6.2. Особенности использования вычислительной техники в криптографии
6.2.1. Методы применения шифрования данных в локальных вычислительных сетях
В настоящее время применяется два основных метода шифрования при передаче информации – абонентское шифрование и канальное шифрование.
Рис.37. Схемы абонентского и канального шифрования
При абонентском шифровании для передачи данных используется открытый канал. Это позволяет параллельно обрабатывать на компьютере и конфиденциальные данные, и открытую информацию. При использовании данного метода обычно используют программные реализации шифраторов.
При канальном шифровании шифруется весь передаваемый по сети трафик, как конфиденциальные данные, так и открытая информация. При таком подходе рационально применение аппаратного шифрования.
Схемы методов приведены на рис. 37
Хранение данных в компьютере.
Хранимая в компьютере конфиденциальная информация делится на две основные группы секретов – ключи и данные.
Для обеих групп возможны два вида хранения:
Долгосрочное хранение – внешние носители.
Краткосрочное хранение – оперативная память.
6.2.2. Обеспечение секретности данных при долгосрочном хранении.
В последнее время для характеристики способа шифрования хранимой на диске информации все чаще применяют два термина: «прозрачное шифрование» и «непрозрачное шифрование». На деле же речь идет о двух подходах к шифрованию – защита всего логического диска или же защита каждого файла в отдельности.
Каждый из подходов имеет свои достоинства и недостатки.
Сравнительная характеристика этих двух подходов приведена в табл. 12.
Таблица 12. Подходы к защите данных при долговременном хранении
|
Защита диска |
Защита файла |
Достоинства |
Доступ ко всему содержимому диска по одному ключу Невозможность аналитической оценки содержимого «Прозрачность» шифрования |
Гибкость работы с файлами Возможность использовать любой режим и алгоритм шифрования Экономия вычислительной мощности |
Недостатки |
Рационально использовать только режим шифрования «Электронно-цифровой книги» Большие затраты вычислительной мощности Негибкость работы |
Шифрование каждого файла на своем ключе Возможность аналитической оценки содержимого дисков «Непрозрачность» шифрования |
6.2.3. Задачи обеспечения секретности и целостности данных и ключей при краткосрочном хранении
При разработке программного обеспечения по защите данных с использованием криптографических алгоритмов необходимо уделять особое внимание решению следующих задач:
Уничтожение состояния – одно из основных правил. Как только какая-то информация станет ненужной, она подлежит уничтожению. Уничтожать данные необходимо до потери контроля над их носителем. Что касается краткосрочного хранения – это в первую очередь очистка соответствующих областей оперативной памяти.
Уничтожение файла подкачки. Большинство систем виртуальной памяти не предпринимают серьезных попыток по шифрованию данных при переносе их в файл подкачки, а сам файл может стать достоянием противника.
Очистка кэша - в нем могут храниться копии секретных данных. В принципе опасность утечки данных из кэша невелика, так как к нему имеет доступ только код операционной системы. Степень безопасности определяется степенью доверия к операционной системе.
Предупреждение удерживания данных в памяти – простое перезаписывание данных не всегда удаляет их из памяти. Оперативная память может не полностью стираться при выключении питания. Доступ к ранее «удаленным» данным может быть осуществлен в недокументированных тестовых режимах. Частичным решением проблемы является метод boojum. При этом методе данные в оперативной памяти хранятся не в явном виде. Для хранения данных m используется случайная величина R той же длины и в два разных участка памяти заносятся R и R m. Для вызова данных производится вычисление m = R (R m). Значение R меняется, например каждые 100 секунд.
Предупреждение доступа других программ – наиболее сложно решаемая проблема. Windows дает возможность подключения отладчика к любому процессу. UNIX-системы позволяют создавать дампы памяти, а супервизоры вообще могут получить прямой доступ к любому участку памяти.
Обеспечение целостности данных – в основном проблема аппаратного обеспечения. В компьютере с 1 Гб памяти появление случайной ошибки данных в памяти следует ожидать каждые 32 часа.