Судя по растущему количеству публикаций и компаний, профессионально занимающихся защитой информации в компьютерных системах, решению этой задачи придается большое значение. Одной из наиболее очевидных причин нарушения системы защиты является умышленный несанкционированный доступ (НСД) к конфиденциальной информации со стороны нелегальных пользователей и последующие нежелательные манипуляции с этой информацией.
Защита информации – это комплекс мероприятий, проводимых с целью предотвращения утечки, хищения, утраты, несанкционированного уничтожения, искажения, модификации (подделки), несанкционированного копирования, блокирования информации и т.п. Поскольку утрата информации может происходить по сугубо техническим, объективным и неумышленным причинам, под это определение подпадают также и мероприятия, связанные с повышением надежности сервера из-за отказов или сбоев в работе винчестеров, недостатков в используемом программном обеспечении и т.д.
Cредства обеспечения защиты информации в части предотвращения преднамеренных действий в зависимости от способа реализации можно разделить на группы:
1. Технические (аппаратные) средства . Это различные по типу устройства (механические, электромеханические, электронные и др.), которые аппаратными средствами решают задачи защиты информации. Они либо препятствуют физическому проникновению, либо, если проникновение все же состоялось, доступу к информации, в том числе с помощью ее маскировки. Первую часть задачи решают замки, решетки на окнах, защитная сигнализация и др. Вторую – генераторы шума, сетевые фильтры, сканирующие радиоприемники и множество других устройств, "перекрывающих" потенциальные каналы утечки информации или позволяющих их обнаружить. Преимущества технических средств связаны с их надежностью, независимостью от субъективных факторов, высокой устойчивостью к модификации. Слабые стороны – недостаточная гибкость, относительно большие объем и масса, высокая стоимость.
2. Программные средства включают программы для идентификации пользователей, контроля доступа, шифрования информации, удаления остаточной (рабочей) информации типа временных файлов, тестового контроля системы защиты и др. Преимущества программных средств – универсальность, гибкость, надежность, простота установки, способность к модификации и развитию. Недостатки – ограниченная функциональность сети, использование части ресурсов файл-сервера и рабочих станций, высокая чувствительность к случайным или преднамеренным изменениям, возможная зависимость от типов компьютеров (их аппаратных средств).
3. Смешанные аппаратно-программные средства реализуют те же функции, что аппаратные и программные средства в отдельности, и имеют промежуточные свойства.
4. Организационные средства складываются из организационно-технических (подготовка помещений с компьютерами, прокладка кабельной системы с учетом требований ограничения доступа к ней и др.) и организационно-правовых (национальные законодательства и правила работы, устанавливаемые руководством конкретного предприятия). Преимущества организационных средств состоят в том, что они позволяют решать множество разнородных проблем, просты в реализации, быстро реагируют на нежелательные действия в сети, имеют неограниченные возможности модификации и развития. Недостатки – высокая зависимость от субъективных факторов, в том числе от общей организации работы в конкретном подразделении.
По степени распространения и доступности выделяются программные средства, поэтому далее они рассматриваются более подробно. Другие средства применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить дополнительный уровень защиты информации.
Шифрование данных представляет собой разновидность программных средств защиты информации и имеет особое значение на практике как единственная надежная защита информации, передаваемой по протяженным последовательным линиям, от утечки. Шифрование образует последний, практически непреодолимый "рубеж" защиты от НСД. Понятие "шифрование" часто употребляется в связи с более общим понятием криптографии. Криптография включает способы и средства обеспечения конфиденциальности информации (в том числе с помощью шифрования) и аутентификации. Конфиденциальность – защищенность информации от ознакомления с ее содержанием со стороны лиц, не имеющих права доступа к ней. В свою очередь аутентификация представляет собой установление подлинности различных аспектов информационного взаимодействия: сеанса связи, сторон (идентификация), содержания (имитозащита) и источника (установление авторства c помощью цифровой подписи).
Имеются следующие "классические" методы шифрования:
Подстановка (простая – одноалфавитная, многоалфавитная однопетлевая, многоалфавитная многопетлевая);
Перестановка (простая, усложненная);
Гаммирование (смешивание с короткой, длинной или неограниченной маской).
Подстановка предполагает использование альтернативного алфавита (или нескольких) вместо исходного. В случае простой подстановки для символов английского алфавита можно предложить, например, следующую замену (см. табл. 1).
Таблица 1. Пример замены символов при подстановке
Тогда слово "cache" в зашифрованном виде представляется как "usuxk".
Перестановка потенциально обеспечивает большую по сравнению с подстановкой устойчивость к дешифрованию и выполняется с использованием цифрового ключа или эквивалентного ключевого слова, как это показано на следующем примере (см. табл. 2). Цифровой ключ состоит из неповторяющихся цифр, а соответствующее ему ключевое слово – из неповторяющихся символов. Исходный текст (plain text) записывается под ключом построчно. Зашифрованное сообщение (cipher text) выписывается по столбцам в том порядке, как это предписывают цифры ключа или в том порядке, в котором расположены отдельные символы ключевого слова.
Таблица 2. Пример использования простой перестановки
Для рассматриваемого примера зашифрованное сообщение будет выглядеть следующим образом: AIHHORTTPHPαEααα…SSCEα.
Гаммирование (смешивание с маской) основано на побитном сложении по модулю 2 (в соответствии с логикой ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) исходного сообщения с заранее выбранной двоичной последовательностью (маской). Компактным представлением маски могут служить числа в десятичной системе счисления или некоторый текст (в данном случае рассматривается внутренние коды символов – для английского текста таблица ASCII). На рис. 1 показано, как исходный символ "A" при сложении с маской 0110 10012 переходит в символ "(" в зашифрованном сообщении.
Рис. 1 Пример использования гаммирования
Перечисленные "классические" методы шифрования (подстановка, перестановка и гаммирование) являются линейными в том смысле, что длина зашифрованного сообщения равна длине исходного текста. Возможно нелинейное преобразование типа подстановки вместо исходных символов (или целых слов, фраз, предложений) заранее выбранных комбинаций символов другой длины. Эффективна также защита информации методом рассечения-разнесения , когда исходные данные разбиваются на блоки, каждый из которых не несет полезной информации, и эти блоки хранятся и передаются независимо друг от друга. Для текстовой информации отбор данных для таких блоков может производиться по группам, которые включают фиксированное число бит, меньшее, чем число бит на символ в таблице кодировки. В последнее время становится популярной так называемая компьютерная стеганография (от греческих слов steganos – секрет, тайна и graphy – запись), представляющая собой сокрытие сообщения или файла в другом сообщении или файле. Например, можно спрятать зашифрованный аудио- или видеофайл в большом информационном или графическом файле. Объем файла – контейнера должен быть больше объема исходного файла не менее чем в восемь раз. Примерами распространенных программ, реализующих компьютерную стеганографию, являются S – Tools (для ОС Windows’95/NT). и Steganos for Windows’95. Собственно шифрование информации осуществляется с применением стандартных или нестандартных алгоритмов.
Стандартные методы шифрования (национальные или международные) для повышения степени устойчивости к дешифрованию реализуют несколько этапов (шагов) шифрования, на каждом из которых используются различные "классические" методы шифрования в соответствии с выбранным ключом (или ключами). Существуют две принципиально различные группы стандартных методов шифрования:
Шифрование с применением одних и тех же ключей (шифров) при шифровании и дешифровании (симметричное шифрование или системы с закрытыми ключами – private-key systems);
Шифрование с использованием открытых ключей для шифрования и закрытых – для дешифрования (несимметричное шифрование или системы с открытыми ключами – public-key systems).
Встроенные средства защиты информации в сетевых ОС доступны, но не всегда могут полностью решить возникающие на практике проблемы. Например, сетевые ОС NetWare 3.x, 4.x позволяют осуществить надежную "эшелонированную" защиту данных от аппаратных сбоев и повреждений. Система SFT (System Fault Tolerance – система устойчивости к отказам) компании Novell включает три основные уровня:
SFT Level I предусматривает, в частности, создание дополнительных копий FAT и Directory Entries Tables, немедленную верификацию каждого вновь записанного на файловый сервер блока данных, а также резервирование на каждом жестком диске около 2% от объема диска. При обнаружении сбоя данные перенаправляются в зарезервированную область диска, а сбойный блок помечается как "плохой" и в дальнейшем не используется.
SFT Level II содержит дополнительные возможности создания "зеркальных" дисков, а также дублирования дисковых контроллеров, источников питания и интерфейсных кабелей.
SFT Level III позволяет применять в локальной сети дублированные серверы, один из которых является "главным", а второй, содержащий копию всей информации, вступает в работу в случае выхода "главного" сервера из строя.
Система контроля и ограничения прав доступа в сетях NetWare (защита от несанкционированного доступа) также содержит несколько уровней:
Уровень начального доступа (включает имя и пароль пользователя, систему учетных ограничений – таких как явное разрешение или запрещение работы, допустимое время работы в сети, место на жестком диске, занимаемое личными файлами данного пользователя, и т.д.);
Уровень прав пользователей (ограничения на выполнение отдельных операций и/или на работу данного пользователя, как члена подразделения, в определенных частях файловой системы сети);
Уровень атрибутов каталогов и файлов (ограничения на выполнение отдельных операций, в том числе удаления, редактирования или создания, идущие со стороны файловой системы и касающиеся всех пользователей, пытающихся работать с данными каталогами или файлами);
Уровень консоли файл-сервера (блокирование клавиатуры файл-сервера на время отсутствия сетевого администратора до ввода им специального пароля).
Специализированные программные средства защиты информации от несанкционированного доступа обладают в целом лучшими возможностями и характеристиками, чем встроенные средства сетевых ОС. Кроме программ шифрования и криптографических систем, существует много других доступных внешних средств защиты информации. Из наиболее часто упоминаемых решений следует отметить следующие две системы, позволяющие ограничить и контролировать информационные потоки.
1. Firewalls – брандмауэры (дословно firewall – огненная стена). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные серверы, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/транспортного уровней. Это позволяет резко снизить угрозу несанкционированного доступа извне в корпоративные сети, но не устраняет эту опасность полностью. Более защищенная разновидность метода – это способ маскарада (masquerading), когда весь исходящий из локальной сети трафик посылается от имени firewall-сервера, делая локальную сеть практически невидимой.
2. Proxy-servers (proxy – доверенность, доверенное лицо). Весь трафик сетевого/транспортного уровней между локальной и глобальной сетями запрещается полностью – маршрутизация как таковая отсутствует, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники. Очевидно, что при этом обращения из глобальной сети в локальную становятся невозможными в принципе. Этот метод не дает достаточной защиты против атак на более высоких уровнях – например, на уровне приложения (вирусы, код Java и JavaScript).
Методы и средства защиты информации являются технической основой системы защиты информации, применение которых осуществляется в соответствии с принятой политикой информационной безопасности.
Совокупность защитных методов и средств включает в себя программные методы, аппаратные средства, защитные преобразования, а также организационные мероприятия (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Методы и средства защиты информации
Сущность аппаратной или схемной защиты состоит в том, что в устройствах и технических средствах обработки информации предусматривается наличие специальных технических решений, обеспечивающих защиту и контроль информации, например экранирующие устройства, локализующие электромагнитные излучения или схемы проверки информации на четность, осуществляющей контроль за правильностью передачи информации между различными устройствами информационной системы.
Программные методы защиты – это совокупность алгоритмов и программ, обеспечивающих разграничение доступа и исключение несанкционированного использования информации.
Сущность методов защитных преобразований состоит в том, что информация, хранимая в системе и передаваемая по каналам связи, представляется в некотором коде, исключающем возможность ее непосредственного использования.
Организационные мероприятия по защите включают в себя совокупность действий по подбору и проверке персонала, участвующего в подготовке и эксплуатации программ и информации, – строгое регламентирование процесса разработки и функционирования информационной системы.
Лишь комплексное использование различных защитных мероприятий может обеспечить надежную защиту, так как каждый прием или метод имеет свои слабые и сильные стороны.
Другой возможный вариант классификации методов защиты информации представлен на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Классификация методов защиты информации
Кроме того, в информационных системах выделяют следующие группы средств и соответствующих им методов защиты информации:
средства защиты от НСД;
системы анализа и моделирования информационных потоков (CASE-системы);
системы мониторинга сетей;
анализаторы протоколов;
антивирусные средства;
межсетевые экраны;
криптографические средства;
системы резервного копирования;
системы бесперебойного питания;
системы аутентификации;
средства предотвращения взлома корпусов и хищения оборудования;
средства контроля доступа в помещения;
инструментальные средства анализа системы защиты.
Техническими называются такие средства защиты информации (ТСЗИ), в которых основная защитная функция реализуется техническим устройством.
С точки зрения сопряженности со средствами вычислительной техники ТСЗИ бывают:
Автономные – средства, выполняющие свои защитные функции независимо от функционирования средств вычислительной техники.
Сопряженные – средства, выполненные в виде самостоятельных устройств, но выполняющие защитные функции в сопряжении с основными средствами вычислительной техники.
Встроенные – средства, которые конструктивно включены в состав аппаратуры вычислительной техники.
С точки зрения выполняемых функций защиты ТСЗИ относятся к средствам:
Внешней защиты – защита от воздействия дестабилизирующих факторов, проявляющихся за пределами зоны ресурсов.
Опознавания – специфическая группа средств, предназначенных для опознавания людей по различным индивидуальным характеристикам.
Внутренней защиты – защита от воздействия дестабилизирующих факторов, проявляющихся непосредственно в средствах обработки информации.
Дальнейшая детализация функциональной классификации ТСЗИ указана на рисунке 3.3.
С точки зрения степени сложности устройства ТСЗИ делятся на:
Простые устройства – несложные приборы и приспособления, выполняющие отдельные процедуры защиты.
Сложные устройства – комбинированные агрегаты, состоящие из некоторого количества простых устройств, способные к осуществлению сложных процедур защиты.
Системы – законченные технические объекты, способны осуществлять некоторую комбинированную процедуру защиты, имеющую самостоятельное значение.
Рисунок 3.3 – Классификация ТСЗИ по функциональному назначению
Рассмотри основные способы ЗИ.
1) Управление доступом – это способ защиты информации регулированием использование всех ресурсов системы (технических, программных, элементов баз данных). В системе обработки данных должны быть регламентированы дни недели и время суток, в которые разрешена работа пользователям и персоналу системы. Так же должен быть определен перечень ресурсов системы, к которым разрешен доступ и порядок доступа к ним. Необходимо иметь список лиц, которым представлено право на использование технических средств, программ и функциональных задач и т.д. Управление доступом включает следующие функции защиты: идентификацию пользователей, персонала и ресурсов системы; проверку полномочий, заключающуюся в проверке соответствия дня недели, времени суток, а так же запрашиваемых ресурсов и процедур установленному регламенту; разрешение и создание условий работы в пределах установленного регламента; регистрацию (протоколирование) обращений к защищаемым ресурсам; реагирование (задержка работ, отказ, отключение, сигнализация) при попытках несанкционированных действий.
2) Маскировка – способ защиты информации путем ее криптографического закрытия.
3) Регламентация – заключается в разработке и реализации в процессе функционирования систем обработки данных, комплексов мероприятий, создающих такие условия автоматизированной обработки и хранения защищаемой информации, при которых возможности несанкционированного доступа сводились бы к минимуму.
4) Принуждение – пользователи и персонал системы обмена данными вынуждены соблюдать правила обработки и использования защищаемой информации под угрозой материальной, административной или уголовной ответственности.
Рассмотренные способы ЗИ реализуются применением различных средств защиты. Различают: технические, программные, организационные, законодательные и морально-этические.
Техническими называют средства, которые реализуются в виде электрических, электромеханических и электронных устройств. Всю совокупность технических средств принято делить на аппаратные и физические.
Под аппаратными техническими средствами защиты понимаются устройства, встраиваемые непосредственно в аппаратуру систем обработки данных или устройства, которые сопрягаются с аппаратурой по стандартному интерфейсу.
Физические – такие средства, которые реализуются в виде автономных устройств или систем (электронно-механическое оборудование охранной сигнализации и видеонаблюдения, замки на дверях, решетки на окнах и т.д.).
Программные средства защиты образуют программы, специально предназначенные для выполнения функций, связанных с ЗИ.
Организационными средствами защиты называются организационно технические и организационно правовые мероприятия, осуществляемые в процессе создания и эксплуатации систем для обеспечения защиты информации. Организационные мероприятия охватывают все структурные элементы систем обработки данных на всех этапах их жизненного цикла: строительство помещений, проектирование систем, монтаж и наладка оборудования, испытания и проверки, эксплуатация.
К законодательными средствам защиты относятся законодательные акты, которыми регламентируются правила использования и обработки информации ограниченного доступа и устанавливаются меры ответственности за нарушение этих правил.
К морально-этическим средствам защиты относятся всевозможные нормы, которые сложились традиционно или складываются по мере распространения вычислительных средств. Эти нормы большей частью не являются обязательными, как законодательные меры, однако, несоблюдение их может привести к потере авторитета и престижа человека или организации.
Все рассмотренные средства защиты делятся на формальные и неформальные. К первым относятся средства, выполняющие защитные функции строго по заранее предусмотренной процедуре и без непосредственного участия человека. К неформальным средствам относятся такие, которые либо определяются целенаправленной деятельностью людей, либо регламентируют (непосредственно или косвенно) эту деятельность.
В требованиях по безопасности информации при проектировании информационных систем указываются признаки, характеризующие применяемые средства защиты информации. Они определены различными актами регуляторов в области обеспечения информационной безопасности, в частности - ФСТЭК и ФСБ России. Какие классы защищенности бывают, типы и виды средств защиты, а также где об этом узнать подробнее, отражено в статье.
Сегодня вопросы обеспечения информационной безопасности являются предметом пристального внимания, поскольку внедряемые повсеместно технологии без обеспечения информационной безопасности становятся источником новых серьезных проблем.
О серьезности ситуации сообщает ФСБ России: сумма ущерба, нанесенная злоумышленниками за несколько лет по всему миру составила от $300 млрд до $1 трлн. По сведениям, представленным Генеральным прокурором РФ, только за первое полугодие 2017 г. в России количество преступлений в сфере высоких технологий увеличилось в шесть раз, общая сумма ущерба превысила $ 18 млн. Рост целевых атак в промышленном секторе в 2017 г. отмечен по всему миру. В частности, в России прирост числа атак по отношению к 2016 г. составил 22 %.
Информационные технологии стали применяться в качестве оружия в военно-политических, террористических целях, для вмешательства во внутренние дела суверенных государств, а также для совершения иных преступлений. Российская Федерация выступает за создание системы международной информационной безопасности.
На территории Российской Федерации обладатели информации и операторы информационных систем обязаны блокировать попытки несанкционированного доступа к информации, а также осуществлять мониторинг состояния защищенности ИТ-инфраструктуры на постоянной основе. При этом защита информации обеспечивается за счет принятия различных мер, включая технические.
Средства защиты информации, или СЗИ обеспечивают защиту информации в информационных системах, по сути представляющих собой совокупность хранимой в базах данных информации, информационных технологий, обеспечивающих ее обработку, и технических средств.
Для современных информационных систем характерно использование различных аппаратно-программных платформ, территориальная распределенность компонентов, а также взаимодействие с открытыми сетями передачи данных.
Как защитить информацию в таких условиях? Соответствующие требования предъявляют уполномоченные органы, в частности, ФСТЭК и ФСБ России. В рамках статьи постараемся отразить основные подходы к классификации СЗИ с учетом требований указанных регуляторов. Иные способы описания классификации СЗИ, отраженные в нормативных документах российских ведомств, а также зарубежных организаций и агентств, выходят за рамки настоящей статьи и далее не рассматриваются.
Статья может быть полезна начинающим специалистам в области информационной безопасности в качестве источника структурированной информации о способах классификации СЗИ на основании требований ФСТЭК России (в большей степени) и, кратко, ФСБ России.
Структурой, определяющей порядок и координирующей действия обеспечения некриптографическими методами ИБ, является ФСТЭК России (ранее - Государственная техническая комиссия при Президенте Российской Федерации, Гостехкомиссия).
Если читателю приходилось видеть Государственный реестр сертифицированных средств защиты информации , который формирует ФСТЭК России, то он безусловно обращал внимание на наличие в описательной части предназначения СЗИ таких фраз, как «класс РД СВТ», «уровень отсутствия НДВ» и пр. (рисунок 1).
Рисунок 1. Фрагмент реестра сертифицированных СЗИ
ФСБ России определены классы криптографических СЗИ: КС1, КС2, КС3, КВ и КА.
К основным особенностям СЗИ класса КС1 относится их возможность противостоять атакам, проводимым из-за пределов контролируемой зоны. При этом подразумевается, что создание способов атак, их подготовка и проведение осуществляется без участия специалистов в области разработки и анализа криптографических СЗИ. Предполагается, что информация о системе, в которой применяются указанные СЗИ, может быть получена из открытых источников.
Если криптографическое СЗИ может противостоять атакам, блокируемым средствами класса КС1, а также проводимым в пределах контролируемой зоны, то такое СЗИ соответствует классу КС2. При этом допускается, например, что при подготовке атаки могла стать доступной информация о физических мерах защиты информационных систем, обеспечении контролируемой зоны и пр.
В случае возможности противостоять атакам при наличии физического доступа к средствам вычислительной техники с установленными криптографическими СЗИ говорят о соответствии таких средств классу КС3.
Если криптографическое СЗИ противостоит атакам, при создании которых участвовали специалисты в области разработки и анализа указанных средств, в том числе научно-исследовательские центры, была возможность проведения лабораторных исследований средств защиты, то речь идет о соответствии классу КВ.
Если к разработке способов атак привлекались специалисты в области использования НДВ системного программного обеспечения, была доступна соответствующая конструкторская документация и был доступ к любым аппаратным компонентам криптографических СЗИ, то защиту от таких атак могут обеспечивать средства класса КА.
Средства электронной подписи в зависимости от способностей противостоять атакам принято сопоставлять со следующими классами: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2 и КА1. Эта классификация аналогична рассмотренной выше в отношении криптографических СЗИ.
В статье были рассмотрены некоторые способы классификации СЗИ в России, основу которых составляет нормативная база регуляторов в области защиты информации. Рассмотренные варианты классификации не являются исчерпывающими. Тем не менее надеемся, что представленная сводная информация позволит быстрее ориентироваться начинающему специалисту в области обеспечения ИБ.
