Информационная безопасность открытых каналов связи. Программные продукты и системы

Методы защиты информации в канале связи можно разделить на две группы:

· методы, основанные на ограничении физического доступа к линии и аппаратуре связи

· методы, основанные на преобразовании сигналов в линии к форме, исключающей (затрудняющей) для злоумышленника восприятие или искажение содержания передачи.

Методы первой группы в рассматриваемом варианте построения защищенной связи имеют весьма ограниченное применение, так как на основном протяжении линия связи находится вне ведения субъекта, организующего защиту. В то же время, по отношению к аппаратуре терминала и отдельных участков абонентской линии применение соответствующих мер необходимо.

Ограничение физического доступа предполагает исключение (затруднение):

Непосредственного подключения аппаратуры злоумышленника к электрическим цепям аппаратуры абонентского терминала;

Использования для перехвата информации электромагнитных полей в окружающем пространстве и наводок в отходящих цепях, сети питания и заземления;

Получение злоумышленником вспомогательной информации об используемом оборудовании и организации связи, облегчающей последующее несанкционированное вмешательство в канал связи.

Методы преобразования речевого сигнала, препятствующий перехвату информации:

Аналоговый

А. Частотные преобразования

А1.Инверсия спектра

А2.Перестановка полос

А2.1.Статическая перестановка

А2.2.Переменная перестановка под управлением криптоболоков

Б. Временные преобразования

Б1.Временная инверсия

Б2.Перестановка отрезков

Б2.1.Статическая перестановка

Б2.2.Переменная перестановка под управлением криптоблока

Цифровой:

B.Преобразование в код с последующим шифрованием:

B1.Кодирование звука со скоростью 32-64Кб/сек.

АБ – комбинированные мозаичные преобразования = связь А1 и Б1, связь А2.2. и АБ, Б2.2. и АБ

24. Способы и средства защиты информации в функциональных каналах связи. Защита речевой информации в канале связи путем преобразования сигнала. Защита цифровой информации.

Способы защиты от утечки по радиоэлектронному каналу:

Вид радиоэлектронного канала утечки информации	Способы защиты
Информационное скрытие(является программным типом скрытия информации. Оно достигается изменением или созданием ложного информационного портрета сообщения, физического объекта или сигнала.)	Энергетическое скрытие
Электрический КУИ (возникает за счет нежелательных электромагнитных связей между двумя цепями)		Экранирование Заземление Фильтрация Ограничение Отключение Использование буферных устройств	Линейное зашумление
Электромагнитный КУИ (возникает за счет различного вида побочных электромагнитных излучений (ЭМИ))	Шифрование, дезинформирование	Экранирование Заземление	Пространственное зашумление

Для защиты информации, передаваемой по функциональным каналам связи наиболее эффективным является применение информационных методов скрытия информации, а именно шифрования. Следует отметить, что для защиты информации, передаваемой по радиоканалу, из технических методов защиты именно информационные будут единственно приемлемы. Это объясняется тем, что носитель информации (электромагнитная волна) не имеет четких границ в пространстве и локализовать ее какими либо техническими средствами невозможно.

Для защиты информации, передаваемой по проводным линиям связи возможно применить методы энергетического скрытия. Это возможно из-за того, что проводник имеет четкие границы в пространстве. Для защиты от бесконтактного съема из пассивных способов применяют экранирование кабелей с заземлением экрана, из активных – линейное зашумление.

Для защиты от утечки информации по электрическому каналу из пассивных способов применяют фильтрация, ограничение опасных сигналов, защитное отключение, а также экранирование линий, выходящих за пределы контролируемой зоны с заземлением экранирующей оболочки. В отличие от защиты проводного функционального канала связи, в этом случае экранируются участки проводника, проходящие рядом с техническими средствами и другими проводниками, несущими информацию ограниченного доступа, с целью исключения взаимного влияния и наведения в проводнике, выходящем за пределы контролируемой зоны информационного сигнала.

Средства защиты.

Фильтры - электронные устройства, которые пропускают сигналы одного диапазона (диапазонов) частот и не пропускают другого (других) диапазонов. Если фильтр пропускает сигналы низких частот и не пропускает сигналы высоких частот, то такие фильтры называются фильтры низких частот (ФНЧ). Если наоборот, то фильтры высоких частот (ВФЧ). ФНЧ используют для исключения (ослабления) просачивания информационных сигналов ТСПИ(технические средства приема, обработки, хранения и передачи информации), имеющих более высокие частоты, в цепи электропитания, заземления, в линии, выходящие за пределы контролируемой зоны.

Ограничение опасных сигналов заключается в том, что электронное устройство – ограничитель, пропускает сигналы высокого уровня и не пропускает слабые сигналы, которые могут возникнуть в результате наводок или на выходе элементов, обладающих «микрофонным эффектом».

Фильтр сетевой ФАЗА-1-10 предназначен для предотвращения утечки информации от ПЭВМ и других технических средств передачи информации по линиям питающей сети, выходящими за пределы выделенного помещения или за границы контролируемой зоны, за счет подавления наводок опасных (информативных) сигналов.

Активным способом защиты является линейное зашумление . Системы линейного зашумления (СЛЗ) применяются в случаях:

· недостаточных уровней переходных затуханий между влияющими и подверженными влиянию кабелями и соединительными линиями;

· воздействия на цепи, провода и устройства вспомогательной аппаратуры низкочастотных электромагнитных полей основной аппаратуры;

· наличия электроакустических преобразований во вспомогательной аппаратуре.

К мероприятиям защиты информации от утечки по электромагнитному каналу с использованием пассивных средств относятся локализация излучений путем экранирования и заземления технических средств, а также экранирование целых помещений.

Изделие обеспечивает снижение уровней ПЭМИН от устанавливаемых технических средств в широком диапазоне частот и предназначены для экранирования рабочих мест и помещений для обработки режимной информации и проведения испытаний (мониторинга) различной радиоэлектронной на наличие ПЭМИН (Побочные ЭлектроМагнитные Излучения и Наводки).

К техническим мероприятиям с использованием активных средств относятся пространственное зашумление.

Системы пространственного электромагнитного зашумления коллективные (СПЗ-К) или индивидуальные (СПЗ-И) применяются для создания маскирующих помех в окружающем ОТСС(Основные технические средства и системы) или ВТСС(Вспомогательные технические средства и системы) пространстве.

В состав СПЗ, как правило, входит следующее оборудование:

· генераторы шума;

· усилители, обеспечивающие необходимую мощность маскирующих шумов в заданном диапазоне частот;

· оконечные устройства (антенны) для создания магнитной и электрической составляющих маскирующих помех системы пространственного электромагнитного зашумления коллективной (СПЗ-К), однообмоточные или трехобмоточные «точечные» излучатели в системе пространственного электромагнитного зашумления индивидуальной (СПЗ-И), кабельная и распределительная сеть линейного зашумления в СПЗ-К;

· согласующие и коммутирующие устройства;

· пульты контроля токов и напряжений в оконечных устройствах.

Устройство активной защиты информации ВЕТО-М предназначено для радиоэлектронного подавления технических средств негласного съема информации и систем дистанционного управления, использующих радиоканал, а также маскировки побочных электромагнитных излучений технических средств и систем, обрабатывающих конфиденциальную информацию и (или) установленных в помещениях, предназначенных для проведения секретных совещаний. Помимо задач противодействия техническим средствам разведки прибор может использоваться для блокирования каналов дистанционного управления радиоуправляемых взрывных устройств.

Защита речевой информации в канале связи путем преобразования сигнала.

Существует несколько типов преобразования.

1. Преобразования с инверсией спектра и статическими перестановками спектральных компонент речевого сигнала

Процесс инверсии спектра сигнала при передаче и его восстановления при приеме иллюстрируется на рисунке 2.

Схема инвертора представляет собой балансный смеситель. При частоте гетеродина (маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала в супергетеродинных радиоприёмниках, приёмниках прямого преобразования, волномерах и пр.) Fг, равной сумме граничных частот Fн и Fв преобразуемого сигнала (3700 Гц для стандартного телефонного канала с Fн = 300 Гц и Fв = 3400 Гц) нижняя полоса частот после смесителя воспроизводится в исходной полосе частот, т.е. в полосе канала в инверсном виде. При приеме производится повторная инверсия и исходный сигнал восстанавливается.

Качество восстановленной речи зависит от качества (на передающей и на приемной сторонах) смесителей, фильтров, ограничивающих спектр входного сигнала и выделяющих нижнюю полосу частот преобразованного сигнала, а также от коррекции на приемной стороне частотных искажений канала, влияние которых также сказывается инверсно: затухание канала в высокочастотной части спектра на приеме сказывается в низкочастотной части сигнала и наоборот.

При перехвате сигнал с инвертированным спектром может быть легко восстановлен любым аналогичным аппаратом, а при соответствующей тренировке - воспринят человеком непосредственно.

Для повышения стойкости защиты некоторые изготовители вводят переменную частоту гетеродина, устанавливаемую партнерами по договоренности в форме числового кода-пароля, вводимого в аппарат при переходе в защищенный режим.

Возможности такого дополнительного частотного сдвига, приводящего к несовпадению спектра передаваемого сигнала и номинальной частотной полосы канала связи и, соответственно, к ухудшению качества восстановленной речи, ограничены несколькими сотнями герц. Достигаемый эффект весьма условен. При прослушивании восстановленного сигнала, в случае неравенства частот гетеродинов на передаче и на приеме, в первый момент возникает ощущение неестественной и непонятной речи, которое, однако, почти не мешает воспринимать ее смысл после некоторой адаптации.

Наиболее существенным положительным качеством рассматриваемого преобразователя) является её автономность, т.е. отсутствие необходимости во взаимной синхронизации передающего и приемного аппарата и, соответственно, отсутствие задержки связи на время проведения синхронизации и возможных срывов защищенного режима из-за качества канала, недостаточного для проведения синхронизации. Если удалось установить связь в открытом режиме после включения партнерами инверторов будет реализован и защищенный режим.

Положительными качествами такой аппаратуры также являются:

Дешевизна (цены инверторов спектра порядка 30 - 50 USD);

Возможность построения схем, не вносящих задержку сигнала;

Малая критичность к качеству используемого канала связи и предельная простота в управлении.

Аппаратура может включаться между телефонным аппаратом и линией в стандартный двухпроводной стык между телефонным аппаратом и микротелефонной трубкой, может использоваться в виде накладки на микротелефонную трубку с акустической передачей преобразованного сигнала. Переход в защищенный режим происходит по взаимной договоренности партнеров после установления соединения. Переход происходит немедленно после нажатия соответствующей клавиши (или другого управляющего действия). Включение и выключение защищенного режима осуществляется каждым партнером самостоятельно, синхронизация действий не требуется.
При разговоре в линии прослушивается характерный сигнал, по структуре полностью повторяющий передаваемую речь. Восстановленный сигнал имеет высокое качество. В дешевых аппаратах с недостаточной фильтрацией возможно наличие свистящих тонов и изменение тембра голоса говорящего. Наличие посторонних шумов в помещении, из которого ведется передача, сказывается на качестве восстановленного сигнала так же, как в открытом режиме, на стойкость защитного преобразования почти не влияет.

2. Преобразования с временными перестановками (скремблированием) и временной инверсией элементов речевого сигнала со статическим законом перестановки.

Данный класс аппаратуры требует наличия в своем составе блока запоминания сигнала с управляемым доступом по записи и считыванию. Временная перестановка элементарных отрезков речевого сигнала и восстановление их последовательности на приеме занимают соответствующий интервал времени. Поэтому обязательным свойством такой аппаратуры является заметная задержка сигнала на приемной стороне. Процессы преобразования сигнала показаны на рисунке 4.

Чем меньше длительность элементарных отрезков, на которые разбивается исходный речевой сигнал и чем больше элементов участвуют в операции перестановки, тем сложнее процесс восстановления речи по перехваченному линейному сигналу.

Однако при передаче по каналу связи возникают краевые искажения элементарных отрезков. При восстановлении речи на приемной стороне это приводит к появлению “сшивок”, ухудшающих качество восстановленного сигнала. С учетом характеристик реальных телефонных каналов длительность элементарных отрезков сигнала ограничена снизу на уровне 15 - 20 миллисекунд.

Увеличение числа перемешиваемых элементов мозаики - увеличение “глубины перестановки” - ограничено возрастанием задержки восстановленного сигнала на приеме. При диалоге заметные неудобства возникают при задержке более 0,3 сек, а при задержке более 1 сек диалог становится невозможным. Оба указанных фактора определяют глубину перестановки на уровне 16 - 64 элементарных отрезков речи.

Маскирующее воздействие на структуру сигналов в линии связи может быть достигнуто временной инверсией (воспроизведением в обратном направлении по отношению к записи) всех или отдельных отрезков. Такое преобразование неэффективно на коротких отрезках (с продолжительностью менее длительности одного элементарного звука речи). Применение длинных отрезков уменьшает возможность их перемешивания. Поэтому временная инверсия применяется исключительно как дополнительное преобразование в комбинации с временными перестановками. При этом наиболее эффективна временная инверсия всех отрезков.

Временные перестановки и временная инверсия при правильном выборе параметров перестановки исключают непосредственное прослушивание речи в канале связи, но при анализе записи или при оперативном анализе сигнала на месте перехвата статическая перестановка, повторяющаяся из кадра в кадр, легко выявляется по спектральным и амплитудным связям отрезков, в результате чего исходная речь может быть восстановлена с применением несложной аппаратуры (ПЭВМ с аудиоплатой).

В то же время по своему составу и сложности алгоритма аппаратура с фиксированными перестановками незначительно отличается от аппаратуры с переменными перестановками, управляемыми криптоблоком. Поэтому в настоящее время для цепей защиты информации применяются почти исключительно аппараты с переменными перестановками.

3. Преобразования с временными или частотными перестановками (скремблированием) с переменными перестановками под управлением криптоблока и комбинированные мозаичные преобразования

Применение переменных перестановок позволяет значительно затруднить восстановление исходной речи по перехвату сигнала в канале. При правильном выборе криптоалгоритма удачный подбор перестановки на одном интервале никак не способствует подбору перестановок на последующих интервалах. Кроме того, введение криптоалгоритма с индивидуальным ключом исключает возможность использования для перехвата однотипного аппарата.

Аппаратура строится на базе сигнальных процессоров, имеет в своем составе АЦП(Аналого-цифровой преобразователь - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код), ЦАП(Цифро-аналоговый преобразователь - устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал), криптоблок управления перестановкой, систему ввода или формирования ключа. Обязательным этапом рабочего процесса является начальная синхронизация взаимодействующих аппаратов и их последующая подсинхронизация.

Как следствие, эта аппаратура заметно дороже аппаратуры частотной инверсии - 200 - 400 USD за единицу.

Основными положительными качествами аппаратуры мозаичных преобразований - скремблеров - являются:

Относительно высокая стойкость защиты передаваемого речевого сигнала, исключающая его непосредственное прослушивание даже при наличии группы высокотренерованных аудиторов и требующая для восстановления речи значительных затрат времени при использовании специализированных измерительно-вычислительных комплексов, применяемых государственными спецслужбами;

Относительно низкая стоимость;

Простота эксплуатации (для моделей, специально разработанных для непрофессионального пользователя).

К недостаткам данного класса аппаратуры следует отнести:

Задержку восстановленного сигнала на приемной стороне, требующую привыкания и затрудняющую диалог;

Наличие эха, зависящего от параметров коммутируемой линии связи;

Задержку связи на время прохождения процесса синхронизации аппаратов;

Возможность срыва синхронизации на плохих каналах.

В работе любой организации зачастую возникает потребность в обмене конфиденциальной информацией между двумя или более лицами. Самое простое решение - передавать ее устно либо лично в бумажном виде. Однако, если такой возможности нет, а также при необходимости передачи информации именно в электронном виде обычно используются криптографические преобразования. Несмотря на широкое применение, криптография имеет свои недостатки - факт передачи не скрывается и при недостаточной стойкости алгоритма шифрования появляется возможность восстановления информации нарушителем. Кроме того, ввиду сложности криптографических преобразований накладывается ограничение на скорость передачи данных, что может быть критичным при трансляции по открытому каналу больших объемов документарной или мультимедийной информации (видео или звук), например, в режиме телеконференции.

На взгляд авторов, альтернативой криптографическим преобразованиям в этом случае может стать комплексный подход к организации обмена конфиденциальной информацией, включающий стеганографические преобразования (предполагающие сокрытие самого факта передачи конфиденциальных сведений) и применение различных методов аутентификации и балансировки нагрузки сети.

Целью данного исследования являются разработка методики скрытой передачи информации в видеопотоке и реализация ее в виде программного комплекса. В основе методики лежит приоритизация трафика одних пользователей по отношению к другим. В ходе работы был создан собственный алгоритм управления трафиком, который применяется в данной методике для организации защищенного обмена информацией.

Возможные области применения алгоритма - балансировка нагрузки сети, привилегированный доступ к ресурсам, организация скрытого канала передачи сообщений.

К программной реализации алгоритма предъявляются следующие требования:

Прозрачность для пользователя;

Отказоустойчивость;

- надежное хранение секретных ключей и системных данных ограниченного доступа;

Целесообразность применения, то есть выигрыш в скорости, качестве обслуживания или защищенности;

Совместимость с различным сетевым оборудованием.

Рассмотрим алгоритм «Метка привилегий» подробнее. В обычном режиме пакеты передаются непосредственно от источника адресату, минуя сервер. Это обычная локальная сеть организации. Перед предполагаемым началом специального режима администратор запускает службу на сервере. Сеть переходит в режим ожидания.

Принимается пакет, проверяется, есть ли метка начала специального режима, если она есть, осуществляется переход к специальному режиму, иначе пакет доставляется адресату и принимается новый. Структура пакета показана на рисунке 1.

Специальный режим. Проверяется аутентификационная информация отправителя пакета. Наглядно работа сервера показана в виде блок-схемы на рисунке 2.

На рисунке 3 представлена схема отправки пакетов адресату. Все пакеты проходят через сервер, где выполняется чтение метки, соответствующей адресу получателя. При удачной аутентификации пакет направляется адресату.

Клиент запускает службу на своем компьютере. Служба проверяет, запущен ли сервер. Если сервер не запущен, в журнале программы фиксируется запись о возникшей ошибке и происходит переключение в режим источник-адресат. Если сервер запущен, проверяется, есть ли аппаратный ключ. Если аппаратного ключа нет, фиксируется ошибка и происходит возврат в режим источник-адресат. Если аппаратный ключ есть, осуществляется переход в режимы источник-сервер и сервер-адресат.

В режимах источник-сервер и сервер-адресат отправка сообщений происходит следующим образом. В пакет добавляются информация о пользователе, метка привилегии и скрытые данные. Пакет отсылается. Прием сообщений выполняется так: принятое сообщение записывается в буфер; согласно таблице стеганографических преобразований выделяются пакеты со скрытой информацией; происходит сбор конфиденциальной информации (рис. 4).

Методика организации защищенного канала

Защищенный канал передачи информации решает задачи защиты от несанкционированного доступа узлов сети, между которыми происходит передача информации, и самой информации в процессе передачи по открытым каналам связи.

На основании алгоритма «Метка привилегий» была разработана методика организации защищенного канала передачи информации с управлением трафиком при передаче.

Рассмотрим этапы, которые включает данный способ обмена конфиденциальной информацией для пользователя.

1. Предъявляется аутентификатор (электронный ключ).

2. При удачной аутентификации в программу вводится необходимая конфиденциальная информация.

3. Начинается видеоконференция (а во время нее - отправка конфиденциальной информации).

4. В ходе видеоконференции также принимается и распознается информация от другого участника обмена данными.

5. Конференция завершается.

Таким образом, для организации защищенного канала пользователю необходимо иметь установленную программу «Метка привилегий», электронный ключ с аутентификационными данными, веб-камеру и доступ в сеть для организации связи.

Аутентификация

В данной методике процедура аутентификации используется для авторизации пользователя-опе-ратора перед началом работы с клиентским программным модулем и подтверждения подлинности сообщения с меткой привилегий, пришедшего от клиента на сервер системы.

Таким образом, требуется применить одношаговую схему аутентификации по аппаратному ключу и по полю данных в заголовке пакета TCP. Наиболее простым и эффективным способом решения этой задачи будет применение алгоритма вычисления имитовставки по ГОСТу 28147-89, поскольку он обеспечивает высокую криптостойкость, позволяет варьировать длину аутентификационного поля в пакете и эффективно реализуется на современных аппаратных платформах ПЭВМ общего назначения. При этом для решения обеих задач может применяться один и тот же ключ, хранимый на предъявляемом оператором ключевом носителе. При аутентификации пользователя для входа в систему (при запуске клиентского приложения) на сервер отправляется тестовое сообщение, зашифрованное на ключе с предъявленного ключевого носителя. Если серверу удалось расшифровать его ключом, соответствующим легальному пользователю данного узла сети, аутентификация считается пройденной и сервер сообщает об этом клиентскому приложению.

Аутентификация передаваемых TCP-пакетов осуществляется по стандартной схеме, когда информационное поле пакета зашифровывается в режиме вычисления имитовставки и добавляется в поле аутентификации, а сервер проверяет корректность вычисленной имитовставки, используя сохраненный в своей БД ключ шифрования.

Следует отметить, что для обеспечения надежности такой схемы при высокой загрузке сети ключи шифрования для всех пользователей необходимо менять не реже одного раза в месяц, что в случае использования системы при работе в локальной сети организации несложно и решается организационно-распорядительными методами.

Стеганография

При стеганографическом преобразовании добавление контейнеров должно происходить в реальном времени, кроме того, необходимо обеспечить стойкость ключа.

Наиболее часто для модификации видеотрафика и встраивания стегоконтейнеров применяют метод наименее значащих битов. Этот метод неустойчив к искажению передаваемой в стегоконтейнерах информации, например, можно обнулять все последние биты, что уничтожит всю конфиденциальную информацию. Также можно восстанавливать скрытую информацию, используя статистические закономерности.

Особенностями применения стеганографии в разрабатываемой методике для видеоконференций являются следующие:

Стегоконтейнеры встраиваются в реальном времени;

Открытая передаваемая информация имеет большой размер - увеличивается нагрузка на канал;

В стегоконтейнерах необходимо передавать аутентификационные метки;

Добавление контейнеров должно проходить в прозрачном для пользователя режиме;

Аутентификация должна быть простой для пользователя и выполняться в автоматическом режиме;

Передача аутентификационных меток должна проводиться постоянно.

Информацию о номерах пакетов можно передавать различными способами. Суть первого способа передачи: в первый пакет включается смещение до следующего пакета с конфиденциальной информацией и т.д., то есть каждый пакет со стегоконтейнером в начале поля данных будет содержать информацию о номере следующего пакета со стегоконтейнером. Важно, что задается смещение, а не номер пакета, так как в общем случае на кодирование смещения потребуется меньшее количество бит.

В настройках программы необходимо определить, какое количество бит в начале пакета будет выделено под адрес следующего пакета. Например, если расстояние между пакетами не превышает 100, на кодирование смещения необходимо выделить 7 бит. Каждый выделенный под смещение бит позволяет существенно увеличить расстояние между пакетами и тем самым сгладить статистические характеристики видеопотока.

Недостаток метода в том, что, перехватывая первый пакет, злоумышленник узнает номер следующего пакета и таким образом постепенно может восстановить всю последовательность.

Второй способ передачи - запись таблицы, содержащей номера пакетов с конфиденциальной информацией, на аппаратные ключи до начала видеоконференции. Все преобразования трафика происходят на клиентских машинах, тем самым обеспечивается дополнительная безопасность, так как информация в открытом виде не перемещается по сети.

Недостаток данного метода в том, что получение злоумышленником аппаратного ключа позволяет ему восстановить переданную конфиденциальную информацию.

Третьим способом передачи таблицы является передача ее на материальном носителе, например в бумажном виде. Недостатки этого метода: ввод таблицы клиентом в программу вручную и возможность перехвата ключевой информации нарушителем.

Программная реализация

Рассмотрим работу программы, реализующей данный алгоритм. Необходимо отметить, что она состоит из клиентской и серверной частей.

Клиентская часть запускается в фоновом режиме, предоставляя минимальный набор возможностей:

Участвовать в видеоконференции;

Отправить конфиденциальную информацию адресату;

Принять и распознать конфиденциальную информацию.

Причем пользователь не должен задумываться о выборе из видеопотока необходимой скрытой информации - сборка данных из разрозненных пакетов происходит автоматизированно клиентской частью приложения. Данный процесс выполняется на клиентской машине для того, чтобы информация не курсировала в сети в открытом виде, так как, если восстанавливать ее на сервере и затем передавать, участок от адресата до сервера будет потенциально опасным.

Серверная часть предназначена для админи- стратора. При первом запуске администратор вручную добавляет IP-адреса своей сети, затем переходит к назначению меток. Напротив привилегированного адреса ставится отметка. Администратор также задает размер смещения (количество бит, выделенных в начале пакета), так как, если задавать его клиентской частью приложения, могут возникнуть коллизии, когда размеры смещений у разных пользователей не совпадают.

Таким образом, администратор вручную выполняет следующие действия:

Ввод IP-адреса пользователей видеоконференции;

Выбор размера смещения под адрес;

Ввод пользовательских ключей для осуществления аутентификации.

Служебная информация, необходимая для функционирования программы, конфиденциальная информация и непосредственно ключи хранятся как на сервере, так и на клиентских рабочих местах.

На сервере хранится информация об аппаратных ключах пользователей, о паролях пользователей, о размерах смещений под адрес, IP-адреса пользователей, а также метка начала специального режима.

На клиентском рабочем месте хранятся аппаратный ключ, пароль, конфиденциальная информация, информация об IP-адресах других участников информационного обмена.

Необходимо отметить, что интерфейс данной программы не подразумевает множества тонких настроек. Программа предназначена для того, чтобы обеспечить администратору простое представление назначения меток. Все преобразования она будет производить на уровне пакетов самостоятельно.

Программа предполагает наличие двух видов пользователей - клиент и администратор.

Клиент при помощи клиентской части приложения и аутентификатора авторизуется в системе и получает доступ к видеоконференции, в ходе которой передает и получает конфиденциальную информацию. Он не имеет доступа к настройкам сети, знает ключ, с помощью которого можно выделить стегоконтейнеры и собрать конфиденциальную информацию в ее исходное состояние.

Администратор управляет настройками сети с помощью серверной части приложения. Он добавляет и удаляет пользователей, разрешенные IP-адреса, не имеет доступа к конфиденциальной информации как таковой и не знает ключа, с помощью которого можно выделить стегоконтейнеры из общего потока.

Программа должна поддерживать операционные системы семейств Windows и Linux. Важно, чтобы система была кроссплатформенной, так как сеть может быть гетерогенной, особенно для удаленных пользователей.

Для реализации алгоритма «Метки привилегий» необходимо модифицировать заголовки TCP-пакетов. Вначале была изучена спецификация RFC 793 (описывающая структуру пакета TCP) и подобраны инструменты - библиотеки PCAP и libnet. Обе библиотеки являются кроссплатформенными. С их помощью можно создать собственную программу, реализующую функции обработки TCP-заголовков.

В качестве прототипа была создана собственная реализация программы, позволяющей создать сокет либо в состоянии сервера (ожидает подключение клиента), либо в состоянии клиента (пытается подключиться к серверу). Были учтены результаты предыдущих разработок в университете по смежной тематике .

Созданная TCP-программа обеспечивает устойчивое соединение, самостоятельно формируются пакеты. В результате имеется возможность добавлять в поле опций TCP-заголовка собственную информацию. Для создания основной программы осталось сформировать на данном прототипе сервер и клиента, добавить пользовательский интерфейс, учесть требования стандартов и нормативных актов .

Задача сервера - перенаправлять пакеты клиентам. Необходимо задать список IP-адресов, с которых можно подключаться к серверу. Кроме того, администратор должен конфигурировать конференции и указывать клиентов, участвующих в них. Конфигурация сервера задается в текстовом файле, а сам сервер запускается как консольное приложение.

В заключение можно сделать следующие выводы. Цель работы - разработка методики организации защищенного канала передачи конфиденциальной информации путем встраивания стегоконтейнеров в видеопоток - была достигнута. Разработан алгоритм организации логического канала на основе меток привилегий, выбраны способы аутентификации. Были определены требования к программной реализации. Создан механизм стеганографических преобразований. В целом работа представляет собой алгоритм приоритизации трафика «Метка привилегий», перечень необходимых компонентов для организации защищенного канала, методику встраивания стегоконтейнеров, описание требований к программной реализации, первоначальную версию программного продукта. Планируются дальнейшее совершенствование алгоритма, добавление новых функций и более удобного для пользователя интерфейса, а также реализация всего вышеперечисленного в виде полноценного программного комплекса.

Литература

1. Литвиненко В.А., Ховансков С.А. Распределенные вычисления в сети методом коллективного принятия решения // Изв. ЮФУ. Технич. науки: тематич. вып.: Безопасность телекоммуникационных систем. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. № 3 (80). С. 110-113.

2. Свентусов С.В. Методы снижения загрузки серверов аудиоконференций // Изв. СПбГЭУ (ЛЭТИ), 2008. Вып. 2. С. 25-30.

3. Шейда В.В. Использование протоколов TCP И UDP для защищенной передачи информации по SSL-VPN-туннелям: докл. ТГУСУР, 2010. С. 225-229.

4. Самуйлов К.Е. Метод решения задачи разделения ресурсов мультисервисной сети между виртуальными частными сетями с одноадресными и многоадресными соединениями // Вестн. РУДН. Сер.: Математика, информатика, физика. 2010. № 2 (1). С. 42-53.

5. Антамошкин А.Н., Золотарев В.В. Алгоритм расчета прогнозируемого трафика при проектировании распределенных систем обработки и хранения информации // Вестн. СибГАУ, Красноярск, 2006. № 1. С. 5-10.

6. Бондарь И.В., Золотарев В.В., Попов А.М. Методика оценки защищенности информационной системы по требованиям стандартов информационной безопасности // Информатика и системы управления. 2010. Вып. 4 (26). С. 3-12.

Технология защищенного канала призвана обеспечивать безопасность передачи данных по открытой транспортной сети, например по Интернету. Защищенный канал подразумевает выполнение трех основных функций:

· взаимную аутентификацию абонентов при установлении соединения, которая может быть выполнена, например, путем обмена паролями;

· защиту передаваемых по каналу сообщений от несанкционированного доступа, например, путем шифрования;

· подтверждение целостности поступающих по каналу сообщений, например, путем передачи одновременно с сообщением его дайджеста.

Совокупность защищенных каналов, созданных предприятием в публичной сети для объединения своих филиалов, часто называют виртуальной частной сетью (Virtual Private Network, VPN).

Существуют разные реализации технологии защищенного канала, которые, в частности, могут работать на разных уровнях модели OSI. Так, функции популярного протокола SSL соответствуют представительному уровню модели OSI. Новая версия сетевого протокола IP предусматривает все функции – взаимную аутентификацию, шифрование и обеспечение целостности, – которые по определению свойственны защищенному каналу, а протокол туннелирования РРТР защищает данные на канальном уровне.

В зависимости от места расположения программного обеспечения защищенного канала различают две схемы его образования:

· схему с конечными узлами, взаимодействующими через публичную сеть (Рис. 1.2, а);

· схему с оборудованием поставщика услуг публичной сети, расположенным на границе между частной и публичной сетями (Рис. 1.2, б).

В первом случае защищенный канал образуется программными средствами, установленными на двух удаленных компьютерах, принадлежащих двум разным локальным сетям одного предприятия и связанных между собой через публичную сеть. Преимуществом этого подхода является полная защищенность канала вдоль всего пути следования, а также возможность использования любых протоколов создания защищенных каналов, лишь бы на конечных точках канала поддерживался один и тот же протокол. Недостатки заключаются в избыточности и децентрализованности решения. Избыточность состоит в том, что вряд ли стоит создавать защищенный канал на всем пути прохождения данных: уязвимыми для злоумышленников обычно являются сети с коммутацией пакетов, а не каналы телефонной сети или выделенные каналы, через которые локальные сети подключены к территориальной сети. Поэтому защиту каналов доступа к публичной сети можно считать избыточной. Децентрализация заключается в том, что для каждого компьютера, которому требуется предоставить услуги защищенного канала, необходимо отдельно устанавливать, конфигурировать и администрировать программные средства защиты данных. Подключение каждого нового компьютера к защищенному каналу требует выполнения этих трудоемких работ заново.

Рисунок 1.2 – Два способа образования защищенного канала

Во втором случае клиенты и серверы не участвуют в создании защищенного канала – он прокладывается только внутри публичной сети с коммутацией пакетов, например, внутри Интернета. Канал может быть проложен, например, между сервером удаленного доступа поставщика услуг публичной сети и пограничным маршрутизатором корпоративной сети. Это хорошо масштабируемое решение, управляемое централизованно как администратором корпоративной сети, так и администратором сети поставщика услуг. Для компьютеров корпоративной сети канал прозрачен – программное обеспечение этих конечных узлов остается без изменений. Такой гибкий подход позволяет легко образовывать новые каналы защищенного взаимодействия между компьютерами независимо от их места расположения. Реализация этого подхода сложнее – нужен стандартный протокол образования защищенного канала, требуется установка у всех поставщиков услуг программного обеспечения, поддерживающего такой протокол, необходима поддержка протокола производителями пограничного коммуникационного оборудования. Однако вариант, когда все заботы по поддержании защищенного канала берет на себя поставщик услуг публичной сети, оставляет сомнения в надежности защиты: во-первых, незащищенными оказываются каналы доступа к публичной сети, во-вторых, потребитель услуг чувствует себя в полной зависимости от надежности поставщика услуг. И, тем не менее, специалисты прогнозируют, что именно вторая схема в ближайшем будущем станет основной в построении защищенных каналов.

2. Принципы криптографической защиты информации

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные недоступными для противника. Такие преобразования позволяют решить две главные проблемы защиты данных: проблему конфиденциальности (путем лишения противника возможности извлечь информацию из канала связи) и проблему целостности (путем лишения противника возможности изменить сообщение так, чтобы изменился его смысл, или ввести ложную информацию в канал связи).

Проблемы конфиденциальности и целостности информации тесно связаны между собой, поэтому методы решения одной из них часто применимы для решения другой.

2.1. Схема симметричной криптосистемы

Обобщенная схема криптографической системы, обеспечивающей шифрование передаваемой информации, показана на рис.2.1.

Рисунок 2.1 – Обобщенная схема криптосистемы

Отправитель генерирует открытый текст исходного сообщения М, которое должно быть передано законному получателю по незащищенному каналу. За каналом следит перехватчик с целью перехватить и раскрыть передаваемое сообщение. Для того чтобы перехватчик не смог узнать содержание сообщения М, отправитель шифрует его с помощью обратимого преобразования Е К и получает шифртекст (или криптограмму ) С = Е К (М), который отправляет получателю.

Законный получатель, приняв шифртекст С, расшифровы-вает его с помощью обратного преобразования D = Е К –1 и получает исходное сообщение в виде открытого текста М:

D K (C) = Е К –1 (Е К (М)) = M.

Преобразование Е К выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами. Параметр, с помощью которого выбирается отдельное используемое преобразование, называетсякриптографическим ключом К. Криптосистема имеет разные варианты реализации: набор инструкций, аппаратные средства, комплекс программ компьютера, которые позволяют зашифровать открытый текст и расшифровать шифр-текст различными способами, один из которых выбирается с помощью конкретного ключа К.

Криптографическая система – это однопараметрическое семейство обратимых преобразований

из пространства сообщений открытого текста в пространство шифрованных текстов. Параметр К (ключ) выбирается из конечного множества , называемого пространством ключей.

Преобразование шифрования может быть симметричным или асимметричным относительно преобразования расшифрования. Это важное свойство функции преобразования определяет два класса криптосистем:

· симметричные (одноключевые) криптосистемы;

· асимметричные (двухключевые) криптосистемы (с открытым ключом).

Схема симметричной криптосистемы с одним секретным ключом показана на рис.2.1. В ней используются одинаковые секретные ключи в блоке шифрования и блоке расшифрования.

2.2. Схема асимметричной криптосистемы

Обобщенная схема асимметричной криптосистемы с двумя разными ключами К 1 и К 2 показана на рис. 2.2. В этой криптосистеме один из ключей является открытым, а другой – секретным.

Рисунок 2.2 – Обобщенная схема асимметричной криптосистемы

с открытым ключом

В симметричной криптосистеме секретный ключ надо передавать отправителю и получателю по защищенному каналу распространения ключей, например такому, как курьерская служба. На рис. 2.1 этот канал показан "экранированной" линией. Существуют и другие способы распределения секретных ключей, они будут рассмотрены позднее. В асимметричной криптосистеме передают по незащищенному каналу только открытый ключ, а секретный ключ сохраняют на месте его генерации.

На рис. 2.3 показан поток информации в криптосистеме в случае активных действий перехватчика. Активный перехватчик не только считывает все шифртексты, передаваемые по каналу, но может также пытаться изменять их по своему усмотрению.

Любая попытка со стороны перехватчика расшифровать шифртекст С для получения открытого текста М или зашифровать свой собственный текст М’ для получения правдоподобного шифртекста С’, не имея подлинного ключа, называется крипто-аналитической атакой.

Рисунок 2.3 – Поток информации в криптосистеме при активном

перехвате сообщений

Если предпринятые криптоаналитические атаки не достигают поставленной цели и криптоаналитик не может, не имея подлинного ключа, вывести М из С или С’ из М’, то считается, что такая криптосистема является криптостойкой .

Криптоанализ – это наука о раскрытии исходного текста зашифрованного сообщения без доступа к ключу. Успешный анализ может раскрыть исходный текст или ключ. Он позволяет также обнаружить слабые места в криптосистеме, что, в конечном счете, ведет к тем же результатам.

Фундаментальное правило криптоанализа, впервые сформулированное голландцем А.Керкхоффом еще в XIX веке заключается в том, что стойкость шифра (криптосистемы) должна определяться только секретностью ключа. Иными словами, правило Керкхоффа состоит в том, что весь алгоритм шифрования, кроме значения секретного ключа, известен криптоаналитику противника. Это обусловлено тем, что криптосистема, реализующая семейство криптографических преобразований, обычно рассматривается как открытая система.

2.3. Аппаратно-программные средства защиты компьютерной информации

Аппаратно-программные средства, обеспечивающие повышенный уровень защиты можно разбить на пять основных групп (Рис. 2.4).

Первую группу образуют системы идентификации и аутентификации пользователей . Такие системы применяются для ограничения доступа случайных и незаконных пользователей к ресурсам компьютерной системы. Общий алгоритм работы этих систем заключается в том, чтобы получить от пользователя информацию, удостоверяющую его личность, проверить ее подлинность и затем предоставить (или не предоставить) этому пользователю возможность работы с системой.

При построении подобных систем возникает проблема выбора информации, на основе которой осуществляются процедуры идентификации и аутентификации пользователя. Можно выделить следующие типы:

(1) секретная информация, которой обладает пользователь (пароль, персональный идентификатор, секретный ключ и т.п.); эту информацию пользователь должен запомнить или же могут быть применены специальные средства хранения этой информации);

(2) физиологические параметры человека (отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаза и т.п.) или особенности поведения человека (особенности работы на клавиатуре и т.п.).

Системы идентификации, основанные на первом типе информации, принято считать традиционными . Системы идентификации, использующие второй тип информации, называются биометрическими .

Вторую группу средств, обеспечивающих повышенный уровень защиты, составляют системы шифрования дисковых данных . Основная задача, решаемая такими системами, состоит в защите от несанкционированного использования данных, расположенных на магнитных носителях.

Обеспечение конфиденциальности данных, располагаемых на магнитных носителях, осуществляется путем их шифрования с использованием симметричных алгоритмов шифрования. Основным классификационным признаком для комплексов шифрования служит уровень их встраивания в компьютерную систему.

Работа прикладных программ с дисковыми накопителями состоит из двух этапов – “логического” и “физического”.

Логический этап соответствует уровню взаимодействия прикладной программы с операционной системой (например, вызов сервисных функций чтения/записи данных). На этом уровне основным объектом является файл.

Физический этап соответствует уровню взаимодействия операционной системы и аппаратуры. В качестве объектов этого уровня выступают структуры физической организации данных - сектора диска.

В результате, системы шифрования данных могут осуществлять криптографические преобразования данных на уровне файлов (защищаются отдельные файлы) и на уровне дисков (защищаются диски целиком).

Другим классификационным признаком систем шифрования дисковых данных является способ их функционирования.

По способу функционирования системы шифрования дисковых данных делят на два класса:

(1) системы “прозрачного” шифрования;

(2) системы, специально вызываемые для осуществления шифрования.

Рисунок 2.4 – Аппаратно-программные средства защиты компьютерной информации

В системах прозрачного шифрования (шифрования “на лету”) 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, которые необходимо специально вызывать для выполнения шифрования. К ним относятся, например, архиваторы со встроенными средствами парольной защиты.

К третьей группе средств относятся системы шифрования данных, передаваемых по компьютерным сетям . Различают два основных способа шифрования: канальное шифрование и оконечное (абонентское) шифрование.

В случае канального шифрования защищается вся передаваемая по каналу связи информация, включая служебную. Соответствующие процедуры шифрования реализуются с помощью протокола канального уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI.

Этот способ шифрования обладает следующим достоинством - встраивание процедур шифрования на канальный уровень позволяет использовать аппаратные средства, что способствует повышению производительности системы.

Однако, у данного подхода имеются существенные недостатки:

Шифрованию на данном уровне подлежит вся информация, включая служебные данные транспортных протоколов; это осложняет механизм маршрутизации сетевых пакетов и требует расшифрования данных в устройствах промежуточной коммутации (шлюзах, ретрансляторах и т.п.);

Шифрование служебной информации, неизбежное на данном уровне, может привести к появлению статистических закономерностей в шифрованных данных; это влияет на надежность защиты и накладывает ограничения на использование криптографических алгоритмов.

Оконечное (абонентское) шифрование позволяет обеспечить конфиденциальность данных, передаваемых между двумя прикладными объектами (абонентами). Оконечное шифрование реализуется с помощью протокола прикладного или представительного уровня эталонной модели OSI. В этом случае защищенным оказывается только содержание сообщения, вся служебная информация остается открытой. Данный способ позволяет избежать проблем, связанных с шифрованием служебной информации, но при этом возникают другие проблемы. В частности, злоумышленник, имеющий доступ к каналам связи компьютерной сети, получает возможность анализировать информацию о структуре обмена сообщениями, например, об отправителе и получателе, о времени и условиях передачи данных, а также об объеме передаваемых данных.

Четвертую группу средств защиты составляют системы аутентификации электронных данных .

При обмене электронными данными по сетям связи возникает проблема аутентификации автора документа и самого документа, т.е. установление подлинности автора и проверка отсутствия изменений в полученном документе.

Для аутентификации электронных данных применяют код аутентификации сообщения (имитовставку) или электронную цифровую подпись. При формировании кода аутентификации сообщения и электронной цифровой подписи используются разные типы систем шифрования.

Код аутентификации сообщения МАС (Message Authentication Code) формируют с помощью симметричных систем шифрования данных. Проверка целостности принятого сообщения осуществляется путем проверки кода MAC получателем сообщения.

В отечественном стандарте симметричного шифрования данных (ГОСТ 28147-89) предусмотрен режим выработки имитовставки, обеспечивающий имитозащиту , т.е. защиту системы шифрованной связи от навязывания ложных данных.

Имитовставка вырабатывается из открытых данных посредством специального преобразования шифрования с использованием секретного ключа и передается по каналу связи в конце зашифрованных данных. Имитовставка проверяется получателем сообщения, владеющим секретным ключом, путем повторения процедуры, выполненной ранее отправителем, над полученными открытыми данными.

Электронная цифровая подпись (ЭЦП) представляет собой относительно небольшое количество дополнительной аутентифицирующей цифровой информации, передаваемой вместе с подписываемым текстом.

Для реализации ЭЦП используются принципы асимметричного шифрования. Система ЭЦП включает процедуру формирования цифровой подписи отправителем с использованием секретного ключа отправителя и процедуру проверки подписи получателем с использованием открытого ключа отправителя.

Пятую группу средств, обеспечивающих повышенный уровень защиты, образуют средства управления ключевой информацией . Под ключевой информацией понимается совокупность всех используемых в компьютерной системе или сети криптографических ключей.

Безопасность любого криптографического алгоритма определяется используемыми криптографическими ключами. В случае ненадежного управления ключами злоумышленник может завладеть ключевой информацией и получить полный доступ ко всей информации в компьютерной системе или сети.

Основным классификационным признаком средств управления ключевой информацией является вид функции управления ключами. Различают следующие основные виды функций управления ключами: генерация ключей, хранение ключей и распределение ключей.

Способы генерации ключей различаются для симметричных и асимметричных криптосистем. Для генерации ключей симметричных криптосистем используются аппаратные и программные средства генерации случайных чисел, в частности, схемы с применением блочного симметричного алгоритма шифрования. Генерация ключей для асимметричных криптосистем представляет существенно более сложную задачу в связи с необходимостью получения ключей с определенными математическими свойствами.

Функция хранения ключей предполагает организацию безопасного хранения, учета и удаления ключей. Для обеспечения безопасного хранения и передачи ключей применяют их шифрование с помощью других ключей. Такой подход приводит к концепции иерархии ключей . В иерархию ключей обычно входят главный ключ (мастер-ключ), ключ шифрования ключей и ключ шифрования данных. Следует отметить, что генерация и хранение мастер-ключей являются критическими вопросами криптографической защиты.

Распределение ключей является самым ответственным процессом в управлении ключами. Этот процесс должен гарантировать скрытность распределяемых ключей, а также оперативность и точность их распределения. Различают два основных способа распределения ключей между пользователями компьютерной сети:

1) применение одного или нескольких центров распределения ключей;

2) прямой обмен сеансовыми ключами между пользователями.

ОАНО «ВОЛЖСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Н. ТАТИЩЕВА»

ФАКУЛЬТЕТ «ИНФОРМАТИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ»

Кафедра «Информатика и системы управления»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Методы и средства защиты компьютерной информации»

тема: «Защита каналов связи »

Студент группы ИС-506

Утятников А.А.

Преподаватель:

М.В. Самохвалова

Тольятти 2007

Введение

Защита информации в каналах связи и создание защищённых телекоммуникационных систем

Удаленный доступ к информационным ресурсам. Защита информации, передаваемой по каналам связи

1 Решения на базе сертифицированных криптошлюзов

2 Решения на базе протокола IPSec

Технологии информационной безопасности в информационно-телекоммуникационных системах (ИТС)

Заключение

Введение

Защита (безопасность) информации является неотъемлемой составной частью общей проблемы информационной безопасности, роль и значимость которой во всех сферах жизни и деятельности общества и государства на современном этапе неуклонно возрастают.

Производство и управление, оборона и связь, транспорт и энергетика, банковское дело, финансы, наука и образование, средства массовой информации всё больше зависят от интенсивности информационного обмена, полноты, своевременности, достоверности и безопасности информации.

В связи с этим проблема безопасности информации стала предметом острой озабоченности руководителей органов государственной власти, предприятий, организаций и учреждений независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности.

Бурное развитие средств вычислительной техники открыло перед человечеством небывалые возможности по автоматизации умственного труда и привело к созданию большого числа разного рода автоматизированных информационно-телекоммуникационных и управляющих систем, к возникновению принципиально новых, так называемых информационных технологий.

При выработке подходов к решению проблемы компьютерной, информационной безопасности следует всегда исходить из того, что защита информации и вычислительной системы не является самоцелью. Конечной целью создания системы компьютерной безопасности является защита всех категорий субъектов, прямо или косвенно участвующих в процессах информационного взаимодействия, от нанесения им ощутимого материального, морального или иного ущерба в результате случайных или преднамеренных воздействий на информацию и системы ее обработки и передачи.

1. Защита информации в каналах связи и создание защищённых

телекоммуникационных систем

В условиях нарастающих интеграционных процессов и создания единого информационного пространства во многих организациях ЛАНИТ предлагает провести работы по созданию защищенной телекоммуникационной инфраструктуры, связывающей удаленные офисы фирм в единое целое, а также обеспечение высокого уровня безопасности информационных потоков между ними.

Применяемая технология виртуальных частных сетей позволяет объединять территориально распределенные сети как с помощью защищенных выделенных каналов, так и виртуальных каналов, проходящих через глобальные общедоступные сети. Последовательный и системный подход к построению защищенных сетей предполагает не только защиту внешних каналов связи, но и эффективную защиту внутренних сетей путем выделения замкнутых внутренних контуров VPN. Таким образом, применение технологии VPN позволяет организовать безопасный доступ пользователей в Интернет, защитить серверные платформы и решить задачу сегментирования сети в соответствии с организационной структурой.

Защита информации при передаче между виртуальными подсетями реализуется на алгоритмах асимметричных ключей и электронной подписи, защищающей информацию от подделки. Фактически данные, подлежащие межсегментной передаче, кодируются на выходе из одной сети, и декодируются на входе другой сети, при этом алгоритм управления ключами обеспечивает их защищенное распределение между оконечными устройствами. Все манипуляции с данными прозрачны для работающих в сети приложений.

2. Удаленный доступ к информационным ресурсам. Защита

информации, передаваемой по каналам связи

При межсетевом взаимодействии между территориально удаленными объектами компании возникает задача обеспечения безопасности информационного обмена между клиентами и серверами различных сетевых служб. Сходные проблемы имеют место и в беспроводных локальных сетях (Wireless Local Area Network, WLAN), а также при доступе удаленных абонентов к ресурсам корпоративной информационной системы. В качестве основной угрозы здесь рассматривается несанкционированное подключение к каналам связи и осуществление перехвата (прослушивания) информации и модификация (подмена) передаваемых по каналам данных (почтовые сообщения, файлы и т.п.).

Для защиты данных, передаваемых по указанным каналам связи, необходимо использовать соответствующие средства криптографической защиты. Криптопреобразования могут осуществляться как на прикладном уровне (или на уровнях между протоколами приложений и протоколом TCP/IP), так и на сетевом (преобразование IP-пакетов).

В первом варианте шифрование информации, предназначенной для транспортировки по каналу связи через неконтролируемую территорию, должно осуществляться на узле-отправителе (рабочей станции - клиенте или сервере), а расшифровка - на узле-получателе. Этот вариант предполагает внесение существенных изменений в конфигурацию каждой взаимодействующей стороны (подключение средств криптографической защиты к прикладным программам или коммуникационной части операционной системы), что, как правило, требует больших затрат и установки соответствующих средств защиты на каждый узел локальной сети. К решениям данного варианта относятся протоколы SSL, S-HTTP, S/MIME, PGP/MIME, которые обеспечивают шифрование и цифровую подпись почтовых сообщений и сообщений, передаваемых с использованием протокола http.

Второй вариант предполагает установку специальных средств, осуществляющих криптопреобразования в точках подключения локальных сетей и удаленных абонентов к каналам связи (сетям общего пользования), проходящим по неконтролируемой территории. При решении этой задачи необходимо обеспечить требуемый уровень криптографической защиты данных и минимально возможные дополнительные задержки при их передаче, так как эти средства туннелируют передаваемый трафик (добавляют новый IP-заголовок к туннелируемому пакету) и используют различные по стойкости алгоритмы шифрования. В связи с тем, что средства, обеспечивающие криптопреобразования на сетевом уровне полностью совместимы с любыми прикладными подсистемами, работающими в корпоративной информационной системе (являются «прозрачными» для приложений), то они наиболее часто и применяются. Поэтому, остановимся в дальнейшем на данных средствах защиты информации, передаваемой по каналам связи (в том числе и по сетям общего доступа, например, Internet). Необходимо учитывать, что если средства криптографической защиты информации планируются к применению в государственных структурах, то вопрос их выбора должен решаться в пользу сертифицированных в России продуктов.

.1 Решения на базе сертифицированных криптошлюзов

Для реализации второго варианта и обеспечения конфиденциальности и достоверности информации, передаваемой между объектами компании по каналам связи, можно использовать сертифицированные криптошлюзы (VPN-шлюзы). Например, Континент-К, VIPNet TUNNEL, ЗАСТАВА-Офис компаний НИП «Информзащита», Инфотекс, Элвис+. Эти устройства обеспечивают шифрование передаваемых данных (IP-пакетов) в соответствии с ГОСТ 28147-89, а также скрывают структуру локальной сети, защищают от проникновения извне, осуществляют маршрутизацию трафика и имеют сертификаты Гостехкомиссии РФ и ФСБ (ФАПСИ).

Криптошлюзы позволяют осуществить защищенный доступ удаленных абонентов к ресурсам корпоративной информационной системы (рис. 1). Доступ производится с использованием специального программного обеспечения, которое устанавливается на компьютер пользователя (VPN-клиент) для осуществления защищенного взаимодействия удаленных и мобильных пользователей с криптошлюзом. Программное обеспечение криптошлюза (сервер доступа) проводит идентификацию и аутентификацию пользователя и осуществляет его связь с ресурсами защищаемой сети.

Рисунок 1. - «Удаленный доступ по защищенному каналу с

использованием криптошлюза»

С помощью криптошлюзов можно формировать виртуальные защищенные каналы в сетях общего пользования (например, Internet), гарантирующие конфиденциальность и достоверность информации и организовывать виртуальные частные сети (Virtual Private Network - VPN), которые представляют собой объединение локальных сетей или отдельных компьютеров, подключенных к сети общего пользования в единую защищенную виртуальную сеть. Для управления такой сетью обычно используется специальное программное обеспечение (центр управления), которое обеспечивает централизованное управление локальными политиками безопасности VPN-клиентов и криптошлюзов, рассылает для них ключевую информацию и новые конфигурационные данные, обеспечивает ведение системных журналов. Криптошлюзы могут поставляться как программные решения, так и как аппаратно-программные комплексы. К сожалению, большинство из сертифицированных криптошлюзов не поддерживает протокол IPSec и, поэтому они функционально не совместимы с аппаратно-программными продуктами других производителей.

.2 Решения на базе протокола IPSec

Протокол IP Security (IPSec) является базовым для построения систем безопасности сетевого уровня, представляет собой набор открытых международных стандартов и поддерживается большинством производителей решений по защите сетевой инфраструктуры. Протокол IPSec позволяет организовать на сетевом уровне потоки защищенных и аутентичных данных (IP-пакетов) между различными взаимодействующими принципалами, включая компьютеры, межсетевые экраны, маршрутизаторы, и обеспечивает:

· аутентификацию, шифрование и целостность передаваемых данных (IP-пакетов);

· защиту от повторной передачи пакетов (replay attack);

· создание, автоматическое обновление и защищенное распространение криптографических ключей;

· использование широкого набора алгоритмов шифрования (DES, 3DES, AES) и механизмов контроля целостности данных (MD5, SHA-1). Существуют программные реализации протокола IPSec, использующие российские алгоритмы шифрования (ГОСТ 28147-89), хеширования (ГОСТ Р 34.11-94), электронной цифровой подписи (ГОСТ Р 34.10-94);

· аутентификацию объектов сетевого взаимодействия на базе цифровых сертификатов.

Текущий набор стандартов IPSec включает в себя базовые спецификации, определенные в документах RFC (RFC 2401-2412, 2451). Request for Comments (RFC) - серия документов группы Internet Engineering Task Force (IETF), начатая в 1969 году и содержащая описания набора протоколов Internet. Архитектура системы определена в RFC 2401 «Security Architecture for Internet Protocol», а спецификации основных протоколов в следующих RFC:

· RFC 2402 «IP Authentication Header» - спецификация протокола AH, обеспечивающего целостность и аутентификацию источника передаваемых IP-пакетов;

· RFC 2406 «IP Encapsulating Security Payload» - спецификация протокола ESP, обеспечивающая конфиденциальность (шифрование), целостность и аутентификацию источника передаваемых IP-пакетов;

· RFC 2408 «Internet Security Association and Key Management Protocol» - спецификация протокола ISAKMP, обеспечивающего согласование параметров, создание, изменение, уничтожение защищенных виртуальных каналов (Security Association - SA) и управление необходимыми ключами;

· RFC 2409 «The Internet Key Exchange» - спецификация протокола IKE (включает в себя ISAKMP), обеспечивающего согласование параметров, создание, изменение и уничтожение SA, согласование, генерацию и распространение ключевого материала, необходимого для создания SA.

Протоколы AH и ESP могут использоваться как совместно, так и отдельно. Протокол IPSec для обеспечения безопасного сетевого взаимодействия использует симметричные алгоритмы шифрования и соответствующие ключи. Механизмы генерации и распространения таких ключей предоставляет протокол IKE.

Защищенный виртуальный канал (SA) - важное понятие в технологии IPSec. SA - направленное логическое соединение между двумя системами, поддерживающими протокол IPSec, которое однозначно идентифицируется следующими тремя параметрами:

· индексом защищенного соединения (Security Parameter Index, SPI - 32-битная константа, используемая для идентификации различных SA c одинаковыми IP-адресом получателя и протоколом безопасности);

· IP-адресом получателя IP-пакетов (IP Destination Address);

· протоколом безопасности (Security Protocol - один из AH или ESP протоколов).

В качестве примера, на рисунке 2 приводится решение удаленного доступа по защищенному каналу компании Cisco Systems на базе протокола IPSec. На компьютер удаленного пользователя устанавливается специальное программное обеспечение Cisco VPN Client. Существуют версии данного программного обеспечения для различных операционных систем - MS Windows, Linux, Solaris.

Рисунок 2. - «Удаленный доступ по защищенному каналу с

использованием VPN-концентратора»

VPN Client взаимодействует с Cisco VPN Series 3000 Concentrator и создает защищенное соединение, которое называется IPSec-туннелем, между компьютером пользователя и частной сетью, находящейся за VPN-концентратором. VPN-концентратор представляет собой устройство, которое терминирует IPSec-туннели от удаленных пользователей и управляет процессами установки защищенных соединений с VPN-клиентами, установленными на компьютерах пользователей. К недостаткам такого решения можно отнести отсутствие поддержки компанией Cisco Systems российских алгоритмов шифрования, хеширования и электронной цифровой подписи.

3. Технологии информационной безопасности в информационно-

телекоммуникационных системах (ИТС)

телекоммуникационный защита информация канал связь

Эффективная поддержка процессов государственного управления с использованием средств и информационных ресурсов (ИИР) возможна только в том случае, если система будет обладать свойством «защищенности», которое обеспечивается реализацией комплексной системы защиты информации, включающей базовые компоненты защиты - систему управления доступом на объекты ИТС, систему видеонаблюдения и систему безопасности информации.

Краеугольным камнем комплексной системы защиты является система безопасности информации, концептуальные положения которой вытекают из особенностей построения системы и составляющих ее подсистем и понятия «защищенной» системы, которое может быть сформулировано следующим образом:

Защищенная ИТС - информационно-телекоммуникационная система, обеспечивающая устойчивое выполнение целевой функции в рамках заданного перечня угроз безопасности и модели действий нарушителя.

Перечень угроз безопасности и модель действий нарушителя определяется широким спектром факторов, включающих эксплуатационный процесс ИТС, возможные ошибочные и несанкционированные действий обслуживающего персонала и пользователей, отказы и сбои оборудования, пассивные и активные действия нарушителей.

При построении ИТС органам государственной власти (ОГВ) целесообразно рассматривать три базовые категории угроз безопасности информации, которые могут привести к нарушению выполнения основной целевой функции системы - эффективная поддержка процессов государственного управления:

· отказы и сбои в аппаратных средствах системы, аварийные ситуации и т.п. (события без участия человека);

· ошибочные действия и непреднамеренные несанкционированные действия обслуживающего персонала и абонентов системы;

Несанкционированные действия нарушителя могут относиться к пассивным действиям (перехват информации в канале связи, перехват информации в технических каналах утечки) и к активным действиям (перехват информации с носителей информации с явным нарушением правил доступа к информационным ресурсам, искажение информации в канале связи, искажение, включая уничтожение, информации на носителях информации с явным нарушением правил доступа к информационным ресурсам, введение дезинформации).

Со стороны нарушителя могут осуществляться также активные действия, направленные на анализ и преодоление системы защиты информации. Данный тип действия целесообразно выделить в отдельную группу, поскольку, преодолев систему защиты, нарушитель может выполнять действия без явного нарушения правил доступа к информационным ресурсам.

В указанном выше типе действий целесообразно выделить возможные действия, направленные на внедрение аппаратно-программных закладок в оборудование ИТС, что в первую очередь определяется использованием зарубежного оборудования, элементной базы и программного обеспечения.

На основе анализа архитектуры ИТС и угроз может быть сформирована общая архитектура системы безопасности информации, включающая следующие основные подсистемы:

· подсистему управления системой безопасности информации;

· подсистему безопасности в информационной подсистеме;

· подсистему безопасности в телекоммуникационной подсистеме;

· подсистему безопасности при межсетевом взаимодействии;

· подсистему выявления и противодействия активным действиям нарушителей;

· подсистему выявления и противодействия возможным аппаратно-программным закладкам.

Следует отметить, что последние три подсистемы, в общем случае, являются компонентами второй и третьей подсистем, но с учетом сформулированных выше особенностей, целесообразно их рассматривать как отдельные подсистемы.

Основой системы безопасности информации в ИТС и каждой из ее подсистем является Политика безопасности в ИТС и ее подсистемах, ключевыми положениями которой являются требования использования следующих базовых механизмов и средств обеспечения безопасности информации:

· идентификация и аутентификация абонентов ИТС, оборудования ИТС, обрабатываемой информации;

· контроль информационных потоков и жизненного цикла информации на базе меток безопасности;

· управление доступом к ресурсам ИТС на основе сочетания дискреционной, мандатной и ролевой политик и межсетевого экранирования;

· криптографическая защита информации;

· технические средства защиты;

· организационные и режимные меры.

Приведенный перечень механизмов защиты определяется целями системы защиты информации в ИТС, среди которых будем выделять следующие пять основных:

· управление доступом к информационным ресурсам ИТС;

· обеспечение конфиденциальности защищаемой информации;

· контроль целостности защищаемой информации;

· неотрицаемость доступа к информационным ресурсам;

· готовность информационных ресурсов.

Реализация указанных механизмов и средств защиты базируется на интеграции аппаратно-программных средств защиты в аппаратно-программные средства ИТС и обрабатываемую информацию.

Отметим, что под термином «информация» в ИТС понимаются следующие виды информации:

· пользовательская информация (информация, необходимая для управления и принятие решений);

· служебная информация (информация, обеспечивающая управлением оборудованием ИТС);

· специальная информация (информация, обеспечивающая управление и работу средств защиты);

· технологическая информация (информация, обеспечивающая реализацию всех технологий обработки информации в ИТС).

При этом защите подлежат все перечисленные виды информации.

Важно отметить, что без применения автоматизированных средств управления системой безопасности информации невозможно обеспечить устойчивую работу системы безопасности в территориально-распределенной системе обработки информации, взаимодействующей как с защищенными, так и не защищенными системами в контуре ИТС и обрабатывающей информацию различного уровня конфиденциальности.

Основными целями подсистемы управления безопасностью информации являются:

· формирование, распределение и учет специальной информации, используемой в подсистемах защиты (ключевая информация, парольная информация, метки безопасности, права доступа к информационным ресурсам и т.п.);

· конфигурирование и управление средствами обеспечения безопасности информации;

· согласование политик безопасности во взаимодействующих системах, включая специальную информацию;

· мониторинг системы безопасности;

· актуализация Политики безопасности в ИТС с учетом различных периодов эксплуатации, внедрения в ИТС новых технологий обработки информации.

Реализация подсистемы управления безопасностью информации требует создания единого центра управления, взаимодействующего с локальными центрами управления безопасностью телекоммуникационной и информационной подсистемам ИТС, центрами управления безопасностью информации во взаимодействующих сетях и агентами безопасности информации на объектах системы.

Архитектура системы управления безопасностью информации должна быть фактически идентична архитектуре самой ИТС, а с точки зрения ее реализации должны выполняться следующие принципы:

· центр управления безопасностью информации и локальные центры управления должны реализовываться на выделенных аппаратно-программных средствах с использованием отечественных средств;

· агенты управления безопасностью должны интегрироваться в аппаратно-программные средства рабочих мест системы с возможностью независимого от них управления со стороны центра и локальных центров.

Подсистема безопасности информации в информационной подсистеме ИТС - одна из наиболее сложных подсистем как с точки зрения механизмов защиты, так и их реализации.

Сложность этой подсистемы определяется тем, что именно в данной подсистеме выполняется основной объем обработки информации, при этом в ней сосредоточены основные ресурсы по доступу к информации абонентов системы - абоненты непосредственно имеют санкционированный доступ как к информации, так и к функциям ее обработки. Именно поэтому основу данной подсистемы составляет система управления доступом к информации и функциям ее обработки.

Базовым механизмом реализации санкционированного доступа к информации и функциям ее обработки является механизм защиты информационных ресурсов от несанкционированных действий, основными компонентами которого являются:

· организационно-технические средства управления доступом к объектам системы, информации и функциям ее обработки;

· система регистрации и учета работы системы и абонентов системы;

· подсистема обеспечения целостности;

· криптографическая подсистема.

Основой реализации отмеченной защиты является архитектурное построение информационной составляющей ИТС - создание логически и информационно выделенных объектов информационного компонента ИТС (банки данных, информационно-справочные комплексы, ситуационные центры). Это позволит реализовать криптографически независимые изолированные объекты, функционирующие по технологии клиент-сервер и не предоставляющие непосредственного доступа к хранилищам информации и функциям ее обработки - вся обработки производится по санкционированного запросу пользователей на базе предоставленных им полномочий.

Для санкционированного предоставления информационных ресурсов абонентам применяются следующие методы и механизмы:

· метки безопасности информации;

· идентификация и аутентификация абонентов и оборудования системы;

· криптографическая защита информации при хранении;

· криптографический контроль целостности информации при хранении.

При реализации подсистемы безопасности в телекоммуникационном компоненте ИТС необходимо учитывать наличие каналов связи как на контролируемой, так и на не контролируемой территории.

Обоснованным способом защиты информации в каналах связи является криптографическая защита информации в каналах связи на не контролируемой территории в сочетании с организационно-техническими средствами защиты информации в каналах связи на контролируемой территории, с перспективой перехода на криптографическую защиту информации во всех каналах связи ИТС, в том числе с использованием методов технологии VPN. Ресурсом защиты информации в телекоммуникационной подсистеме (с учетом наличия нарушителей с легальным доступом к телекоммуникационным ресурсам) является разграничение доступа к телекоммуникационным ресурсам с регистрацией потоков информации и регламента работы абонентов.

Типовым решением защиты информации в каналах связи является применение абонентского и линейного контуров защиты в сочетании с алгоритмическими и техническими средствами защиты, обеспечивающих (как напрямую, так и косвенно), следующие механизмы защиты:

· защита от утечки информации в каналы связи и в технические каналы;

· контроль сохранности информации при передаче по каналам связи;

· защита от возможных атак нарушителя по каналам связи;

· идентификация и аутентификация абонентов;

· управление доступом к ресурсам системы.

Подсистема безопасности при межсетевом обмене в ИТС основывается на следующих механизмах безопасности:

· управлении доступом к ресурсам межсетевого обмена (межсетевое экранирование);

· идентификации и аутентификации абонентов (включая криптографические способы аутентификации);

· идентификации и аутентификации информации;

· криптографической защиты информации в каналах связи на неконтролируемой территории, а в перспективе - во всех каналах связи;

· криптографической изоляции взаимодействующих систем.

Важное значение в рассматриваемой подсистеме имеет реализация технологии виртуальных частных сетей (VPN), свойства которых во многом решают вопросы как защиты информации в каналах связи, так и противодействия атакам нарушителей со стороны каналов связи.

· одной из функций ИТС является принятие решений по управлению как отдельными ведомствами и предприятиями, так и государством в целом на основе аналитической обработки информации;

· не исключается существование нарушителей среди абонентов, взаимодействующих с ИТС систем.

Подсистема выявления и противодействия активным действиям нарушителя реализуется на двух основных компонентах: аппаратно-программных средствах выявления и противодействия возможным атакам нарушителей по каналам связи и архитектуре защищенной сети.

Первый компонент - компонент выявления возможных атак, предназначен для защиты в тех подсистемах ИТС, в которых принципиально возможны действия нарушителя в части атак на информационные ресурсы и оборудование ИТС, второй компонент - предназначен для исключения таких действий или существенное их затруднение.

Основными средствами второго компонента являются аппаратно-программные средства, обеспечивающие реализацию методов защиты в соответствии с технологией виртуальных частных сетей (VPN) как при взаимодействии различных объектов ИТС в соответствии с их структурой, так внутри отдельных объектов и подсетей на базе межсетевых экранов или межсетевых экранов со встроенными средствами криптографической защиты.

Подчеркнем, что наиболее эффективное противодействие возможным атакам обеспечивают криптографические средства линейного контура защиты и межсетевого криптографического шлюза для внешних нарушителей и средства управления доступом к информационным ресурсам для легальных пользователей, относящихся к категории нарушителя.

Подсистема выявления и противодействия возможным аппаратно-программным закладкам реализуется комплексом организационно-технических мероприятий при изготовлении и эксплуатации оборудования ИТС, включающем следующие основные мероприятия:

· специальную проверку оборудования и элементной базы зарубежного производства;

· эталонирование программного обеспечения;

· проверка свойств элементной базы, влияющих на эффективность системы защиты;

· проверку целостности программного обеспечения с использованием криптографических алгоритмов.

Одновременно с другими задачами вопрос противодействия возможным аппаратно-программным закладкам обеспечивают и другие средства защиты:

· линейный контур криптографической защиты, обеспечивающий защиту от активизации возможных программных закладок по каналам связи;

· архивирование информации;

· резервирование (дублирование аппаратных средств).

Средствами ИТС на различных объектах системы пользователям ОГВ могут предоставляться различные услуги по передаче информации и информационному обслуживанию, включая:

· защищенную подсистему документооборота;

· удостоверяющие центры;

· защищенную подсистему передачи телефонной информации, данных и организации видеоконференции;

· защищенную подсистему официального информирования, включая создание и обслуживание официальных сайтов руководителей федерального и регионального уровней.

Отметим, что защищенная подсистема документооборота жестко связана с удостоверяющими центрами, обеспечивающими реализацию механизма цифровой подписи.

Рассмотрим более подробно интеграцию средств обеспечения безопасности информации в систему электронного документооборота, в подсистему передачи телефонной информации, подсистему официального информирования и официальный сайт руководителей различного уровня.

Базовым механизмом защиты информации в системе электронного документооборота является цифровая электронная подпись, обеспечивающая идентификацию и аутентификацию документов и абонентов, а также контроль их целостности.

Поскольку особенности системы документооборота ИТС определяются наличием информационного обмена между различными объектами и ведомствами (включая возможный информационный обмен между защищенными и незащищенными системами), а также использованием различных технологий обработки документов в различных ведомствах, то реализация защищенного документооборота с учетом сформулированных факторов требует выполнения следующих мероприятий:

· унификации формата документов в различных ведомствах;

· согласование политик безопасности в различных ведомствах.

Разумеется, что отмеченные требования могут быть решены частично и использованием шлюзов между взаимодействующими системами.

Удостоверяющие центры по своей сути представляют собой распределенную базу данных, обеспечивающих реализацию цифровой подписи в системе документооборота. Несанкционированный доступ к информационным ресурсам этой базы данных полностью разрушает свойство защищенности электронного документооборота. Отсюда вытекают основные особенности системы защиты информации на удостоверяющих центрах:

· управление доступом к ресурсам базы данных удостоверяющих центров (защита от НСД к ресурсам);

· обеспечение устойчивой работы удостоверяющих центров в условиях возможных отказов и сбоев, аварийных ситуациях (защита от разрушения информации баз данных).

Реализация указанных механизмов может быть выполнена в два этапа: на первом этапе механизмы защиты реализуются с использованием организационно-технических мер защиты и режимных мероприятий, включая использование отечественной сертифицированной операционной системы, а на втором - производится интеграция криптографических способов защиты в аппаратно-программные средства при хранении и обработке информации на удостоверяющих центрах.

Особенности защиты трафика различного вида, передаваемого в ИТС, (телефонного трафика, данных и трафика видеоконференцсвязи), можно разделить на два класса:

· особенности защиты абонентского оборудования, которые определяются необходимостью защиты информации различного типа в том числе и одновременно (видеоинформация и речь, а, возможно, и данные), а также необходимостью защиты информации различного типа от утечки в технические каналы.

· особенности защиты оборудования системы передачи информации определенного вида, которые определяются необходимостью защиты от несанкционированного доступа к услугам телефонной связи, передачи данных, конференцсвязи и ее ресурсам.

Для указанных классов базовыми механизмами защиты являются:

· технические средства защиты информации от утечки в технические каналы, реализуемые стандартными средствами;

· управление доступом к ресурсам, обеспечивающим организацию связи различных видов, в основе которого лежит идентификация и аутентификация возможных подключений различных пользователей и оборудования к оборудованию связи.

Особенностью защищенной подсистемы официального информирования является наличие потоков информации в двух направлениях - от ИТС к внешним системам, включая отдельных граждан страны, а также от внешних систем к ИТС (информационный обмен с незащищенными объектами).

На основе информации, поступающей от внешних систем, вырабатываются решения в интересах как отдельных организаций, ведомств и регионов, так и государства в целом, а от информации, поступающих во внешние системы, зависит исполнение выработанных решений также на всех уровнях государственного управления.

Поэтому, в первом случае основными требованиями, предъявляемыми к функционированию системы с точки зрения ее безопасности являются целостность предоставляемой информации, оперативность предоставления информации, включая ее обновление, достоверность источника информации, контроль доведения информации до получателя.

Во втором случае - достоверность предоставляемой информации, достоверность источника информации, оперативность доведения информации, а также контроль доведения информации до получателя. В основном перечисленные требования обеспечиваются стандартными механизмами защиты (криптографические способы контроля целостности информации, идентификации и аутентификации абонентов и информации).

Отличительной особенностью, характерной для данной подсистемы является необходимость контроля достоверности информации, поступающей от внешних систем и являющейся исходным материалом для выработки решений, в том числе и в интересах государства. Эта задача решается с использованием аналитических методов контроля достоверности информации, обеспечивающих устойчивость выработанных решений в условиях поступления недостоверной информации, и организационно-технических мер, обеспечивающих подтверждение поступающей информации.

Главными целями системы защиты информации на сайте руководителей федерального и регионального уровней являются исключение попадания на сайт информации, не предназначенной для этого, а также обеспечение целостности информации, представленной на сайте.

Базовый механизм защиты, реализованный на сайте должен обеспечивать управление доступом к сайту со стороны внутренней системы, обеспечивающей предоставление информации на сайт, а также управление доступом со стороны внешних систем к ресурсам сайта.

Реализация защиты основана на создании «демилитаризованной» зоны на основе межсетевых экранов (шлюзов), обеспечивающих:

Фильтрацию информации в направлении от внутренней системы к сайту с контролем доступа к сайту со стороны внутренней системы (идентификацией и аутентификацией источника информации) и фильтрацию информации с использованием меток безопасности;

Контроль целостности информационных ресурсов на сайте и обеспечение устойчивой работы сайта в условиях возможных искажений информации;

контроль доступа со стороны внешних систем к ресурсам сайта;

фильтрацию запросов, поступающих на сайт со стороны внешних систем.

Одним из важнейших вопросов при решении задач обеспечения безопасности информации является совершенствование нормативной базы в части безопасности информации.

Необходимость совершенствования нормативной базы определяется двумя основными факторами - наличием информационного обмена между различными ведомствами, наличием большого количества видов и типов информации, циркулирующей в ИТС.

В части обеспечения безопасности информации в ИТС совершенствование нормативной базы необходимо проводить по следующим направлениям:

· создание единых требований по обеспечению безопасности информации и на их основе единой концепции обеспечения безопасности, обеспечивающей возможность согласования политик безопасности в различных ведомствах и ИТС в целом, включая различные периоды эксплуатации;

· создание единого стандарта на документальную информацию, обеспечивающего внедрение унифицированных меток безопасности и снижающего затраты на трансляцию документов при межведомственном взаимодействии;

· создание положений межведомственного взаимодействия, обеспечивающих постоянный мониторинг безопасности информации при межведомственном взаимодействии.

Заключение

В данной курсовой работе были рассмотрены следующие принципы:

· архитектура ИТС и базовые технологии обработки информации в ИТС должны создаваться с учетом эволюционного перехода на средства отечественной разработки;

· автоматизированные рабочие места ИТС системы безопасности информации должны создаваться на аппаратно-программной платформе отечественного производства (ЭВМ отечественной сборки, отечественная операционная система, отечественные программные средства);

· архитектура ИТС и базовые технологии обработки информации в ИТС должны создаваться с учетом возможности использования на первом этапе действующих аппаратно-программных средств защиты с последующей заменой их на перспективные средства защиты информации.

Выполнение этих требований обеспечит непрерывность и заданную эффективность защиты информации в переходный период от использования в ИТС технологий обработки информации в сочетании с технологиями защиты информации к использованию в ИТС защищенных технологий обработки информации.

Список используемой литературы

1. Константин Кузовкин. Удаленный доступ к информационным ресурсам. Аутентификация. // Директор информационной службы - 2003 - №9.

2. Константин Кузовкин. Защищенная платформа для Web-приложений. // Открытые системы - 2001 - №4.

Алексей Лукацкий. Неизвестная VPN. // Компьютер-Пресс - 2001 - №10.

Интернет-ресурсы: http://www.niia.ru/document/Buk_1, www.i-teco.ru/article37.html.

Протокол Kerberos

Протоколы аутентификации:

3. Аутентификация с помощью открытого ключа

Описание DSA

p = простое число длинной L битов, где L принимает значение, кратное 64, в диапазоне от 512 до 1024.

q= 160-битовой простое число - множитель p-1

g = , где h - любое число, меньшее p-1, для которого больше 1

x = число, меньшее q

Используется однонаправленная хэш-функция: Н(m).

Первые три параметра, p, q, g, открыты и могут быть общими для пользователей сети. Закрытым ключом является х, а открытым - у. Чтобы подписать сообщение, m:

1. А генерирует случайное число k, меньше q

2. А генерирует

Его подписью служат параметры r и s, он посылает их В

3. В проверяет подпись, вычисляя

Если v=r, то подпись правильна.

Резюме

Система стандартов IPSec вобрала в себя прогрессивные методики и достижения в области сетевой безопасности. Система IPSec прочно занимает лидирующие позиции в наборе стандартов для создания VPN. Этому способствует ее открытое построение, способное включать все новые достижения в области криптографии. IPsec позволяет защитить сеть от большинства сетевых атак, «сбрасывая» чужие пакеты еще до того, как они достигнут уровня IP на принимающем компьютере. В защищаемый компьютер или сеть могут войти только пакеты от зарегистрированных партнеров по взаимодействию.

IPsec обеспечивает:

• аутентификацию - доказательство отправки пакетов вашим партнером по взаимодействию, то есть обладателем разделяемого секрета;
• целостность - невозможность изменения данных в пакете;
• конфиденциальность - невозможность раскрытия передаваемых данных;
• надежное управление ключами - протокол IKE вычисляет разделяемый секрет, известный только получателю и отправителю пакета;
• туннелирование - полную маскировку топологии локальной сети предприятия

Работа в рамках стандартов IPSec обеспечивает полную защиту информационного потока данных от отправителя до получателя, закрывая трафик для наблюдателей на промежуточных узлах сети. VPN-решения на основе стека протоколов IPSec обеспечивают построение виртуальных защищенных сетей, их безопасную эксплуатацию и интеграцию с открытыми коммуникационными системами.

Защита на прикладном уровне

Протокол SSL

Протокол SSL (Secure Socket Layer - уровень защищенных сокетов), разработанный Netscape Communications при участии RSA Data Security, предназначен для реализации защищенного обмена информацией в клиент/серверных приложениях. На практике SSL широко реализуется только совместно с протоколом прикладного уровня HHTP.

Функции безопасности, предоставляемые протоколом SSL:

• шифрование данных с целью предотвратить раскрытие конфиденциальных данных во время передачи;
• подписывание данных с целью предотвратить раскрытие конфиденциальных данных во время передачи;
• аутентификация клиента и сервера.

Протокол SSL использует криптографические методы защиты информации для обеспечения безопасности информационного обмена. Данный протокол выполняет взаимную аутентификацию, обеспечивает конфиденциальность и аутентичность передаваемых данных. Ядро протокола SSL - технология комплексного использования симметричных и асимметричных криптосистем. Взаимная аутентификация сторон выполняется при помощи обмена цифровыми сертификатами открытых ключей клиента и сервера, заверенными цифровой подписью специальных сертификационных центров. Конфиденциальность обеспечивается шифрованием передаваемых данных с использованием симметричных сессионных ключей, которыми стороны обмениваются при установлении соединения. Подлинность и целостность информации обеспечиваются за счет формирования и проверки цифровой подписи. В качестве алгоритмов асимметричного шифрования применяются алгоритм RSA и алгоритм Диффи-Хеллмана.

Рисунок 9 Криптозащищенные туннели, сформированные на основе протокола SSL

Согласно протоколу SSL криптозащищенные туннели создаются между конечными точками виртуальной сети. Клиент и сервер функционируют на компьютерах в конечных точках туннеля (рис. 9)

Протокол диалога SSL имеет два основных этапа формирования и поддержки защищаемого соединения:

• установление SSL-сессии;
• защищенное взаимодействие.

Первый этап отрабатывается перед непосредственной защитой информационного обмена и выполняется по протоколу начального приветствия (Handshake Protocol), входящему в состав протокола SSL. При установлении повторного соединения, возможно сформировать новые сеансовые ключи на основе старого общего секрета.

В процессе установления SSL - сессии решаются следующие задачи:

• аутентификация сторон;
• согласование криптографических алгоритмов и алгоритмов сжатия, которые будут использоваться при защищенном информационном обмене;
• формирование общего секретного мастер-ключа;
• генерация на основе сформированного мастер-ключа общих секретных сеансовых ключей для криптозащиты информационного обмена.

Рисунок 10 Процесс аутентификации клиента сервером

В протоколе SSL предусмотрено два типа аутентификации:

• аутентификация сервера клиентом;
• аутентификация клиента сервером.

Клиентское/серверное ПО, поддерживающее SSL, может с помощью стандартных приемов криптографии с открытым ключом проверить, что сертификат сервера/клиента и открытый ключ действительны и были выданы источником сертификатов из списка доверенных источников. Пример процесса аутентификации клиента сервером представлен на рисунке 10.

Схема применения протокола

До передачи сообщение по линии передачи данных, сообщение проходит следующие этапы обработки:

1.Сообщение фрагментируется на блоки, пригодные для обработки;

2.Данные сжимаются (опционально);

3.Генерируется MAC ключ ;

4.Данные зашифровываются с помощью ключа ;

1.Используя ключ , данные расшифровываются;

2.Проверяется MAC ключ ;

3.Происходит декомпрессия данных (если использовалось сжатие);

4.Сообщение собирается из блоков и получатель читает сообщение.

Аутентичное распределение ключей

A , Клиент	CA Удостоверяющий центр	B , Сервер
Генерация пары ключей цифровой подписи: . Передача в УЦ	- симметричная схема шифрования; - схема открытого шифрования; - схема ЦП; - любые функции (лучше ОНФ)	Генерация пары ключей схемы открытого шифрования: . Передача в УЦ
K - случайный сеансовый ключ.
		Если , то K принимается как аутентичный общий секретный ключ

Рабочий этап

A		B
	Симметричная схема шифрования
. . .	и т.д.	. . .

Атаки на протокол SSL

Как и другие протоколы, SSL подвержен атакам, связанным с не доверенной программной средой, внедрение программ-закладок и др.:

• Атака отклика. Заключается в записи злоумышленником успешной коммуникационной сессии между клиентом и сервером. Позднее, он устанавливает соединение с сервером, используя записанные сообщения клиента. Но при помощи уникального идентификатора соединения "nonce" SSL отбивает эту атаку. Коды этих идентификаторов имеют длину 128 бит, в связи с чем злоумышленнику необходимо записать 2^64 идентификаторов, чтобы вероятность угадывания была 50%. Количество необходимых записей и низкую вероятность угадывания делают эту атаку бессмысленной.
• Атака протокола рукопожатия. Злоумышленник может попытаться повлиять на процесс обмена рукопожатиями для того, чтобы стороны выбрали разные алгоритмы шифрования. Из-за того, что многие реализации поддерживают экспортированное шифрование, а некоторые даже 0-шифрование или MAC-алгоритм, эти атаки представляют большой интерес. Для реализации такой атаки злоумышленнику необходимо подменить одно или более сообщений рукопожатия. Если это происходит, то клиент и сервер вычислят различные значения хэшей сообщения рукопожатия. В результате чего стороны не примут друг от друга сообщения "finished". Без знания секрета злоумышленник не сможет исправить сообщение "finished", поэтому атака может быть обнаружена.
• Раскрытие шифров. SSL зависит от нескольких криптографических технологий. Шифрование с общедоступным ключом RSA используется для пересылки ключей сессии и аутентификации клиента/сервера. В качестве шифра сессии применяются различные криптографические алгоритмы. Если осуществлена успешная атака на эти алгоритмы, SSL не может уже считаться безопасным. Атаки против определенных коммуникационных сессий могут производиться путем записи сессии, и затем предпринимается попытка подобрать ключ сессии или ключ RSA. В случае успеха открывается возможность прочесть переданную информацию.
• Злоумышленник посередине. Man-in-the-Middle атака предполагает наличие трех сторон: клиента, сервера и злоумышленника. Злоумышленник, находясь между ними, может перехватывать обмен сообщениями между клиентом и сервером. Атака является эффективной только если для обмена ключами применяется алгоритм Диффи-Хэлмана, так как целостность принимаемой информации и ее источник проверить невозможно. В случае SSL такая атака невозможна из-за использования сервером сертификатов, заверенных центром сертификации.

Протокол TLS

Цель создания и преимущества

Цель создания TLS - повышение защиты SSL и более точное и полное определение протокола:

• Более надежный алгоритм MAC
• Более детальные предупреждения
• Более четкие определения спецификаций "серой области"

TLS предоставляет следующие усовершенствованные способы защиты:

• Хэширование ключей для идентификации с помощью сообщений - TLS применяет в коде идентификации сообщения (HMAC) хэширование, предотвращающее от изменения записи при передаче по незащищенной сети, например в Internet. SSL версии 3.0 также поддерживает идентификацию сообщений с помощью ключей, но HMAC считается более надежным, чем функция MAC, применяемая в SSL версии 3.0.
• Улучшенная псевдослучайная функция (PRF) С помощью PRF создаются данные ключа. В TLS функция PRF определена с помощью HMAC. PRF применяет два алгоритма хэширования, обеспечивающих ее защиту. Если один из алгоритмов будет взломан, данные будут защищены вторым алгоритмом.
• Улучшенная проверка сообщения "Готово" - Протоколы TLS версии 1.0 и SSL версии 3.0 отправляют обеим конечным системам сообщение "Готово", означающее, что доставленное сообщение не было изменено. Однако в TLS эта проверка основана на значениях PRF и HMAC, что обеспечивает более высокий уровень защиты по сравнению с SSL версии 3.0.
• Согласованная обработка сертификатов - В отличие от SSL версии 3.0, TLS пытается указать тип сертификата, который может применяться различными реализациями TLS.
• Особые предупреждающие сообщения - TLS предоставляет более точные и полные предупреждения о неполадках, обнаруженных одной из конечных систем. TLS также содержит информацию о том, когда какие сообщения с предупреждениями следует отправлять.

Протокол SSH

Протокол SSH (Secure Shell-оболочка безопасности) - это набор протоколов аутентификации с открытым ключом, позволяющий пользователю на стороне клиента безопасно регистрироваться на удалённом сервере.

Главная идея протокола заключается в том, что пользователь на стороне клиента, должен загрузить с удаленного сервера открытый ключ и установить с его помощью защищённый канал, используя криптографический мандат. Криптографическим мандатом пользователя является его пароль: его можно зашифровать с помощью полученного открытого ключа и передать на сервер.

Все сообщения шифруются с помощью IDEA .

Архитектура протокола SSH

SSH выполняется между двумя ненадёжными компьютерами, работающими в незащищенной сети(клиент - сервер).

Набор протоколов SSH состоит из трех компонентов:

• Протокол транспортного уровня SSH (SSH Transport Layer Protocol), обеспечивает аутентификацию сервера. Для этого используется открытый ключ. Исходной информацией для этого протокола как со стороны сервера, так и со стороны клиента, является пара открытых ключей - "ключи головного компьютера". Итогом протоколом является взаимно аутентифицированный защищённый канал, который гарантирует секретность и целостность данных.

• Протокол аутентификации пользователя SSH (SSH User Authentication Protocol). Выполняется по каналу односторонней аутентификации, установленному протоколом транспортного уровня SSH. Для выполнения аутентификации от клиента к серверу, поддерживаются различные протоколы односторонней аутентификации. Эти протоколы могут применять либо открытый ключ, либо пароль. Например, они могут быть созданы на основе протокола аутентификации с помощью простого пароля. Результатом протокола является взаимно аутентифицированный защищённый канал между сервером и пользователем. Применяются следующие методы:

publickey - клиент высылается ЭЦП , сервер проверяет доверие открытому ключу клиента по имеющейся на сервере копии ключа, затем проверяет аутентичность клиента по Sc.

password - клиент подтверждает свою аутентичность паролем.

hostbased - аналогично publickey, только используется пара ключей для клиентского хоста; подтвердив аутентичность хоста, сервер доверяет имени пользователя.

• Протокол связи SSH (SSH Connection Protocol) выполняется по взаимно аутентифицированному защищённому каналу, установленному предыдущими протоколами. Протокол обеспечивает работу защищённого канала при этом разделяя его на несколько защищённых логических каналов.

Протокол распределения ключами

Протокол включает в себя 3 этапа. Первый этап - "Hello" phase, где первый идентификатор это строка, I, отправляется, чтобы начать протокол, за которым следует список поддерживаемых алгоритмов - X.

На 2-й стадии стороны согласуют секретный ключ, s. Для этого применяется алгоритм Диффи-Хеллмана . Сервер подтверждает свою идентичность, отправляя клиенты свой открытый ключ, , верифицированный цифровой подписью, , и подпись дайджеста, h. В качестве идентификатора sid устанавливается значение h.

На стадии 3 секретный ключ, идентификатор сессии и дайджест используются для создании 6 "apllication keys", вычисленных с помощью .

Резюме

К преимуществам протокола относится:

• возможность действий на сквозной основе (end - to - end) с осуществляющими стеками TCP/IP, существующими интерфейсами прикладного программирования;
• повышенная эффективность по сравнению с медленными каналами;
• отсутствие каких-либо проблем с фрагментацией, определением максимального объёма блоков, передаваемых по данному маршруту;
• сочетание компрессии с шифрованием.