. Эти методы защиты широко применяются за рубежом как при обработке, так и при хранении информации, в том числе на дискетах. Для реализации мер безопасности используются различные способы шифрования (криптографии), суть которых заключается в том, что данные, отправляемые на хранение, или сообщения, готовые для передачи, зашифровываются и тем самым преобразуются в шифрограмму или закрытый текст. Санкционированный пользователь получает данные или сообщение, дешифрует их или раскрывает посредством обратного преобразования криптограммы, в результате чего получается исходный открытый текст. Методу преобразования в криптографической системе соответствует ис пользование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом (или битовой последовательностью), обычно называемым шифрующим ключом.
В современной криптографии существуют два типа криптографических алгоритмов:
1) классические алгоритмы, основанные на использовании закрытых, секретных ключей (симметричные);
2) алгоритмы с открытым ключом, в которых используются один открытый и один закрытый ключ (асимметричные). В настоящее время находят широкое практическое применение в средствах защиты электронной информации алгоритмы с секретным ключом.
Рассмотрим кратко особенности их построения и применения.
/. Симметричное шифрование, применяемое в классической криптографии, предполагает использование одной секретной единицы - ключа, который позволяет отправителю зашифровать сообщение, а получателю расшифровать его. В случае шифрования данных, хранимых на магнитных или иных носителях информации, ключ позволяет зашифровать информацию при записи на носитель и расшифровать при чтении с него. Секретные ключи представляют собой основу криптографических преобразований, для которых, следуя правилу Керкхофа, стойкость хорошей шифровальной системы определяется лишь секретностью ключа.
Все многообразие существующих криптографических методов специалисты сводят к следующим классам преобразований.
Моно- и многоалфавитные подстановки - наиболее простой вид преобразований, заключающийся в замене символов исходного текста на другие (того же алфавита) по более или менее сложному правилу. Для обеспечения высокой криптостойкости требуется использование больших ключей.
Перестановки - несложный метод криптографического преобразования, используемый, как правило, в сочетании с другими методами.
Гаммирование - метод, который заключается в наложении на открытые данные некоторой псевдослучайной последовательности, генерируемой на основе ключа.
Блочные шифры - представляют собой последовательность (с возможным повторением и чередованием) основных методов преобразования, применяемую к блоку (части) шифруемого текста. Блочные шифры на практике встречаются чаще, чем чистые преобразования того или иного класса в силу их более высокой криптостойкости. Российский и американский стандарты шиф рования основаны именно на этом классе шифров.
Самым простым способом шифрования является способ, который заключается в генерации гаммы шифра с помощью генератора псевдослучайных чисел при определенном ключе и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым способой. Под гаммой шифра понимается псевдослучайная двоичная последовательность, вырабатываемая по заданному алгоритму, для шифрования открытых данных и расшифровывания зашифрованных данных.
Для генерации гаммы применяют программы для компьютера, которые называются генераторами случайных чисел. При этом требуется, чтобы, даже зная закон формирования, но не зная ключа в виде начальных условий, никто не смог бы отличить числовой ряд от случайного.
В работе [47] формулируются три основных требования к криптографически стойкому генератору псевдослучайной последовательности или гамме.
1. Период гаммы должен быть достаточно большим для шифрования сообщений различной длины.
2. Гамма должна быть труднопредсказуемой. Это значит, что если известны тип генератора и кусок гаммы, то невозможно предсказать следующий за этим куском бит гаммы с вероятностью выше х. Если криптоаналитику станет известна какая-то часть гаммы, он все же не сможет определить биты, предшествующие ей или следующие за ней.
3. Генерирование гаммы не должно быть связано с большими техническими и организационными трудностями.
Таким образом, стойкость шифрования с помощью генератора псевдослучайных чисел зависит как от характеристик генератора, так и - причем в большей степени - от алгоритма получения гаммы.
Процесс расшифровывания данных сводится к повторной генерации гаммы шифра при известном ключе и наложению такой гаммы на зашифрованные данные. Этот метод криптографической защиты реализуется достаточно легко и обеспечивает довольно высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию и поэтому неприменим для серьезных информационных систем.
Сегодня реализовано довольно много различных алгоритмов криптографической защиты информации. Среди них можно назвать алгоритмы DES, Rainbow (США); FEAL-4 и FEAL-8 (Япония); B-Crypt (Великобритания); алгоритм шифрования по ГОСТ 28147-89 (Россия) и ряд других, реализованных зарубежными и отечественными поставщиками программных и аппаратных средств защиты. Рассмотрим алгоритмы, наиболее широко применяемые в зарубежной и отечественной практике.
Алгоритм, изложенный в стандарте DES (Data Encryption Standard), принят в качестве федерального стандарта в 1977 г., наиболее распространен и широко применяется для шифрования данных в США. Этот алгоритм был разработан фирмой IBM для собственных целей. Однако после проверки Агентством Национальной Безопасности (АНБ) США он был рекомендован к применению в качестве федерального стандарта шифрования. Этот стандарт используется многими негосударственными финансовыми институтами, в том числе банками и службами обращения денег. Алгоритм DES не является закрытым и был опубликован для широкого ознакомления, что позволяет пользователям свободно применять его для своих целей.
При шифровании применяется 64-разрядный ключ. Для шифрования используются только 56 разрядов ключа, а остальные восемь разрядов являются контрольными. Алгоритм DES достаточно надежен. Он обладает большой гибкостью при реализации различных приложений обработки данных, так как каждый блок данных шифруется независимо от других. Это позволяет расшифровывать отдельные блоки зашифрованных сообщений или структуры данных, а следовательно, открывает возможность независимой передачи блоков данных или произвольного доступа к зашифрованным данным. Алгоритм может реализовываться как программным, так и аппаратным способом. Существенный не достаток этого алгоритма - малая длина ключа.
В настоящее время близится к завершению разработка нового американского стандарта шифрования AES (aes.nist.gov). Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) объявил о соответствующем конкурсе, предъявив следующие условия: длина ключа должна составлять 128, 192 или 256 бит, длина блоков данных - 128 бит. Кроме того, новый алгоритм должен работать быстрее DES.
Алгоритм шифрования, определяемый российским стандартом ГОСТ 28.147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования», является единым алгоритмом криптографической защиты данных для крупных информационных систем, локальных вычислительных сетей и автономных компьютеров. Этот алгоритм может реализовываться как аппаратным, так и программным способом, удовлетворяет всем криптографическим требованиям, сложившимся в мировой практике, и, как следствие, позволяет осуществлять криптографическую защиту любой информации независимо от степени ее секретности.
В алгоритме ГОСТ 28.147-89 в отличие от алгоритма DES используется 256-разрядный ключ, представляемый в виде восьми 32-разрядных чисел. Расшифровываются данные с помощью того же ключа, посредством которого они были зашифрованы. Алгоритм ГОСТ 28.147-89 полностью удовлетворяет всем требованиям криптографии и обладает теми же достоинствами, что и другие алгоритмы (например, DES), но лишен их недостатков. Он позволяет обнаруживать как случайные, так и умышленные модификации зашифрованной информации. Крупный недостаток этого алгоритма - большая сложность его программной реализации и низкая скорость работы.
Из алгоритмов шифрования, разработанных в последнее время, большой интерес представляет алгоритм RC6 фирмы RSA Data Security. Этот алгоритм обладает следующими свойствами:
Алгоритм RC6 работает на четырех модулях w-бит слов и использует только четыре примитивных операции (и их инверсии), длина ключа до 2040 бит (255 байт). Алгоритм открыт для публикаций и полностью документирован, т.е. процедуры шифрования и расшифровывания «прозрачны» для пользователя.
2. Алгоритмы с обратным ключом. Асимметричные алгоритмы шифрования. Эти алгоритмы, называемые также системами с открытым ключом, являются перспективными системами криптографической защиты. Их суть состоит в том, что ключ, используемый для шифрования, отличен от ключа расшифровывания.
При этом ключ шифрования не секретен и может быть известен всем пользователям системы. Однако расшифровывание с помощью известного ключа шифрования невозможно. Для расшифровывания используется специальный секретный ключ. При этом знание открытого ключа не позволяет определить ключ секретный. Таким образом, расшифровать сообщение может только его получатель, владеющий этим секретным ключом.
Суть криптографических систем с открытым ключом сводится к тому, что в них используются так называемые необратимые функции (иногда их называют односторонними или однонаправленными), которые характеризуются следующим свойством: для данного исходного значения с помощью некоторой известной функции довольно легко вычислить результат, но рассчитать по этому результату исходное значение чрезвычайно сложно.
Известно несколько криптосистем с открытым ключом, например схема Т. Эль-Гамаля (Т. El Gamal), в которой используется идея криптосистемы, предложенная У. Диффи (W. Diffie) и М. Э. Хеллманом (М. Е. Hellman), криптосистема RSA и др.
Наиболее разработана система RSA, предложенная в 1978 г. Алгоритм RSA назван по первым буквам фамилий его авторов: Р. Л. Райвеста (R. L. Rivest), А. Шамира (A. Shamir) и Л. Адлемана (L. Adleman). RSA - это система коллективного пользования, в которой каждый из пользователей имеет свои ключи шифрова ния и расшифровывания данных, причем секретен только ключ расшифровывания.
Специалисты считают, что системы с открытым ключом больше подходят для шифрования передаваемых данных, чем для защиты данных, хранимых на носителях информации. Существует еще одна область применения этого алгоритма - цифровые подписи, подтверждающие подлинность передаваемых документов и сообщений.
Асимметричные криптосистемы считаются перспективными, так как в них не используется передача ключей другим пользователям и они легко реализуются как аппаратным, так и программным способом.
Однако системы типа RSA имеют свои недостатки. Они работают значительно медленнее, чем классические, и требуют длины ключа порядка 300 - 600 бит. Поэтому все их достоинства могут быть сведены на нет низкой скоростью их работы. Кроме того, для ряда функций уже найдены алгоритмы инвертирования, т.е. доказано, что они не являются необратимыми. Для функций, используемых в системе RSA, такие алгоритмы не найдены, но нет и строгого доказательства необратимости используемых функций.
Проектируемая надежная криптографическая система долж на удовлетворять таким требованиям:
Механизм обеспечения целостности данных применяется как к отдельному блоку, так и к потоку данных. Целостность блока является необходимым, но недостаточным условием целостности потока. Целостность блока обеспечивается выполнением взаимосвязанных процедур шифрования и дешифрования отправителем и получателем. Отправитель дополняет передаваемый блок криптографической суммой, а получатель сравнивает ее с криптографическим значением, соответствующим принятому блоку. Несовпадение свидетельствует об искажении информации в блоке. Однако описанный механизм не позволяет вскрыть подмену блока в целом. Поэтому необходим контроль целостности потока, который реализуется посредством шифрования с использованием ключей, изменяемых в зависимости от предшествующих блоков.
Защита от несанкционированного копирования ценной компьютерной информации является самостоятельным видом защиты имущественных прав, ориентированных на проблему защиты интеллектуальной собственности, воплощенной в виде ценных баз данных. Данная защита обычно осуществляется с помощью специальных программных средств, подвергающих защищаемые программы и базы данных - предварительной обработке (вставка парольной защиты, проверки по обращению к устройствам хранения ключа и ключевым дискетам и т.д.), которые приводят исполняемый код защищаемой базы данных в состояние, препятствующее его выполнению на чужих машинах.
Для повышения защищенности применяются дополнительные аппаратные блоки (ключи), подключаемые к разъему принтера или системной шине компьютера.
Необходимо иметь в виду, что подлежащие защите сведения могут быть получены «противником» не только за счет осуще ствления проникновения к компьютеру, которое с достаточной степенью надежности может быть предотвращено (например, все данные хранятся в зашифрованном виде), но и за счет побочных электромагнитных излучений и наводок на цепи питания и заземления компьютера, а также на каналы связи.
Все без исключения электронные устройства, блоки и узлы компьютера в той или иной мере имеют излучение, причем подобные побочные сигналы могут быть достаточно мощными и могут распространяться на расстояние от нескольких метров до нескольких километров. При этом наибольшую опасность представляет по лучение «противником» информации о ключах. Восстановив ключ, можно предпринять ряд успешных действий по овладению зашифрованными данными, которые, как правило, охраняются менее тщательно, чем соответствующая открытая информация.
С этой точки зрения выгодно отличаются аппаратные и программно-аппаратные средства защиты от несанкционированного доступа, для которых побочные сигналы о ключевой информации существенно ниже, чем для чисто программных реализаций.
При создании корпоративных ЭИС возрастает роль систем защиты данных. В силу большой сложности разрабатываемых систем защиты данных требуется их сертификация специализированными организациями на соответствие международным и национальным стандартам. В этом случае повышаются эффективность и качество разрабатываемых систем защиты данных и возрастает степень доверия заказчиков к внедряемым ЭИС.
Основные понятия, требования, методы и средства проектирования и оценки системы информационной безопасности для ЭИС отражены в следующих основополагающих документах [12, 38-41]:
Знание критериев оценки информационной безопасности, изложенных в этих документах, способно помочь проектировщикам при выборе и комплектовании аппаратно-программной конфигурации ЭИС. Кроме того, в процессе эксплуатации администратор системы защиты информации должен ориентироваться на действия сертифицирующих органов, поскольку обслуживаемая система, скорее всего, время от времени будет претерпевать изменения, и нужно, во-первых, оценивать целесообразность модификаций и их последствия, во-вторых, соответствующим образом корректировать технологию пользования и администрирования системой. При этом целесообразно знать, на что обращают внимание при сертификации, поскольку это позволяет сконцентрироваться на анализе критически важных аспектов, повышая качество защиты.
Остановимся на кратком рассмотрении состава основных понятий и подходов к проектированию и оценке системы защиты информации в ЭИС, изложенных в этих документах.
Оранжевая книга Национального центра защиты компьютеров США (TCSEC)
Оранжевая книга - это название документа, который был впервые опубликован в августе 1983 г. в Министерстве обороны США. В этом документе дается пояснение понятия безопасная система, которая «управляет посредством соответствующих средств доступом к информации так, что только должным образом авторизованные лица или процессы, действующие от их имени, получают право читать, писать, создавать и удалять информацию». Очевидно, однако, что абсолютно безопасных систем не существует, и речь идет не о безопасных, а о надежных системах.
В Оранжевой книге надежная система определяется как система, использующая достаточные аппаратные и программные средства, чтобы обеспечить одновременную обработку информации разной степени секретности группой пользователей без нарушения прав доступа. Степень доверия, или надежность проектируемой или используемой системы защиты или ее компонентов, оценивается по двум основным критериям:
1) концепция безопасности;
2) гарантированность.
1. Концепция безопасности системы защиты
Концепция безопасности разрабатываемой системы - «это набор законов, правил и норм поведения, определяющих, как организация обрабатывает, защищает и распространяет информацию. В частности, правила определяют, в каких случаях пользователь имеет право оперировать с определенными наборами данных. Чем надежнее система, тем строже и многообразнее должна быть концепция безопасности. В зависимости от сформулированной концепции можно выбирать конкретные механизмы, обеспечивающие безопасность системы. Концепция безопасности - это активный компонент защиты, включающий в себя анализ возможных угроз и выбор мер противодействия» [12].
Концепция безопасности разрабатываемой системы согласно Оранжевой книге должна включать в себя следующие элементы:
Рассмотрим содержание перечисленных элементов.
1.1. Произвольное управление доступом - это метод ограниче ния доступа к объектам, основанный на учете личности субъекта или группы, в которую субъект входит. Произвольность управления состоит в том, что некоторое лицо (обычно владелец объекта) может по своему усмотрению давать другим субъектам или отбирать у них права доступа к объекту.
С концептуальной точки зрения текущее состояние прав доступа при произвольном управлении описывается матрицей, в строках которой перечислены субъекты, а в столбцах - объекты. В клетках, расположенных на пересечении строк и столбцов, записываются способы доступа, допустимые для субъекта по отношению к объекту (например, чтение, запись, выполнение, возможность передачи прав другим субъектам и т.п.).
Очевидно, прямолинейное представление подобной матрицы невозможно, поскольку она очень велика и разрежена (т.е. большинство клеток в ней пусты). В операционных системах более компактное представление матрицы доступа основывается или на структурировании совокупности субъектов (например, владелец/группа/прочие), или на механизме списков управления доступом, т.е. на представлении матрицы по столбцам, когда для каждого объекта перечисляются субъекты вместе с их правами доступа. За счет использования метасимволов можно компактно описывать группы субъектов, удерживая тем самым размеры списков управления доступом в разумных рамках.
Большинство операционных систем и систем управления базами данных реализуют именно произвольное управление доступом. Главное его достоинство - гибкость, главные недостатки - рассредоточенность управления и сложность централизованного контроля, а также оторванность прав доступа от данных, что позволяет копировать секретную информацию в общедоступные файлы.
1.2. Безопасность повторного использования объектов - важное на практике дополнение средств управления доступом, предохраняющее от случайного или преднамеренного извлечения секретной информации из «мусора». Безопасность повторного использования должна гарантироваться для областей оперативной памяти (в частности, для буферов с образами экрана, расшифрованными паролями и т.п.), для дисковых блоков и магнитных носителей в целом.
1.3. Метки безопасности ассоциируются с субъектами и объектами для реализации - принудительного управления доступом. Метка субъекта описывает его благонадежность, метка объекта - степень закрытости содержащейся в нем информации.
Согласно Оранжевой книге метки безопасности состоят из двух частей - уровня секретности и списка категорий. Уровни секретности, поддерживаемые системой, образуют упорядоченное множество, которое может выглядеть, например, так:
Главная проблема, которую необходимо решать в связи с метками, - это обеспечение их целостности. Во-первых, не должно быть непомеченных субъектов и объектов, иначе в меточной безопасности появятся легко используемые бреши. Во-вторых, при любых операциях с данными метки должны оставаться правильными.
Одним из средств обеспечения целостности меток безопасности является разделение устройств на многоуровневые и одноуровневые. На многоуровневых устройствах может храниться информация разного уровня секретности (точнее, лежащая в определенном диапазоне уровней). Одноуровневое устройство можно рассматривать как вырожденный случай многоуровневого, когда допустимый диапазон состоит из одного уровня. Зная уровень устройства, система может решить, допустимо ли записывать на него информацию с определенной меткой. Например, попытка напечатать совершенно секретную информацию на принтере общего пользования с уровнем несекретно потерпит неудачу.
1.4. Принудительное управление доступом основано на сопос тавлении меток безопасности субъекта и объекта. Этот способ управления доступом называется принудительным, поскольку он не зависит от воли субъектов (даже системных администраторов).
Субъект может читать информацию из объекта, если уровень секретности субъекта не ниже, чем у объекта, а все категории, перечисленные в метке безопасности объекта, присутствуют в метке субъекта. В таком случае говорят, что метка субъекта доминирует над меткой объекта. Смысл сформулированного правила понятен: читать можно только то, что положено.
Субъект может записывать информацию в объект, если метка безопасности объекта доминирует над меткой субъекта. В частности, конфиденциальный субъект может писать в секретные файлы, но не может - в несекретные (разумеется, должны также выполняться ограничения на набор категорий).
После того как зафиксированы метки безопасности субъек тов и объектов, оказываются зафиксированными и права доступа. В терминах принудительного управления нельзя выразить предложение разрешить доступ к объекту X еще и для пользователя Y. Конечно, можно изменить метку безопасности пользователя Y, но тогда он, скорее всего, получит доступ ко многим дополнительным объектам, а не только к X.
Принудительное управление доступом реализовано во многих вариантах операционных систем и СУБД, отличающихся повышенными мерами безопасности. Независимо от практического использования принципы принудительного управления являются удобным методологическим базисом для начальной классификации информации и распределения прав доступа. Удобнее проектировать в терминах уровней секретности и категорий, чем заполнять неструктурированную матрицу доступа. На практике произвольное и принудительное управление доступом сочетается в рамках одной системы, что позволяет использовать сильные стороны обоих подходов.
Если понимать систему безопасности узко, т.е. как правила разграничения доступа, то механизм подотчетности является дополнением подобной системы. Цель подотчетности - в каждый момент времени знать, кто работает в системе и что он делает. Средства подотчетности делятся на три категории:
Рассмотрим эти категории подробнее.
Идентификация и аутентификация. Прежде чем получить право совершать какие-либо действия в системе, каждый пользователь должен идентифицировать себя. Обычный способ идентификации - ввод имени пользователя при входе в систему. В свою очередь, система должна проверить подлинность личности пользователя, т.е. что он является именно тем, за кого себя выдает. Стандартное средство проверки подлинности (аутентификации) - пароль, хотя в принципе могут использоваться также разного рода личные карточки, биометрические устройства (сканирование роговицы или отпечатков пальцев) или их комбинация.
Предоставление надежного пути. Надежный путь связывает пользователя непосредственно с надежной вычислительной базой, минуя другие, потенциально опасные компоненты системы. Цель предоставления надежного пути - дать пользователю возможность убедиться в подлинности обслуживающей его системы.
Задача обеспечения надежного пути становится чрезвычайно сложной, если пользователь общается с интеллектуальным терминалом, персональным компьютером или рабочей станцией, поскольку трудно гарантировать, что пользователь общается с подлинной программой login, а не с «троянским конем».
Анализ регистрационной информации - аудит имеет дело с дей ствиями (событиями), затрагивающими безопасность системы. К таким событиям относятся:
Полный перечень событий, потенциально подлежащих регистрации, зависит от избранной системы безопасности и от специфики ЭИС. Протоколирование помогает следить за пользователями и реконструировать прошедшие события. Реконструкция событий позволяет проанализировать случаи нарушений, понять, почему они стали возможны, оценить размеры ущерба и принять меры по недопущению подобных нарушений в будущем. При протоколировании события записывается следующая информация:
Необходимо подчеркнуть важность не только сбора информации, но и ее регулярного и целенаправленного анализа. В плане анализа выгодное положение занимают средства аудита СУБД, поскольку к регистрационной информации могут естественным образом применяться произвольные SQL-запросы. Следовательно, появляется возможность для выявления подозрительных действий применять сложные эвристики.
2. Гарантированность системы защиты
Гарантированность - «мера доверия, которая может быть оказана архитектуре и реализации системы. Гарантированность может проистекать как из тестирования, так и из проверки (формальной или нет) общего замысла и исполнения системы в целом и ее компонентов. Гарантированность показывает, насколько корректны механизмы, отвечающие за проведение в жизнь выбранной концепции безопасности. Гарантированность можно считать пассивным компонентом защиты, надзирающим за самими защитниками» [12].
Гарантированность - это мера уверенности, с которой можно утверждать, что для проведения в жизнь сформулированной концепции безопасности выбран подходящий набор средств и что каждое из этих средств правильно исполняет отведенную ему роль. В «Оранжевой книге» рассматриваются два вида гарантированности - операционная и технологическая. Операционная гарантированность относится к архитектурным и реализационным аспектам системы, в то время как технологическая - к методам построения и сопровождения.
2.1. Операционная гарантированность - это способ убедиться в том, что архитектура системы и ее реализация действительно проводят в жизнь избранную концепцию безопасности и включают в себя проверку следующих элементов:
Архитектура системы должна способствовать реализации мер безопасности или прямо поддерживать их. Примеры подобных архитектурных решений в рамках аппаратуры и операционной системы - разделение команд по уровням привилегированности, защита различных процессов от взаимного влияния за счет выделения каждому своего виртуального пространства, особая защита ядра ОС. В принципе меры безопасности не обязательно должны быть заранее встроены в систему - достаточно принципиальной возможности дополнительной установки защитных продуктов надежности компонентов.
Целостность системы в данном контексте означает, что аппаратные и программные компоненты надежной вычислительной базы работают должным образом и что имеется аппаратное и программное обеспечение для периодической проверки целостности.
Анализ тайных каналов передачи информации - тема, специфичная для режимных систем, когда главное - обеспечить конфиденциальность информации. Тайным называется канал передачи информации, не предназначенный для обычного использования. Обычно тайные каналы используются не столько для передачи информации от одного злоумышленника к другому, сколько для получения злоумышленником сведений от внедренного в систему «троянского коня».
Надежное администрирование в трактовке «Оранжевой книги» означает, что должны быть логически выделены три роли - системного администратора, системного оператора и администратора безопасности. Физически эти обязанности может выполнять один человек, но в соответствии с принципом минимизации привилегий в каждый момент времени он должен выполнять только одну из трех ролей. Конкретный набор обязанностей администраторов и оператора зависит от специфики организации.
Надежное восстановление после сбоев - метод обеспечения гарантированности, при котором должна быть сохранена целостность информации, в частности целостность меток безопасности. Надежное восстановление включает в себя два вида деятельности - подготовку к сбою (отказу) и собственно восстановление. Подготовка к сбою - это и регулярное выполнение резервного копирования, и выработка планов действий в экстренных случаях, и поддержание запаса резервных компонентов. Восстановление, вероятно, связано с перезагрузкой системы и выполнением ремонтных и/или административных процедур.
2.2. Технологическая гарантированность охватывает весь жиз ненный цикл системы, т.е. этапы проектирования, реализации, тестирования, внедрения и сопровождения. Все перечисленные действия должны выполняться в соответствии с жесткими стандартами, чтобы обезопаситься от утечки информации и нелегальных «закладок».
Критерии, изложенные в «Оранжевой книге», позволили специалистам ранжировать информационные системы защиты информации по степени надежности. В этом документе определяются четыре уровня безопасности (надежности) - D, С, В и А. Уровень D предназначен для систем, признанных неудовлетворительными. В настоящее время он содержит две подсистемы управления доступом. По мере перехода от уровня С к А к надежности систем предъявляются все более жесткие требования. Уровни С и В подразделяются на классы (C1, C2, B1, B2, В3) с постепенным возрастанием надежности. Таким образом, всего имеется шесть классов безопасности - С1, С2, В1, В2, ВЗ, А1. Чтобы система в результате процедуры сертификации могла быть отнесена к некоторому классу, ее концепция безопасности и гарантированность должны удовлетворять разработанной системе требований, соответствующей этому классу.
Гармонизированные критерии Европейских стран (ITSEC)
Следуя по пути интеграции, европейские страны приняли согласованные (гармонизированные) критерии оценки безопасности информационных технологий (Information Technology Security Evaluation Criteria, ITSEC) [12, 122], опубликованные в июне 1991 г. от имени соответствующих органов четырех стран - Франции, Германии, Нидерландов и Великобритании.
Принципиально важной чертой европейских критериев явля ется отсутствие априорных требований к условиям, в которых должна работать информационная система. Организация, запра шивающая сертификационные услуги, формулирует цель оценки, т.е. описывает условия, в которых должна работать система, возможные угрозы ее безопасности и предоставляемые ею защитные функции. Задача органа сертификации - оценить, насколько полно достигаются поставленные цели разработанными функциями, т.е. насколько корректны и эффективны архитектура и реализация механизмов безопасности в описанных разработчиком условиях.
Таким образом, в терминологии «Оранжевой книги» европейские критерии относятся к оценке степени гарантированности безопасной работы спроектированной системы.
Европейские критерии рассматривают следующие основные понятия, составляющие базу информационной безопасности:
В европейских критериях средства, имеющие отношение к информационной безопасности, предлагается рассматривать на трех уровнях детализации. Наиболее абстрактный взгляд касается лишь целей безопасности. На этом уровне получают ответ на вопрос: зачем нужны функции безопасности? Второй уровень содержит спецификации функций безопасности, т. е. здесь выявляется, какая функциональность на самом деле обеспечивается. На третьем уровне содержится информация о механизмах безопасности, показывающих, как реализуется указанная функция.
Критерии рекомендуют выделить в спецификациях реализуемых функций обеспечения безопасности более расширенный по сравнению с «Оранжевой книгой» состав разделов или классов функций.
Чтобы облегчить формулировку цели оценки, европейские критерии содержат в качестве приложения описание десяти примерных классов функциональности, типичных для правительственных и коммерческих систем. Пять из них (F-C1, F-C2, F-B1, F-B2, F-B3) соответствуют классам безопасности «Оранжевой книги».
Кроме того, в критериях определены три уровня мощности механизмов защиты - базовый, средний и высокий. Согласно критериям мощность можно считать базовой, если механизм способен противостоять отдельным случайным атакам. Мощность можно считать средней, если механизм способен противостоять злоумышленникам с ограниченными ресурсами и возможностями. Наконец, мощность можно считать высокой, если есть уверенность, что механизм может быть побежден только злоумышленником с высокой квалификацией, набор возможностей и ресурсов которого выходит за пределы практичности.
Важной характеристикой является простота использования продукта или системы. Должны существовать средства, информирующие персонал о переходе объекта в небезопасное состояние (что может случиться в результате сбоя, ошибок администратора или пользователя).
Эффективность защиты признается неудовлетворительной, если выявляются слабые места, они не исправляются до окончания процесса оценки. В таком случае объекту оценки присваивается уровень гарантированности Е0.
При проверке корректности объекта оценки - разработанной системы защиты применяются две группы критериев. Первая группа относится к конструированию и разработке системы или продукта, вторая - к эксплуатации разработанной системы.
Концепция защиты от НСД Госкомиссии при Президенте РФ
В 1992 г. Гостехкомиссия при Президенте РФ опубликовала пять руководящих документов, посвященных проблеме защиты от несанкционированного доступа (НСД) к информации [38-42]. Идейной основой набора руководящих документов является «Концепция защиты СВТ и АС от НСД к информации». Концепция «излагает систему взглядов, основных принципов, которые закладываются в основу проблемы защиты информации от несанкционированного доступа (НСД), являющейся частью общей проблемы безопасности информации».
Выделяют различные способы покушения на информационную безопасность - радиотехнические, акустические, программные и т.п. Среди них НСД выделяется как доступ к информации, нарушающий установленные правила разграничения доступа, с использованием штатных средств, предоставляемых средствами вычислительной техники (СВТ) или автоматизированной системой (АС). Под штатными средствами понимается совокупность программного, микропрограммного и технического обеспечения СВТ или АС.
В Концепции формулируются следующие основные принципы защиты от НСД к информации:
Функции системы разграничения доступа и обеспечивающих средств, предлагаемые в Концепции, по сути близки к аналогичным положениям «Оранжевой книги».
В предлагаемой Гостехкомиссией при Президенте РФ классификации автоматизированных систем по уровню защищенности от несанкционированного доступа к информации устанавли ваются девять классов защищенности АС от НСД к информации. Каждый класс характеризуется определенной минимальной совокупностью требований по защите. Классы подразделяются на три группы, отличающиеся особенностями обработки информации в АС. В пределах каждой группы соблюдается иерархия требований по защите в зависимости от ценности (конфиденциальности) информации и, следовательно, иерархия классов защищенности АС.
Третья группа классифицирует АС, в которых работает один пользователь, допущенный ко всей информации АС, размещенной на носителях одного уровня конфиденциальности. Группа содержит два класса - 3Б и 3А.
Вторая группа классифицирует АС, в которых пользователи имеют одинаковые права доступа (полномочия) ко всей информации АС, обрабатываемой и (или) хранимой на носителях различного уровня конфиденциальности. Группа содержит два класса - 2Б и 2А.
Первая группа классифицирует многопользовательские АС, в которых одновременно обрабатывается и (или) хранится информация разных уровней конфиденциальности и не все пользователи имеют право доступа ко всей информации АС. Группа содержит пять классов - 1Д, 1Г, 1В, 1Б и 1А.
В работах [12, 40] излагаются требования к достаточно представительному классу защищенности - 1В по следующим подсистемам:
Подсистема управления доступом:
Подсистема регистрации и учета:
Подсистема обеспечения целостности:
Рекомендации Х.800
«Оранжевая книга» Министерства обороны США и Руководящие документы Гостехкомиссии при Президенте РФ создавались в расчете на централизованные конфигурации, основу которых составляют большие машины. Распределенная организация современных информационных систем требует внесения существенных изменений и дополнений как в политику безопасности, так и в способы проведения их в жизнь. Появились новые угрозы, для противодействия которым нужны новые функции и механизмы защиты. Основополагающим документом в области защиты распределенных систем стали Рекомендации Х.800 [12]. В этом документе перечислены основные сервисы (функции) безопасности, характерные для распределенных систем, и роли, которые они могут играть. Кроме того, здесь указан перечень основных механизмов, с помощью которых можно реализовать эти сервисы.