Мельников Д. А. - Информационная безопасность открытых систем - 2013

•активное состояние (active): В активном состоянии ключ используется либо для криптографической обработки данных, либо для расшифрования, либо для проверки об­ работанных данных;

•послеактивное (постактивное) состояние (post active):

В этом состоянии ключ должен использоваться только при расшифровании или проверке.

I

Формирование

Рис. 9.1. ЖЦ ключа

Ключ, о котором стало известно, что он скомпрометирован, должен быть незамедлительно переведен в постактивное состоя-

394

ние и в разряд ненадежных ключей для выполнения каких-либо процедур, кроме как расшифрование и процедура проверки дан­ ных, которые были обработаны до его компрометации. Соответ­ ственно скомпрометированный ключ не должен быть повторно активирован (восстановлен).

Говорят, что ключ скомпрометирован, если он стал известен, когда был «целевым объектом» неавторизованного (несанкцио­ нированного) доступа или управления.

На рис. 9.1 представлены рассмотренные выше состояния, а также соответствующие переходы из одного состояния в дру­ гое, т.е. общая модель ЖЦ. Другие модели ЖЦ могут иметь дополнительные детали, которые являются промежуточными (частными) состояниями этих трех представленных состояний. Большинство моделей ЖЦ требуют наличия процедуры архи­ вирования. Эта процедура может быть связана с любым из со­ стояний, что зависит от соответствующих деталей ЖЦ.

9.13.2. Преобразования при переходе ключа из одного состояния в другое

Когда ключ переходит из одного состояния в другое, он под­ вергается одному из следующих преобразований (см. рис. 9.1):

•формирование (generation): это процесс (процедура) формирования (генерирования) ключа. Формирование ключа должно производиться в соответствии с при­ нятыми правилами формирования ключей. В течение этого процесса может привлекаться процедура тести­ рования с целью проверки соблюдения правил. Необ­ ходимо заметить, что в течение формирования ключа источник непредсказуемых случайных чисел является, в конечном счете, самым важным элементом, так как даже сильнейшие криптоалгоритмы не могут обеспе­ чить адекватную защиту в случае компрометации та­ кого источника или выбора источника с плохими ха­ рактеристиками;

395

•активирование (activation): этот процесс (процедура) делают ключ доступным для криптографических проце­

д у р ;

•разактивирование (deactivation): этот процесс (процеду­ ра) ограничивает использование ключа. Это может прои­ зойти вследствие истечения срока действия или аннули­ рования ключа;

•повторное активирование или восстановление (reactiva­ tion): этот процесс (процедура) позволяет вновь исполь­ зовать ключ, находящийся в постактивном состоянии, в криптографических процедурах;

•уничтожение (destruction): этот процесс (процедура) за­ вершает ЖЦ ключа. Данный процесс охватывает логи­ ческое уничтожение ключа, а также может включать его физическое разрушение.

Преобразования могут быть вызваны некоторыми собы­ тиями, например потребность в новых ключах, компрометация ключа, просроченный срок действия ключа и завершение ЖЦ ключа. Все эти преобразования включают в себя несколько служб (услуг по) обеспечения(ю) ключами.

9.13.3. Преобразования, службы и ключи

Ключи для соответствующих криптографических методов будут использовать различные сочетания служб (услуг) в тече­ ние своих ЖЦ. Рассмотрим два примера.

В симметричных криптографических методах за формирова­ нием ключа следует переход из ожидания активного состояния в активное состояние, который включает процедуру инсталляции ключа, а также может включать процедуры регистрации и рас­ пределения ключа. В отдельных случаях процедура инсталляции может привлекать процедуру извлечения специального ключа. Время жизни ключа должно ограничиваться зафиксированным временным интервалом (периодом). Разактивирование заверша­ ет активное состояние, обычно по окончании периода действия ключа. Кроме этого, если компрометация ключа в его активном состоянии стала допускаться или известна, то аннулирование

396

ключа повлечет за собой его переход в постактивное состояние. Находясь в постактивном состоянии, ключ может быть заархи­ вирован. Если архивный ключ понадобится снова, то он будет восстановлен, может потребоваться его инсталляция или рас­ пределение, причем еще до его полного активирования. В про­ тивном случае последует разактивирование ключа, и он может быть снят с регистрации и уничтожен.

В асимметричных криптографических методах формирует­ ся пара ключей (открытый и закрытый), и оба ключа переходят в состояние ожидания активного состояния. Следует заметить, что ЖЦ двух ключей взаимосвязаны, но не идентичны. Перед тем как оба перейдут в активное состояние, закрытый ключ может быть дополнительно зарегистрирован, дополнительно представлен своему пользователю и всегда будет проинсталли­ рован. Преобразования закрытого ключа между его активным и постактивным состоянием, включающие разактивирование, восстановление и уничтожение, аналогичны тем, которые опи­ саны выше и использовались для симметричных ключей. Ког­ да открытый ключ сертифицирован, то, как правило, СЕРТ со­ держит открытый ключ (СЕРТ|ОК), сформированный УЦ, что гарантирует подлинность и принадлежность открытого ключа. Такой СЕРТ|ОК может быть помещен в репозитарий (БДК) Службы единого каталога (Directory) или другую аналогич­ ную службу для распространения или может быть отправлен назад владельцу при выполнении процедуры распределения. Когда владелец СЕРТ|ОК передает данные, которые подписа­ ны с помощью его закрытого ключа, он может дополнительно присоединять к данным свой СЕРТ|ОК. Пара ключей становит­ ся активной, когда открытый ключ сертифицирован. Если пара ключей используется для формирования ЭЦП, то после того, как закрытый ключ был разактивирован или уничтожен, откры­ тый ключ продолжает оставаться в активном или постактив­ ном состоянии в течение неопределенного времени. Доступ к открытому ключу может понадобиться при проверке ЭЦП, ко­ торые были сформированы до истечения срока действия соот­ ветствующего закрытого ключа. Если асимметричные методы

397

используются в интересах служб обеспечения конфиденциаль­ ности, а ключ, используемый для зашифрования, был разакти­ вирован или уничтожен, соответствующий парный ключ мо­ жет оставаться в активном или постактивном состоянии для последующего более позднего расшифрования.

Более того, при использовании ключей для формирования ЭЦП открытая часть ключа будет оставаться в активном или по­ стактивном состоянии, а при использовании ключей для зашиф­ рования закрытая часть ключа будет оставаться в активном или постактивном состоянии.

Использование или прикладное применение ключа может определить услуги для этого ключа. Например, система может решить отказать в регистрации сеансового ключа, так как проце­ дура регистрации могла продолжаться гораздо дольше, чем ЖЦ этого ключа. В противоположность этому обязательно следует зарегистрировать секретный ключ, когда симметричные методы используются при формировании ЭЦП.

9.2. Основные концепции обеспечения ключами

9 .2 .1 . С луж бы (услуги п о ) о б ес п е ч е н и я (ю ) клю чам и

9.2.1.1. Общие положения

Обеспечение ключами представляет собой администрирова­ ние и предоставление (использование) услуг по формированию, регистрации, сертификации, снятию с регистрации, распределе­ нию, инсталляции, хранению, архивированию, аннулированию, извлечению и уничтожению ключевой информации.

Обеспечение ключами зависит от базовых служб формиро­ вания, регистрации, сертификации, распределения, инсталляции, хранения, архивирования, аннулирования, извлечения, снятия с регистрации и уничтожения. Эти службы могут быть частью системы обеспечения ключами или аналогичные услуги будут предоставляться другими провайдерами служб. В зависимости от типа услуги ее провайдер будет выполнять определенный ми­ нимальный набор требований по обеспечению безопасности (на­ пример защищенный информационный обмен), чтобы вызвать к

398

себе доверие у всех взаимодействующих сторон. Например, про­ вайдер услуг может быть ДТС. На рис. 9.2 показано, что услуги по обеспечению ключами расположены на одном и том же уровне и могут использоваться различными группами пользователей и процессов. Последние могут воспользоваться различными сред­ ствами обеспечения ключами в рамках различных прикладных систем, причем в соответствии со своей спецификой. В табл. 9.1 перечислены службы обеспечения ключами.

Рис. 9.2. Службы (услуги по) обеспечения(ю) ключами

Взаимосвязи между преобразованиями и услугами (служ­ бами) также представлены в табл. 9.1. Любой соответствующий криптографический способ (метод) будет использовать только подмножество услуг (служб), представленных в табл. 9.1.

399

Таблица 8.2 (продолжение)

400

9.2.1.2. Формирование ключа

Эта служба (услуга) привлекается (предоставляется) при формировании ключей безопасным способом для соответству­ ющего криптографического алгоритма. Это предполагает, что процедура формирования ключа не может подвергаться ма­ нипулированию и что ключи были сформированы непредска­ зуемым способом и соответствующим образом были распреде­ лены. Такое распределение определяется криптоалгоритмом, для которого оно будет использоваться, и необходимым уров­ нем криптографической защиты. Формирование некоторых ключей, например мастер-ключей, требует специализированной поддержки, так как знание этих ключей предполагает доступ ко всем связанным или извлекаемым ключам.

Процедура формирования ключей всегда основана на гене­ раторах случайных чисел (ГСЧ). Очень важно, чтобы ГСЧ не генерировали случайные числа, которые являются предсказуе­ мыми, а также, чтобы ГСЧ генерировали случайные числа, ко­ торые охватывали бы весь диапазон ключей алгоритма равно­ мерным образом. Например, если ГСЧ формирует ключи для 128-битового симметричного криптоалгоритма, а вырабатывает эффективно только 32 бита (т. е. обеспечивая наилучшую энтро­ пию) ключа из 128 бит, то такой процесс формирования ключей считается непригодным. Стандарт ISO/IEC 18031 вводит тре­ бования к ГСЧ.

401

9.2.1.3. Регистрация ключа

Служба регистрации ключей «привязывает» ключ к объек­ ту. Эта процедура осуществляется Центром регистрации (ЦР) и, как правило, при использовании асимметричных криптогра­ фических методов. Когда объект желает зарегистрировать ключ, он должен обратиться к ЦР. Процедура регистрации ключа ис­ пользует запрос на регистрацию и подтверждение такой реги­ страции.

ЦР ведет реестр ключей и необходимой информации, обе­ спечивая его безопасность.

Процедурами, осуществляемыми ЦР, являются регистрация и снятие с регистрации (учета).

9.2.1.4. Формирование СЕРТ ключа (сертификация ключа)

Служба формирования СЕРТ ключа гарантирует связь от­ крытого ключа с субъектом, которая обеспечивается УЦ. Если УЦ получает запрос на сертификацию ключа, то он формирует СЕРТ ключа.

9.2.1.5. Распределение ключа

Процедура распределение ключа представляет собой сово­ купность субпроцедур по безопасному (защищенному) предо­ ставлению авторизованным сторонам информационного обме­ на определенных данных, относящихся к обеспечению ключами. Далее в качестве отдельного случая процедуры распределения ключа рассматривается процедура трансляции ключа, при кото­ рой ключевая информация формируется между взаимодейству­ ющими сторонами информационного обмена с привлечением центра доставки ключей (ЦДК, Key Translation Centre).

9.2.1.6. Инсталляция ключа

Услуга по инсталляции ключа всегда предоставляется еще до начала использования ключа. Процедура инсталляции ключа означает размещение и формирование ключа внутри средства обеспечения ключами, причем соответствующим способом, обе-

402

спечивающим защиту ключа от его компрометации, а своем ми­

нимальном варианте функция (процедура) инсталляции ключа представляет собой пометку ключа как «используемого».

9.2.1.7. Хранение ключа

Служба хранения ключей обеспечивает защищенное хране­ ние ключей, предназначенных для текущего или предстояще­ го использования, либо используемых в качестве резервных. В основном, это достигается за счет физически разделенного хранения ключей. Например, это гарантирует конфиденциаль­ ность и целостность ключевой информации или целостность открытых ключей. Хранение может осуществляться на всех стадиях (т.е. ожидание активного состояния, активное состоя­ ние и постактивное состояние) ЖЦ ключа. В зависимости от важности ключей они могут быть защищены следующими спо­ собами:

•физическая защита (например путем хранения ключей в устройстве, которое защищено от любого внешнего воз­ действия, или путем использования внешних средств, та­ ких как карта памяти);

•зашифрование с помощью ключей, которые сами защи­ щены физически;

•защищенный доступ к ключам с помощью пароля или PIN-кода.

Любая неудавшаяся попытка компрометации какой-либо ключевой информации должна быть обнаруживаема. Как правило, весьма затруднительно обнаружить неудавшуюся попытку компрометации ключа, если защита основывалась только на пароле/РШ -коде, хранящемся в программном обе­ спечении. В таком случае защищаемые ключи могут быть ско­ пированы, а пароль/РШ -код могут быть взломаны автономно (off-line), что обнаружить практически невозможно. В таких случаях, в зависимости от прикладной системы, должны быть предложены другие процедурные средства обеспечения безо­ пасности.

403