Принадлежащие субъектам (информационные ресурсы, информационные и 13 страница

Общая процедура идентификации и аутентификации пользователя при его доступе в защищенную информационную систему заключается в следующем.

Пользователь предоставляет системе свой личный идентификатор (например, вводит пароль или предоставляет палец для сканирования отпечатка). Далее система сравнивает полученный идентификатор со всеми хранящимися в ее базе идентификаторами. Если результат сравнения успешный, то пользователь получает доступ к системе в рамках установленных полномочий. В случае отрицательного результата система сообщает об ошибке и предлагает повторно ввести идентификатор. В тех случаях, когда пользователь превышает лимит возможных повторов ввода информации (ограничение на количество повторов является обязательным условием для защищенных систем) система временно блокируется и выдается сообщение о несанкционированных действиях (причем, может быть, и незаметно для пользователя).

Если в процессе аутентификации подлинность субъекта установлена, то система защиты информации должна определить его полномочия (совокупность прав). Это необходимо для последующего контроля и разграничения доступа к ресурсам.

В целом аутентификация по уровню информационной безопасности делится на три категории:

Статическая аутентификация.

Устойчивая аутентификация.

Постоянная аутентификация.

Первая категория обеспечивает защиту только от несанкционированных действий в системах, где нарушитель не может во время сеанса работы прочитать аутентификационную информацию. Примером средства статической аутентификации являются традиционные постоянные пароли. Их эффективность преимущественно зависит от сложности угадывания паролей и, собственно, от того, насколько хорошо они защищены.

Устойчивая аутентификация использует динамические данные аутентификации, меняющиеся с каждым сеансом работы. Реализациями устойчивой аутентификации являются системы, использующие одноразовые пароли и электронные подписи. Устойчивая аутентификация обеспечивает защиту от атак, где злоумышленник может перехватить аутентификационную информацию и использовать ее в следующих сеансах работы.

Однако устойчивая аутентификация не обеспечивает защиту от активных атак, в ходе которых маскирующийся злоумышленник может оперативно (в течение сеанса аутентификации) перехватить, модифицировать и вставить информацию в поток передаваемых данных.

Постоянная аутентификация обеспечивает идентификацию каждого блока передаваемых данных, что предохраняет их от несанкционированной модификации или вставки. Примером реализации указанной категории аутентификации является использование алгоритмов генерации электронных подписей для каждого бита пересылаемой информации.

4.1.4. Выводы по теме

Идентификация и аутентификации применяются для ограничения доступа случайных и незаконных субъектов (пользователи, процессы) информационных систем к ее объектам (аппаратные, программные и информационные ресурсы).

Общий алгоритм работы таких систем заключается в том, чтобы получить от субъекта (например, пользователя) информацию, удостоверяющую его личность, проверить ее подлинность и затем предоставить (или не предоставить) этому пользователю возможность работы с системой.

Идентификация – присвоение субъектам и объектам доступа личного идентификатора и сравнение его с заданным.

Аутентификация (установление подлинности) – проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности.

В качестве идентификаторов в системах аутентификации обычно используют набор символов (пароль, секретный ключ, персональный идентификатор и т. п.), который пользователь запоминает или для их запоминания использует специальные средства хранения (электронные ключи). В системах идентификации такими идентификаторами являются физиологические параметры человека (отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаза и т. п.) или особенности поведения (особенности работы на клавиатуре и т. п.).

В последнее время получили распространение комбинированные методы идентификации и аутентификации, требующие, помимо знания пароля, наличие карточки (token) – специального устройства, подтверждающего подлинность субъекта.

Если в процессе аутентификации подлинность субъекта установлена, то система защиты информации должна определить его полномочия (совокупность прав). Это необходимо для последующего контроля и разграничения доступа к ресурсам.

В целом аутентификация по уровню информационной безопасности делится на три категории: статическая аутентификация, устойчивая аутентификация и постоянная аутентификация.

Постоянная аутентификация является наиболее надежной, поскольку обеспечивает идентификацию каждого блока передаваемых данных, что предохраняет их от несанкционированной модификации или вставки

4.1.5. Вопросы для самоконтроля

Что понимается под идентификацией пользователя?

Что понимается под аутентификацией пользователей?

Применим ли механизм идентификации к процессам? Почему?

Перечислите возможные идентификаторы при реализации механизма идентификации.

Перечислите возможные идентификаторы при реализации механизма аутентификации.

Какой из механизмов (аутентификация или идентификация) более надежный? Почему?

В чем особенности динамической аутентификации?

Опишите механизм аутентификации пользователя.

Что такое "электронный ключ"?

Перечислите виды аутентификации по уровню информационной безопасности.

Какой из видов аутентификации (устойчивая аутентификация или постоянная аутентификация) более надежный?

4.1.6. Ссылки на дополнительные материалы (печатные и электронные ресурсы)

Основные:

Галатенко В. А. Основы информационной безопасности. – М: Интернет-Университет Информационных Технологий – ИНТУИТ. РУ, 2003.

Грязнов Е., Панасенко С. Безопасность локальных сетей – Электрон. журнал "Мир и безопасность" № 2, 2003. – Режим доступа к журн.: www.daily.sec.ru.

Щербаков А. Ю. Введение в теорию и практику компьютерной безопасности. – М.: Издательство Молгачева С. В., 2001.

В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб: Питер, 2000.

Карпов Е. А., Котенко И. В., Котухов М. М., Марков А. С., Парр Г. А., Рунеев А. Ю. Законодательно-правовое и организационно-техническое обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем и информационно-вычислительных сетей / Под редакцией И. В.Котенко. – СПб.: ВУС, 2000.

Спортак Марк, Паппас Френк. Компьютерные сети и сетевые технологии. – М.: ТИД "ДС", 2002.

www.jetinfo.ru.

Тема 4.2. Криптография и шифрование

4.2.1. Введение

Цели изучения темы

изучить основы криптографических методов защиты информации, структуру криптосистем, методы шифрования и способы управления криптосистемами.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать:

структуру криптосистемы;

методы шифрования данных.

Студент должен уметь:

использовать электронную цифровую подпись для проверки целостности данных.

Ключевой термин

Ключевой термин: криптография.

Криптография – это наука об обеспечении безопасности данных, обеспечивающая решение четырех важных проблем безопасности: конфиденциальности, аутентификации, целостности и контроля участников взаимодействия.

Ключевой термин: шифрование.

Шифрование – это преобразование данных в нечитаемую форму, используя ключи шифрования-расшифровки. Шифрование позволяет обеспечить конфиденциальность, сохраняя информацию в тайне от того, кому она не предназначена.

Второстепенные термины

криптосистема;

симметричное и ассиметричное шифрование;

электронная цифровая подпись.

Структурная схема терминов

4.2.2. Структура криптосистемы

Самый надежный технический метод защиты информации основан на использовании криптосистем. Криптосистема включает:

алгоритм шифрования;

набор ключей (последовательность двоичных чисел), используемых для шифрования;

систему управления ключами.

Общая схема работы криптосистемы показана рис. 4.2.1.

Рисунок 4.2.1.

Криптосистемы решают такие проблемы информационной безопасности как обеспечение конфиденциальности, целостности данных, а также аутентификацию данных и их источников.

Криптографические методы защиты являются обязательным элементом безопасных информационных систем. Особое значение криптографические методы получили с развитием распределенных открытых сетей, в которых нет возможности обеспечить физическую защиту каналов связи.

4.2.3. Классификация систем шифрования данных

Основным классификационным признаком систем шифрования данных является способ их функционирования. По способу функционирования системы шифрования данных делят на два класса:

системы "прозрачного" шифрования;

системы, специально вызываемые для осуществления шифрования.

В системах "прозрачного" шифрования (шифрование "налету") криптографические преобразования осуществляются в режиме реального времени, незаметно для пользователя. Например, пользователь записывает подготовленный в текстовом редакторе документ на защищаемый диск, а система защиты в процессе записи выполняет его шифрование. Системы второго класса обычно представляют собой утилиты (программы), которые необходимо специально вызывать для выполнения шифрования.

Как уже отмечалось, особое значение криптографические преобразования имеют при передаче данных по распределенным вычислительным сетям. Для защиты данных в распределенных сетях используются два подхода: канальное шифрование и оконечное (абонентское) шифрование.

В случае канального шифрования защищается вся информация, передаваемая по каналу связи, включая служебную. Этот способ шифрования обладает следующим достоинством – встраивание процедур шифрования на канальный уровень позволяет использовать аппаратные средства, что способствует повышению производительности системы.

Оконечное (абонентское) шифрование позволяет обеспечить конфиденциальность данных, передаваемых между двумя абонентами. В этом случае защищается только содержание сообщений, вся служебная информация остается открытой.

4.2.4. Симметричные и асимметричные методы шифрования

Классические криптографические методы делятся на два основных типа: симметричные (шифрование секретным ключом) и асимметричные (шифрование открытым ключом).

В симметричных методах для шифрования и расшифровывания используется один и тот же секретный ключ. Наиболее известным стандартом на симметричное шифрование с закрытым ключом является стандарт для обработки информации в государственных учреждениях США DES (Data Encryption Standard). Общая технология использования симметричного метода шифрования представлена на рис. 4.2.2.

Рисунок 4.2.2.

Основной недостаток этого метода заключается в том, что ключ должен быть известен и отправителю, и получателю. Это существенно усложняет процедуру назначения и распределения ключей между пользователями. Указанный недостаток послужил причиной разработки методов шифрования с открытым ключом – асимметричных методов.

Асимметричные методы используют два взаимосвязанных ключа: для шифрования и расшифрования. Один ключ является закрытым и известным только получателю. Его используют для расшифрования. Второй из ключей является открытым, т. е. он может быть общедоступным по сети и опубликован вместе с адресом пользователя. Его используют для выполнения шифрования. Схема функционирования данного типа криптосистемы показана на рис. 4.2.3.

Рисунок 4.2.3.

В настоящее время наиболее известным и надежным является асимметричный алгоритм RSA (Rivest, Shamir, Adleman).

4.2.5. Механизм электронной цифровой подписи

Для контроля целостности передаваемых по сетям данных используется электронная цифровая подпись, которая реализуется по методу шифрования с открытым ключом.

Электронная цифровая подпись представляет собой относительно небольшое количество дополнительной аутентифицирующей информации, передаваемой вместе с подписываемым текстом. Отправитель формирует цифровую подпись, используя секретный ключ отправителя. Получатель проверяет подпись, используя открытый ключ отправителя.

Идея технологии электронной подписи состоит в следующем. Отправитель передает два экземпляра одного сообщения: открытое и расшифрованное его закрытым ключом (т. е. обратно шифрованное). Получатель шифрует с помощью открытого ключа отправителя расшифрованный экземпляр. Если он совпадет с открытым вариантом, то личность и подпись отправителя считается установленной.

При практической реализации электронной подписи также шифруется не все сообщение, а лишь специальная контрольная сумма – хэш, защищающая послание от нелегального изменения. Электронная подпись здесь гарантирует как целостность сообщения, так и удостоверяет личность отправителя.

Безопасность любой криптосистемы определяется используемыми криптографическими ключами. В случае ненадежного управления ключами злоумышленник может завладеть ключевой информацией и получить полный доступ ко всей информации в системе или сети. Различают следующие виды функций управления ключами: генерация, хранение и распределение ключей.

Способы генерации ключей для симметричных и асимметричных криптосистем различны. Для генерации ключей симметричных криптосистем используются аппаратные и программные средства генерации случайных чисел. Генерация ключей для асимметричных криптосистем более сложна, так как ключи должны обладать определенными математическими свойствами.

Функция хранения предполагает организацию безопасного хранения, учета и удаления ключевой информации. Для обеспечения безопасного хранения ключей применяют их шифрование с помощью других ключей. Такой подход приводит к концепции иерархии ключей. В иерархию ключей обычно входит главный ключ (т. е. мастер-ключ), ключ шифрования ключей и ключ шифрования данных. Следует отметить, что генерация и хранение мастер-ключа является наиболее критическим вопросом криптозащиты.

Распределение – самый ответственный процесс в управлении ключами. Этот процесс должен гарантировать скрытность распределяемых ключей, а также быть оперативным и точным. Между пользователями сети ключи распределяют двумя способами:

с помощью прямого обмена сеансовыми ключами;

используя один или несколько центров распределения ключей.

4.2.6. Выводы по теме

Любая криптосистема включает: алгоритм шифрования, набор ключей, используемых для шифрования и систему управления ключами.

Криптосистемы решают такие проблемы информационной безопасности как обеспечение конфиденциальности, целостности данных, а также аутентификация данных и их источников.

Основным классификационным признаком систем шифрования данных является способ их функционирования.

В системах прозрачного шифрования (шифрование "на лету") криптографические преобразования осуществляются в режиме реального времени, незаметно для пользователя.

Классические криптографические методы делятся на два основных типа: симметричные (шифрование секретным ключом) и асимметричные (шифрование открытым ключом).

В симметричных методах для шифрования и расшифровывания используется один и тот же секретный ключ.

Асимметричные методы используют два взаимосвязанных ключа: для шифрования и расшифрования. Один ключ является закрытым и известным только получателю. Его используют для расшифрования. Второй из ключей является открытым, т. е. он может быть общедоступным по сети и опубликован вместе с адресом пользователя. Его используют для выполнения шифрования.

Для контроля целостности передаваемых по сетям данных используется электронная цифровая подпись, которая реализуется по методу шифрования с открытым ключом.

Электронная цифровая подпись представляет собой относительно небольшое количество дополнительной аутентифицирующей информации, передаваемой вместе с подписываемым текстом. Отправитель формирует цифровую подпись, используя секретный ключ отправителя. Получатель проверяет подпись, используя открытый ключ отправителя.

При практической реализации электронной подписи также шифруется не все сообщение, а лишь специальная контрольная сумма – хэш, защищающая послание от нелегального изменения. Электронная подпись здесь гарантирует как целостность сообщения, так и удостоверяет личность отправителя.

Безопасность любой криптосистемы определяется используемыми криптографическими ключами.

4.2.7. Вопросы для самоконтроля

Что входит в состав криптосистемы?

Какие составляющие информационной безопасности могут обеспечить криптосистемы?

Назовите классификационные признаки методов шифрования данных.

Поясните механизм шифрования "налету".

Как реализуется симметричный метод шифрования?

Как реализуется асимметричный метод шифрования?

Что понимается под ключом криптосистемы?

Какие методы шифрования используются в вычислительных сетях?

Что такое электронная цифровая подпись?

Какой метод шифрования используется в электронной цифровой подписи?

Чем определяется надежность криптосистемы?

4.2.8. Ссылки на дополнительные материалы (печатные и электронные ресурсы)

Основные:

Галатенко В. А. Основы информационной безопасности. – М: Интернет-Университет Информационных Технологий – ИНТУИТ. РУ, 2003.

Грязнов Е., Панасенко С. Безопасность локальных сетей – Электрон. журнал "Мир и безопасность" № 2, 2003. – Режим доступа к журн.: www.daily.sec.ru.

Щербаков А. Ю. Введение в теорию и практику компьютерной безопасности. – М.: Издательство Молгачева С. В., 2001.

В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб: Питер, 2000.

Медведовский И. Д., Семьянов П. В., Леонов Д. Г., Лукацкий А. В. Атака из Internet. – М.: Солон-Р, 2002.

Карпов Е. А., Котенко И. В., Котухов М. М., Марков А. С., Парр Г. А., Рунеев А. Ю. Законодательно-правовое и организационно-техническое обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем и информационно-вычислительных сетей / Под редакцией И. В. Котенко. – СПб.: ВУС, 2000.

Спортак Марк, Паппас Френк. Компьютерные сети и сетевые технологии. – М.: ТИД "ДС", 2002.

www.jetinfo.ru.

Тема 4.3. Методы разграничение доступа

4.3.1. Введение

Цели изучения темы

изучить методы разграничения доступа пользователей и процессов к ресурсам защищенной информационной системы.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать:

методы разграничения доступа;

методы управления доступом, предусмотренные в руководящих документах Гостехкомиссии.

Студент должен уметь:

использовать методы разграничения доступа.

Ключевой термин

Ключевой термин: разграничение доступа.

При разграничении доступа устанавливаются полномочия (совокупность прав) субъекта для последующего контроля санкционированного использования объектов информационной системы.

Второстепенные термины

мандатное управление доступом;

дискретное управление доступом;

матрица полномочий;

уровень секретности и категория субъекта.

Структурная схема терминов

4.3.2. Методы разграничения доступа

После выполнения идентификации и аутентификации подсистема защиты устанавливает полномочия (совокупность прав) субъекта для последующего контроля санкционированного использования объектов информационной системы.

Обычно полномочия субъекта представляются: списком ресурсов, доступным пользователю и правами по доступу к каждому ресурсу из списка.

Существуют следующие методы разграничения доступа:

Разграничение доступа по спискам.

Использование матрицы установления полномочий.

Разграничение доступа по уровням секретности и категориям.

Парольное разграничение доступа.

При разграничении доступа по спискам задаются соответствия: каждому пользователю – список ресурсов и прав доступа к ним или каждому ресурсу – список пользователей и их прав доступа к данному ресурсу.

Списки позволяют установить права с точностью до пользователя. Здесь нетрудно добавить права или явным образом запретить доступ. Списки используются в подсистемах безопасности операционных систем и систем управления базами данных.

Пример (операционная система Windows 2000) разграничения доступа по спискам для одного объекта показан на рис. 4.3.1.

Использование матрицы установления полномочий подразумевает применение матрицы доступа (таблицы полномочий). В указанной матрице строками являются идентификаторы субъектов, имеющих доступ в информационную систему, а столбцами – объекты (ресурсы) информационной системы. Каждый элемент матрицы может содержать имя и размер предоставляемого ресурса, право доступа (чтение, запись и др.), ссылку на другую информационную структуру, уточняющую права доступа, ссылку на программу, управляющую правами доступа и др.

Рисунок 4.3.1.

Данный метод предоставляет более унифицированный и удобный подход, т. к. вся информация о полномочиях хранится в виде единой таблицы, а не в виде разнотипных списков. Недостатками матрицы являются ее возможная громоздкость и неоптимальность (большинство клеток – пустые).

Фрагмент матрицы установления полномочий показан в таб. 4.3.1.

Таблица 4.3.1.

Субъект Диск с: Файл d:prog. exe Принтер

Пользователь 1Чтение

Запись

Удаление

Выполнение

Удаление

Печать

Настройка параметров

Пользователь 2

Чтение Выполнение

Печать

с 9:00 до 17:00

Пользователь 3

Чтение

Запись Выполнение

Печать

с 17:00 до 9:00

Разграничение доступа по уровням секретности и категориям заключается в разделении ресурсов информационной системы по уровням секретности и категориям.

При разграничении по степени секретности выделяют несколько уровней, например: общий доступ, конфиденциально, секретно, совершенно секретно. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен. Пользователь имеет доступ ко всем данным, имеющим уровень (гриф) секретности не выше, чем ему определен, например, пользователь имеющий доступ к данным "секретно", также имеет доступ к данным "конфиденциально" и "общий доступ".

При разграничении по категориям задается и контролируется ранг категории пользователей. Соответственно, все ресурсы информационной системы разделяются по уровням важности, причем определенному уровню соответствует категория пользователей. В качестве примера, где используются категории пользователей, приведем операционную систему Windows 2000, подсистема безопасности которой по умолчанию поддерживает следующие категории (группы) пользователей: "администратор", "опытный пользователь", "пользователь" и "гость". Каждая из категорий имеет определенный набор прав. Применение категорий пользователей позволяет упростить процедуры назначения прав пользователей за счет применения групповых политик безопасности.

Парольное разграничение, очевидно, представляет использование методов доступа субъектов к объектам по паролю. При этом используются все методы парольной защиты. Очевидно, что постоянное использование паролей создает неудобства пользователям и временные задержки. Поэтому указанные методы используют в исключительных ситуациях.

На практике обычно сочетают различные методы разграничения доступа. Например, первые три метода усиливают парольной защитой.

Разграничение прав доступа является обязательным элементом защищенной информационной системы. Напомним, что еще в "Оранжевой книге США" были введены понятия:

произвольное управление доступом;

принудительное управление доступом.

4.3.3. Мандатное и дискретное управление доступом

В ГОСТе Р 50739-95 "Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации" и в документах Гостехкомиссии РФ определены два вида (принципа) разграничения доступа:

дискретное управление доступом;

мандатное управление доступом.

Дискретное управление доступом представляет собой разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами. Субъект с определенным правом доступа может передать это право любому другому субъекту. Данный вид организуется на базе методов разграничения по спискам или с помощью матрицы.

Мандатное управление доступом основано на сопоставлении меток конфиденциальности информации, содержащейся в объектах (файлы, папки, рисунки) и официального разрешения (допуска) субъекта к информации соответствующего уровня конфиденциальности.

При внимательном рассмотрении можно заметить, что дискретное управление доступом есть ничто иное, как произвольное управление доступом (по "Оранжевой книге США"), а мандатное управление реализует принудительное управление доступом.

4.3.4. Выводы по теме

Определение полномочий (совокупность прав) субъекта для последующего контроля санкционированного использования им объектов информационной системы осуществляется после выполнения идентификации и аутентификации подсистема защиты.

Существуют следующие методы разграничения доступа:

разграничение доступа по спискам;

использование матрицы установления полномочий;

разграничение доступа по уровням секретности и категориям;

парольное разграничение доступа.

При разграничении доступа по спискам задаются соответствия: каждому пользователю – список ресурсов и прав доступа к ним или каждому ресурсу – список пользователей и их прав доступа к данному ресурсу.

Использование матрицы установления полномочий подразумевает применение матрицы доступа (таблицы полномочий). В указанной матрице строками являются идентификаторы субъектов, имеющих доступ в информационную систему, а столбцами – объекты (ресурсы) информационной системы.

При разграничении по уровню секретности выделяют несколько уровней, например: общий доступ, конфиденциально, секретно, совершенно секретно. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен. Пользователь имеет доступ ко всем данным, имеющим уровень (гриф) секретности не выше, чем ему определен.

Дата добавления: 2014-01-20