Защита информации путем преобразования, исключающего ее прочтение посторонним лицом, является одним из наиболее действенных методов обеспечения информационной безопасности, и имеет давнюю историю. Проблемой преобразования информации занимается наука криптология. Исходя из направленности практического применения, криптология разделяется на два противоположных направления: криптографию и криптоанализ.
Криптография – наука о методах защиты информации на основе ее преобразования с сохранением достоверности содержания.
Криптоанализ – наука о методах раскрытия и модификации данных без знания ключей.
Это научное направление преследует две цели. Первая – исследование закодированной информации с целью восстановления содержания исходного документа. Вторая – распознавание и изучение метода кодирования информации с целью фальсификации сообщения.
Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:
1. Симметричные криптосистемы.
2. Криптосистемы с открытым ключом.
3. Системы электронной подписи.
4. Управление ключами.
Основные направления использования криптографических методов:
* передача конфиденциальной информации по каналам связи;
* установление подлинности передаваемых сообщений;
* хранение информации в зашифрованном виде.
Перечислим основные понятия и определения криптографии.
Шифрование – процесс, при котором исходный (открытый) текст сообщения заменяется шифрованным текстом.
Дешифрование – процесс преобразования шифрованного текста в открытый с помощью ключа шифрования.
Ключ шифрования – информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.
Текст – упорядоченный набор из элементов (символов) алфавита.
Алфавит – конечное множество используемых для кодирования информации знаков.
В качестве примеров алфавитов, используемых в современных информационных системах, можно привести следующие:
* алфавит Z33 – 32 буквы русского языка и пробел;
* алфавит Z256 – стандартные символы компьютерной кодировки знаков латинского и национального алфавитов, цифры, знаки препинания и специальные символы;
* бинарный алфавит Z2 – цифры 0 и 1, восьмеричный, шестнадцатеричный и т.п. алфавиты.
Процесс криптографического преобразования информации может осуществляться аппаратным или программным способами. Аппаратная реализация характеризуется существенно большей стоимостью, высокой защищенностью и скоростью работы, простотой в использовании. Программный способ более практичен, допускает известную гибкость в использовании, но сравнительно медленнее и хуже защищен.
Все современные алгоритмы криптографического преобразования информации используют ключ для управления шифрованием и дешифрованием. Алгоритмы с использованием ключа делятся на два класса:
* Симметричные (с секретным ключом). Для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ, или же ключ для дешифрования вычисляется на основе ключа шифрования.
* Асимметричные (с открытым ключом). Шифрование информации осуществляется с использованием открытого ключа, который известен всем. Дешифрование производится с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.
Симметричные алгоритмы работают быстрее, чем асимметри чные. На практике оба типа алгоритмов часто используются совместно.
Электронная цифровая подпись – присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование с использованием закрытого ключа.
Электронная цифровая подпись позволяет идентифицировать владельца подписи, а также установить отсутствие искажения информации в электронном документе.
Процесс использования электронной цифровой подписи в общем виде выглядит следующим образом:
1. Отправитель рассчитывает хэш-функцию текста – идентификатор, полученный путем сжатия информации с помощью математического алгоритма.
2. Отправитель, используя свой секретный ключ, зашифровывает хэш-функцию. В результате получается определенная цифровая последовательность – цифровая подпись.
3. Отправитель формирует пересылаемое сообщение, включающее в себя исходный текст и его цифровую подпись
4. Отправитель по открытому каналу связи передает пересылаемое сообщение.
5. Получатель выделяет из принятого сообщения текст и его цифровую подпись.
6. Получатель вычисляет хэш-функцию полученного текста.
7. Получатель сообщения с помощью открытого ключа расшифровывает цифровую подпись.
8. Получатель сравнивает результат расшифровки с рассчитанной им хэш-функцией. Если вычисленная и расшифрованная хэш-функции совпадают, то сообщение считается подтвержденным.
Важной проблемой всей криптографии с открытым ключом, в том числе и систем ЭЦП, является управление ключами. Необходимо обеспечить доступ любого пользователя к подлинному открытому ключу любого другого пользователя, защитить эти ключи от подмены злоумышленником, а также организовать отзыв ключа в случае его компрометации. Управлением ключами занимаются удостоверяющие центры.
Программно-аппаратные средства защиты с электронными ключами в последнее время приобретают все большую популярность. Под программно-аппаратными средствами защиты в данном случае понимаются средства, основанные на использовании так называемых «аппаратных (электронных) ключей». Электронный ключ - это аппаратная часть системы защиты, представляющая собой плату с микросхемами памяти и, в некоторых случаях, микропроцессором, помещенную в корпус и предназначенную для установки в один из стандартных портов ПК (СОММ, LPT, PCMCIA, USB...) или слот расширения материнской платы. Также в качестве такого устройства могут использоваться СМАРТ-карты. По результатам проведенного анализа, программно-аппаратные средства защиты в настоящий момент являются одними из самых стойких систем защиты от НСД.
Электронные ключи по архитектуре можно подразделить на ключи с памятью (без микропроцессора) и ключи с микропроцессором (и памятью).
Наименее стойкими (в зависимости от типа программной части) являются системы с аппаратной частью первого типа. В таких системах критическая информация (ключ дешифрации, таблица переходов) хранится в памяти электронного ключа. Для дезактивации таких защит в большинстве случаев необходимо наличие у злоумышленника аппаратной части системы защиты (основная методика: перехват диалога между программной и аппаратной частями для доступа к критической информации).
Самыми стойкими являются системы с аппаратной частью второго типа. Такие комплексы содержат в аппаратной части не только ключ дешифрации, но и блоки шифрации/дешифрации данных, таким образом, при работе защиты в электронный ключ передаются блоки зашифрованной информации, а принимаются оттуда расшифрованные данные. В системах этого типа достаточно сложно перехватить ключ дешифрации, так как все процедуры выполняются аппаратной частью, но остается возможность принудительного сохранения защищенной программы в открытом виде после отработки системы защиты. Кроме того, к ним применимы методы криптоанализа.
Информация о пользователе, полученная системой защиты на этапе идентификации/аутентификации, используется ею в дальнейшем для наделения пользователя правами доступа в рамках модели безопасности, организованной в данной информационной системе.
Наряду с обычным шифрованием, используется и такой способ сокрытия данных, как стеганография.
Стеганография – совокупность методов, обеспечивающих сокрытие факта существования информации в той или иной среде, а также средства реализации таких методов.
К стеганографии можно отнести огромное множество секретных средств связи, таких как невидимые чернила, микрофотоснимки, условное расположение знаков и т.д.
В настоящее время активно развивается компьютерная стеганография. Она рассматривает вопросы, связанные с сокрытием информации, хранящейся на цифровых носителях или передаваемой по телекоммуникационным каналам связи.
Для стеганографического преобразования необходимы:
* скрываемая информация;
* контейнер данных;
* программное обеспечение для добавления информации в файл-контейнер и ее извлечения.
В качестве контейнера для скрываемого сообщения могут выступать графические, аудио- или видеофайлы.
Основная идея стеганографического сокрытия информации заключается в том, что добавление «секретного» сообщения в файл-контейнер должно вызывать лишь незначительные изменения последнего, не улавливаемые органами чувств человека. Поэтому файл-контейнер должен быть достаточно большого размера. Стеганографические технологии используются для решения следующих задач:
* защита информации от несанкционированного доступа;
* противодействие системам мониторинга передаваемых данных;
* создание скрытых каналов утечки информации.
Стеганография позволяет внедрить в компьютерные графические изображения, аудио- и видеопродукцию, литературные тексты, программы специальную цифровую метку, незаметную при обычном использовании файла, но распознаваемую специальным программным обеспечением. Такие специальные сведения могут рассматриваться в качестве подтверждения авторства
Криптографические методы защиты информацииКриптографическое преобразование - это преобразование информации, основанное на некотором алгоритме, зависящем от изменяемого параметра (обычно называемого секретным ключом), и обладающее свойством невозможности восстановления исходной информации по преобразованной, без знания действующего ключа, с трудоемкостью меньше заранее заданной.
Основным достоинством криптографических методов является то, что они обеспечивают высокую гарантированную стойкость защиты, которую можно рассчитать и выразить в числовой форме (средним числом операций или временем, необходимым для раскрытия зашифрованной информации или вычисления ключей).
К числу основных недостатков криптографических методов следует отнести:
Значительные затраты ресурсов (времени, производительности процессоров) на выполнение криптографических преобразований информации;
. трудности совместного использования зашифрованной (подписанной) информации, связанные с управлением ключами (генерация, распределение и т.д.);
. высокие требования к сохранности секретных ключей и защиты открытых ключей от подмены.
Криптография с симметричными ключами
В криптографии с симметричными ключами (классическая криптография) абоненты используют один и тот же (общий) ключ (секретный элемент) как для шифрования, так и для расшифрования данных.
Следует выделить следующие преимущества криптографии с симметричными ключами:
. относительно высокая производительность алгоритмов;
. высокая криптографическая стойкость алгоритмов на единицу длины ключа.
К недостаткам криптографии с симметричными ключами следует отнести:
. необходимость использования сложного механизма распределения ключей;
. технологические трудности обеспечения неотказуемости.
Криптография с открытыми ключами
Для решения задач распределения ключей и ЭЦП были использованы идеи асимметричности преобразований и открытого распределения ключей Диффи и Хеллмана. В результате была создана криптография с открытыми ключами, в которой используется не один секретный, а пара ключей: открытый (публичный) ключ и секретный (личный, индивидуальный) ключ, известный только одной взаимодействующей стороне. В отличие от секретного ключа, который должен сохраняться в тайне, открытый ключ может распространяться публично. На Рисунке 1 представлены два свойства систем с открытыми ключами, позволяющие формировать зашифрованные и аутентифицированные сообщения.
Два важных свойства криптографии с открытыми ключами
Рисунок 1 Два свойства криптографии с открытыми ключами
Схема шифрования данных с использованием открытого ключа приведена на Рисунке 6 и состоит из двух этапов. На первом из них производится обмен по несекретному каналу открытыми ключами. При этом необходимо обеспечить подлинность передачи ключевой информации. На втором этапе, собственно, реализуется шифрование сообщений, при котором отправитель зашифровывает сообщение открытым ключом получателя.
Зашифрованный файл может быть прочитан только владельцем секретного ключа, т.е. получателем. Схема расшифрования, реализуемая получателем сообщения, использует для этого секретный ключ получателя.
Шифрование
Рисунок 2 Схема шифрования в криптографии с открытыми ключами.
Реализация схемы ЭЦП связанна с вычислением хэш-функции (дайджеста) данных, которая представляет собой уникальное число, полученное из исходных данных путем его сжатия (свертки) с помощью сложного, но известного алгоритма. Хэш-функция является однонаправленной функцией, т.е. по хэш-значению невозможно восстановить исходные данные. Хэш-функция чувствительна к всевозможным искажениям данных. Кроме того, очень трудно отыскать два набора данных, обладающих одним и тем же значением хэш-функции.
Формирование ЭЦП с хэшированием
Схема формирования подписи ЭД его отправителем включает вычисление хэш-функции ЭД и шифрование этого значения посредством секретного ключа отправителя. Результатом шифрования является значение ЭЦП ЭД (реквизит ЭД), которое пересылается вместе с самим ЭД получателю. При этом получателю сообщения должен быть предварительно передан открытый ключ отправителя сообщения.
Рисунок 3 Схема ЭЦП в криптографии с открытыми ключами.
Схема проверки (верификации) ЭЦП, осуществляемая получателем сообщения, состоит из следующих этапов. На первом из них производится расшифрование блока ЭЦП посредством открытого ключа отправителя. Затем вычисляется хэш-функция ЭД. Результат вычисления сравнивается с результатом расшифрования блока ЭЦП. В случае совпадения, принимается решение о соответствии ЭЦП ЭД. Несовпадение результата расшифрования с результатом вычисления хеш-функции ЭД может объясняться следующими причинами:
В процессе передачи по каналу связи была потеряна целостность ЭД;
. при формировании ЭЦП был использован не тот (поддельный) секретный ключ;
. при проверке ЭЦП был использован не тот открытый ключ (в процессе передачи по каналу связи или при дальнейшем его хранении открытый ключ был модифицирован или подменен).
Комбинированный метод
Рисунок 4 Схема комбинированного шифрования.
Доверие к открытому ключу и цифровые сертификаты
Центральным вопросом схемы открытого распределения ключей является вопрос доверия к полученному открытому ключу партнера, который в процессе передачи или хранения может быть модифицирован или подменен.
Для широкого класса практических систем (системы электронного документооборота, системы Клиент-Банк, межбанковские системы электронных расчетов), в которых возможна личная встреча партнеров до начала обмена ЭД, эта задача имеет относительно простое решение - взаимная сертификация открытых ключей.
Эта процедура заключается в том, что каждая сторона при личной встрече удостоверяет подписью уполномоченного лица и печатью бумажный документ - распечатку содержимого открытого ключа другой стороны. Этот бумажный сертификат является, во-первых, обязательством стороны использовать для проверки подписи под входящими сообщениями данный ключ, и, во-вторых, обеспечивает юридическую значимость взаимодействия. Действительно, рассмотренные бумажные сертификаты позволяют однозначно идентифицировать мошенника среди двух партнеров, если один из них захочет подменить ключи.
Таким образом, для реализации юридически значимого электронного взаимодействия двух сторон необходимо заключить договор, предусматривающий обмен сертификатами. Сертификат представляет собой документ, связывающий личностные данные владельца и его открытый ключ. В бумажном виде он должен содержать рукописные подписи уполномоченных лиц и печати.
В системах, где отсутствует возможность предварительного личного контакта партнеров, необходимо использовать цифровые сертификаты, выданные и заверенные ЭЦП доверенного посредника - удостоверяющего или сертификационного центра.
Взаимодействие клиентов с Центром Сертификации
На предварительном этапе каждый из партнеров лично посещает Центр Сертификации (ЦС) и получает личный сертификат - своеобразный электронный аналог гражданского паспорта.
Рисунок 5 Сертификат х.509.
После посещения ЦС каждый из партнеров становится обладателем открытого ключа ЦС. Открытый ключ ЦС позволяет его обладателю проверить подлинность открытого ключа партнера путем проверки подлинности ЭЦП удостоверяющего центра под сертификатом открытого ключа партнера.
В соответствии с законом "Об ЭЦП" цифровой сертификат содержит следующие сведения:
Наименование и реквизиты центра сертификации ключей (центрального удостоверяющего органа, удостоверяющего центра);
. Свидетельство, что сертификат выдан в Украине;
. Уникальный регистрационный номер сертификата ключа;
. Основные данные (реквизиты) подписчика - собственника приватного (открытого) ключа;
. Дата и время начала и окончания срока действия сертификата;
. Открытый ключ;
. Наименование криптографического алгоритма, используемого владельцем открытого ключа;
. Информацию об ограничении использования подписи;
. Усиленный сертификат ключа, кроме обязательных данных, которые содержатся в сертификате ключа, должен иметь признак усиленного сертификата;
. Другие данные могут вноситься в усиленный сертификат ключа по требованию его владельца.
Проверку доверия эмитенту сертификата и срока его действия;
. проверку ЭЦП эмитента под сертификатом;
. проверку аннулирования сертификата.
В случае если сертификат партнера не утратил свою силу, а ЭЦП используется в отношениях, в которых она имеет юридическое значение, открытый ключ партнера извлекается из сертификата. На основании этого открытого ключа может быть проверена ЭЦП партнера под электронным документом (ЭД).
Важно отметить, что в соответствии с законом "Об ЭЦП" подтверждением подлинности ЭЦП в ЭД является положительный результат проверки соответствующим сертифицированным средством ЭЦП с использованием сертификата ключа подписи.
ЦС, обеспечивая безопасность взаимодействия партнеров, выполняет следующие функции:
Регистрирует ключи ЭЦП;
. создает, по обращению пользователей, закрытые и открытые ключи ЭЦП;
. приостанавливает и возобновляет действие сертификатов ключей подписей, а также аннулирует их;
. ведет реестр сертификатов ключей подписей, обеспечивает актуальность реестра и возможность свободного доступа пользователей к реестру;
. выдает сертификаты ключей подписей на бумажных носителях и в виде электронных документов с информацией об их действительности;
. проводит, по обращениям пользователей, подтверждение подлинности (действительности) подписи в ЭД в отношении зарегистрированных им ЭЦП.
В ЦС создаются условия безопасного хранения секретных ключей на дорогом и хорошо защищенном оборудовании, а также условия администрирования доступа к секретным ключам.
Регистрация каждой ЭЦП осуществляется на основе заявления, содержащего сведения, необходимые для выдачи сертификата, а также сведения, необходимые для идентификации ЭЦП обладателя и передачи ему сообщений. Заявление подписывается собственноручной подписью обладателя ЭЦП, содержащиеся в нем сведения подтверждаются предъявлением соответствующих документов. При регистрации проверяется уникальность открытых ключей ЭЦП в реестре и архиве ЦС.
При регистрации в ЦС на бумажных носителях оформляются два экземпляра сертификата ключа подписи, которые заверяются собственноручными подписями обладателя ЭЦП и уполномоченного лица удостоверяющего центра (УЦ) и печатью удостоверяющего центра. Один экземпляр выдается обладателю ЭЦП, второй остается в УЦ.
В реальных системах каждым партнером может использоваться несколько сертификатов, выданных различными ЦС. Различные ЦС могут быть объединены инфраструктурой открытых ключей или PKI (PKI - Public Key Infrastructure). ЦС в рамках PKI обеспечивает не только хранение сертификатов, но и управление ими (выпуск, отзыв, проверку доверия). Наиболее распространенная модель PKI - иерархическая. Фундаментальное преимущество этой модели состоит в том, что проверка сертификатов требует доверия только относительно малому числу корневых ЦС. В то же время эта модель позволяет иметь различное число ЦС, выдающих сертификаты.
Термин «криптография» происходит от древнегреческих слов «скрытый» и «пишу». Словосочетание выражает основное назначение криптографии – это защита и сохранение тайны переданной информации. Защита информации может происходить различными способами. Например, путем ограничения физического доступа к данным, скрытия канала передачи, создания физических трудностей подключения к линиям связи и т. д.
Цель криптографии В отличие от традиционных способов тайнописи, криптография предполагает полную доступность канала передачи для злоумышленников и обеспечивает конфиденциальность и подлинность информации с помощью алгоритмов шифрования, делающих информацию недоступной для постороннего прочтения. Современная система криптографической защиты информации (СКЗИ) – это программно-аппаратный компьютерный комплекс, обеспечивающий защиту информации по следующим основным параметрам.
+ Конфиденциальность – невозможность прочтения информации лицами, не имеющими соответствующих прав доступа. Главным компонентом обеспечения конфиденциальности в СКЗИ является ключ (key), представляющий собой уникальную буквенно-числовую комбинацию для доступа пользователя в определенный блок СКЗИ.
+ Целостность – невозможность несанкционированных изменений, таких как редактирование и удаление информации. Для этого к исходной информации добавляется избыточность в виде проверочной комбинации, вычисляемой по криптографическому алгоритму и зависящая от ключа. Таким образом, без знания ключа добавление или изменение информации становится невозможным.
+ Аутентификация – подтверждение подлинности информации и сторон, ее отправляющих и получающих. Передаваемая по каналам связи информация должна быть однозначно аутентифицирована по содержанию, времени создания и передачи, источнику и получателю. Следует помнить, что источником угроз может быть не только злоумышленник, но и стороны, участвующие в обмене информацией при недостаточном взаимном доверии. Для предотвращения подобных ситуации СКЗИ использует систему меток времени для невозможности повторной или обратной отсылки информации и изменения порядка ее следования.
+ Авторство – подтверждение и невозможность отказа от действий, совершенных пользователем информации. Самым распространенным способом подтверждения подлинности является электронная цифровая подпись (ЭЦП). Система ЭЦП состоит из двух алгоритмов: для создания подписи и для ее проверки. При интенсивной работе с ЭКЦ рекомендуется использование программных удостоверяющих центров для создания и управления подписями. Такие центры могут быть реализованы как полностью независимое от внутренней структуры средство СКЗИ. Что это означает для организации? Это означает, что все операции с электронными подписями обрабатываются независимыми сертифицированными организациями и подделка авторства практически невозможна.
На текущий момент среди СКЗИ преобладают открытые алгоритмы шифрования с использованием симметричных и асимметричных ключей с длиной, достаточной для обеспечения нужной криптографической сложности. Наиболее распространенные алгоритмы:
симметричные ключи – российский Р-28147.89, AES, DES, RC4;
асимметричные ключи – RSA;
с использованием хеш-функций - Р-34.11.94, MD4/5/6, SHA-1/2. 80
Многие страны имеют свои национальные стандарты алгоритмов шифрования. В США используется модифицированный алгоритм AES с ключом длиной 128-256 бит, а в РФ алгоритм электронных подписей Р-34.10.2001 и блочный криптографический алгоритм Р-28147.89 с 256-битным ключом. Некоторые элементы национальных криптографических систем запрещены для экспорта за пределы страны, деятельность по разработке СКЗИ требует лицензирования.
Cистемы аппаратной криптозащиты
Аппаратные СКЗИ - это физические устройства, содержащие в себе программное обеспечение для шифрования, записи и передачи информации. Аппараты шифрации могут быть выполнены в виде персональных устройств, таких как USB-шифраторы ruToken и флеш-диски IronKey, плат расширения для персональных компьютеров, специализированных сетевых коммутаторов и маршрутизаторов, на основе которых возможно построение полностью защищенных компьютерных сетей.
Аппаратные СКЗИ быстро устанавливаются и работают с высокой скоростью. Недостатки – высокая, по сравнению с программными и программно-аппаратными СКЗИ, стоимость и ограниченные возможности модернизации. Также к аппаратным можно отнести блоки СКЗИ, встроенные в различные устройства регистрации и передачи данных, где требуется шифрование и ограничение доступа к информации. К таким устройствам относятся автомобильные тахометры, фиксирующие параметры автотранспорта, некоторые типы медицинского оборудования и т.д. Для полноценной работы таким систем требуется отдельная активация СКЗИ модуля специалистами поставщика.
Системы программной криптозащиты
Программные СКЗИ - это специальный программный комплекс для шифрования данных на носителях информации (жесткие и флеш-диски, карты памяти, CD/DVD) и при передаче через Интернет (электронные письма, файлы во вложениях, защищенные чаты и т.д.). Программ существует достаточно много, в т. ч. бесплатных, например, DiskCryptor. К программным СКЗИ можно также отнести защищенные виртуальные сети обмена информацией, работающие «поверх Интернет»(VPN), расширение Интернет протокола HTTP с поддержкой шифрования HTTPS и SSL – криптографический протокол передачи информации, широко использующийся в системах IP-телефонии и интернет-приложениях.
Программные СКЗИ в основном используются в сети Интернет, на домашних компьютерах и в других сферах, где требования к функциональности и стойкости системы не очень высоки. Или как в случае с Интернетом, когда приходится одновременно создавать множество разнообразных защищенных соединений.
Программно-аппаратная криптозащита
Сочетает в себе лучшие качества аппаратных и программных систем СКЗИ. Это самый надежный и функциональный способ создания защищенных систем и сетей передачи данных. Поддерживаются все варианты идентификации пользователей, как аппаратные (USB-накопитель или смарт-карта), так и «традиционные» - логин и пароль. Программно-аппаратные СКЗИ поддерживают все современные алгоритмы шифрования, обладают большим набором функций по созданию защищенного документооборота на основе ЭЦП, всеми требуемыми государственными сертификатами. Установка СКЗИ производится квалифицированным персоналом разработчика.
Post Views: 295
Криптографические средства -
это специальные математические и алгоритмические средства защиты информации, передаваемой по системам и сетям связи, хранимой и обрабатываемой на ЭВМ с использованием разнообразных методов шифрования.
Техническая защита информации
путем ее преобразования, исключающего ее прочтение посторонними лицами, волновала человека с давних времен. Криптография должна обеспечивать такой уровень секретности, чтобы можно было надежно защитить критическую информацию от расшифровки крупными организациями - такими, как мафия, транснациональные корпорации и крупные государства. Криптография в прошлом использовалась лишь в военных целях. Однако сейчас, со становлением информационного общества, она становится инструментом для обеспечения конфиденциальности, доверия, авторизации, электронных платежей, корпоративной безопасности и бесчисленного множества других важных вещей. Почему проблема использования криптографических методов стала в настоящий момент особо актуальна?
С одной стороны, расширилось использование компьютерных сетей, в частности глобальной сети Интернет, по которым передаются большие объемы информации государственного, военного, коммерческого и частного характера, не допускающего возможность доступа к ней посторонних лиц.
С другой стороны, появление новых мощных компьютеров, технологий сетевых и нейронных вычислений сделало возможным дискредитацию криптографических систем, еще недавно считавшихся практически не раскрываемыми.
Проблемой защиты информации путем ее преобразования занимается криптология (kryptos - тайный, logos - наука). Криптология разделяется на два направления - криптографию и криптоанализ. Цели этих направлений прямо противоположны.
Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации.
Сфера интересов криптоанализа - исследование возможности расшифровывания информации без знания ключей.
Современная криптография включает в себя 4 крупных раздела.
· Симметричные криптосистемы.
· Криптосистемы с открытым ключом.
· Системы электронной подписи.
· Управление ключами.
Основные направления использования криптографических методов - передача конфиденциальной информации по каналам связи (например, электронная почта), установление подлинности передаваемых сообщений, хранение информации (документов, баз данных) на носителях в зашифрованном виде.
Терминология.
Криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа.
В качестве информации, подлежащей шифрованию и дешифрованию, будут рассматриваться тексты, построенные на некотором алфавите. Под этими терминами понимается следующее.
Алфавит
- конечное множество используемых для кодирования информации знаков.
Текст
- упорядоченный набор из элементов алфавита.
Шифрование
- преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом.
Дешифрование
- обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный.
Ключ
- информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.
Криптографическая система представляет собой семейство Т [Т1, Т2, ..., Тк] преобразований открытого текста. Члены этого семейства индексируются, или обозначаются символом «к»; параметр к является ключом. Пространство ключей К - это набор возможных значений ключа. Обычно ключ представляет собой последовательный ряд букв алфавита.
Криптосистемы разделяются на симметричные и с открытым ключом.
В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ.
В системах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.
Термины распределение ключей и управление ключами относятся к процессам системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.
Электронной (цифровой) подписью называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.
Криптостойкостью
называется характеристика шифра, определяющая его стойкость к дешифрованию без знания ключа (т. е. криптоанализу).
Эффективность шифрования с целью защиты информации зависит от сохранения тайны ключа и криптостойкости шифра.
Наиболее простой критерий такой эффективности - вероятность раскрытия ключа или мощность множества ключей (М). По сути, это то же самое, что и криптостойкость. Для ее численной оценки можно использовать также и сложность раскрытия шифра путем перебора всех ключей.
Однако этот критерий не учитывает других важных требований к криптосистемам:
· невозможность раскрытия или осмысленной модификации информации на основе анализа ее структуры;
· совершенство используемых протоколов защиты;
· минимальный объем применяемой ключевой информации;
· минимальная сложность реализации (в количестве машинных операций), ее стоимость;
· высокая оперативность.
Часто более эффективным при выборе и оценке криптографической системы является применение экспертных оценок и имитационное моделирование.
В любом случае выбранный комплекс криптографических методов должен сочетать как удобство, гибкость и оперативность использования, так и надежную защиту от злоумышленников циркулирующей в ИС информации.
Такое деление средств защиты информации (техническая защита информации ), достаточно условно, так как на практике очень часто они взаимодействуют и реализуются в комплексе в виде программно - аппаратных модулей с широким использованием алгоритмов закрытия информации.
Заключение
В данной курсовой работе, я рассмотрел локально вычислительную сеть Администрации, и сделал выводы, что для полной защиты информации необходимо применять все средства защиты, что бы минимизировать потерю той или иной информации.
В результате проделанной организации работы: компьютеризация рабочих мест с объединением их в локальную вычислительную сеть, с наличием сервера и доступом к сети Интернет. Выполнение данной работы обеспечит наиболее скоростную и производительную работу рабочего персонала.
Задачи, которые ставились при получении задачи, на мой взгляд, достигнуты. Схема локальной вычислительной сети Администрации приведена в Приложении Б.
Список литературы.
1. ГОСТ Р 54101-2010 «Средства автоматизации и систем управления. Средства и системы обеспечения безопасности. Техническое обслуживание и текущий ремонт»
2. Организационная защита информации: учебное пособие для вузов Аверченков В.И., Рытов М.Ю. 2011 год
3. Халяпин Д.Б., Ярочкин В.И. Основы защиты информации.-М.:ИПКИР,1994
4. Хорошко В.А., Чекатков А.А. Методы и средства защиты информации(под редакцией Ковтанюка) К.: Издательство Юниор, 2003г.-504с.
5. Аппаратные средства и сети ЭВМ Илюхин Б.В. 2005
6. Ярочкин В.И. Информационная безопасность: Учебник для студентов вузов.-М.:Академический Проект!?! Фонд "Мир",2003.-640с.
7. http://habrahabr.ru
8. http://www.intel.com/ru/update/contents/st08031.htm
9. http://securitypolicy.ru
10. http://network.xsp.ru/5_6.php
Примечание А.
Примечание Б.
Средства криптографической защиты информации, или сокращенно СКЗИ, используются для обеспечения всесторонней защиты данных, которые передаются по линиям связи. Для этого необходимо соблюсти авторизацию и защиту электронной подписи, аутентификацию сообщающихся сторон с использованием протоколов TLS и IPSec, а также защиту самого канала связи при необходимости.
В России использование криптографических средств защиты информации по большей части засекречено, поэтому общедоступной информации касательно этой темы мало.
Методы, применяемые в СКЗИ
- Авторизация данных и обеспечение сохранности их юридической значимости при передаче или хранении. Для этого применяют алгоритмы создания электронной подписи и ее проверки в соответствии с установленным регламентом RFC 4357 и используют сертификаты по стандарту X.509.
- Защита конфиденциальности данных и контроль их целостности. Используется асимметричное шифрование и имитозащита, то есть противодействие подмене данных. Соблюдается ГОСТ Р 34.12-2015.
- Защита системного и прикладного ПО. Отслеживание несанкционированных изменений или неверного функционирования.
- Управление наиболее важными элементами системы в строгом соответствии с принятым регламентом.
- Аутентификация сторон, обменивающихся данными.
- Защита соединения с использованием протокола TLS.
- Защита IP-соединений при помощи протоколов IKE, ESP, AH.
Подробным образом методы описаны в следующих документах: RFC 4357, RFC 4490, RFC 4491.
Механизмы СКЗИ для информационной защиты
- Защита конфиденциальности хранимой или передаваемой информации происходит применением алгоритмов шифрования.
- При установлении связи идентификация обеспечивается средствами электронной подписи при их использовании во время аутентификации (по рекомендации X.509).
- Цифровой документооборот также защищается средствами электронной подписи совместно с защитой от навязывания или повтора, при этом осуществляется контроль достоверности ключей, используемых для проверки электронных подписей.
- Целостность информации обеспечивается средствами цифровой подписи.
- Использование функций асимметричного шифрования позволяет защитить данные. Помимо этого для проверки целостности данных могут быть использованы функции хеширования или алгоритмы имитозащиты. Однако эти способы не поддерживают определения авторства документа.
- Защита от повторов происходит криптографическими функциями электронной подписи для шифрования или имитозащиты. При этом к каждой сетевой сессии добавляется уникальный идентификатор, достаточно длинный, чтобы исключить его случайное совпадение, и реализуется проверка принимающей стороной.
- Защита от навязывания, то есть от проникновения в связь со стороны, обеспечивается средствами электронной подписи.
- Прочая защита - против закладок, вирусов, модификаций операционной системы и т. д. - обеспечивается с помощью различных криптографических средств, протоколов безопасности, антивирусных ПО и организационных мероприятий.
Как можно заметить, алгоритмы электронной подписи являются основополагающей частью средства криптографической защиты информации. Они будут рассмотрены ниже.
Требования при использовании СКЗИ
СКЗИ нацелено на защиту (проверкой электронной подписи) открытых данных в различных информационных системах общего использования и обеспечения их конфиденциальности (проверкой электронной подписи, имитозащитой, шифрованием, проверкой хеша) в корпоративных сетях.
Персональное средство криптографической защиты информации используется для охраны персональных данных пользователя. Однако следует особо выделить информацию, касающуюся государственной тайны. По закону СКЗИ не может быть использовано для работы с ней.
Важно: перед установкой СКЗИ первым делом следует проверить сам пакет обеспечения СКЗИ. Это первый шаг. Как правило, целостность пакета установки проверяется путем сравнения контрольных сумм, полученных от производителя.
После установки следует определиться с уровнем угрозы, исходя из чего можно определить необходимые для применения виды СКЗИ: программные, аппаратные и аппаратно-программные. Также следует учитывать, что при организации некоторых СКЗИ необходимо учитывать размещение системы.
Классы защиты
Согласно приказу ФСБ России от 10.07.14 под номером 378, регламентирующему применение криптографических средств защиты информации и персональных данных, определены шесть классов: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1. Класс защиты для той или иной системы определяется из анализа данных о модели нарушителя, то есть из оценки возможных способов взлома системы. Защита при этом строится из программных и аппаратных средств криптографической защиты информации.
АУ (актуальные угрозы), как видно из таблицы, бывают 3 типов:
- Угрозы первого типа связаны с недокументированными возможностями в системном ПО, используемом в информационной системе.
- Угрозы второго типа связаны с недокументированными возможностями в прикладном ПО, используемом в информационной системе.
- Угрозой третьего типа называются все остальные.
Недокументированные возможности - это функции и свойства программного обеспечения, которые не описаны в официальной документации или не соответствуют ей. То есть их использование может повышать риск нарушения конфиденциальности или целостности информации.
Для ясности рассмотрим модели нарушителей, для перехвата которых нужен тот или иной класс средств криптографической защиты информации:
- КС1 - нарушитель действует извне, без помощников внутри системы.
- КС2 - внутренний нарушитель, но не имеющий доступа к СКЗИ.
- КС3 - внутренний нарушитель, который является пользователем СКЗИ.
- КВ1 - нарушитель, который привлекает сторонние ресурсы, например специалистов по СКЗИ.
- КВ2 - нарушитель, за действиями которого стоит институт или лаборатория, работающая в области изучения и разработки СКЗИ.
- КА1 - специальные службы государств.
Таким образом, КС1 можно назвать базовым классом защиты. Соответственно, чем выше класс защиты, тем меньше специалистов, способных его обеспечивать. Например, в России, по данным за 2013 год, существовало всего 6 организаций, имеющих сертификат от ФСБ и способных обеспечивать защиту класса КА1.
Используемые алгоритмы
Рассмотрим основные алгоритмы, используемые в средствах криптографической защиты информации:
- ГОСТ Р 34.10-2001 и обновленный ГОСТ Р 34.10-2012 - алгоритмы создания и проверки электронной подписи.
- ГОСТ Р 34.11-94 и последний ГОСТ Р 34.11-2012 - алгоритмы создания хеш-функций.
- ГОСТ 28147-89 и более новый ГОСТ Р 34.12-2015 - реализация алгоритмов шифрования и имитозащиты данных.
- Дополнительные криптографические алгоритмы находятся в документе RFC 4357.
Электронная подпись
Применение средства криптографической защиты информации невозможно представить без использования алгоритмов электронной подписи, которые набирают все большую популярность.
Электронная подпись - это специальная часть документа, созданная криптографическими преобразованиями. Ее основной задачей являются выявление несанкционированного изменения и определение авторства.
Сертификат электронной подписи - это отдельный документ, который доказывает подлинность и принадлежность электронной подписи своему владельцу по открытому ключу. Выдача сертификата происходит удостоверяющими центрами.
Владелец сертификата электронной подписи - это лицо, на имя которого регистрируется сертификат. Он связан с двумя ключами: открытым и закрытым. Закрытый ключ позволяет создать электронную подпись. Открытый ключ предназначен для проверки подлинности подписи благодаря криптографической связи с закрытым ключом.
Виды электронной подписи
По Федеральному закону № 63 электронная подпись делится на 3 вида:
- обычная электронная подпись;
- неквалифицированная электронная подпись;
- квалифицированная электронная подпись.
Простая ЭП создается за счет паролей, наложенных на открытие и просмотр данных, или подобных средств, косвенно подтверждающих владельца.
Неквалифицированная ЭП создается с помощью криптографических преобразований данных при помощи закрытого ключа. Благодаря этому можно подтвердить лицо, подписавшее документ, и установить факт внесения в данные несанкционированных изменений.
Квалифицированная и неквалифицированная подписи отличаются только тем, что в первом случае сертификат на ЭП должен быть выдан сертифицированным ФСБ удостоверяющим центром.
Область использования электронной подписи
В таблице ниже рассмотрены сферы применения ЭП.
Активнее всего технологии ЭП применяются в обмене документами. Во внутреннем документообороте ЭП выступает в роли утверждения документов, то есть как личная подпись или печать. В случае внешнего документооборота наличие ЭП критично, так как является юридическим подтверждением. Стоит также отметить, что документы, подписанные ЭП, способны храниться бесконечно долго и не утрачивать своей юридической значимости из-за таких факторов, как стирающиеся подписи, испорченная бумага и т. д.
Отчетность перед контролирующими органами - это еще одна сфера, в которой наращивается электронный документооборот. Многие компании и организации уже оценили удобство работы в таком формате.
По закону Российской Федерации каждый гражданин вправе пользоваться ЭП при использовании госуслуг (например, подписание электронного заявления для органов власти).
Онлайн-торги - еще одна интересная сфера, в которой активно применяется электронная подпись. Она является подтверждением того факта, что в торгах участвует реальный человек и его предложения могут рассматриваться как достоверные. Также важным является то, что любой заключенный контракт при помощи ЭП приобретает юридическую силу.
Алгоритмы электронной подписи
- Full Domain Hash (FDH) и Public Key Cryptography Standards (PKCS). Последнее представляет собой целую группу стандартных алгоритмов для различных ситуаций.
- DSA и ECDSA - стандарты создания электронной подписи в США.
- ГОСТ Р 34.10-2012 - стандарт создания ЭП в РФ. Данный стандарт заменил собой ГОСТ Р 34.10-2001, действие которого официально прекратилось после 31 декабря 2017 года.
- Евразийский союз пользуется стандартами, полностью аналогичными российским.
- СТБ 34.101.45-2013 - белорусский стандарт для цифровой электронной подписи.
- ДСТУ 4145-2002 - стандарт создания электронной подписи в Украине и множество других.
Стоит также отметить, что алгоритмы создания ЭП имеют различные назначения и цели:
- Групповая электронная подпись.
- Одноразовая цифровая подпись.
- Доверенная ЭП.
- Квалифицированная и неквалифицированная подпись и пр.
