Основы информационной безопасности. Учебное пособие для СПО

Сущность эвристического анализа заключается в проверке возможных сред обитания вирусов и выявлении в них команд (групп команд), характерных для вирусов. Такими командами могут быть команды создания резидентных модулей в оперативной памяти, команды прямого обращения к дискам, минуя ОС. Эвристические анализаторы при обнаружении «подозрительных» команд в файлах или загрузочных секторах выдают сообщение о возможном заражении. После получения таких сообщений необходимо тщательно проверить предположительно зараженные файлы и загрузочные сектора всеми имеющимися антивирусными средствами. Эвристический анализатор имеется, например, в антивирусной программе DOCTOR WEB.

Метод использования резидентных сторожей основан на применении программ, которые постоянно находятся в ОП ЭВМ и отслеживают все действия остальных программ. Технологический процесс применения резидентных сторожей осуществляется следующим образом. В случае выполнения какойлибо программой подозрительных действий (обращение для записи в загрузочные сектора, помещение в ОП резидентных модулей, попытки перехвата прерываний и т.п.) резидентный сторож выдает сообщение пользователю. Про- грамма-сторож может загружать на выполнение другие антивирусные программы для проверки «подозрительных» программ, а также для контроля всех поступающих извне файлов (со сменных дисков, в сети).

Существенным недостатком данного метода является значительный процент ложных тревог, что мешает работе пользователя, вызывает раздражение и желание отказаться от использования резидентных сторожей. Примером резидентного сторожа может служить программа VSAFE, входящая в состав

MS DOS.

Под вакцинацией программ понимается создание специального модуля для контроля ее целостности. В качестве характеристики целостности файла обычно используется контрольная сумма. При заражении вакцинированного файла модуль контроля обнаруживает изменение контрольной суммы и сообщает об этом пользователю. Метод позволяет обнаруживать все вирусы, в том числе и незнакомые, за исключением «стелс»-вирусов.

Блокирование работы программ-вирусов осуществляется применением аппаратно-программных антивирусных средств. В настоящее время для защи-

ты ПЭВМ используются специальные контроллеры и их программное обеспечение.

Контроллер устанавливается в разъем расширения и имеет доступ к общей шине. Это позволяет ему контролировать все обращения к дисковой си-

51

стеме. В программном обеспечении контроллера запоминаются области на дисках, изменение которых в обычных режимах работы не допускается. Таким образом, можно установить защиту на изменение главной загрузочной записи, загрузочных секторов, файлов конфигурации, исполняемых файлов и др.

При выполнении запретных действий любой программой контроллер выдает соответствующее сообщение пользователю и блокирует работу ПЭВМ.

Аппаратно-программные антивирусные средства обладают рядом достоинств перед программными: работают постоянно; обнаруживают все вирусы, независимо от механизма их действия; блокируют неразрешенные действия, являющиеся результатом работы вируса или неквалифицированного пользователя.

Недостаток у этих средств один — зависимость от аппаратных средств ПЭВМ. Изменение последних ведет к необходимости замены контроллера. Примером аппаратно-программной защиты от вирусов может служить ком-

плекс SHERIFF.

В процессе удаления последствий заражения вирусами осуществляется удаление вирусов, а также восстановление файлов и областей памяти, в которых находился вирус. Существует два метода удаления последствий воздействия вирусов антивирусными программами.

Первый метод предполагает восстановление системы после воздействия известных вирусов. Разработчик программы-фага, удаляющей вирус, должен знать структуру вируса и его характеристики размещения в среде обитания.

Второй метод позволяет восстанавливать файлы и загрузочные сектора, зараженные неизвестными вирусами. Для этого программа восстановления должна заблаговременно создать и хранить информацию о файлах, полученную в условиях отсутствия вирусов. На основе информации о незараженном файле и сведений об общих принципах работы вирусов осуществляется восстановление файлов. Если вирус подверг файл необратимым изменениям, то оно возможно только с использованием резервной копии или с дистрибутива. При их отсутствии существует только один выход — уничтожить файл и восстановить его вручную.

Если антивирусная программа не может восстановить главную загрузочную запись или загрузочные сектора, то можно попытаться это сделать вручную. В случае неудачи следует отформатировать диск и установить в ОС.

Существуют вирусы, которые, попадая в ЭВМ, становятся частью его ОС. Если просто удалить такой вирус, то система становится неработоспособной.

52

Одним из таких вирусов является вирус One Half. При загрузке ЭВМ вирус постепенно зашифровывает жесткий диск. При обращении к уже зашифрованным секторам резидентный вирус One Half перехватывает обращения и расшифровывает информацию. Удаление вируса приведет к невозможности использовать зашифрованную часть диска. При удалении такого вируса надо сначала расшифровать информацию на диске, для чего необходимо знать механизм действия вируса13.

1.7. Криптография и биометрия

Криптография

Появление в середине двадцатого столетия первых электронно-вычис- лительных машин кардинально изменило ситуацию в области шифрования (криптографии). Криптография — это набор методов защиты информационных взаимодействий от отклонений от их нормального, штатного протекания, вызванных злоумышленными действиями различных субъектов, методов, базирующихся на секретных алгоритмах преобразования информации, включая алгоритмы, не являющиеся собственно секретными, но использующие секретные параметры. Исторически первой задачей криптографии была защита передаваемых текстовых сообщений от несанкционированного ознакомления с их содержанием, что нашло отражение в самом названии этой дисциплины, эта защита базируется на использовании «секретного языка», известного только отправителю и получателю. С усложнением информационных взаимодействий в человеческом обществе возникли и продолжают возникать новые задачи по их защите, некоторые из них были решены в рамках криптографии, что потребовало развития принципиально новых подходов и методов.

После распространения компьютеров в деловой сфере практическая криптография сделала в своем развитии огромный скачок, причем сразу по нескольким направлениям. Во-первых, были разработаны стойкие блочные методы с секретным ключом, предназначенные для решения классической задачи — обеспечения секретности и целостности, передаваемых или хранимых данных, они до сих пор остаются «рабочей лошадкой» криптографии, наиболее часто используемыми средствами криптографической защиты. Во-вторых, были созданы методы решения новых, нетрадиционных задач сферы защиты информа-

13 См.: Мельников В. П. Информационная безопасность : учебник / В. П. Мельников, А. И. Куприянов, Т. Ю. Васильева ; под ред. В. П. Мельникова. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Кнорус, 2017. 372 с.

53

ции, наиболее известными из которых являются задача подписи цифрового документа и открытого распределения ключей.

Задача криптографии, т.е. тайная передача, возникает только для информации, которая нуждается в защите. В таких случаях говорят, что информация содержит тайну или является защищаемой, приватной, конфиденциальной, секретной. Для наиболее типичных, часто встречающихся ситуаций такого типа введены даже специальные понятия:

•государственная тайна;

•военная тайна;

•коммерческая тайна;

•юридическая тайна;

•врачебная тайна и т.д.

Далее мы будем говорить о защищаемой информации, имея в виду следующие признаки такой информации:

•имеется какой-то определенный круг законных пользователей, которые имеют право владеть этой информацией;

•имеются незаконные пользователи, которые стремятся овладеть этой информацией с тем, чтобы обратить ее себе во благо, а законным пользователям во вред14.

Криптографическими средствами защиты называются специальные средства и методы преобразования информации, в результате которых маскируется ее содержание. Основными видами криптографического закрытия являются шифрование и кодирование защищаемых данных. При этом шифрование есть такой вид закрытия, при котором самостоятельному преобразованию подвергается каждый символ закрываемых данных; при кодировании защищаемые данные делятся на блоки, имеющие смысловое значение, и каждый такой блок заменяется цифровым, буквенным или комбинированным кодом. При этом используется несколько различных систем шифрования: заменой, перестановкой, гаммированием, аналитическим преобразованием шифруемых данных. Широкое распространение получили комбинированные шифры, когда исходный текст последовательно преобразуется с использованием двух или даже трех различных шифров.

Типичный пример изображения ситуации, в которой возникает задача криптографии (шифрования) изображен на рис. 2:

14 URL: http://www.i2r.ru/static/567/out_16323.shtml.

54

слабое звено, чтобы с наименьшими затратами добраться до информации. А значит, и законные пользователи должны учитывать это обстоятельство в своей стратегии защиты: бессмысленно делать какое-то звено очень прочным, если есть заведомо более слабые звенья (принцип равнопрочности защиты).

Придумывание хорошего шифра дело трудоемкое. Поэтому желательно увеличить время жизни хорошего шифра и использовать его для шифрования как можно большего количества сообщений. Но при этом возникает опасность, что противник уже разгадал (вскрыл) шифр и читает защищаемую информацию. Если же в шифре есть сменный ключ, то, заменив ключ, можно сделать так, что разработанные противником методы уже не дают эффекта.

Под ключом в криптографии понимают сменный элемент шифра, который применяется для шифрования конкретного сообщения. В последнее время безопасность защищаемой информации стала определяться в первую очередь ключом. Сам шифр, шифрмашина или принцип шифрования стали считать известными противнику и доступными для предварительного изучения, но в них появился неизвестный для противника ключ, от которого существенно зависят применяемые преобразования информации. Теперь законные пользователи, прежде чем обмениваться шифрованными сообщениями, должны тайно от противника обменяться ключами или установить одинаковый ключ на обоих концах канала связи. А для противника появилась новая задача — определить ключ, после чего можно легко прочитать зашифрованные на этом ключе сообщения15.

Вернемся к формальному описанию основного объекта криптографии (рис. 2). Теперь в него необходимо внести существенное изменение — добавить недоступный для противника секретный канал связи для обмена ключами (рис. 3).

Рис. 3. Формальное описание основного объекта криптографии

Создать такой канал связи вполне реально, поскольку нагрузка на него, вообще говоря, небольшая. Отметим теперь, что не существует единого шифра,

15URL: https://www.intuit.ru/studies/courses/16655/1300/lecture/25505?page=2.

56

подходящего для всех случаев. Выбор способа шифрования зависит от особенностей информации, ее ценности и возможностей владельцев по защите своей информации. Прежде всего подчеркнем большое разнообразие видов защищаемой информации: документальная, телефонная, телевизионная, компьютерная и т.д. Каждый вид информации имеет свои специфические особенности, и эти особенности сильно влияют на выбор методов шифрования информации. Большое значение имеют объемы и требуемая скорость передачи шифрованной информации. Выбор вида шифра и его параметров существенно зависит от характера защищаемых секретов или тайны. Некоторые тайны (например, государственные, военные и др.) должны сохраняться десятилетиями, а некоторые (например, биржевые) — уже через несколько часов можно разгласить. Необходимо учитывать также и возможности того противника, от которого защищается данная информация. Одно дело — противостоять одиночке или даже банде уголовников, а другое дело — мощной государственной структуре.

Любая современная криптографическая система построена на использовании криптографических ключей. Она работает по определенной методологии (процедуре), состоящей из: одного или более алгоритмов шифрования (математических формул); ключей, используемых этими алгоритмами шифрования; системы управления ключами; незашифрованного текста; и зашифрованного текста (шифртекста).

В этой методологии и для шифрования, и для расшифровки отправителем и получателем применяется один и тот же ключ, об использовании которого они договорились до начала взаимодействия. Если ключ не был скомпрометирован, то при расшифровке автоматически выполняется аутентификация отправителя, так как только отправитель имеет ключ, с по-мощью которого можно зашифровать информацию, и только получатель имеет ключ, с помощью которого можно расшифровать информацию. Так как отправитель и получатель — единственные люди, которые знают этот симметричный ключ, при компрометации ключа будет скомпрометировано только взаимодействие этих двух пользователей. Проблемой, которая будет актуальна и для других криптосистем, является вопрос о том, как безопасно распространять симметричные (секретные) ключи.

Алгоритмы симметричного шифрования используют ключи не очень большой длины и могут быстро шифровать большие объемы данных.

Порядок использования систем с симметричными ключами приведен на рис. 4.

57

Порядок использования систем с асимметричными ключами приведен на рис. 5.

Сообщение

Сообщение

Зашифрование Зашифрованное сообщение Расшифрование

Открытый ключ Секретный ключ

Генератор ключей

Рис. 5. Использование асимметричного метода шифрования

Для того чтобы избежать низкой скорости алгоритмов асимметричного шифрования, генерируется временный симметричный ключ для каждого сообщения и только он шифруется асимметричными алгоритмами.

Подводя итоги вышесказанного, можно уверенно заявить, что криптографическими системами защиты называется совокупность различных методов

исредств, благодаря которым исходная информация кодируется, передается

ирасшифровывается.

Существуют различные криптографические системы защиты, которые мы можем разделить на две группы: c использованием ключа и без него. Криптосистемы без применения ключа в современном мире не используются так как они очень дорогостоящие и ненадежные.

На протяжении многих веков среди специалистов не утихали споры о стойкости шифров и о возможности построения абсолютно стойкого шифра.

Один из надежных способов сохранить в тайне телефонные переговоры или передаваемую по компьютерным сетям связи информацию — это использование квантовой криптографии.

Идея использовать для целей защиты информации природу объектов микромира — квантов света (фотонов), поведение которых подчиняется законам квантовой физики, стала наиболее актуальной.

Наибольшее практическое применение квантовой криптографии находит сегодня в сфере защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Это объясняется тем, что оптические волокна ВОЛС позволяют обеспечить передачу фотонов на большие расстояния с минималь-

59

ными искажениями. В качестве источников фотонов применяются лазерные диоды передающих модулей ВОЛС; далее происходит существенное ослабление мощности светового сигнала — до уровня, когда среднее число фотонов на один импульс становится много меньше единицы. Системы передачи информации по ВОЛС, в приемном модуле которых применяются лавинные фотодиоды

врежиме счета фотонов, называются квантовыми оптическими каналами связи (КОКС).

Вследствие малой энергетики сигналов скорости передачи информации

вКОКС по сравнению с возможностями современных ВОЛС не слишком высоки (от килобит до мегабит в секунду, в зависимости от применения). Поэтому

вбольшинстве случаев квантовые криптографические системы (ККС) применяются для распределения ключей, которые затем используются средствами шифрования высокоскоростного потока данных. Важно отметить, что квантовокриптографическое оборудование пока серийно не выпускается. Однако по мере совершенствования и удешевления применяемой элементной базы можно ожидать появления ККС на рынке телекоммуникаций в качестве, например, дополнительной услуги при построении корпоративных волоконно-оптических сетей.

На сегодня при использовании методов криптографии имеется возможность защищенной от подслушивания передачи информации на расстояние

внесколько десятков километров. При больших длинах линий связи классические методы распределения ключей и защиты информации оказываются пока более дешевыми и надежными.

Впоследнее время появились новые теоретические идеи для создания глобальных распределенных квантовых криптографических сетей. Они основаны на использовании безопасной передачи информации так называемых квантовых корреляций между двумя частицами, имеющими неклассические свойства, а также на использовании для хранения этих частиц квантовой памяти. Кроме того, появились сообщения об экспериментах по реализации ККС для защиты каналов связи между космическими аппаратами и земными станциями.

Криптография сегодня — это важнейшая часть всех информационных систем: от электронной почты до сотовой связи, от доступа к сети Internet до электронной наличности. Криптография обеспечивает подотчетность, прозрачность, точность и конфиденциальность. Она предотвращает попытки мошенничества в электронной коммерции и обеспечивает юридическую силу финансовых транзакций. Криптография помогает установить вашу личность, но и

60