Асимметричные криптоалгоритмы. Общие сведения об асимметричных криптоалгоритмах
Асимметричная криптография изначально задумана как средство передачи сообщений от одного объекта к другому (а не для конфиденциального хранения информации, которое обеспечивают только симметричные алгоритмы). Основная идея асимметричных криптоалгоритмов состоит в том, что для шифрования сообщения используется один ключ, а при дешифровании – другой.
В целом система переписки при использовании асимметричного шифрования выглядит следующим образом. Для каждого из N абонентов, ведущих переписку, выбрана своя пара ключей: "открытый" Ej и "закрытый" Dj, где j – номер абонента. Все открытые ключи известны всем пользователям сети, каждый закрытый ключ, наоборот, хранится только у того абонента, которому он принадлежит. Если абонент, скажем под номером 7, собирается передать информацию абоненту под номером 9, он шифрует данные ключом шифрования E9 и отправляет ее абоненту 9. Несмотря на то, что все пользователи сети знают ключ E9 и, возможно, имеют доступ к каналу, по которому идет зашифрованное послание, они не могут прочесть исходный текст, так как процедура шифрования необратима по открытому ключу. И только абонент №9, получив послание, производит над ним преобразование с помощью известного только ему ключа D9 и восстанавливает текст послания. Заметьте, что если сообщение нужно отправить в противоположном направлении (от абонента 9 к
SSL
SSL – это открытый протокол, разработанный компанией Netscape. SSL определяет механизм поддержки безопасности данных на уровне между протоколами приложений
и протоколом TCP/IP. Он поддерживает шифрование данных, аутентификацию серверов, целостность сообщений и (в качестве опции) аутентификацию клиентов в канале TCP/IP. SSL был представлен рабочей группе по безопасности консорциума W3 (W3C) для утверждения в качестве стандартного средства безопасности Web-браузеров и серверов в сети интернет.
Основная цель протокола SSL состоит в том, чтобы обеспечить защищенность и надежность связи между двумя подключенными друг к другу приложениями. Этот протокол состоит из двух уровней. На нижнем уровне многоуровневого транспортного протокола (например, TCP) он является протоколом записи и используется для инкапсуляции (то есть формирования пакета) различных протоколов. Для каждого инкапсулированного протокола он обеспечивает условия, при которых сервер и клиент могут подтверждать друг другу свою подлинность, выполнять алгоритмы шифрования и производить обмен криптографическими ключами, прежде чем протокол прикладной программы начнёт передавать и получать данные. Одно из преимуществ SSL состоит в том, что он независим от протоколов приложений. Протокол высокого уровня может совершенно прозрачно располагаться поверх протокола SSL. Протокол SSL поддерживает безопасность связи, придавая ей следующие свойства:
· Защищенность связи. После первоначального квитирования связи применяются средства шифрования и определяется секретный ключ. Для шифрования данных используются средства симметричной криптографии (например, DES, RC4 и т.д.).
· Участник сеанса связи может быть аутентифицирован и с помощью общих ключей, то есть средствами асимметричной криптографии (например, RSA, DSS и т.д.).
· Надежность связи. Транспортные средства проводят проверку целостности сообщений с помощью зашифрованного кода целостности (MAC). Для вычисления кодов MAC используются безопасные хэш-функции (например, безопасный хэш-алгоритм [SHA], МD5 и т.д.).
Для доступа к страницам, защищённым протоколом SSL, в URL вместо обычного префикса (schema) http, как правило, применяется префикс https (порт 443), указывающий на то, что будет использоваться SSL-соединение.
Для работы SSL требуется, чтобы на сервере имелся SSL сертификат.
данными, алгоритмы подразделяются на:
1. Перестановочные
Блоки информации (байты, биты, более крупные единицы) не изменяются сами по себе, но изменяется их порядок следования, что делает информацию недоступной стороннему наблюдателю.
2. Подстановочные
Сами блоки информации изменяются по законам криптоалгоритма. Подавляющее большинство современных алгоритмов принадлежит этой группе.
В зависимости от размера блока информации криптоалгоритмы делятся на:
1. Потоковые шифры. Единицей кодирования является один бит. Результат кодирования не зависит от прошедшего ранее входного потока. Схема применяется в системах передачи потоков информации, то есть в тех случаях, когда передача информации начинается и заканчивается в произвольные моменты времени и может случайно прерываться. Наиболее распространенными предствателями поточных шифров являются скремблеры.
2. Блочные шифры Единицей кодирования является блок из нескольких байтов (в настоящее время 4-32). Результат кодирования зависит от всех исходных байтов этого блока. Схема применяется при пакетной передаче информации и кодировании файлов
7.Блочные шифры. Общие сведения о блочных шифрах
Блочные шифры шифруют целые блоки информации (от 4 до 32 байт) как единое целое. Практически все алгоритмы используют для преобразований определенный набор биективных (обратимых) математических преобразований.
Характерной особенностью блочных криптоалгоритмов является тот факт, что в ходе своей работы они производят преобразование блока входной информации фиксированной длины и получают результирующий блок того же объема, но недоступный для прочтения сторонним лицам, не владеющим ключом.
Таким образом, схему работы блочного шифра можно описать функциями Z=EnCrypt(X,Key) и X=DeCrypt(Z,Key). Ключ является параметром блочного криптоалгоритма и представляет собой некоторый блок двоичной информации фиксированного размера.
Криптоалгоритм именуется идеально стойким, если прочесть зашифрованный блок данных можно только перебрав все возможные ключи, до тех пор, пока сообщение не окажется осмысленным. В общем случае стойкость блочного шифра зависит только от длины ключа и возрастает экспоненциально с ее ростом.
Кроме этого условия к идеально стойким криптоалгоритмам применяется еще одно очень важное требование – при известных исходном и зашифрованном значениях блока ключ, которым произведено это преобразование, можно узнать также только полным перебором. Все действия, производимые над данными блочным криптоалгоритмом, основаны на том факте, что преобразуемый блок может быть представлен в виде целого неотрицательного числа из диапазона,
11.Алгоритм шифрования RC4
Потоковый шифр RC4 (RC расшифровывается как Ron’s Code или Rivest’s Cipher) был разработан Роном Ривестом в 1987 году. Этот шифр позволяет использовать ключи размером от 8 до 2048 бит (с шагом 8). В RC4 для зашифрования и расшифрования применяются одни и те же действия: генерируется гамма, которая накладывается на шифруемое сообщение путем сложения по модулю 2 (операция XOR). Алгоритм применяется в различных системах защиты информации в компьютерных сетях (например, в протоколах SSL и TLS, алгоритме безопасности беспроводных сетей WEP, в таких продуктах, как Microsoft Office, Lotus Notes, Adobe Acrobat и др.
Рисунок 11.1
Общая схема алгоритма RC4.
Ядро алгоритма состоит из функции генерации ключевого потока. Эта функция генерирует последовательность битов, которая затем объединяется с открытым текстом посредством суммирования по модулю два. Дешифрация состоит из регенерации этого ключевого потока и суммирования его с шифрограммой по модулю два, восстанавливая исходный текст. Другая главная часть алгоритма — функция инициализации, которая использует ключ переменной длины для создания начального состояния генератора ключевого потока.
RC4 — фактически класс алгоритмов, определяемых размером его блока. Этот параметр n является размером слова для алгоритма. Обычно, n = 8. Для повышения безопасности необходимо увеличить эту величину. Внутреннее состояние RC4 состоит из массива размером 2n слов и двух счетчиков, каждый размером в одно слово. Массив обозначается как S-бокс. Он всегда содержит перестановку 2n возможных значений слова. Два счетчика обозначены через i и j.
12. Алгоритмы асимметричного шифрования
Алгоритмы асимметричного шифрования используют два ключа: k1 - ключ зашифрования, или открытый, и k2 - ключ расшифрования, или секретный. Открытый ключ вычисляется из секретного: k1 = f(k2).
Асимметричные алгоритмы шифрования основаны на применении однонаправленных функций. Согласно определению, функция y = f(x) является однонаправленной, если: ее легко вычислить для всех возможных вариантов x и для большинства возможных значений y достаточно сложно вычислить такое значение x, при котором y = f(x).
Примером однонаправленной функции может служить умножение двух больших чисел: N = P*Q. Само по себе такое умножение - простая операция. Однако обратная функция (разложение N на два больших множителя), называемая факторизацией, по современным временным оценкам представляет собой достаточно сложную математическую задачу. Например, разложение на множители N размерностью 664 бит при P? Q потребует выполнения примерно 1023 операций, а для обратного вычисления х для модульной экспоненты y = ax mod p при известных a, p и y (при такой же
выбирает случайное число Хi < Q и вычисляет Yi = AXi mod Q. Аналогично пользователь J независимо выбирает случайное целое число Хj < Q и вычисляет Yj = AXj mod Q. Каждая сторона держит значение Х в секрете и делает значение Y доступным для другой стороны. Теперь пользователь I вычисляет ключ как К = (Yj)Xi mod Q, и пользователь J вычисляет ключ как K = (Yi)Xj mod Q. В результате оба получат одно и то же значение:
K = (Yj)Xi mod Q = (AXj mod Q)Xi mod Q = (AXj)Xi mod Q по правилам модульной арифметики = AXj Xi mod Q = (AXj)Xj mod Q = (AXi mod Q)Xj mod Q = (Yi)Xj mod Q Таким образом, две стороны обменялись секретным ключом. Так как Хi и Хj являются закрытыми, противник может получить только следующие значения: Q, A, Yi и Yj. Для вычисления ключа атакующий должен взломать дискретный логарифм, т.е. вычислить
Xj = inda, q (Yj)
Следует заметить, что данный алгоритм уязвим для атак типа "man-in-the-middle". Если противник может осуществить активную атаку, т.е. имеет возможность не только перехватывать сообщения, но и заменять их другими, он может перехватить открытые ключи участников Yi и Yj, создать свою пару открытого и закрытого ключа (Xоп, Yоп) и послать каждому из участников свой открытый ключ. После этого каждый участник вычислит ключ, который будет общим с противником, а не с другим участником. Если нет контроля целостности, то участники не смогут обнаружить подобную подмену.
15.Простые хэш-функции
Хэш-функцией называется односторонняя функция, предназначенная для получения дайджеста или "отпечатков пальцев" файла, сообщения или некоторого блока данных.
Все хэш-функции выполняются следующим образом. Входное значение (сообщение, файл и т.п.) рассматривается как последовательность n-битных блоков. Входное значение обрабатывается последовательно блок за блоком, и создается m-битное значение хэш-кода.
Одним из простейших примеров хэш-функции является побитный XOR каждого блока:
Сi = bi1 bi2... bik Где
Сi - i-ый бит хэш-кода, 1 i n.
k - число n-битных блоков входа.
bij - i-ый бит в j-ом блоке.
- операция XOR.
В результате получается хэш-код длины n, известный как продольный избыточный контроль. Это эффективно при случайных сбоях для проверки целостности данных.
Часто при использовании подобного продольного избыточного контроля для каждого блока выполняется однобитный циклический сдвиг после вычисления хэш-кода. Это можно описать следующим образом.
абоненту 7), то нужно будет использовать уже другую пару ключей (для шифрования ключ E7, а для дешифрования – ключ D7).
Таким образом, в асимметричных системах количество существующих ключей связано с количеством абонентов линейно (в системе из N пользователей используются 2*N ключей), а не квадратично, как в симметричных системах. Во-вторых, при нарушении конфиденциальности k-ой рабочей станции злоумышленник узнает только ключ Dk: это позволяет ему читать все сообщения, приходящие абоненту k, но не позволяет вывадавать себя за него при отправке писем. Кроме этого, асимметричные криптосистемы обладают еще несколькими очень интересными возможностями, которые мы рассмотрим через несколько разделов.
Выявление уязвимостей компьютерных сетей. Системы обнаружения атак
Обнаруживать, блокировать и предотвращать атаки можно несколькими путями. Первый способ - это обнаружение уже реализуемых атак. Этот способ применяется в "классических" системах обнаружения атак (например, RealSecure компании Internet Security Systems), межсетевых экранах и т.п. Второй путь - предотвратить атаки еще до их реализации. Осуществляется это путем поиска уязвимостей, которые могут быть использованы для реализации атаки. Третий путь - обнаружение уже совершенных атак и предотвращение их повторного осуществления.
Системы обнаружения атак (IDS - Intrusion Detection System) и системы предотвращения атак (IPS – Intrusion Prevention System) – основа защиты компьютеров корпоративной сети от несанкционированного доступа.
Система обнаружения атак - это программный или аппаратный комплекс для обнаружения неавторизованного доступа к рабочей станции или компьютерную сеть. IDS-системы позволяют обнаружить такие виды попыток неавторизованного доступа, как сетевые атаки на уязвимые сервисы и системы учёта/контроля пользователей, доступ к файлам локального компьютера или сети, а также активность вредоносного ПО (вирусов, троянов, червей).
Системы обнаружения атак обычно разделяют на две основные категории:
- Сетевые системы обнаружения атак (NIDS, от англ. Network intrusion detection system) – анализируют сетевой трафик по данным сенсоров, расположенных в ключевых узлах сети.
- Системы обнаружения атак на уровне хоста (HIDS, от англ. Host-based intrusion detection system) – обнаруживают вторжения посредством специальной службы, которая анализирует системные запросы, логи активности приложений, изменения файловой системы и другие процессы, происходящие на уровне хоста.
Существует также классификация систем обнаружения вторжений по алгоритмам анализа, который может быть основан на базе данных сигнатур либо использовать эвристический подход по результатам наблюдения за работой системы в нормальном («здоровом») режиме.
В чистом виде, системы обнаружения вторжений являются пассивным
SSH
Протокол Secure Shell (SSH) предназначен для защиты удаленного доступа и других сетевых услуг в незащищенной сети. Он поддерживает безопасный удаленный вход в сеть, безопасную передачу файлов и безопасную эстафетную передачу сообщений по протоколам TCP/IP и XII. SSH может автоматически шифровать, аутентифицировать и сжимать передаваемые данные.
Протокол SSH состоит из трех основных компонентов:
· Протокол транспортного уровня. Обеспечивает аутентификацию сервера, конфиденциальность и целостность данных с отличной защищенностью эстафетной передачи. В качестве опции может поддерживаться компрессия данных.
· Протокол аутентификации пользователя позволяет серверу аутентифицировать клиента.
· Протокол соединения мультиплексирует зашифрованный туннель, создавая в нем несколько логических каналов.
Все сообщения шифруются с помощью IDEA или одного из нескольких других шифровальных средств (тройного DES с тремя ключами, DES, RC4-128, Blowfish). Обмен ключами шифрования происходит с помощью RSA, а данные, использованные при этом обмене, уничтожаются каждый час (ключи нигде не сохраняются). Каждый центральный компьютер имеет ключ RSA, который используется для аутентификации центрального компьютера при использовании специальной технологии аутентификации RSA. Для защиты от подслушивания (спуфинга) сети IP используется шифрование; для защиты от DNS и спуфинга маршрутизации используется аутентификация с помощью общих ключей. Кроме того, ключи RSA используются для аутентификации центральных компьютеров.
Недостатком протоколов безопасности, действующих на уровне сессий, является их зависимость от инструкций протокола транспортного уровня.
Преимущества средств безопасности транспортного уровня включают:
· возможность действий на сквозной основе (end-to-end) с существующими стеками TCP/IP, существующими интерфейсами прикладного программирования (API) (WinSock, Berkeley Standard Distribution [BSD] и т.д.);
· повышенная эффективность по сравнению с медленными каналами, поддержка технологии Van Jacobson для компрессии заголовков, поддержка различных средств контроля за переполнением сети, просматривающих заголовки TCP/IP;
· отсутствие каких-либо проблем с фрагментацией, определением максимального объема блоков, передаваемых по данному маршруту (MTU) и т.д.;
· сочетание компрессии с шифрованием. На этом уровне такое сочетание оказывается гораздо более эффективным, чем на уровне пакетов.
соответствующего его разрядности. Над этими числами блочным криптоалгоритмом и производятся преобразования по определенной схеме. Характерным признаком блочных алгоритмов является многократное и косвенное использование материала ключа. Для решения этой задачи в преобразованиях чаще всего используется не само значение ключа или его части, а некоторая, иногда необратимая (небиективная) функция от материала ключа. Поскольку операция зашифровки или расшифровки отдельного блока в процессе кодирования пакета информации выполняется многократно, а значение ключа остается неизменным, то иногда становится целесообразно заранее однократно вычислить данные значения и хранить их в оперативной памяти совместно с ключом. Поскольку эти значения зависят только от ключа, то они в криптографии называются материалом ключа.
8.Сеть Фейштеля
Сетью Фейштеля называется метод обратимых преобразований текста, при котором значение, вычисленное от одной из частей текста, накладывается на другие части. Часто структура сети выполняется таким образом, что для шифрования и дешифрования используется один и тот же алгоритм – различие состоит только в порядке использования материала ключа.
Сеть Фейштеля является модификацией метода смешивания текущей части шифруемого блока с результатом некоторой функции, вычисленной от другой независимой части того же блока.
Классическая сеть Фейштеля имеет следующую структуру:
Независимые потоки информации, порожденные из исходного блока, называются ветвями сети. В классической схеме их две. Величины Vi именуются параметрами сети, обычно это функции от материала ключа. Функция F называется образующей. Действие, состоящее из однократного вычисления образующей функции и последующего наложения ее результата на другую ветвь с обменом их местами, называется циклом или раундом (англ. round) сети Фейштеля. Оптимальное число раундов K – от 8 до 32. Часто количество раундов не фиксируется разработчиками алгоритма, а лишь
размерности a и p) нужно выполнить примерно 1026 операций. Последний из приведенных примеров носит название - "Проблема дискретного логарифма" (DLP - Discrete Logarithm Problem), и такого рода функции часто используются в алгоритмах асимметричного шифрования, а также в алгоритмах, используемых для создания электронной цифровой подписи.
Еще один важный класс функций, используемых в асимметричном шифровании, - однонаправленные функции с потайным ходом. Их определение гласит, что функция является однонаправленной с потайным ходом, если она является однонаправленной и существует возможность эффективного вычисления обратной функции x = f-1(y), т. е. если известен "потайной ход" (некое секретное число, в применении к алгоритмам асимметричного шифрования - значение секретного ключа).
Однонаправленные функции с потайным ходом используются в широко распространенном алгоритме асимметричного шифрования RSA.
13.Алгоритм RSA
Алгорит RSA является классикой асимметричной криптографии. В нем в качестве необратимого преобразования отправки используется возведение целых чисел в большие степени по модулю.
Алгоритм RSA стоит у истоков асимметричной криптографии.
Первым этапом любого асимметричного алгоритма является создание пары ключей: открытого и закрытого и распространение открытого ключа "по всему миру". Для алгоритма RSA этап создания ключей состоит из следующих операций:
1.Выбираются два простых (!) числа p и q
2.Вычисляется их произведение n(=p*q)
3.Выбирается произвольное число e (e<n), такое, что НОД(e,(p-1)(q-1))=1, то есть e должно быть взаимно простым с числом (p-1)(q-1).
4.Методом Евклида решается в целых числах (!) уравнение e*d+(p-1)(q-1)*y=1. Здесь неизвестными являются переменные d и y – метод Евклида как раз и находит множество пар (d,y), каждая из которых является решением уравнения в целых числах.
5.Два числа (e,n) – публикуются как открытый ключ.
6.Число d хранится в строжайшем секрете – это и есть закрытый ключ, который позволит читать все послания, зашифрованные с помощью пары чисел (e,n).
Шифрование с помощью этих чисел производится следующим образом:
1.Отправитель разбивает свое сообщение на блоки, равные k=[log2(n)] бит, где квадратные скобки обозначают взятие целой части от дробного числа.
2.Подобный блок может быть
· Установить n-битный хэш-код в ноль.
· Для каждого n-битного блока данных выполнить следующие операции:
o сдвинуть циклически текущий хэш-код влево на один бит;
o выполнить операцию XOR для очередного блока и хэш-кода.
Это даст эффект "случайности" входа и уничтожит любую регулярность, которая присутствует во входных значениях.
Хотя второй вариант считается более предпочтительным для обеспечения целостности данных и предохранения от случайных сбоев, он не может использоваться для обнаружения преднамеренных модификаций передаваемых сообщений. Зная сообщение, атакующий легко может создать новое сообщение, которое имеет тот же самый хэш-код. Для этого следует подготовить альтернативное сообщение и затем присоединить n-битный блок, который является хэш-кодом нового сообщения, и блок, который является хэш-кодом старого сообщения.
16.Электронная цифровая подпись
Электро́нная цифровая по́дпись (ЭЦП) — информация в электронной форме, присоединенная к другой информации в электронной форме (электронный документ) или иным образом связанная с такой информацией. Используется для определения лица, подписавшего информацию (электронный документ).
Электронная подпись представляет собой реквизит электронного документа, позволяющий установить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования ЭП и проверить принадлежность подписи владельцу сертификата ключа ЭП. Значение реквизита получается в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа ЭП.
Цифровая подпись должна обладать следующими свойствами:
1. Должна быть возможность проверить автора, дату и время создания подписи.
2. Должна быть возможность аутентифицировать содержимое во время создания подписи.
3. Подпись должна быть проверяема третьей стороной для разрешения споров.
Таким образом, функция цифровой подписи включает функцию аутентификации.
Подходы в использовании цифровой подписи делят на 2 категории:
1)Использование прямой цифровой подписи: взаимодействуют только сами участники, т.е. отправитель и получатель. Предполагается, что получатель знает открытый ключ отправителя. Цифровая подпись
средством защиты. Инциденты информационной безопасности фиксируются и передаются в виде отчёта пользователю ПК или администратору сети. Логи о произошедших событиях записываются в специальный раздел IDS-приложения и дублируются на панель управления администратора. Сигналы об угрозах безопасности данных не имеют дальнейшей обработки в таких системах. Для непосредственной защиты данных и борьбы с нарушениями информационной безопасности используют активные средства защиты, такие как системы предотвращения вторжений.
20.Межсетевые экраны и их классификация
Межсетевой экран обычно определяют как набор средств (как правило, программных или программно-аппаратных), предназначенных для предотвращения нежелательного доступа в сеть извне и для контроля за данными, поступающими в сеть или выходящими из нее. Они могут защищать корпоративную сеть от несанкционированного доступа из Интернета или из другой корпоративной сети, а также контролировать и регулировать доступ пользователей внутренней сети к ресурсам общедоступной сети. Экран устанавливается на границе защищаемой сети и фильтрует все входящие и выходящие данные, пропуская только разрешенные пакеты и предотвращая попытки проникновения в сеть. Правильно настроенный межсетевой экран пропустит (или не пропустит) конкретный пакет и позволит (или не позволит) организовать конкретный сеанс связи в соответствии с установленными правилами.
При этом межсетевые экраны могут устанавливаться и внутри корпоративных сетей для ограничения доступа пользователей к особо важным сетевым ресурсам. Некоторые межсетевые экраны устанавливаются на отдельные компьютеры, осуществляя их защиту (такие экраны часто называют персональными).
Для эффективной работы межсетевых экранов важно соблюдение следующих условий:
- межсетевой экран должен контролировать весь проходящий трафик;
- сам межсетевой экран должен быть "неприступен" для внешних атак.
Если рассматривать работу межсетевых экранов по отношению к уровням модели OSI, то их условно можно разделить на четыре группы:
- экраны с фильтрацией пакетов (packet-switched firewalls);
- шлюзы сеансового уровня (circuit-level gateways);
- шлюзы прикладного уровня (application-level gateways);
- экраны экспертного уровня (stateful inspection firewalls).
Самым дешевым способом реализации межсетевого экрана
24.Безопасный протокол IP (IPSec)
IPSec (сокращение от IP Security) — набор протоколов для обеспечения защиты данных, передаваемых по межсетевому протоколу IP, позволяет осуществлять подтверждение подлинности и/или шифрование IP-пакетов. IPsec также включает в себя протоколы для защищённого обмена ключами в сети Интернет. В основном, применяется для организации vpn-соединений.
Безопасный протокол IP (IPSec) представляет собой набор стандартов, используемых для защиты данных и для аутентификации на уровне IP. Текущие стандарты IPSec включают независимые от алгоритмов базовые спецификации, которые являются стандартными RFC.
Стандарт IPSec позволит поддержать на уровне IP потоки безопасных и аутентичных данных между взаимодействующими устройствами, включая центральные компьютеры, межсетевые экраны (сетевые фильтры) различных типов и маршрутизаторы.
Преимущества поддержки безопасности на сетевом уровне с помощью IPSec включают:
· поддержку совершенно немодифицированных конечных систем, хотя в этом случае шифрование нельзя назвать в полном смысле слова сквозным (end-to-end);
· частичную поддержку виртуальных частных сетей (VPN) в незащищенных сетях;
· поддержку транспортных протоколов, иных, чем TCP (например, UDP);
· защиту заголовков транспортного уровня от перехвата и, следовательно, более надежную защиту от анализа трафика;
· при использовании АН и средств обнаружения повторяющихся операций обеспечивается защита от атак типа “отказ от обслуживания”, основанных на “затоплении” систем ненужной информацией (например, от атак TCP SYN).
25. Технологии удаленного доступа к виртуальным частным сетям(L2F, РРТР, L2TP)
Виртуальные частные сети с удаленным доступом (Virtual Private Dialup Networks – VPDN) позволяют крупным компаниям расширять свои частные сети, используя линии удаленной связи. В настоящее время для этого используются три протокола: протокол эстафетной передачи на втором уровне (Layer 2 Forwarding – L2F), сквозной туннельный протокол (Point-to-Point Tunneling Protocol – РРТР) и туннельный протокол второго уровня (Layer 2 Tunneling Protocol – L2TP).
L2F
Протокол эстафетной передачи на втором уровне (Layer 2 Forwarding – L2F) был разработан компанией Cisco Systems. Он обеспечивает туннелирование протоколов канального уровня с использованием протоколов более высокого уровня, например, IP. С помощью таких туннелей можно разделить местоположение сервера удаленного доступа, к которому подключается пользователь, используя местные коммутируемые линии связи, и точки, где происходит непосредственная обработка протокола удаленного доступа (SLIP, PPP), и пользователь получает доступ в сеть. Эти туннели дают возможность использовать приложения, требующие удаленного доступа с частными адресами IP, IPX и AppleTalk через протокол SLIP/PPP по существующей инфраструктуре интернет. Поддержка таких многопротокольных приложений виртуального удаленного доступа очень выгодна конечным пользователям и независимым поставщикам услуг, поскольку позволяет разделить на всех расходы на средства доступа и базовую инфраструктуру и дает возможность осуществлять доступ через местные линии связи.
РРТР
Сквозной туннельный протокол Point-to-Point Tunneling Protocol (РРТР) создан корпорацией Microsoft. Он никак не меняет протокол РРР, но предоставляет для него новое транспортное средство. В рамках этого протокола определяется архитектура клиент/сервер, предназначенная для разделения функций, которые существуют в текущих NAS, и для поддержки виртуальных частных сетей (VPN). Сервер сети РРТР (PNS) должен работать под управлением операционной системы общего назначения, а клиент, который называется концентратором доступа к РРТР (РАС), работает на платформе удаленного доступа. РРТР определяет протокол управления вызовами, который позволяет серверу управлять удаленным коммутируемым доступом через телефонные сети общего пользования (PSTN) или
28. Доктрина информационной безопасности РФ
Доктрина информационной безопасности Российской Федерации (утверждена Президентом Российской Федерации В.Путиным 9 сентября 2000 г., № Пр-1895) представляет собой совокупность официальных взглядов на цели, задачи, принципы и основные направления обеспечения информационной безопасности Российской Федерации.
Настоящая Доктрина служит основой для:
формирования государственной политики в области обеспечения информационной безопасности Российской Федерации;
подготовки предложений по совершенствованию правового, методического, научно - технического и организационного обеспечения информационной безопасности Российской Федерации;
разработки целевых программ обеспечения информационной безопасности Российской Федерации.
Настоящая Доктрина развивает Концепцию национальной безопасности Российской Федерации применительно к информационной сфере.
Понятие информационной безопасности в доктрине: Информационная безопасность - это состояние защищенности национальных интересов в информационной сфере, определяемых совокупностью сбалансированных интересов личности, общества и государства.
29. ПО и информационная безопасность
Операционные системы являются основной частью программного комплекса ЭВМ и при этом выполняют огромный набор промежуточных операций между прикладными программами и аппаратным обеспечением. Естественно, что ошибки в них интересуют злоумышленников более всего.
Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь нет разделения оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.
Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium – это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов
цифровые каналы ISDN или инициализировать исходящие коммутируемые соединения. РРТР использует механизм общей маршрутной инкапсуляции (GRE) для передачи пакетов РРР, обеспечивая при этом контроль потоков и сетевых заторов. Безопасность данных в РРТР может обеспечиваться при помощи протокола IPSec.
L2TP — в компьютерных сетях туннельный протокол, использующийся для поддержки виртуальных частных сетей. Главное достоинство L2TP состоит в том, что этот протокол позволяет создавать туннель не только в сетях IP, но и в таких, как ATM, X.25 и Frame Relay.
Несмотря на то, что L2TP действует наподобие протокола Канального уровня модели OSI, на самом деле он является протоколом Сеансового уровня и использует зарегистрированный UDP-порт 1701
26. Программные закладки (трояны)
Программной закладкой в информационной безопасности называют скрытно внедренную в защищенную систему программу, либо намеренно измененный фрагмент программы, которая позволяет злоумышленнику осуществить несанкционированный доступ к ресурсам системы на основе изменения свойств системы защиты.
Часто программные закладки выполняют роль перехватчиков паролей, трафика, а также служат в качестве проводников для компьютерных вирусов. Программные закладки невозможно обнаружить при помощи стандартных антивирусных средств, их выявление возможно только специальными тестовыми программами. Данные программы доступны в специализированных компаниях, которые занимаются сертификацией и стандартизацией компьютерного программного обеспечения.
На сегодня известны троянские объекты следующих типов:
· троянские программы;
· троянские Web-сайты;
· троянские сообщения электронной почты.
Троянским называется такой Web-сайт, при посещении которого на компьютер пользователя незаметно устанавливаются вредоносные программные компоненты. Сообщения электронной почты могут использоваться для переноса вредоносных программных объектов.
Троянской программой (троянцем, или троянским конем) называется:
· программа, которая, являясь частью другой программы с известными пользователю функциями, способна втайне от него выполнять некоторые дополнительные действия с целью причинения ему определенного ущерба;
· программа с известными ее пользователю функциями, в которую были внесены изменения, чтобы, помимо этих функций, она могла втайне от него выполнять некоторые другие (разрушительные) действия.
Чтобы программная закладка могла произвести какие-либо действия по отношению к другим программам
безопасности.
Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно более надежная разработка компании MicroSoft. Они явялются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel.
UNIX изначально разрабатывалась как сетевая и многопользовательская, а потому сразу же содержала в себе средства информационной безопасности. Достаточно себя зарекомендовали: LINUX (S.U.S.E.), OpenBSD, FreeBSD, Sun Solaris. Основные ошибки в этих системах относятся уже не к ядру, которое работает безукоризненно, а к системным и прикладным утилитам. Наличие ошибок в них часто приводит к потере всего запаса прочности системы.
Основной проблемой прикладного ПО является разработка его фирмами, которые просто не в состоянии выделить ассигнования на тщательную проверку своего продукта. Ошибки активно ищутся группами "хакеров" практически во всем более или менее распространенном ПО, однако, наибольшую известность приобретают, конечно, исследования программ, установленных почти у каждого пользователя. Многие атаки используют не только непосредственные ошибки в реализации ПО, но и непродуманные разработчиками аспекты использования стандартных возможностей программы.
или по отношению к данным, процессор должен приступить к исполнению команд, входящих в состав кода программной закладки. Это возможно только при одновременном соблюдении следующих условий:
· программная закладка должна попасть в оперативную память компьютера (если закладка относится к первому типу, то она должна быть загружена до начала работы другой программы, которая является целью воздействия закладки, или во время работы этой программы);
· работа закладки, находящейся в оперативной памяти, начинается при выполнении ряда условий, которые называются активизирующими.
У всех программных закладок (независимо от метода их внедрения в компьютерную систему, срока их пребывания в оперативной памяти и назначения) имеется одна важная общая черта: они обязательно выполняют операцию записи в оперативную или внешнюю память системы. При отсутствии данной операции никакого негативного влияния программная закладка оказать не может.
27. Классификация компьютерных вирусов
Вирусы можно разделить на классы по следующим основным признакам: - среда обитания; - операционная система (OC); - особенности алгоритма работы; - деструктивные возможности. По СРЕДЕ ОБИТАНИЯ вирусы можно разделить на: - файловые; - загрузочные; - макро; - сетевые. Файловые вирусы либо различными способами внедряются в выполняемые файлы (наиболее распространенный тип вирусов), либо создают файлы-двойники (компаньон-вирусы), либо используют особенности организации файловой системы (link-вирусы). Загрузочные вирусы записывают себя либо в загрузочный сектор диска (boot-сектор), либо в сектор, содержащий системный загрузчик винчестера (Master Boot Record), либо меняют указатель на активный boot-сектор. Макро-вирусы заражают файлы-документы и электронные таблицы нескольких популярных редакторов. Сетевые вирусы используют для своего распространения протоколы или команды компьютерных сетей и электронной почты. Заражаемая ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (вернее, ОС, объекты которой подвержены заражению) является вторым уровнем деления вирусов на классы. Каждый файловый или сетевой вирус заражает файлы какой-либо одной или нескольких OS - DOS, Windows, Win95/NT, OS/2 и т.д. Макро-вирусы заражают файлы форматов Word, Excel, Office97. Загрузочные вирусы также ориентированы на конкретные форматы расположения системных данных в загрузочных секторах дисков. Среди ОСОБЕННОСТЕЙ АЛГОРИТМА РАБОТЫ вирусов выделяются следующие пункты: - резидентность; - использование стелс-алгоритмов; - самошифрование и полиморфичность; - использование нестандартных
приемов. РЕЗИДЕНТНЫЙ вирус при инфицировании компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая затем перехватывает обращения операционной системы к объектам заражения и внедряется в них. Использование СТЕЛС-алгоритмов позволяет вирусам полностью или частично скрыть себя в системе. Наиболее распространенным стелс-алгоритмом является перехват запросов OC на чтение/запись зараженных объектов.
САМОШИФРОВАНИЕ и ПОЛИМОРФИЧНОСТЬ используются практически всеми типами вирусов для того, чтобы максимально усложнить процедуру детектирования вируса.
Различные НЕСТАНДАРТНЫЕ ПРИЕМЫ часто используются в вирусах для того, чтобы как можно глубже спрятать себя в ядре OC, защитить от обнаружения свою резидентную копию, затруднить лечение от вируса и т.д. По ДЕСТРУКТИВНЫМ ВОЗМОЖНОСТЯМ вирусы можно разделить на: - безвредные, т.е. никак не влияющие на работу компьютера (кроме уменьшения свободной памяти на диске в результате своего распространения); - неопасные, влияние которых ограничивается уменьшением свободной памяти на диске и графическими, звуковыми и пр. эффектами; - опасные вирусы, которые могут привести к серьезным сбоям в работе компьютера; - очень опасные, в алгоритм работы которых заведомо заложены процедуры, которые могут привести к потере программ, уничтожить данные, стереть необходимую для работы компьютера информацию, записанную в системных областях памяти, и даже, как гласит одна из непроверенных компьютерных легенд, способствовать быстрому износу движущихся частей механизмов - вводить в резонанс и разрушать головки некотоорых типов винчестеров.
bi2 
i 
Независимые потоки информации, порожденные из исходного блока, называются ветвями сети. В классической схеме их две. Величины Vi именуются параметрами сети, обычно это функции от материала ключа. Функция F называется образующей. Действие, состоящее из однократного вычисления образующей функции и последующего наложения ее результата на другую ветвь с обменом их местами, называется циклом или раундом (англ. round) сети Фейштеля. Оптимальное число раундов K – от 8 до 32. Часто количество раундов не фиксируется разработчиками алгоритма, а лишь
размерности a и p) нужно выполнить примерно 1026 операций. Последний из приведенных примеров носит название - "Проблема дискретного логарифма" (DLP - Discrete Logarithm Problem), и такого рода функции часто используются в алгоритмах асимметричного шифрования, а также в алгоритмах, используемых для создания электронной цифровой подписи.
Еще один важный класс функций, используемых в асимметричном шифровании, - однонаправленные функции с потайным ходом. Их определение гласит, что функция является однонаправленной с потайным ходом, если она является однонаправленной и существует возможность эффективного вычисления обратной функции x = f-1(y), т. е. если известен "потайной ход" (некое секретное число, в применении к алгоритмам асимметричного шифрования - значение секретного ключа).
Однонаправленные функции с потайным ходом используются в широко распространенном алгоритме асимметричного шифрования RSA.
13.Алгоритм RSA
Алгорит RSA является классикой асимметричной криптографии. В нем в качестве необратимого преобразования отправки используется возведение целых чисел в большие степени по модулю.
Алгоритм RSA стоит у истоков асимметричной криптографии.
Первым этапом любого асимметричного алгоритма является создание пары ключей: открытого и закрытого и распространение открытого ключа "по всему миру". Для алгоритма RSA этап создания ключей состоит из следующих операций:
1.Выбираются два простых (!) числа p и q
2.Вычисляется их произведение n(=p*q)
3.Выбирается произвольное число e (e<n), такое, что НОД(e,(p-1)(q-1))=1, то есть e должно быть взаимно простым с числом (p-1)(q-1).
4.Методом Евклида решается в целых числах (!) уравнение e*d+(p-1)(q-1)*y=1. Здесь неизвестными являются переменные d и y – метод Евклида как раз и находит множество пар (d,y), каждая из которых является решением уравнения в целых числах.
5.Два числа (e,n) – публикуются как открытый ключ.
6.Число d хранится в строжайшем секрете – это и есть закрытый ключ, который позволит читать все послания, зашифрованные с помощью пары чисел (e,n).
Шифрование с помощью этих чисел производится следующим образом:
1.Отправитель разбивает свое сообщение на блоки, равные k=[log2(n)] бит, где квадратные скобки обозначают взятие целой части от дробного числа.
2.Подобный блок может быть
· Установить n-битный хэш-код в ноль.
· Для каждого n-битного блока данных выполнить следующие операции:
o сдвинуть циклически текущий хэш-код влево на один бит;
o выполнить операцию XOR для очередного блока и хэш-кода.
Это даст эффект "случайности" входа и уничтожит любую регулярность, которая присутствует во входных значениях.
Хотя второй вариант считается более предпочтительным для обеспечения целостности данных и предохранения от случайных сбоев, он не может использоваться для обнаружения преднамеренных модификаций передаваемых сообщений. Зная сообщение, атакующий легко может создать новое сообщение, которое имеет тот же самый хэш-код. Для этого следует подготовить альтернативное сообщение и затем присоединить n-битный блок, который является хэш-кодом нового сообщения, и блок, который является хэш-кодом старого сообщения.
16.Электронная цифровая подпись
Электро́нная цифровая по́дпись (ЭЦП) — информация в электронной форме, присоединенная к другой информации в электронной форме (электронный документ) или иным образом связанная с такой информацией. Используется для определения лица, подписавшего информацию (электронный документ).
Электронная подпись представляет собой реквизит электронного документа, позволяющий установить отсутствие искажения информации в электронном документе с момента формирования ЭП и проверить принадлежность подписи владельцу сертификата ключа ЭП. Значение реквизита получается в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа ЭП.
Цифровая подпись должна обладать следующими свойствами:
1. Должна быть возможность проверить автора, дату и время создания подписи.
2. Должна быть возможность аутентифицировать содержимое во время создания подписи.
3. Подпись должна быть проверяема третьей стороной для разрешения споров.
Таким образом, функция цифровой подписи включает функцию аутентификации.
Подходы в использовании цифровой подписи делят на 2 категории:
1)Использование прямой цифровой подписи: взаимодействуют только сами участники, т.е. отправитель и получатель. Предполагается, что получатель знает открытый ключ отправителя. Цифровая подпись
средством защиты. Инциденты информационной безопасности фиксируются и передаются в виде отчёта пользователю ПК или администратору сети. Логи о произошедших событиях записываются в специальный раздел IDS-приложения и дублируются на панель управления администратора. Сигналы об угрозах безопасности данных не имеют дальнейшей обработки в таких системах. Для непосредственной защиты данных и борьбы с нарушениями информационной безопасности используют активные средства защиты, такие как системы предотвращения вторжений.
20.Межсетевые экраны и их классификация
Межсетевой экран обычно определяют как набор средств (как правило, программных или программно-аппаратных), предназначенных для предотвращения нежелательного доступа в сеть извне и для контроля за данными, поступающими в сеть или выходящими из нее. Они могут защищать корпоративную сеть от несанкционированного доступа из Интернета или из другой корпоративной сети, а также контролировать и регулировать доступ пользователей внутренней сети к ресурсам общедоступной сети. Экран устанавливается на границе защищаемой сети и фильтрует все входящие и выходящие данные, пропуская только разрешенные пакеты и предотвращая попытки проникновения в сеть. Правильно настроенный межсетевой экран пропустит (или не пропустит) конкретный пакет и позволит (или не позволит) организовать конкретный сеанс связи в соответствии с установленными правилами.
При этом межсетевые экраны могут устанавливаться и внутри корпоративных сетей для ограничения доступа пользователей к особо важным сетевым ресурсам. Некоторые межсетевые экраны устанавливаются на отдельные компьютеры, осуществляя их защиту (такие экраны часто называют персональными).
Для эффективной работы межсетевых экранов важно соблюдение следующих условий:
- межсетевой экран должен контролировать весь проходящий трафик;
- сам межсетевой экран должен быть "неприступен" для внешних атак.
Если рассматривать работу межсетевых экранов по отношению к уровням модели OSI, то их условно можно разделить на четыре группы:
- экраны с фильтрацией пакетов (packet-switched firewalls);
- шлюзы сеансового уровня (circuit-level gateways);
- шлюзы прикладного уровня (application-level gateways);
- экраны экспертного уровня (stateful inspection firewalls).
Самым дешевым способом реализации межсетевого экрана
24.Безопасный протокол IP (IPSec)
IPSec (сокращение от IP Security) — набор протоколов для обеспечения защиты данных, передаваемых по межсетевому протоколу IP, позволяет осуществлять подтверждение подлинности и/или шифрование IP-пакетов. IPsec также включает в себя протоколы для защищённого обмена ключами в сети Интернет. В основном, применяется для организации vpn-соединений.
Безопасный протокол IP (IPSec) представляет собой набор стандартов, используемых для защиты данных и для аутентификации на уровне IP. Текущие стандарты IPSec включают независимые от алгоритмов базовые спецификации, которые являются стандартными RFC.
Стандарт IPSec позволит поддержать на уровне IP потоки безопасных и аутентичных данных между взаимодействующими устройствами, включая центральные компьютеры, межсетевые экраны (сетевые фильтры) различных типов и маршрутизаторы.
Преимущества поддержки безопасности на сетевом уровне с помощью IPSec включают:
· поддержку совершенно немодифицированных конечных систем, хотя в этом случае шифрование нельзя назвать в полном смысле слова сквозным (end-to-end);
· частичную поддержку виртуальных частных сетей (VPN) в незащищенных сетях;
· поддержку транспортных протоколов, иных, чем TCP (например, UDP);
· защиту заголовков транспортного уровня от перехвата и, следовательно, более надежную защиту от анализа трафика;
· при использовании АН и средств обнаружения повторяющихся операций обеспечивается защита от атак типа “отказ от обслуживания”, основанных на “затоплении” систем ненужной информацией (например, от атак TCP SYN).
