Главная задача мер административного уровня - сформировать программу работ в области информационной безопасности и обеспечить ее выполнение, выделяя необходимые ресурсы и контролируя состояние дел.
Основой программы является политика безопасности, отражающая подход организации к защите своих информационных активов.
Разработка политики и программы безопасности начинается с анализа рисков, первым этапом которого, в свою очередь, является ознакомление с наиболее распространенными угрозами.
Процедурный уровень информационной безопасности
Меры процедурного уровня ориентированы на людей (а не на технические средства) и подразделяются на следующие виды:
· управление персоналом;
· физическая защита;
· поддержание работоспособности;
· реагирование на нарушения режима безопасности;
· планирование восстановительных работ.
На этом уровне применимы важные принципы безопасности:
· непрерывность защиты в пространстве и времени;
· разделение обязанностей;
· минимизация привилегий.
Информационная безопасность зависит от аккуратного ведения текущей работы, которая включает:
· поддержку пользователей;
· поддержку программного обеспечения;
· резервное копирование;
· документирование;
· регламентные работы.
Заранее продуманная реакция на нарушения режима безопасности преследует три главные цели:
· локализация инцидента и уменьшение наносимого вреда;
· выявление нарушителя;
· предупреждение повторных нарушений.
В случае серьезных аварий необходимо проведение восстановительных работ. Процесс планирования таких работ можно разделить на следующие этапы:
· выявление критически важных функций организации, установление приоритетов;
· идентификация ресурсов, необходимых для выполнения критически важных функций;
· определение перечня возможных аварий;
· разработка стратегии восстановительных работ;
· проверка стратегии.
Программно-технические меры
Программно-технические меры направлены на контроль компьютерных сущностей - оборудования, программ и/или данных, образуют последний и самый важный рубеж информационнойбезопасности.
При анализе программно-технических мер становятся очевидными не только позитивные, но и негативные последствия быстрого прогресса информационных технологий. Во-первых, дополнительные возможности появляются не только у специалистов по ИБ, но и у злоумышленников. Во-вторых, информационные системы все время модернизируются, перестраиваются, к ним добавляются недостаточно проверенные компоненты (в первую очередь программные), что затрудняет соблюдение режима безопасности.
Меры безопасности целесообразно разделить на следующие виды:
· превентивные, препятствующие нарушениям ИБ;
· меры обнаружения нарушений;
· локализующие, сужающие зону воздействия нарушений;
· меры восстановления режима безопасности.
С практической точки зрения важными также являются следующие принципы архитектурной безопасности:
· непрерывность защиты в пространстве и времени;
· минимизация привилегий;
· разделение обязанностей;
· разнообразие защитных средств;
· простота и управляемость информационной системы.
Центральным для программно-техническогоуровня является понятие сервиса безопасности. В число сервисов безопасности входят:
· идентификация и аутентификация;
· управление доступом;
· протоколирование и аудит;
· шифрование;
· контроль целостности;
· экранирование;
· туннелирование.
Экранирование - важнейший сервис безопасности, реализуемый на межсетевых экранах, виртуальных локальных сетях.
Туннелирование - важный элемент в комбинации с шифрованием и экранированием для реализации виртуальных частных сетей.
Криптография
Основные понятия
Криптология - наука о шифрах, слово образовано из двух греческих: "criptos" - тайный и "logos" - сообщение (слово). Криптология включает две ветви: криптографию - изучает методы шифрования сообщений. Криптоанализ - изучение методов раскрытия шифров.
Возникновение шифров относится к глубокой древности, когда возникла потребность в обеспечении секретности некоторых ценных сведений или важных сообщений. Она была уделом талантливых одиночек и считалась искусством на грани черной магии.
Большое количество эмпирического материала в области разработки, применения и раскрытия шифров, накопленного к середине ХХ века, особенно в ходе мировых войн, создали предпосылки для научного обобщения криптологических знаний. Основополагающей для криптологии считается работа американского ученого Клода Шеннона "Теория связи в секретных системах", опубликованная в 1949 году.
Шифр - это множество обратимых преобразований формы сообщения с целью его защиты от несанкционированного прочтения. Исходное сообщение, которое подвергается шифрованию, называется открытым текстом, а результат, полученный применением преобразования шифра к исходному сообщению, называется шифртекстом или криптограммой. Переход от открытого текста к шифртексту называется шифрованием, а обратный переход - расшифрованием.
Принцип построения преобразования шифра (или просто шифра) всегда предполагает множество вариантов его реализации, а для конкретных случаев использования шифра выбирается вполне определенный вариант. Совокупность данных, определяющих конкретное преобразование шифра из множества возможных, называется ключом.
Стойкость шифра - это способность противостоять попыткам постороннего лица восстановить (дешифровать) открытый текст по перехваченному шифртексту. В этих попытках криптоаналитик сначала пытается предугадать принцип построения шифра, а затем определить ключ. Сравнительная стойкость шифров оценивается временем, необходимым противнику, вооруженному современными средствами вычислительной техники, чтобы каким-либо способом (например, полным перебором вариантов), дешифровать сообщение.
Получателю зашифрованного сообщения нужен ключ, чтобы он имел возможность восстановить открытый текст. Ключ должен храниться в секрете. К.Шеннон рассматривает шифрование как отображение исходного сообщения в зашифрованное: С=FiM, где С – криптограмма, Fi – отображение, М – исходное состояние. Индекс i соответствует конкретному используемому ключу. Для того, чтобы была возможность однозначного дешифрования сообщения отображение Fi должно иметь обратное отображение. Тогда M=Fi-1С.
Рис.1. Схема функционирования криптосистемы с секретным ключом (модель К.Шеннона)
Самыми древними шифрами являются шифры подстановки (или шифры замены), когда буквы сообщения по какому-либо правилу заменяются другими символами. Например, следующее сообщение получено шифром замены (только букв)
О н р ъ к я э _ й в _ б ж п ъ б ц я с й з.
Ключ здесь очень простой, достаточно увидеть открытый текст.
П о с ы л а ю _ к г _ в з р ы в ч а т к и.
Каждая буква была заменена на ее предшественницу в алфавите ("о" вместо "п", "н" вместо "o", "p" вместо "c", "к" вместо "л", "я" вместо "а" и т.п.).
Подобные шифры широко использовались в древности. Ю.Цезарь применял шифр замены со сдвигом на три буквы вперед при шифровании. Метод дешифрования шифра подстановки описан у Конан-Дойля в рассказе "Пляшущие человечки": достаточно сначала догадаться хотя бы об одном слове - появляются несколько известных букв, подставляя их в зашифрованный текст, можно угадать другие слова и узнать новые буквы и т.д.
Более формальный подход к дешифрованию основан на использовании средней частоты появления букв в текстах. Впервые данный метод был предложен в конце 15-го века (итальянский математик Леон Баттиста Альберти). В нем использовалось свойство неравномерности встречаемости разных букв алфавита. Позднее были определены средние частоты использования букв языка в текстах.
Буквы высокой частоты использования (%)
| Английский язык | Е (12,9) Т (9,7) А (8,0) I(7,5) N (7,0) R (7,0) |
| Немецкий язык | E(19,2) N (10,2) I (8,2) S (7,0) R (7,0) T (5,9) |
| Русский язык | O (11,0) И (8,9) Е (8,3) А (7,9) Н (6,9) Т (6,0) |
Теперь, имея шифртексты, можно провести в них частотный анализ использования символов и на его основе получить (при неограниченном количестве шифрсообщений) точные значения всех букв.
Другой разновидностью используемых с давних времен шифров являются так называемые шифры перестановки. Суть их в том, что буквы исходного сообщения остаются прежними, но их порядок меняется по какому-либо «хитрому» закону.
Шифры перестановки с современной точки зрения абсолютно единообразны, так как представляют собой последовательность элементарных процедур перестановки группы символов вида.
Дешифровка сообщений, полученных шифром перестановки, значительно труднее, чем при использовании шифров замены. Какой-либо теоретической предпосылки, кроме перебора вариантов, не существует, хотя отдельные догадки могут упростить задачу.
Современные криптосистемы ориентированы на программно-аппаратные методы реализации. Блочные криптосистемы представляют собой блочные (групповые) шифрпреобразования. Блочная криптосистема разбивает открытый текст М на последовательные блоки M1, M2,... и зашифровывает каждый блок с помощью одного и того же обратимого преобразования Ek, выполненного с помощью ключа К: Ek(М)=Ek(M1), Ek(M2),… Любое из них можно рассматривать как последовательность операций, проводимых с элементами ключа и открытого текста, а также производными от них величинами. Обычно используются операции:
- побитового сложения по модулю 2 (обозначение операции Å) двоичных векторов (XOR): 0Е0=0; 0Е1=1; 1Е1=0
- сложение целых чисел по определенному модулю, например, по модулю 232: a + b= a+b, если a+b<232, а + b= a+b-232, если a+bі232, где + - сложение целых чисел;
- умножение целых чисел по определенному модулю: ab(mod n) = res(ab/n) – остаток от деления произведения целых чисел ab на n;
- перестановка битов двоичных векторов;
- табличная замена элементов двоичных векторов.
Практическая стойкость алгоритмов шифрования зависит и от особенностей соединения операций в последовательности. Примерами блочных систем являются алгоритмы блочного шифрования, принятые в качестве стандартов шифрования данных в США и России – DES–алгоритм и ГОСТ-28147-89 соответственно.
Рассмотрим общую схему симметричной, или традиционной, криптографии.
Рис.2. Симметричная криптография
Безопасность, обеспечиваемая традиционной криптографией, зависит от нескольких факторов:
- криптографический алгоритм должен быть достаточно сильным, чтобы передаваемое зашифрованное сообщение невозможно было расшифровать без ключа, используя только различные статистические закономерности зашифрованного сообщения или какие-либо другие способы его анализа;
- безопасность передаваемого сообщения должна зависеть от секретности ключа, но не от секретности алгоритма. Алгоритм должен надежно скрывать взаимосвязь между незашифрованным и зашифрованным сообщениями. При выполнении этого условия производители могут создавать дешевые аппаратные чипы и свободно распространяемые программы, реализующие данный алгоритм шифрования;
- алгоритм должен исключить возможность узнать ключ по достаточно большой известной выборке пар (зашифрованное сообщение, незашифрованное сообщение), полученных при шифровании с использованием данного ключа.
Клод Шеннон ввел понятия диффузии и конфузии для описания стойкости алгоритма шифрования.
Диффузия - это рассеяние статистических особенностей незашифрованного текста в широком диапазоне статистических особенностей зашифрованного текста. Это достигается тем, что значение каждого элемента незашифрованного текста влияет на значения многих элементов зашифрованного текста или, иначе, любой элемент зашифрованного текста зависит от многих элементов незашифрованного текста.
Конфузия - это уничтожение статистической взаимосвязи между зашифрованным текстом и ключом.
Если Х - это исходное сообщение и K - криптографический ключ, то зашифрованный передаваемый текст можно записать в виде
Y = EK[X].
Получатель, используя тот же ключ, расшифровывает сообщение
X = DK[Y]
Противник, не имея доступа к K и Х, должен попытаться узнать Х, K или и то, и другое.
Алгоритмы симметричного шифрования различаются способом, которым обрабатывается исходный текст. Возможно шифрование блоками или шифрование потоком.
Блок текста рассматривается как неотрицательное целое число, либо как несколько независимых неотрицательных целых чисел. Длина блока всегда выбирается равной степени двойки. В большинстве блочных алгоритмов симметричного шифрования используются следующие типы операций:
- табличная подстановка, при которой группа битов отображается в другую группу битов (так называемые S-box);
- перемещение, с помощью которого биты сообщения переупорядочиваются;
- операция сложения по модулю 2, обозначаемая XOR или 
;
- операция сложения по модулю 232 или по модулю 216;
- циклический сдвиг на некоторое число битов.
Эти операции циклически повторяются в алгоритме, образуя так называемые раунды. Входом каждого раунда является выход предыдущего раунда и ключ, который получен по определенному алгоритму из ключа шифрования K. Ключ раунда называется подключом. Каждый алгоритм шифрования может быть представлен следующим образом:
