Хранение и защита информации. Учебное пособие

21

ки в операционных системах и в программных средствах защиты информации.

По данным статистики 65 % случаев нарушения безопасности происходит в результате ошибок пользователей и обслуживающего персонала КС. Некомпетентное, небрежное или невнимательное выполнение своих обязанностей приводит к уничтожению, нарушению целостности и конфиденциальности информации.

Характер случайных угроз и механизм их действия достаточно хорошо изучен. Накоплен значительный опыт противодействия этим угрозам.

Класс преднамеренных угроз изучен недостаточно, он очень динамичен и постоянно пополняется. Источниками преднамеренных угроз являются традиционный шпионаж и диверсии, несанкционированный доступ к информации, электромагнитные излучения и наводки, несанкционированная модификация структур, вредительские программы.

Традиционно используемые методы шпионажа и диверсии весьма действенны и эффективны в условиях применения КС. К числу таких методов относятся:

-подслушивание,

-визуальное наблюдение,

-хищение документов и машинных носителей информации,

-хищение программ и атрибутов системы защиты.

-подкуп и шантаж сотрудников,

-сбор и анализ отходов машинных носителей информации,

-поджоги,

-взрывы.

Для подслушивания не обязательно проникать на объект. Существуют системы подслушивания, позволяющие с расстояния в 1 км фиксировать разговор в помещении с закрытыми окнами. Принцип действия таких устройств основан на анализе отраженного луча лазера от окна помещения. Специальные устройства позволяют преобразовывать механические колебания оконных стекол от акустических волн в помещении в электрический сигнал. Для этого на оконное стекло прикрепляется специальное устройство. Существуют и другие методы и аппаратура, позволяющие вести подслушивание.

Видеоразведка малопригодна для получения информации. Методы визуального наблюдения используются в основном для выявления местоположения устройств защиты.

Термин несанкционированный доступ к информации подра-

зумевает доступ, нарушающий правила разграничения доступа, установленные в соответствии с выбранной политикой безопасности. Фальсификация полномочий является одним из наиболее вероятных путей несанкционированного доступа к информации.

22

Электромагнитное излучение сопровождает все процессы об-

работки и передачи информации техническими средствами. Работа практически всех технических средств КС сопровождается электромагнитным излучением. Улавливая и преобразуя эти излучения, можно восстановить обрабатываемую и передаваемую информацию. Подобные угрозы наиболее типичны для сетей ЭВМ.

Несанкционированная модификация структур представляет большую угрозу безопасности информации в КС. Несанкционированная модификация алгоритмической, программной и технической структур системы может осуществляться на любом этапе жизненного цикла КС. На этапе разработки КС эти изменения называются закладками. Подобные закладки обычно внедряются в системы, предназначенные для эксплуатации в какой-либо фирме или государственном учреждении.

Одним из основных источников угроз безопасности информации в КС является использование специальных программ, получивших об-

щее название вредительские программы.

В зависимости от механизма действия вредительские программы делятся на четыре класса:

-логические бомбы,

-черви;

-троянские кони,

-компьютерные вирусы.

Особенности действия вредоносных программ и методы борьбы с ними будут рассмотрены ниже.

В зависимости от характера влияния потенциальных угроз на функционирование КС все возможные угрозы группируют по трем видам:

-угрозы нарушения конфиденциальности обрабатываемой информации;

-угрозы нарушения целостности обрабатываемой информации;

-угрозы нарушения работоспособности системы (отказ в обслуживании).

Угрозы нарушения конфиденциальности направлены на разглашение секретной информации, т. е. информация становится известной лицу, которое не должно иметь к ней доступ. Источником подобных угроз обычно является несанкционированный доступ к информации. Традиционно противостоянию угрозам этого типа уделялось максимальное внимание, поскольку эта область непосредственно относится к задаче охраны государственных и военных секретов. Угрозы этого вида являются, как правило, преднамеренными. Однако они могут возникать в результате ошибок или небрежности пользователей и персонала.

Угрозы целостности представляют собой любое искажение или изменение хранящейся в КС или передаваемой информации, выполненное неавто-

23

ризованным на это действие лицом. Целостность информации может быть нарушена как злоумышленником (преднамеренные угрозы), так и в результате объективных воздействий со стороны среды эксплуатации системы (непреднамеренные угрозы). Наиболее актуальны эти угрозы для систем передачи информации — компьютерных сетей и систем телекоммуникаций.

Угрозы нарушения работоспособности (отказ в обслуживании) направлены на создание ситуаций, когда в результате преднамеренных действий ресурсы КС становятся недоступными или снижается ее работоспособность.

Цель систем защиты КС — противодействие всем видам угроз.

7. Защита информации в компьютерных системах от случайных угроз

7.1. Дублирование информации

Дублирование является одним из самых эффективных способов обеспечения целостности информации. Оно обеспечивает защиту информации как от случайных угроз, так и от преднамеренных воздействий.

Взависимости от ценности информации, особенностей построения и режимов функционирования КС могут использоваться различные методы и средства дублирования.

Метод копирования предусматривает периодическое полное копирование всех текущих файлов. Как правило, хранятся три копии: файл-сын, файл-отец и файл-дед. Файл-сын тождествен текущему состоянию файла данных. Файл-отец – предыдущая версия файлов, файл-дед – еще более ранняя версия. В промежутки времени между моментами создания копий создается файл корректур, в котором фиксируются все изменения, вносимые в текущий файл. Если текущие файлы испортились, то в "сына" вносятся исправления, хранящиеся в файле корректур, и текущая версия восстанавливается. Аналогичным образом поступают при порче "отца" или "деда".

При использовании метода зеркального копирования любые изменения основной информации сопровождаются такими же изменениями дублирующей информации. При таком дублировании основная информация и дубль всегда идентичны.

Копии файлов могут храниться на дополнительных внешних запоминающих устройствах, в специально выделенной области памяти на несъемных машинных носителях или на съемных носителях информации. Носители с основной и дублирующей информацией могут находиться в одном помещении или рассредоточены по разным помещениям.

Вкачестве внешних запоминающих устройств для хранения дублирующей информации используются накопители на жестких

24

магнитных дисках и магнитных лентах. Накопители на жестких магнитных дисках применяются обычно для оперативного дублирования информации. В этом случае переход к дублирующей информации происходит в режиме реального времени.

Наиболее важная системная информация, например таблицы каталогов и таблицы файлов, дублируется таким образом, чтобы они были размещены на цилиндрах и поверхностях рабочего жесткого диска (пакета дисков), отличных от тех, на которых находятся рабочие таблицы. Такое дублирование защищает от полной потери информации при повреждении отдельных участков поверхности диска.

7.2. Повышение надежности компьютерных систем

Под надежностью понимается свойство системы выполнять возложенные на нее задачи в определенных условиях эксплуатации.

При наступлении отказа КС не может выполнять все предусмотренные документацией задачи, т.е. переходит из исправного состояния в неисправное. Если неисправная КС способна выполнять заданные функции, сохраняя значения основных характеристик, считается, что она находится в работоспособном состоянии.

С точки зрения обеспечения безопасности информации необходимо сохранять хотя бы работоспособное состояние КС.

Для решения этой задачи необходимо обеспечить высокую надежность функционирования алгоритмов, программ и технических (аппаратных) средств. Поскольку алгоритмы в КС реализуются за счет выполнения программ или аппаратным способом, то надежность алгоритмов отдельно не рассматривается. В этом случае считается, что надежность КС обеспечивается надежностью программных и аппаратных средств.

Для повышения надежности программных средств необходимы:

-корректная постановка задачи на разработку;

-использование современных технологий программирования;

-контроль правильности функционирования программ. Корректность постановки задачи достигается в результате со-

вместной работы специалистов предметной области и программистовалгоритмистов.

Для повышения качества программных продуктов используются современные технологии программирования, например CASEтехнология. Эти технологии характеризуются высокой автоматизацией процесса программирования, использованием стандартных программных модулей, тестированием их совместной работы. Использование CASЕ-технологий позволяет значительно сократить возможности внесения субъективных ошибок разработчиков.

25

Контроль правильности функционирования алгоритмов и программ осуществляется на каждом этапе разработки и завершается комплексным контролем, охватывающим все решаемые задачи и режимы. На этапе эксплуатации программные средства дорабатываются, в них устраняются замеченные ошибки.

Надежность технических средств обеспечивается на всех этапах жизненного цикла КС. На этапе разработки выбираются элементная база, технология производства и структурные решения, обеспечивающие максимально достижимую надежность КС в целом. На этапе производства необходимо обеспечить высокий технологический уровень производства и контроля качества выпускаемых изделий.

7.3. Создание отказоустойчивых компьютерных систем

Отказоустойчивость - это свойство КС сохранять работоспособность при отказах отдельных устройств, блоков, схем. Любая отказоустойчивая система обладает избыточностью.

Известны три основных подхода к созданию отказоустойчивых систем:

-простое резервирование;

-помехоустойчивое кодирование информации;

-создание адаптивных систем.

Простое резервирование является одним из наиболее простых и действенных путей создания отказоустойчивых систем. Простое резервирование основано на использовании устройств, блоков, узлов, схем только в качестве резервных. При отказе основного элемента осуществляется переход на использование резервного. Недостатком простого резервирования является непроизводительное использование средств, которые применяются только для повышения отказоустойчивости.

Помехоустойчивое кодирование основано на использовании информационной избыточности. Рабочая информация в КС дополняется контрольными двоичными разрядами. Выполняя определенные действия над рабочей и контрольной информацией, можно определять ошибки и даже исправлять их. Помехоустойчивое кодирование наиболее эффективно при парировании самоустраняющихся отказов, называемых сбоями.

Наиболее совершенными системами, устойчивыми к отказам, являются адаптивные системы. В них реализуется так называемый принцип элегантной деградации. Этот принцип предполагает сохранение работоспособности системы при некотором снижении эффективности функционирования в случаях отказов ее элементов.

Адаптивные системы содержат аппаратно-программные средства для автоматического контроля работоспособности элементов

26

системы. При отказе элемента он отключается, изменяются связи и режимы работы других элементов системы, т.е. происходит ее реконфигурация. Вычислительный процесс возобновляется либо сначала, либо с последней контрольной точки. Механизм контрольных точек заключается в запоминании всей необходимой информации для возобновления выполнения программы с определенной точки. Запоминание осуществляется через определенные интервалы времени.

7.4. Блокировка ошибочных операций

Ошибочные операции или действия могут вызываться отказами аппаратных и программных средств, а также ошибками пользователей и обслуживающего персонала. Это могут быть ошибочная запись в основную память (ОП) и на внешние запоминающие устройства (ВЗУ), нарушение разграничения памяти при мультипрограммных режимах работы ЭВМ, ошибочная выдача информации в канал связи, короткие замыкания, обрыв проводников и т.п. Некоторые ошибочные действия могут привести к нарушениям целостности, доступности и конфиденциальности информации.

Для блокировки ошибочных действий используются технические и аппаратно-программные средства.

Технические средства используются в основном для предотвращения ошибочных действий людей. К таким средствам относятся блокировочные тумблеры, защитные экраны и ограждения, предохранители, средства блокировки записи на ВЗУ.

Аппаратно-программные средства используются, например, в мультипрограммных КС. В них оперативная память распределяется между пользовательскими программами. Программно-аппаратные средства сравнивают адреса команд активной программы с границами разрешенной области ОП для этой программы. При нарушении границ обращение блокируется.

Аппаратно-программные средства используются также для блокирования выдачи информации в неразрешенные каналы связи, запрета выполнения операций, которые доступны только в определенных режимах, например в режиме работы операционной системы (ОС). С помощью аппаратно-программных средств может быть заблокирована запись в определенные области ВЗУ и запрещены некоторые другие операции.

На программном уровне могут устанавливаться атрибуты файлов, в том числе и атрибут, запрещающий запись в файлы. С помощью программных средств устанавливается режим обязательного подтверждения выполнения опасных операций, таких как уничтожение файлов, разметка или форматирование ВЗУ.

27

7.5. Оптимизация взаимодействия пользователей и обслуживающего персонала с компьютерной системой

Для сокращения числа ошибок пользователей и обслуживающего персонала, а также минимизации последствий этих ошибок действенными являются организационные меры. Сюда входят воспитание и обучение персонала, организация режима труда, создание дружественного интерфейса пользователя.

Важной задачей оптимизации взаимодействия человека с КС является также анализ этого процесса и его совершенствование. Анализ должен проводиться на всех жизненных этапах КС и направляться на выявление слабых звеньев. Слабые звенья заменяются или совершенствуются как в процессе разработки новых КС, так и в процессе модернизации существующих.

7.6. Минимизация ущерба от аварий и стихийных бедствий

Стихийные бедствия и аварии могут причинить огромный ущерб объектам КС. Предотвратить стихийные бедствия человек пока не в силах, но уменьшить последствия таких явлений во многих случаях удается. Минимизировать последствия аварий и стихийных бедствий для объектов КС можно следующими путями:

-правильным выбором места расположения объекта;

-учетом возможных аварий и стихийных бедствий при разработке и эксплуатации КС;

-организацией своевременного оповещения о возможных стихийных бедствиях;

-обучением персонала способам борьбы со стихийными бедствиями и авариями, а также методам ликвидации их последствий.

8.Защита информации от преднамеренных угроз

8.1. Защита информации от шпионажа и диверсий

Методы и средства шпионажа и диверсий, которые традиционно использовались и используются для добывания или уничтожения информации, актуальны и для КС. Чаще всего эти методы используются для получения сведений о системе защиты с целью проникновения в КС, а также для хищения и уничтожения информационных ресурсов.

Для дистанционного подслушивания злоумышленником могут использоваться различные устройства, фиксирующие колебания оконных стекол от акустических волн. Разговоры в соседних помещениях, за стенами зданий могут контролироваться с помощью стетоскопных микрофонов. Съем звуковой информации может осуществляться также с металлоконструкций зданий, труб водоснабжения и

28

отопления. Акустический сигнал преобразуется в электрический устройствами съема и передается на значительное расстояние. Для защиты от подслушивания необходим контроль над возможными каналами утечки звуковой информации. Это позволит своевременно обнаружить установленные злоумышленником устройства съема.

Для получения определенной информации может использоваться дистанционная видеоразведка, однако такой метод шпионажа малопригоден и носит, как правило, вспомогательный характер. Он используется в основном для выявления режимов работы и расположения механизмов защиты информации. Непосредственно из КС информация может быть получена лишь при использовании на объекте экранов, табло, плакатов в тех случаях, когда имеются прозрачные окна и нет соответствующих средств защиты.

Злоумышленниками, имеющими доступ на объект, могут использоваться миниатюрные средства фотографирования, видео- и аудиозаписи. Для аудио- и видеоконтроля помещений при отсутствии в них злоумышленника могут использоваться закладные устройства или так называемые "жучки". Наиболее вероятными являются закладные устройства, обеспечивающие прослушивание помещений. Закладные устройства делятся на проводные и излучающие. Проводные закладные устройства требуют значительного времени на установку и имеют существенный демаскирующий признак - провода. Излучающие закладки (радиозакладки) быстро устанавливаются, но также имеют демаскирующий признак - излучение в радиоили оптическом диапазоне. Радиозакладки могут использовать в качестве источника информации электрические сигналы или акустические сигналы.

Для некоторых объектов КС существует угроза их физического уничтожения с использованием поджогов или взрывов. Использование инженерно-технических средств, препятствующих проникновению злоумышленников на объекты защиты, позволяет снизить риск возникновения подобных угроз.

8.2. Защита информации от несанкционированного доступа 8.2.1. Идентификация и аутентификация

Принятая в КС модель политики безопасности регламентирует порядок доступа субъектов к объектам системы. В качестве субъектов могут выступать как пользователи, так и процессы, в качестве объектов – информация и другие информационные ресурсы. Как отмечалось выше, термин "несанкционированный доступ" подразумевает действия субъекта, приводящие к изменению (повышению, фальсификации) своих прав доступа к объекту КС. В дальнейших рассуждениях в качестве субъекта доступа будем рассматривать пользователя КС.

29

Каждому пользователю КС присваивается системное имя – идентификатор. Список идентификаторов пользователей хранится в системе. В процессе идентификации пользователь предъявляет системе свой идентификатор, после чего выполняется проверка введенного идентификатора на его принадлежность к списку авторизованных пользователей КС. В соответствии с введенным идентификатором пользователю будут предоставлены соответствующие права доступа.

Аутентификация (установление подлинности) заключается в проверке, является ли проверяемое лицо в самом деле тем, за кого себя выдает. Термин "аутентификация" произошел от англ. "authentication" В русскоязычной литературе в середине слова появились буквы "фи" и закрепился термин аутентификация.

Типичная процедура идентификации при входе в систему осуществляется по следующей схеме.

При обращении к системе запрашивается идентификатор. Если идентификатор верен, вызывается процедура аутентификации. При удачном подтверждении подлинности вход в систему разрешается.

При неудачной идентификации или аутентификации предоставляется возможность новой попытки. Если число попыток превысило допустимое значение, на некоторое время отключается терминал. Затем процедура проверки может возобновиться либо доступ к процедуре проверки блокируется. Временное отключение терминала существенно увеличивает время возможного "взлома" системы защиты. Персонал может принять соответствующие меры.

В п. 5.3 рассматривались различные технические средства, позволяющие производить атрибутивную и биометрическую аутентификацию. Однако одним из самых распространенных средств аутентификации является программный метод – метод паролей.

8.2.2. Метод паролей

Главное достоинство парольной аутентификации - простота и привычность. При правильном использовании пароли могут обеспечить приемлемый для многих организаций уровень безопасности. Тем не менее, по совокупности характеристик их следует признать самым слабым средством проверки подлинности.

Для аутентификации часто используют метод простого пароля. Простой пароль пользователь может выбрать себе самостоятельно и запомнить его.

Выбранный пароль не должен быть очевиден. Чтобы пароль был запоминающимся, его зачастую делают простым (имя подруги, название спортивной команды и т.п.). Однако простой пароль нетрудно угадать, особенно если знать пристрастия данного пользователя.

30

Существенное значение при выборе простого пароля имеет его длина. Чем больше длина пароля, тем больше усилий понадобится для его угадывания. Существует понятие ожидаемое безопасное время. Это время вычисляется как половина произведения числа возможных паролей на время, затрачиваемое на проверку одного пароля. Например, пусть пароль содержит 6 символов и на его ввод с клавиатуры требуется 2 с. В латинском алфавите содержится 26 символов. Тогда ожидаемое безопасное время составляет

0,5 (266 2 с) = 30 891 578 с = 357 дней.

Если же при каждой неудачной попытке предусматривается автоматическая задержка на 10 с (например, отключение терминала), то время, нужное для подбора пароля, равняется 6 годам.

Эти расчеты успокаивают. Однако следует помнить о том, что существуют программы для автоматизированного подбора паролей и при их использовании приведенные цифры придется уменьшить на несколько порядков.

Парольная система защиты подвержена многочисленным угро-

зам.

Иногда пароли с самого начала не хранятся в тайне, так как имеют стандартные значения, указанные в документации, и далеко не всегда после установки системы производится их смена.

Пароли нередко сообщают коллегам, чтобы те могли, например, подменить на некоторое время владельца пароля.

Ввод пароля можно подсмотреть визуально или с помощью оптических приборов. При вводе пароля с клавиатуры всегда остается опасность того, что пароль будет подсмотрен с помощью специальной программы - снифера клавиатуры. Такая программа позволяет запоминать все последовательности нажатий кнопок на клавиатуре и восстановить пароль.

Пароль можно угадать "методом грубой силы", используя, скажем, словарь. Если файл паролей зашифрован, но доступен для чтения, его можно скачать к себе на компьютер и попытаться подобрать пароль, запрограммировав полный перебор (предполагается, что алгоритм шифрования известен).

Специально разработанные программы позволяют выполнить перехват паролей. При попытке законного пользователя войти в систему программа-перехватчик имитирует на экране дисплея диалог ввода имени и пароля пользователя, предусмотренный системой защиты. Имя и пароль сразу пересылаются владельцу программыперехватчика, после чего на экран выводится сообщение об ошибке и управление возвращается операционной системе. Пользователь предполагает, что допустил ошибку при вводе пароля. Он повторяет ввод и получает доступ в систему. Владелец программы-перехватчика, полу-