Способы защиты информации в сети. Программные средства защиты информации в кс. Управление передачей привилегий

Программные средства - это объективные формы представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования компьютеров и компьютерных устройств с целью получения определенного результата, а также подготовленные и зафиксированные на физическом носителе материалы, полученные в ходе их разработок, и порождаемые ими аудиовизуальные отображения

Программными называются средства защиты данных, функционирующие в составе программного обеспечения. Среди них можно выделить и подробнее рассмотреть следующие:

· средства архивации данных;

· антивирусные программы;

· криптографические средства;

· средства идентификации и аутентификации пользователей;

· средства управления доступом;

· протоколирование и аудит.

Как примеры комбинаций вышеперечисленных мер можно привести:

· защиту баз данных;

· защиту операционных систем;

· защиту информации при работе в компьютерных сетях.

3.1 Средства архивации информации

Иногда резервные копии информации приходится выполнять при общей ограниченности ресурсов размещения данных, например владельцам персональных компьютеров. В этих случаях используют программную архивацию. Архивация это слияние нескольких файлов и даже каталогов в единый файл -- архив, одновременно с сокращением общего объема исходных файлов путем устранения избыточности, но без потерь информации, т. е. с возможностью точного восстановления исходных файлов. Действие большинства средств архивации основано на использовании алгоритмов сжатия, предложенных в 80-х гг. Абрахамом Лемпелем и Якобом Зивом. Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы:

· ZIP, ARJ для операционных систем DOS и Windows;

· TAR для операционной системы Unix;

· межплатформный формат JAR (Java ARchive);

· RAR (все время растет популярность этого формата, так как разработаны программы позволяющие использовать его в операционных системах DOS, Windows и Unix).

Пользователю следует лишь выбрать для себя подходящую программу, обеспечивающую работу с выбранным форматом, путем оценки ее характеристик - быстродействия, степени сжатия, совместимости с большим количеством форматов, удобности интерфейса, выбора операционной системы и т.д. Список таких программ очень велик - PKZIP, PKUNZIP, ARJ, RAR, WinZip, WinArj, ZipMagic, WinRar и много других. Большинство из этих программ не надо специально покупать, так как они предлагаются как программы условно-бесплатные (Shareware) или свободного распространения (Freeware). Также очень важно установить постоянный график проведения таких работ по архивации данных или выполнять их после большого обновления данных.

3.2 Антивирусные программы

Э то программы разработанные для защиты информации от вирусов. Неискушенные пользователи обычно считают, что компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам (т.е. "заражать" их), а также выполнять нежелательные различные действия на компьютере. Специалисты по компьютерной вирусологии определяют, что обязательным (необходимым) свойством компьютерного вируса является возможность создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению. Следует отметить, что это условие не является достаточным, т.е. окончательным. Вот почему точного определения вируса нет до сих пор, и вряд ли оно появится в обозримом будущем. Следовательно, нет точно определенного закона, по которому “хорошие” файлы можно отличить от “вирусов”. Более того, иногда даже для конкретного файла довольно сложно определить, является он вирусом или нет.

Особую проблему представляют собой компьютерные вирусы. Это отдельный класс программ, направленных на нарушение работы системы и порчу данных. Среди вирусов выделяют ряд разновидностей. Некоторые из них постоянно находятся в памяти компьютера, некоторые производят деструктивные действия разовыми "ударами".

Существует так же целый класс программ, внешне вполне благопристойных, но на самом деле портящих систему. Такие программы называют "троянскими конями". Одним из основных свойств компьютерных вирусов является способность к "размножению" - т.е. самораспространению внутри компьютера и компьютерной сети.

С тех пор, как различные офисные прикладные программные средства получили возможность работать со специально для них написанными программами (например, для Microsoft Office можно писать приложения на языке Visual Basic) появилась новая разновидность вредоносных программ - МакроВирусы. Вирусы этого типа распространяются вместе с обычными файлами документов, и содержатся внутри них в качестве обычных подпрограмм.

С учетом мощного развития средств коммуникации и резко возросших объемов обмена данными проблема защиты от вирусов становится очень актуальной. Практически, с каждым полученным, например, по электронной почте документом может быть получен макровирус, а каждая запущенная программа может (теоретически) заразить компьютер и сделать систему неработоспособной.

Поэтому среди систем безопасности важнейшим направлением является борьба с вирусами. Существует целый ряд средств, специально предназначенных для решения этой задачи. Некоторые из них запускаются в режиме сканирования и просматривают содержимое жестких дисков и оперативной памяти компьютера на предмет наличия вирусов. Некоторые же должны быть постоянно запущены и находиться в памяти компьютера. При этом они стараются следить за всеми выполняющимися задачами.

На казахстанском рынке программного обеспечения наибольшую популярность завоевал пакет AVP, разработанный лабораторией антивирусных систем Касперского. Это универсальный продукт, имеющий версии под самые различные операционные системы. Также существуют следующие виды: Acronis AntiVirus, AhnLab Internet Security, AOL Virus Protection, ArcaVir, Ashampoo AntiMalware, Avast!, Avira AntiVir, A-square anti-malware, BitDefender, CA Antivirus, Clam Antivirus, Command Anti-Malware, Comodo Antivirus, Dr.Web, eScan Antivirus, F-Secure Anti-Virus, G-DATA Antivirus, Graugon Antivirus, IKARUS virus.utilities, Антивирус Касперского, McAfee VirusScan, Microsoft Security Essentials, Moon Secure AV, Multicore antivirus, NOD32, Norman Virus Control, Norton AntiVirus, Outpost Antivirus, Panda и т.д.

Методы обнаружения и удаления компьютерных вирусов.

Способы противодействия компьютерным вирусам можно разделить на несколько групп:

· профилактика вирусного заражения и уменьшение предполагаемого ущерба от такого заражения;

· методика использования антивирусных программ, в том числе обезвреживание и удаление известного вируса;

Способы обнаружения и удаления неизвестного вируса:

· Профилактика заражения компьютера;

· Восстановление пораженных объектов;

· Антивирусные программы.

Профилактика заражения компьютера.

Одним из основных методов борьбы с вирусами является, как и в медицине, своевременная профилактика. Компьютерная профилактика предполагает соблюдение небольшого числа правил, которое позволяет значительно снизить вероятность заражения вирусом и потери каких-либо данных.

Для того чтобы определить основные правила компьютерной гигиены, необходимо выяснить основные пути проникновения вируса в компьютер и компьютерные сети.

Основным источником вирусов на сегодняшний день является глобальная сеть Internet. Наибольшее число заражений вирусом происходит при обмене письмами в форматах Word. Пользователь зараженного макро-вирусом редактора, сам того не подозревая, рассылает зараженные письма адресатам, которые в свою очередь отправляют новые зараженные письма и т.д. Выводы - следует избегать контактов с подозрительными источниками информации и пользоваться только законными (лицензионными) программными продуктами.

Восстановление пораженных объектов

В большинстве случаев заражения вирусом процедура восстановления зараженных файлов и дисков сводится к запуску подходящего антивируса, способного обезвредить систему. Если же вирус неизвестен ни одному антивирусу, то достаточно отослать зараженный файл фирмам-производителям антивирусов и через некоторое время (обычно -- несколько дней или недель) получить лекарство - “update” против вируса. Если же время не ждет, то обезвреживание вируса придется произвести самостоятельно. Для большинства пользователей необходимо иметь резервные копии своей информации.

Основная питательная среда для массового распространения вируса в ЭВМ - это:

· слабая защищенность операционной системы (ОС);

· наличие разнообразной и довольно полной документации по OC и “железу” используемой авторами вирусов;

· широкое распространение этой ОС и этого “железа”.

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

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

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

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

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

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

К основным методам создания безопасных распределенных КС относятся:

Использование выделенных каналов связи путем физического соединения каждой пары объектов распределенной

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

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

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

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

Характеристики программно-аппаратного средства защиты - криптомаршрутизатора:

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

Рис. 1.24.

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

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

Алгоритм работы криптомаршрутизатора CR 2 при получении

пакета для рабочей станции X:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основные шаги протокола SKIP:

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

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

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

Продолжение протокола SKIP:

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

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

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

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

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

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

Рис. 1.25.

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

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

Компьютер А Компьютер В

Установление

Рис. 1.26.

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

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

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

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

Требования к рецепту:

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

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

Для взаимной аутентификации сторон в протоколе Oakley могут использоваться:

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

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

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

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

Формат заголовка протокола АН приведен на рис. 1.27.

Рис. 1.27.

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

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

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

Рис. 1.28.

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

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

В табл. 1.3 приведено сравнение протоколов IPSec и SSL.

Таблица 1.3. Сравнение протоколов IPSec и SSL

Характеристика
Аппаратная независимость
Изменение кода	Не требуется изменений для приложений. Может потребовать доступ к исходному коду стека протоколов TCP/IP	Требуются изменения в приложениях. Могут потребоваться новые DLL или доступ к исходному коду приложений
	IP-пакет целиком. Включает защиту для протоколов высших уровней	Только уровень приложений
Фильтрация пакетов	Основана на аутентифицированных заголовках, адресах отправителя и получателя и т. п. Подходит для маршрутизаторов	Основана на содержимом и семантике высокого уровня. Более интеллектуальная и более сложная
Производительность	Меньшее число переключений контекста и перемещения данных	Большее число переключений контекста и перемещения данных. Большие блоки данных могут ускорить криптографические операции и обеспечить лучшее сжатие
Платформы	Любые системы, включая маршрутизаторы	В основном конечные системы (клиенты/серверы), а также межсетевые экраны
Межсетевой эк- ранЛ/РИ	Весь трафик защищен	Защищен только трафик уровня приложений. Сообщения протоколов ICMP, RSVP, QoS и т. п. могут быть не защищены
Прозрачность	Для пользователей и приложений	Только для пользователей

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

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

Рис. 1.29.

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

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

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

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

• 1.6. Методы и средства защиты информации в сети Интернет

Рис. 1.30.

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

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

Шлюзы сеансового уровня выполняют две основные функции:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Межсетевые экраны могут использоваться для создания виртуальных частных сетей.

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

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

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

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

Правила доступа к внутренним ресурсам компьютерной сети

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

К недостаткам средств анализа защищенности КС относятся:

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

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

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

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

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

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

К основным недостаткам средств обнаружения атак относятся:

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

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

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

Системы контроля содержимого предназначены для защиты от следующих угроз:

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

Системы контроля содержимого могут быть разделены на

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

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

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

Контрольные вопросы

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

Защита информации в компьютерных системах обладает рядом специфических особенностей, связанных с тем, что информация не является жёстко связанной с носителем, может легко и быстро копироваться и передаваться по каналам связи. Известно очень большое число угроз информации, которые могут быть реализованы как со стороны внешних, так и внутренних нарушителей. Проблемы, возникающие с безопасностью передачи информации при работе в компьютерных сетях, можно разделить на три основных типа: - перехват информации – целостность информации сохраняется, но её конфиденциальность нарушена; - модификация информации – исходное сообщение изменяется либо полностью подменяется другим и отсылается адресату; - подмена авторства информации. Данная проблема может иметь серьёзные последствия. Например, кто-то может послать письмо от вашего имени (этот вид обмана принято называть спуфингом) или Web – сервер может притворяться электронным магазином, принимать заказы, номера кредитных карт, но не высылать никаких товаров. Исследования практики функционирования систем обработки данных и вычислительных систем показали, что существует достаточно много возможных направлений утечки информации и путей несанкционированного доступа в системах и сетях. В их числе:

Чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированных запросов;

Копирование носителей информации и файлов информации с преодолением мер защиты;

Маскировка под зарегистрированного пользователя;

Маскировка под запрос системы;

Использование программных ловушек;

Использование недостатков операционной системы;

Незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;

Злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

Внедрение и использование компьютерных вирусов.

Обеспечение безопасности информации в ВС и в автономно работающих ПЭВМ достигается комплексом организационных, организационно-технических, технических и программных мер. К организационным мерам защиты информации относятся:

Ограничение доступа в помещения, в которых происходит подготовка и обработка информации;

Допуск к обработке и передаче конфиденциальной информации только проверенных должностных лиц;

Хранение электронных носителей и регистрационных журналов в закрытых для доступа посторонних лиц сейфах;

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

Использование криптографических кодов при передаче по каналам связи ценной информации;

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

1. Криптографическая защита информации.

К риптографические методы защиты информации - это специальные методы шифрования, кодирования или иного преобразования информации, в результате которого ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования. Криптографический метод защиты, безусловно, самый надежный метод защиты, так как охраняется непосредственно сама информация, а не доступ к ней (например, зашифрованный файл нельзя прочесть даже в случае кражи носителя). Данный метод защиты реализуется в виде программ или пакетов программ.

Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:

Симметричные криптосистемы . В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ. (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);

Криптосистемы с открытым ключом . 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.(Ключ - информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.);

Электронная подпись . Системой электронной подписи. называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.

Управление ключами . Это процесс системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.

О сновные 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.

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

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

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

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

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

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

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

Виды защиты информации

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

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

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

Средства безопасности компьютерной сети

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

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

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

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

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

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

Системы защиты компьютера от чужого вторжения весьма разнообразны и могут быть классифицированы на такие группы, как:

– средства собственной защиты, предусмотренные общим программным обеспечением;

– средства защиты в составе вычислительной системы;

– средства защиты с запросом информации;

– средства активной защиты;

– средства пассивной защиты и др.

Более подробно эти группы защиты представлены на рис. 12.

Рис. 12. Средства программной защиты

Основные направления использования программной защиты информации

Можно выделить следующие направления использования программ для обеспечения безопасности конфиденциальной информации, в частности такие, как:

– защита информации от несанкционированного доступа;

– защита информации от копирования;

– защита программот копирования;

– защита программот вирусов;

– защита информации от вирусов;

– программная защита каналов связи.

По каждому из указанных направлений имеется достаточное количество качественных, разработанных профессиональными организациями и распространяемых на рынках программных продуктов (рис. 13).

Рис. 13.Программные средства защиты

Программные средства защиты имеют следующие разновидности специальных программ:

Идентификации технических средств, файлов и аутентификации пользователей;

Регистрации и контроля работы технических средств и пользователей;

Обслуживания режимов обработки информации ограниченного пользования;

Защиты операционных средств ЭВМ и прикладных программ пользователей;

Уничтожения информации в ЗУ после использования;

Сигнализирующих нарушения использования ресурсов;

Вспомогательных программ защиты различного назначения(рис.14).

Рис. 14. Сферы программной защиты

Идентификация технических средств и файлов, осуществляемая программно, делается на основе анализа регистрационных номеров различных компонентов и объектов информационной системы и сопоставления их со значениями адресов и паролей, хранящихся в ЗУ системы управления.

Для обеспечения надежности защиты с помощью паролей работа системы защиты организуется таким образом, чтобы вероятность раскрытия секретного пароля и установления соответствия тому или иному идентификатору файла или терминала была как можно меньше. Для этого надо периодически менять пароль, а число символов в нем установить достаточно большим.

Эффективным способом идентификации адресуемых элементов и аутентификации пользователей является алгоритм запросно-ответного типа, в соответствии с которым система защиты выдает пользователю запрос на пароль, после чего он должен дать на него определенный ответ. Так как моменты ввода запроса и ответа на него непредсказуемы, это затрудняет процесс отгадывания пароля, обеспечивая тем самым более высокую надежность защиты.

Получение разрешения на доступ к тем или иным ресурсам можно осуществить не только на основе использования секретного пароля и последующих процедур аутентификации и идентификации. Это можно сделать более детальным способом, учитывающим различные особенности режимов работы пользователей, их полномочия, категории запрашиваемых данных и ресурсов. Этот способ реализуется специальными программами, анализирующими соответствующие характеристики пользователей, содержание заданий, параметры технических и программных средств, устройств памяти и др.

Поступающие в систему защиты конкретные данные, относящиеся к запросу, сравниваются в процессе работы программ защиты с данными, занесенными в регистрационные секретные таблицы (матрицы). Эти таблицы, а также программы их формирования и обработки хранятся в зашифрованном виде и находятся под особым контролем администратора (администраторов) безопасности информационной сети.

Для разграничения обращения отдельных пользователей к вполне определенной категории информации применяются индивидуальные меры секретности этих файлов и особый контроль доступа к ним пользователей. Гриф секретности может формироваться в виде трехразрядных кодовых слов, которые хранятся в самом файле или в специальной таблице. В этой же таблице записываются: идентификатор пользователя, создавшего данный файл; идентификаторы терминалов, с которых может быть осуществлен доступ к файлу; идентификаторы пользователей, которым разрешен доступ к данному файлу, а также их права на пользование файлом (считывание, редактирование, стирание, обновление, исполнение и др.). Важно не допустить взаимовлияния пользователей в процессе обращения к файлам. Если, например, одну и ту же запись имеют право редактировать несколько пользователей, то каждому из них необходимо сохранить именно его вариант редакции (делается несколько копий записей с целью возможного анализа и установления полномочий).

Защита информации от несанкционированного доступа

Для защиты от чужого вторжения обязательно предусматриваются определенные меры безопасности. Основные функции, которые должны осуществляться программными средствами, это:

– идентификация субъектов и объектов;

– разграничение (иногда и полная изоляция) доступа к вычислительным ресурсам и информации;

– контроль и регистрация действий с информацией и программами.

Процедура идентификации и подтверждения подлинности предполагает проверку – является ли субъект, осуществляющий доступ (или объект, к которому осуществляется доступ), тем, за кого себя выдает. Подобные проверки могут быть одноразовыми или периодическими (особенно в случаях продолжительных сеансов работы). В процедурах идентификации используются различные методы:

– простые, сложные или одноразовые пароли;

– обмен вопросами и ответами с администратором;

– ключи, магнитные карты, значки, жетоны;

– средства анализа индивидуальных характеристик (голоса, отпечатков пальцев, геометрических параметров рук, лица);

– специальные идентификаторы или контрольные суммы для аппаратуры, программ, данных и др.

Наиболее распространенным методом идентификацииявляется парольная идентификация.

Практика показала, что парольная защита данных является слабым звеном, так как пароль можно подслушать или подсмотреть, пароль можно перехватить, а то и просто разгадать.

Для защиты самого пароля выработаны определенные рекомендации, как сделать пароль надежным:

– пароль должен содержать, по крайней мере, восемь символов. Чем меньше символов содержит пароль, тем легче его разгадать;

– не используйте в качестве пароля очевидный набор символов, например, ваше имя, дату рождения, имена близких или наименования ваших программ. Лучше всего использовать для этих целей неизвестную формулу или цитату;

– если криптографическая программа позволяет, введите в пароль, по крайней, мере один пробел, небуквенный символ или прописную букву;

– не называйте никому ваш пароль, не записывайте его. Если вам пришлось нарушить эти правила, спрячьте листок в запираемый ящик;

– чаще меняйте пароль;

– не вводите пароль в процедуру установления диалога или макрокоманду.

Помните, что набранный на клавиатуре пароль часто сохраняется в последовательности команд автоматического входа в систему.

Для идентификации программ и данных часто прибегают к подсчету контрольных сумм, однако, как и в случае парольной идентификации, важно исключить возможность подделки при сохранении правильной контрольной суммы. Это достигается путем использования сложных методов контрольного суммирования на основе криптографических алгоритмов. Обеспечить защиту данных от подделки (имитостойкость) можно, применяя различные методы шифрования и методы цифровой подписи на основе криптографических систем с открытым ключом.

После выполнения процедур идентификации и установления подлинности пользователь получает доступ к вычислительной системе, и защита информации осуществляется на трех уровнях:

– аппаратуры;

– программного обеспечения;

– данных.

Защита на уровне аппаратуры и программного обеспечения предусматривает управление доступом к вычислительным ресурсам: отдельным устройствам, оперативной памяти, операционной системе, специальным служебным или личным программам пользователя.

Защита информации на уровне данных направлена:

– на защиту информации при обращении к ней в процессе работы на ПЭВМ и выполнения только разрешенных операций над ними;

– на защиту информации при ее передаче по каналам связи между различными ЭВМ.

Управление доступом к информации позволяет ответить на вопросы:

– кто может выполнять и какие операции;

– над какими данными разрешается выполнять операции.

Объектом, доступ к которому контролируется, может быть файл, запись в файле или отдельное поле записи файла, а в качестве факторов, определяющих порядок доступа, определенное событие, значения данных, состояние системы, полномочия пользователя, предыстория обращения и другие данные.

Доступ, управляемый событием, предусматривает блокировку обращения пользователя. Например, в определенные интервалы времени или при обращении с определенного терминала. Доступ, зависящий от состояния, осуществляется в зависимости от текущего состояния вычислительной системы, управляющих программ и системы защиты.

Что касается доступа, зависящего от полномочий, то он предусматривает обращение пользователя к программам, данным, оборудованию в зависимости от предоставленного режима. Такими режимами могут быть: «только читать», «читать и писать», «только выполнять» и др.

В основе большинства средств контроля доступа лежит то или иное представление матрицы доступа.

Другой подход к построению средств защиты доступа основан на контроле информационных потоков и разделении субъектов и объектов доступа на классы конфиденциальности.

Средства регистрации, как и средства контроля доступа, относятся к эффективным мерам защиты от несанкционированных действий. Однако, если средства контроля доступа предназначены для предотвращения таких действий, то задача регистрации – обнаружить уже совершенные действия или их попытки.

В общем, комплекс программно-технических средств и организованных (процедурных) решений по защите информации от несанкционированного доступа (НСД) реализуется следующими действиями:

– управлением доступом;

– регистрацией и учетом;

– применением криптографических средств;

– обеспечением целостности информации.

Можно отметить следующие формы контроля и разграничения доступа, которые нашли широкое применение на практике.

1. Предотвращение доступа:

– к жесткому диску;

– к отдельным разделам;

– к отдельным файлам;

– к каталогам;

– к гибким дискам;

– к сменным носителям информации.

2. Установка привилегий доступа к группе файлов.

3. Защита от модификации:

– файлов;

– каталогов.

4. Защита отуничтожения:

– файлов;

– каталогов.

5. Предотвращение копирования:

– файлов;

– каталогов;

– прикладных программ.

6. Затемнение экрана по истечении времени, установленного пользователем.

В обобщенном виде средства защиты данных приведены на рис. 15.

Рис. 15. Средства защиты данных

Защита от копирования

Средства защиты от копирования предотвращают использование ворованных копий программного обеспечения и в настоящее время являются единственно надежным средством – как защищающим авторское право программистов-разработчиков, так и стимулирующим развитие рынка. Под средствами защиты от копирования понимаются средства, обеспечивающие выполнение программой своих функций только при опознании некоторого уникального некопируемого элемента. Таким элементом (называемым ключевым) может быть дискета, определенная часть компьютера или специальное устройство, подключаемое к ПЭВМ. Защита от копирования реализуется выполнением ряда функций, являющихся общими для всех систем защиты:

– идентификация среды, из которой будет запускаться программа;

– аутентификация среды, из которой запущена программа;

– реакция на запуск из несанкционированной среды;

– регистрация санкционированного копирования;

– противодействие изучению алгоритмов работы системы.

Под средой, из которой будет запускаться программа, подразумевается либо дискета, либо ПЭВМ (если установка происходит на НЖМД). Идентификация среды заключается в том, чтобы некоторым образом поименовать среду с целью дальнейшей ее аутентификации. Идентифицировать среду – значит закрепить за ней некоторые специально созданные или измеренные редко повторяющиеся и трудно подделываемые характеристики – идентификаторы. Идентификация дискет может быть проведена двумя способами.

Первый основан на нанесении повреждений на некоторую часть поверхности дискеты. Распространенный способ такой идентификации – «лазерная дыра». При этом способе дискета прожигается в некотором месте лазерным лучом. Очевидно, что сделать точно такую же дырку в дискете-копии и в том же самом месте, как и на дискете-оригинале, достаточно сложно.

Второй способ идентификации основан на нестандартном форматировании дискеты.

Реакция на запуск из несанкционированной среды обычно сводится к выдаче соответствующего сообщения.

Защита информации от разрушения

Одной из задач обеспечения безопасности для всех случаев пользования ПЭВМ является защита информации от разрушения, которое может произойти при подготовке и осуществлении различных восстановительных мероприятий (резервировании, создании и обновлении страховочного фонда, ведении архивов информации и др.). Так как причины разрушения информации весьма разнообразны (несанкционированные действия, ошибки программ и оборудования, компьютерные вирусы и др.), то проведение страховочных мероприятий обязательно для всех, кто пользуется персональными ЭВМ.

Необходимо специально отметить опасность компьютерных вирусов. Многие пользователи ЭВМ (ПЭВМ) о них хорошо знают, а тот, кто с ними еще не знаком, скоро познакомится. Вирус компьютерный – небольшая, достаточно сложная, тщательно составленная и опасная программа, которая может самостоятельно размножаться, переносить себя на диски, прикрепляться к чужим программам и передаваться по информационным сетям. Вирус обычно создается для нарушения работы компьютера различными способами – от «безобидной» выдачи какого-либо сообщения до стирания, разрушения файлов.

Основную массу вирусов создают люди, хулиганствующие программисты, в основном, чтобы потешить свое самолюбие или заработать деньги на продаже антивирусов. Антивирус – программа, обнаруживающая или обнаруживающая и удаляющая вирусы. Такие программы бывают специализированными или универсальными. Чем отличается универсальный антивирус от специализированного? Специализированный способен бороться только с уже написанными, работающими вирусами, а универсальный – и с еще не написанными.

К специализированным относится большинство антивирусных программ: AIDSTEST, VDEATH, SERUM-3, ANTI-KOT, SCAN и сотни других. Каждая из них распознает один или несколько конкретных вирусов, никак не реагируя на присутствие остальных.

Универсальные антивирусы предназначены для борьбы с целыми классами вирусов. По назначению антивирусы универсального действия бывают довольно различны. Широкое применение находят резидентные антивирусы и программы-ревизоры.

И те, и другие антивирусные программы обладают определенными возможностями – положительными и отрицательными (недостатки) характеристиками. Специализированные при своей простоте слишком узко специализированы. При значительном разнообразии вирусов требуется такое же многообразие антивирусов.

Помимо использования в интересах защиты от вирусов антивирусных программ широко используют и организационные меры безопасности. Для уменьшения опасности вирусных актов возможно предпринять определенные действия, которые для каждого конкретного случая могут быть сокращены или расширены. Вот некоторые из таких действий:

1. Информировать всех сотрудников предприятия об опасности и возможном ущербе в случае вирусных атак.

2. Не осуществлять официальные связи с другими предприятиямипообмену (получению) программным обеспечением. Запретить сотрудникам приносить программы «со стороны» для установки их в системы обработки информации. Должны использоваться только официально распространяемые программы.

3. Запретить сотрудникам использовать компьютерные игры на ПЭВМ, обрабатывающих конфиденциальную информацию.

4. Для выхода на сторонние информационные сети выделить отдельное специальное место.

5. Создать архив копий программ и данных.

6. Периодически проводить проверку контрольным суммированием или сравнением с «чистыми» программами.

7. Установить системы защиты информации на особо важных ПЭВМ. Применять специальные антивирусные средства.

Программная защита информации – это система специальных программ, включаемых в состав программного обеспечения, реализующих функции защиты информации.