Рохтин Я.А. лекция 7

Конспект лекции: Критерии оценки защищенности криптографических модулей

1. Основные понятия и идеи стандарта FIPS 140-2

Криптографический модуль — это набор аппаратных и/или программных компонентов, реализующих функции безопасности (криптографические алгоритмы, генерация и распределение ключей, аутентификация и т.д.), заключенных в пределах определенного периметра.

Цели безопасности криптографического модуля:

- Безопасная реализация функций безопасности для защиты информации.

- Защита модуля от несанкционированного использования.

-Предотвращение раскрытия содержимого модуля (ключей и других критичных данных).

- Предотвращение модификации модуля и криптографических алгоритмов.

- Обеспечение индикации режима работы модуля.

- Обеспечение доверия к корректной работе модуля.

- Обнаружение ошибок и предотвращение компрометации данных.

Требования безопасности разделены на 11 групп:

1. Спецификация криптографического модуля.

2. Требования к портам и интерфейсам.

3. Роли, сервисы и аутентификация.

4. Модель в виде конечного автомата.

5. Физическая безопасность.

6. Эксплуатационное окружение.

7. Управление криптографическими ключами.

8. Электромагнитная совместимость.

9. Самотестирование.

10. Доверие проектированию.

11. Сдерживание прочих атак.

2. Уровни защищенности криптографических модулей

Стандарт FIPS 140-2 предусматривает 4 уровня защищенности:

- Уровень 1: Минимальные требования. Пример: шифрующая плата для ПК. Программные компоненты могут выполняться на несертифицированных ОС.

- Уровень 2:

- Ролевая аутентификация.

- Замки, защитные покрытия, пломбы.

- Использование ОС, сертифицированных на соответствие профилям защиты.

- Уровень 3:

- Физическое разделение портов для ввода/вывода критичных данных.

- Персональная аутентификация.

- Средства оперативного выявления и реагирования на попытки вторжений.

- Использование ОС с доверенным маршрутом.

- Уровень 4:

- Полный спектр мер физической защиты, включая защиту от нештатных внешних условий (электрических, температурных).

- ОС с оценочным уровнем доверия не ниже четвертого.

3. Спецификация, порты и интерфейсы, роли, сервисы и аутентификация

Спецификация модуля включает:

- Определение криптографического периметра.

- Описание аппаратных и программных компонентов.

- Документированную политику безопасности.

Порты и интерфейсы:

- Должны быть выделены обязательные и дополнительные интерфейсы.

- Критичные порты должны быть логически отделены от других.

Роли и сервисы:

- Поддержка ролей пользователя, крипто-офицера и инженера.

- Ролевая или персональная аутентификация (начиная со второго уровня).

Аутентификация:

- Вероятность случайного успеха одной попытки — менее 1/1 000 000.

- Вероятность успеха нескольких попыток в течение минуты — менее 1/100 000.

4. Модель в виде конечного автомата и физическая безопасность

Модель конечного автомата:

- Описывает состояния модуля: включение/выключение, обслуживание, ввод ключей, пользовательские состояния, самотестирование, ошибочные состояния.

Физическая безопасность:

- Меры защиты включают замки, защитные кожухи, пломбы, средства выявления и реагирования на вторжения.

- На четвертом уровне — защита от нештатных внешних условий (температурных, электрических).

5. Эксплуатационное окружение и управление ключами

Эксплуатационное окружение:

- Универсальное, ограниченное, модифицируемое.

- На первом уровне — однопользовательский режим, запрет доступа внешних процессов к критичным данным.

- На втором уровне — использование ОС, сертифицированных по "Общим критериям".

- На четвертом уровне — ОС с уровнем доверия не ниже четвертого.

Управление ключами:

- Генерация, распределение, ввод/вывод, хранение, обнуление ключей.

- Секретные ключи защищаются от раскрытия, модификации и подмены.

- На третьем и четвертом уровнях — процедуры разделения знаний при ручном вводе ключей.

6. Самотестирование, доверие проектированию, сдерживание прочих атак

Самотестирование:

- Проводится при включении питания, выполнении условий и по требованию оператора.

- Тесты включают проверку криптографических алгоритмов, целостности ПО, критичных функций.

Доверие проектированию:

- Конфигурационное управление, безопасная установка, генерация и распространение.

- На четвертом уровне — формальная модель политики безопасности.

Сдерживание прочих атак:

- Противодействие атакам на основе анализа электропитания, времени выполнения операций, перевода в сбойный режим.

- Рекомендации по защите от побочных электромагнитных излучений.