Глава 9
Шифрование |
Пересылка данных через Internet должна рассматриваться как электронный эквивалент почтовых открыток. Взломщики пробуют, насколько легко выкачать эту информацию и создать ложные сеансы пользователей, которые затем могут быть использованы для создания набора параметров, определяющих настройку системы. Они могут похитить идентификационные реквизиты пользователей, а также запортить другую информацию. Единственный способ предотвратить вторжение такого типа заключается в использовании шифрования.
Шифрование пришло к нам из военной области и области шпионажа и превратилось в технологию, необходимую для защиты пересылок электронных активов. Начиная с виртуальных частных сетей (VPN - Virtual Private Networks) и заканчивая усовершенствованной конфиденциальной электронной почтой, шифрование стало основной технологией, используемой повсеместно.
Шифрование является особой технологией, и правительства предпочитают, чтобы рядовые граждане не пользовались ею. По причине того, что шифрование усложняет прослушивание пересылаемых данных, правительственные указы относят шифрование к той же категории, что и ношение оружия. Это оправдывается тем, что данную технологию необходимо контролировать для обеспечения правопорядка и национальной безопасности. Все это требует отдельных соображений во время разработки правил информационной безопасности организации.
Разъяснение вопросов, связанных с шифрованием Поскольку автор писал книгу на основе собственного опыта, его точка зрения на правила шифрования и законы основывается на том, что он видел в Соединенных Штатах. Даже если читатель живет в Соединенных Штатах, ему следует получить ответы на многие вопросы у юриста, специализирующегося в этой области. Можно также связаться с Бюро по экспорту (Bureau of Export Affairs) в Управлении торговли (Department of Commerce), чтобы получить более подробную информацию. См. Приложение Б "Ресурсы".
Юридические вопросы |
Политика США в области использования и распространения криптографии контролируется президентом (статья 22, раздел 2778). До начала бурного развития электронной торговли правила международной торговли оружием (ITAR — International Traffic in Arms Regulations) ограничивали как применение шифрования в Соединенных Штатах, так и экспорт технологий шифрования. Поскольку среда электронной торговли изменилась, на администрацию президента начали оказывать давление с целью добиться изменения политики в данном вопросе. Конгресс поддержал общественное мнение принятием различных указов, смягчающих законодательство в этой области.
Начиная с 1996 года, администрация Клинтона стала смягчать законодательство в этой области. После передачи в декабре 1996 года полномочий проведения этой политики Бюро по экспорту (ВХА) Управления торговли первым достижением стало то, что пользователи смогли загружать Web-броузеры с использованием более мощных средств шифрования. Что касается бизнеса, то необходимы были дальнейшие изменения законодательства для упрощения экспорта криптографических технологий, особенно в тех случаях, когда крупные организации пытались создавать виртуальные частные сети, к которым подключались и заокеанские офисы. Изменения были также необходимы для упрощения лицензирования и процессов предоставления льгот.
Изменения в администрации Когда писалась эта книга, шел первый год правления Джорджа Буша. До сих пор президент Буш не разрабатывал никаких правительственных постановлений, которые изменили бы проводимую политику в области шифрования. Однако, это не означает, что его администрация не будет заниматься данными вопросами. Ситуация стала еще более проблематичной в результате террористических атак 11 сентября 2001 года. Конгресс начал рассматривать некоторые постановления, которые могли изменить общую политику в отношении шифрования. В организации необходимо иметь кого-то, кто будет отслеживать потенциальные изменения законодательной политики, поскольку эти изменения будут отражаться и на правилах информационной безопасности организации.
В зависимости от требований организации следует определить, что можно использовать: экспорт или трансферт. Если деловая деятельность не распространяется за пределы страны, то Соединенные Штаты разрешают использовать любой тип шифрования без каких-либо ограничений (см. "Вопросы обязательств"). Однако, в некоторых странах введены ограничения на использование шифрования в пределах их границ. Прежде чем разрабатывать правила, необходимо изучить законы, связанные с шифрованием, тех стран, в которых планируется применять шифрование.
Международные правила применения шифрования
Международные вопросы становятся еще более запутанными, когда необходимо разобраться с нормативами "Вассенаарского соглашения" (WA- Wassenaar Arrangement) и с тем, как различные страны применяют на практике эти нормативы. WA является международным многосторонним соглашением, в котором определены меры контроля над экспортом для типов вооружений, ограниченных в ITAR. Переговоры, касающиеся WA, велись среди 33 постоянных членов организации (см. рис. 9.1, представляющий список участников), чтобы определить меры контроля над экспортом, за обменом идеями и информацией, а также за распространением технологий по всему миру. Это соглашение, подписанное в 1996 году Координационным комитетом по контролю над экспортом (СОСОМ — Coordinating Committee on Export Controls), является международной рекомендацией для подписавшихся сторон, а не договором.
Несмотря на то, что WA не является обязательным для исполнения, страны-участники разработали постановления на основе большей части данных рекомендаций. Это не упростило экспорт продукции в страны-участницы. Наоборот, по причине того, что эти рекомендации не являются обязательными, появились спорные вопросы различной степени сложности. Например, Австралия и Япония с довольно небрежной политикой в отношении множества постановлений WA подвергаются давлению с требованием обновить свои постановления и руководящие документы.
Новая экономика электронной торговли в различных странах базируется на законах, имеющих различный уровень согласованности с политикой, проводимой WA. Соблазн захватить новые рынки с целью увеличить поступления в государственный бюджет является для некоторых стран стимулом для нарушения собственного законодательства. Некоторые страны руководствуются совершенно запутанным законодательством, лелея поднять индустриальный потенциал своей страны. Однако, в вопросах ограничений импорта эти страны, как известно, проводят очень твердую политику. Такая дихотомия беспокоит государственный департамент Соединенных Штатов, который приглашает секретариат WA в качестве посредника на переговоры.
В результате подписанного участниками WA соглашения и принятия ВХА нового законодательства внутренний рынок шифровальной продукции стал более открытым. Однако, остаются проблемы в отношениях со странами, которые не яапяются членами WA и получают лицензии на экспорт в ВХА.
Семь исключений в политике шифрования США Независимо от того, что законы в отношении экспорта стали очень мягкими, США продолжают проводить политику жестких ограничений экспорта и использования криптографии в отношении тех стран, которые государственный Департамент США считает врагами Соединенных Штатов или поддерживающими терроризм. В список таких стран входят Куба, Иран, Ирак, Ливия, Северная Корея, Сирия и Судан.
Вопросы обязательств
Чтобы окончательно запутаться в этом вопросе, можно поинтересоваться законодательными актами, касающимися использования шифрования, даже если оно используется внутри страны. Первое беспокойство возникает, когда правоохранительные органы получают указание обнаружить системы вашей организации или проконтролировать зашифрованные сетевые пересылки. В таких случаях правоохранительные органы, чтобы выполнить порученную работу, будут выдвигать требования раскрыть алгоритмы шифрования и передать ключи. Кроме того, предполагается, что данные шифруются для того, чтобы скрыть их от посторонних глаз, и используемые ключи тоже должны оставаться засекреченными даже в том случае, когда их передают правоохранительным органам.
Несмотря на то, что по закону это не требуется, некоторые организации не отказываются участвовать в процедурах раскрытия ключей или их изъятия для того, чтобы позволить правоохранительным органам проводить расследования в соответствии с законом. Раскрытие или изъятие ключей является очень спорной темой и не рассматривается в настоящей книге. Однако, если ваша работа затрагивает интересы федерального правительства, то стоит позаботиться о разработке правил раскрытия или изъятия ключей в качестве этапа реализации вашей производственной программы.
Управление криптографией |
Даже с учетом правовых вопросов, затрагивающих использование шифрования, это является хорошим средством обеспечения конфиденциальности сетевых коммуникаций. При разработке правил организации необходимо начинать с обязанностей руководства по использованию шифрования. Например, в некоторых организациях требуют, чтобы руководство утверждало применение шифрования. В свою очередь, руководство возьмет на себя ответственность за разрешение шифрования только после выяснения всех юридических вопросов. Формулировка политики может выглядеть следующим образом.
Руководство должно утверждать все случаи применения криптографии внутри организации. Перед утверждением руководство должно удостовериться, что применение криптографии не противоречит соответствующим законам и постановлениям.
Указание на соответствие законам и постановлениям может быть ограничено требованием удостовериться, что все алгоритмы шифрования и устройства, используемые для этого, поставляются отечественными производителями. Однако, если организация имеет договор с федеральным правительством, то соответствие означает, что принятые вами решения должны соответствовать опубликованным правительственным стандартам.
Федеральные стандарты криптографии Для организаций не оборонного и не разведывательного профиля все технические стандарты для федеральных компьютерных систем устанавливаются в документах федеральных стандартов по обработке информации (FIPS — Federal Information Processing Standard). Национальный институт стандартов и технологий (NIST — National Institute of Standards and Technology) conpoвождает эту документацию, а также является высшей инстанцией при работе с федеральной документацией. Федеральные стандарты криптографии входят как составная часть в издание FIPS 140-2, а последняя поправка была проведена в июне 2001 года (при написании этой книги). В приложении Б представлено больше информации о том, как получить документы издания FIPS 140-2, а также другие документы.
В качестве дополнения к вопросам, связанным с руководством, в правилах может быть рассмотрено физическое управление аппаратными средствами и программным обеспечением, используемыми в системах шифрования. Поскольку физическая безопасность - важный аспект полной программы информационной безопасности, обеспечение защиты от физического доступа к аппаратным средствам также имеет большое значение. Прежде всего, если организация использует аппаратуру для шифрования, то данные, входящие и исходящие из устройства, на каком-то этапе могут быть прочитаны. Поэтому необходимо учесть следующие вопросы в правилах физической защиты.
Требования к аппаратных средствам по защите от несанкционированного вмешательства.
Физическое блокирование устройства с использованием настоящего ключа.
Размещение охраны возле оборудования сети, включая физическую защиту аппаратных средств и сетевых соединений с этими средствами.
Защиту хранилища носителей с программными дистрибутивами.
Если у читателя возникают какие-либо вопросы, то в издании FIPS 140-2 (см. "Федеральные стандарты криптографии") также описываются требования по физической защите устройств криптографии. Несмотря на то, что это требования федерального правительства, они могут применяться и в неправительственной сфере.
Эксплуатация криптографических систем и обработка зашифрованных данных |
Помимо всех соображений, которые необходимо учесть при использовании криптографии, существует тенденция разработки отдельных правил, касающихся работы с зашифрованными данными. Однако, существует один аргумент, о котором нельзя забывать: предполагается, что правила являются инструкциями, а все специфические вопросы должны быть включены в рабочие процедуры.
Правила, определяющие, когда шифровать данные, лучше включить в процедуры. Целью разработки правил, регламентирующих работу в области криптографии, является предоставление некоторых инструкций для разработки этих процедур. В одной из организаций, с которой сотрудничал автор книги, в ходе изучения данной проблемы было принято решение, что данные следует классифицировать на основе требований к их хранению или пересылке. После продолжительной дискуссии было принято решение, что вместо такой классификации в правилах будет лучше использовать классификацию данных по принципу: если они не используются, то лучше их удалить. Формулировка правил следующая.
Все данные должны классифииироваться согласно их применению. Критериями должны служить соображения конфиденциальности данных, место их размещения и способ пересылки.
Во время этих обсуждений кто-то принес секретные архивные данные. Автор книги услышал, что в этой организации архивные данные конвертировали с магнитных лент на оптические носители. Руководители стали интересоваться, не нужно ли зашифровать эти данные. Обсуждая настоящую концепцию, мы пришли к выводу, что может возникнуть проблема с управлением ключами и восстановлением ключей для каждой копии носителя. Проблема оказалась настолько непростой, что руководство приняло решение ужесточить правила хранения резервных копий носителя и включить в правила такую формулировку.
Архивные и резервные данные не должны шифроваться. Секретные данные должны храниться в соответствии с предписаниями правил.
И, наконец, нужно обсудить вопрос, как работать с зашифрованными данными. Прежде всего, если данные зашифрованы, необходимо обеспечить гарантии того, что их нельзя будет извлечь из системы. Во многих организациях начинают беспокоиться по поводу своих старых лент и оперативных данных, желая также их зашифровать. В ходе обсуждений появилась следующая формулировка правил.
После шифрования данных все исходные данные нужно удалитъ или необходимо уничтожить носители, на которых они записаны. Оперативная и внешняя память, используемые в процессе шифрования, также должны быть тщательно вытерты nocлe завершения работы.
Это правило написано просто и достаточно внятно, чтобы, руководствуясь им, те, кто будет составлять процедуры, обеспечили сохранность зашифрованных данных. При разработке правил нужно стараться не вводить в них слишком много специфики. Потому что необходимость изменить процедуры вынудит, в свою очередь, вносить изменения в правила.
Соображения о генерировании ключей |
Одним из самых важных аспектов, касающихся криптографии, является ключ. В криптографии ключ является переменной, которая вводится в алгоритм, применяемый для шифрования данных. Обычно ключ является секретной величиной или несет в себе секретный компонент. Важно обеспечить гарантии того, что ключ остается в секрете.
Может оказаться сложным разработать правила генерирования ключей, не приняв во внимание всю криптографическую среду и программное обеспечение, применяемое при генерировании ключей. В правилах можно предусмотреть разработку рабочих инструкций, по которым следует работать, оставляя на усмотрение администраторов разработку соответствующей технологии. В рабочие инструкции должны быть включены следующие вопросы.
Разрешенный формат для генерируемых ключей: двоичный код или открытый текст.
Способ хранения ключей. Сюда можно включить онлайновые запоминающие устройства, съемные запоминающие устройства, а также устройства, хранящие ключи внутри себя.
Определение срока действия ключа. Для алгоритмов, использующих открытый ключ, в сгенерированных сертификатах может присутствовать дата окончания срока действия ключа. Для симметричных ключей необходимо участие администраторов, которые должны вместе с пользователями провести работу по перегенерации ключей, когда срок их действия истек.
Требование, чтобы алгоритмы генерирования ключей и программное обеспечение, используемое для этого, не были общедоступными.
Другое соображение, касающееся генерации ключей, связано с обработкой материалов, использовавшихся при генерировании ключей. Правила, предписывающие уничтожение материалов, использовавшихся при генерировании ключей, подразумевают обеспечение гарантий того, что память, использовавшаяся при генерировании ключей, не должна содержать никакой остаточной информации, которую можно считать с помощью другой программы. Кроме того, другие средства, такие как гибкие диски, которые могут быть использованы для того, чтобы перенести ключи с компьютера, на котором генерировались ключи, также должны быть учтены в этих правилах. Формулировка правил может выглядеть следующим образом.
Все материалы, используемые при генерировании криптографических ключей, должны быть уничтожены после их использования. Вся память и внешние запоминающие устройства должны быть тщательно вытерты или уничтожены физически.
Управление ключами |
Трудности, связанные с управлением ключами, существенно усложняют управление процессом шифрования и разработку правил. Путаницу вызывают не только эти вопросы, но и то, что процесс шифрования зависит от того, используются ли в вашей организации аппаратные акселераторы или системы реализованы чисто программными средствами. Существует также разница между симметричным и асимметричным шифрованием.
Когда возникают вопросы о том, какую использовать технологию, ответ, обычно, заключается в использовании стандартов. Однако, если в организации применяется открытый криптографический ключ и делаются попытки создать инфраструктуру открытого ключа (PKI), то стандарты постоянно меняются, и ответить на этот вопрос сложно. Производители могут предоставлять инструкции, но нужно проявлять осторожность, чтобы эти инструкции не противоречили принятым в организации правилам, потому что это может привести к блокированию собственных решений. Для получения более подробной информации о PKI и связанных с ней правилах см. раздел "Применение PKI и других средств контроля" в главе 6 "Правила безопасности Internet".
Исходя из задач, поставленных политикой безопасности, можно выделить три области, которые необходимо рассмотреть в правилах управления ключами: раскрытие и изъятие ключей, хранение ключей и пересылка ключей. Это, конечно, не полный перечень, но это главные вопросы, с которых необходимо начать разработку правил.
Раскрытие ключей
Независимо от типа используемой системы шифрования на каком-то этапе ключи должны быть раскрыты. Если организация подключена к виртуальной частной сети, то с помощью сетевых устройств, на которых осуществляется шифрование, ключи генерируются для тех, кто начинает работу, либо заменяются, если истек срок их действия. Это будет происходить независимо от того, будет ли организация сама поддерживать среду или среду поддерживает провайдер услуг.
Ключи могут быть раскрыты по постановлению правоохранительных органов. Правоохранительные органы могут получить приказ контролировать пересылки данных в сети вашей организации. Если они зашифрованы, то суд может затребовать предоставление всех особенностей используемого алгоритма шифрования, а также ключи, с помощью которых шифруются данные. Несмотря на то, что это может смутить кого угодно, приходится с этим мириться.
Если организация пользуется внешними услугами, в которых используется система шифрования, то часто провайдеры управляют ключами с помощью систем изъятия ключей. Провайдеры будут утверждать, что это упрощает процесс замены ключей. Но это также упрощает раскрытие ключей, причем в организации будет неизвестно, кем это было сделано. Если речь идет об уголовном расследовании, касающемся каким-то образом организации, то правоохранительные органы могут представить ордер провайдеру услуг, а организация даже не будет знать об этом деле. Несмотря на то, что эти фразы могут расцениваться так, как будто автор выступает в защиту сокрытия незаконной деятельности, автор считает, что в данном случае соблюдение организацией законов, а тем более содействие правоприменению будет затруднено.
Обеспечение управления ключами очень важно для обеспечения конфиденциальности зашифрованных данных. Несмотря на то, что правила выглядят весьма проработанными, для избежания путаницы необходимо добавить некоторые предписания. Формулировка правил управления ключами может выглядеть следующим образом.
Криптографические ключи могут быть раскрыты только по требованию правовых органов.
Данная формулировка не затрагивает изъятие ключей, управление ключами сторонними организациями или раскрытие ключей служащих при их увольнении. Это реальные аспекты правил, которые нельзя рассматривать в общем виде. При работе с провайдером услуг организация должна получить от провайдера формулировку правил, разъясняющую его подход к правилам раскрытия ключей.
Хранение ключей
Определенные аспекты хранения ключей контролировать невозможно. Аппаратные средства шифрования обладают ресурсами памяти, необходимыми для их надлежащей работы. Программное обеспечение должно иметь ресурсы онлайновой памяти, включая те, что имеются в оперативной памяти. В сферу правил, регламентирующих хранение ключей, входит создание резервных копий и другие возможности хранения ключей.
Правила хранения ключей могут предписывать, каким образом хранить ключи, как делать резервные копии или обеспечивать их пересылку. Но особенно важно рассмотреть случай хранения ключей на том же устройстве или носителе, где хранятся защищенные данные. В одной из дискуссий кто-то подметил, что хранить ключи на том же диске, где находятся защищенные данные, все равно, что оставлять ключ от дома под ковриком перед дверью. Формулировка правил очень простая.
Ключи не должны храниться на том же диске, где находятся защищенные данные.
Что касается правил, касающихся иных аспектов хранения ключей, таких как уничтожение ключей на носителе, то в большинстве организаций предпочитают не включать эти требования в правила, а включать их в процедуры.
Пересылка ключей
В любом алгоритме шифрования ключей присутствует функция замены ключей. Открытый ключ или асимметричные технологии шифрования предполагают меньше вопросов, поскольку открытый ключ может пересылаться открыто без того, чтобы беспокоиться о взломе (для получения разъяснений, что такое криптография с открытым ключом, см. главу 6). Открытые ключи используются как часть PKI, и их также можно заменять на основе сертификационных полномочий, которые позволяют не только хранить ключи, но и снабжать их цифровой подписью для проверки их принадлежности.
При использовании симметричного шифрования необходимо найти альтернативные способы пересылки ключей. При инициализации связи, которая для защиты пересылок имеет криптографическую поддержку на основе симметричного шифрования, должен быть найден внеполосный метод пересылки ключа на удаленное рабочее место. Слово "внеполосный" подразумевает некоторый метод пересылки ключей не по тому пути, по которому пересылаются данные. Например, использование автономных методов наподобие курьера, передающего гибкий диск или ленту, считается методом внеполосной пересылки. В некоторых организациях вводятся процедуры для инициализации устройства шифрования (или VPN) перед отправлением ключа на удаленное рабочее место. После инициализации старый ключ можно использовать для пересылки нового ключа. Однако, если старый ключ был скомпрометирован, то электронная пересылка нового ключа таким способом становится бессмысленной с точки зрения безопасности.
Если организация пользуется внешними услугами VPN, то эти вопросы будет решать провайдер услуг. Однако, организация может поинтересоваться у провайдера, каким образом тот управляет и пересылает эти ключи через множество сетевых соединений. Несмотря на то, что данные вопросы никогда не отражаются в правилах, можно разработать правила пересмотра данной информации совместно с провайдером услуг.
Многие из тех, кто управляет пересылкой своих собственных ключей, пересылают ключи, используя те же методы, которые используются для пересылки обычных данных. Одна организация установила PKI, имеющую проверку сертифицированных полномочий, для управления своими ключами через модем, установленный в системе, практически полностью изолированной от остальной сети организации. Организация руководствовалась простым правилом, которое предписывает внеполосную пересылку. Вот оно.
При любом управлении открытый ключ/асимметричные криптографические ключи не должны пересылаться с помощью той же сети, через которую пересылаются зашифрованные данные. Все симметричные криптографические ключи необходимо заменять физически, а не пересылать их по какой-либо сети.
Отметим, что в правилах не определяется пересылка симметричных ключей. В этой организации понимали, что если старые ключи скомпрометированы, то пересылка новых ключей, при которой используются для шифрования старые ключи, становится бессмысленной.
Резюме |
Пересылка данных через Internet облегчает решительному взломщику возможность считать эти данные. Единственный способ предотвратить вторжение такого типа заключается в использовании шифрования. Шифрование представляет собой особую технологию, и правительства предпочитают, чтобы рядовые граждане не пользовались ею, поскольку шифрование делает сложным прослушивание пересылаемых вами данных. Все это требует особых соображений во время разработки правил информационной безопасности организации.