kantrium.com | E-Norway.ru | HELFI.ru | MySuomi.com

1.3 Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

Построение систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации

Модель системы защиты

При построении систем защиты от угроз нарушения конфиденциальности информации в автоматизированных системах используется комплексный подход. Схема традиционно выстраиваемой эшелонированной защиты приведена на рис. 1.3.1.

Как видно из приведённой схемы, первичная защита осуществляется за счёт реализуемых организационных мер и механизмов контроля физического доступа к АС. В дальнейшем, на этапе контроля логического доступа, защита осуществляется с использованием различных сервисов сетевой безопасности. Во всех случаях параллельно должен быть развёрнут комплекс инженерно-технических средств защиты информации, перекрывающих возможность утечки по техническим каналам.

Остановимся более подробно на каждой из участвующих в реализации защиты подсистем.

1.3.2 Организационные меры и меры обеспечения физической безопасности

Данные механизмы в общем случае предусматривают [5]:

  • развёртывание системы контроля и разграничения физического доступа к элементам автоматизированной системы.
  • создание службы охраны и физической безопасности.
  • организацию механизмов контроля за перемещением сотрудников и посетителей (с использованием систем видеонаблюдения, проксимити-карт и т.д.);
  • разработку и внедрение регламентов, должностных инструкций и тому подобных регулирующих документов;
  • регламентацию порядка работы с носителями, содержащими конфиденциальную информацию.

Не затрагивая логики функционирования АС, данные меры при корректной и адекватной их реализации являются крайне эффективным механизмом защиты и жизненно необходимы для обеспечения безопасности любой реальной системы.

1.3.3. Идентификация и аутентификация

Напомним, что под идентификацией [5] принято понимать присвоение субъектам доступа уникальных идентификаторов и сравнение таких идентификаторов с перечнем возможных. В свою очередь, аутентификация понимается как проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности.

Тем самым, задача идентификации – ответить на вопрос «кто это?», а аутентификации - «а он ди это на самом деле?».

Базовая схема идентификации и аутентификации приведена на рис. 1.3.2.

 

Приведённая схема учитывает возможные ошибки оператора при проведении процедуры аутентификации: если аутентификация не выполнена, но допустимое число попыток не превышено, пользователю предлагается пройти процедуру идентификации и аутентификации еще раз.

Всё множество использующих в настоящее время методов аутентификации можно разделить на 4 большие группы [6]:

  1. Методы, основанные на знании некоторой секретной информации. Классическим примером таких методов является парольная защита, когда в качестве средства аутентификации пользователю предлагается ввести пароль – некоторую последовательность символов. Данные методы аутентификации являются наиболее распространёнными.
  2. Методы, основанные на использовании уникального предмета. В качестве такого предмета могут быть использованы смарт-карта, токен, электронный ключ и т.д.
  3. Методы, основанные на использовании биометрических характеристик человека. На практике чаще всего используются одна или несколько из следующих биометрических характеристик:
    • отпечатки пальцев;
    • рисунок сетчатки или радужной оболочки глаза;
    • тепловой рисунок кисти руки;
    • фотография или тепловой рисунок лица;
    • почерк (роспись);
    • голос.
      Наибольшее распространение получили сканеры отпечатков пальцев и рисунков сетчатки и радужной оболочки глаза.
  4. Методы, основанные на информации, ассоциированной с пользователем. Примером такой информации могут служить координаты пользователя, определяемые при помощи GPS. Данный подход вряд ли может быть использован в качестве единственного механизма аутентификации, однако вполне допустим в качестве одного из нескольких совместно используемых механизмов.

Широко распространена практика совместного использования нескольких из перечисленных выше механизмов – в таких случаях говорят о многофакторной аутентификации.

Особенности парольных систем аутентификации

 

При всём многообразии существующих механизмов аутентификации, наиболее распространённым из них остаётся парольная защита. Для этого есть несколько причин, из которых мы отметим следующие [6]:

  • Относительная простота реализации. Действительно, реализация механизма парольной защиты обычно не требует привлечения дополнительных аппаратных средств.
  • Традиционность. Механизмы парольной защиты являются привычными для большинства   пользователей   автоматизированных   систем   и  не   вызывают психологического отторжения – в отличие, например, от сканеров рисунка сетчатки глаза.

В то же время для парольных систем защиты характерен парадокс, затрудняющий их эффективную реализацию: стойкие пароли мало пригодны для использования человеком. Действительно, стойкость пароля возникает по мере его усложнения; но чем сложнее пароль, тем труднее его запомнить, и у пользователя появляется искушение записать неудобный пароль, что создаёт дополнительные каналы для его дискредитации.

Остановимся более подробно на основных угрозах безопасности парольных систем. В общем случае пароль может быть получен злоумышленником одним из трёх основных способов:

  1. За счёт использования слабостей человеческого фактора [7, 8]. Методы получения паролей здесь могут быть самыми разными: подглядывание, подслушивание, шантаж, угрозы, наконец, использование чужих учётных записей с разрешения их законных владельцев.
  2. Путём подбора. При этом используются следующие методы:
    • Полный перебор. Данный метод позволяет подобрать любой пароль вне зависимости от его сложности, однако для стойкого пароля время, необходимое для данной атаки, должно значительно превышать допустимые временные ресурсы злоумышленника.
    • Подбор по словарю. Значительная часть используемых на практике паролей представляет собой осмысленные слова или выражения. Существуют словари наиболее распространённых паролей, которые во многих случаях позволяют обойтись без полного перебора.
    • Подбор с использованием сведений о пользователе. Данный интеллектуальный метод подбора паролей основывается на том факте, что если политика безопасности системы предусматривает самостоятельное назначение паролей пользователями, то в подавляющем большинстве случаев в качестве пароля будет выбрана некая персональная информация, связанная с пользователем АС. И хотя в качестве такой информации может быть выбрано что угодно, от дня рождения тёщи и до прозвища любимой собачки, наличие информации о пользователе позволяет проверить наиболее распространённые варианты (дни рождения, имена детей и т.д.).
  3. За счёт использования недостатков реализации парольных систем. К таким недостаткам реализации относятся эксплуатируемые уязвимости сетевых сервисов, реализующих те или иные компоненты парольной системы защиты, или же недекларированные возможности соответствующего программного или аппаратного обеспечения.

Рекомендации по практической реализации парольных систем

При построении системы парольной защиты необходимо учитывать специфику АС и руководствоваться результатами проведённого анализа рисков. В то же время можно привести следующие практические рекомендации:

  • Установление минимальной длины пароля. Очевидно, что регламентация минимально допустимой длины пароля затрудняет для злоумышленника реализацию подбора пароля путём полного перебора.
  • Увеличение мощности алфавита паролей. За счёт увеличения мощности (которое достигается, например, путём обязательного использования спецсимволов) также можно усложнить полный перебор.
  • Проверка и отбраковка паролей по словарю. Данный механизм позволяет затруднить подбор паролей по словарю за счёт отбраковки заведомо легко подбираемых паролей.
  • Установка максимального срока действия пароля. Срок действия пароля ограничивает промежуток времени, который злоумышленник может затратить на подбор пароля. Тем самым, сокращение срока действия пароля уменьшает вероятность его успешного подбора.
  • Установка минимального срока действия пароля. Данный механизм предотвращает попытки пользователя незамедлительно сменить новый пароль на предыдущий.
  • Отбраковка по журналу истории паролей. Механизм предотвращает повторное использование паролей – возможно, ранее скомпрометированных.
  • Ограничение числа попыток ввода пароля. Соответствующий механизм затрудняет интерактивный подбор паролей.
  • Принудительная смена пароля при первом входе пользователя в систему. В случае, если первичную генерацию паролей для всех пользователь осуществляет администратор, пользователю может быть предложено сменить первоначальный пароль при первом же входе в систему – в этом случае новый пароль не будет известен администратору.
  • Задержка при вводе неправильного пароля. Механизм препятствует интерактивному подбору паролей.
  • Запрет на выбор пароля пользователем и автоматическая генерация пароля. Данный механизм позволяет гарантировать стойкость сгенерированных паролей – однако не стоит забывать, что в этом случае у пользователей неминуемо возникнут проблемы с запоминанием паролей.

Оценка стойкости парольных систем

Оценим элементарные взаимосвязи между основными параметрами парольных систем [1]. Введём следующие обозначения:

  • A – мощность алфавита паролей;
  • L – длина пароля;
  • S=AL – мощность пространства паролей;
  • V – скорость подбора паролей;
  • T – срок действия пароля;
  • P – вероятность подбора пароля в течение его срока действия.

Очевидно, что справедливо следующее соотношение:

Обычно  скорость  подбора  паролей  V и  срок  действия  пароля  T  можно  считать известными. В этом случае, задав допустимое значение вероятности P подбора пароля в течение его срока действия, можно определить требуемую мощность пространства паролей S.

Заметим, что уменьшение скорости подбора паролей V уменьшает вероятность подбора пароля. Из этого, в частности, следует, что если подбор паролей осуществляется путём вычисления хэш-функции и сравнение результата с заданным значением, то большую стойкость парольной системы обеспечит применение медленной хэш-функции.

Методы хранения паролей

В общем случае возможны три механизма хранения паролей в АС [9]:

  1. В открытом виде. Безусловно, данный вариант не является оптимальным, поскольку автоматически создаёт множество каналов утечки парольной информации. Реальная необходимость хранения паролей в открытом виде встречается крайне редко, и обычно подобное решение является следствием некомпетентности разработчика.
  2. В виде хэш-значения. Данный механизм удобен для проверки паролей, поскольку хэш-значения однозначно связаны с паролем, но при этом сами не представляют интереса для злоумышленника.
  3. В зашифрованном виде. Пароли могут быть зашифрованы с использованием некоторого криптографического алгоритма, при этом ключ шифрования может храниться:
    • на одном из постоянных элементов системы;
    • на некотором носителе (электронный ключ, смарт-карта и т.п.), предъявляемом при инициализации системы;
    • ключ может генерироваться из некоторых других параметров безопасности АС – например, из пароля администратора при инициализации системы.

Передача паролей по сети

Наиболее распространены следующие варианты реализации:

  1. Передача паролей в открытом виде. Подход крайне уязвим, поскольку пароли могут быть перехвачены в каналах связи. Несмотря на это, множество используемых на практике сетевых протоколов (например, FTP) предполагают передачу паролей в открытом виде.
  2. Передача паролей в виде хэш-значений иногда встречается на практике, однако обычно не имеет смысла – хэши паролей могут быть перехвачены и повторно переданы злоумышленником по каналу связи.
  3. Передача паролей в зашифрованном виде в большинстве является наиболее разумным и оправданным вариантом.

1.3.4. Разграничение доступа

Под разграничением доступа [5] принято понимать установление полномочий субъектов для полследующего контроля санкционированного использования ресурсов, доступных в системе. Принято выделять два основных метода разграничения доступа: дискреционное и мандатное.

Дискреционным называется разграничение доступа между поименованными субъектами и поименованными объектами. На практике дискреционное разграничение доступа может быть реализовано, например, с использованием матрицы доступа (рис. 1.3.4).

Как видно из рисунка, матрица доступа определяет права доступа для каждого пользователя по отношению к каждому ресурсу.

Очевидно, что вместо матрицы доступа можно использовать списки полномочий: например, каждому пользователю может быть сопоставлен список доступных ему ресурсов с соответствующими правами, или же каждому ресурсу может быть сопоставлен список пользователей с указанием их прав на доступ к данному ресурсу.

Мандатное разграничение доступа обычно реализуется как разграничение доступа по уровням секретности. Полномочия каждого пользователя задаются в соответствии с максимальным уровнем секретности, к которому он допущен. При этом все ресурсы АС должны быть классифицированы по уровням секретности.

Принципиальное различие между дискреционным и мандатным разграничением доступа состоит в следующем: если в случае дискреционного разграничения доступа права на доступ к ресурсу для пользователей определяет его владелец, то в случае мандатного разграничения доступа уровни секретности задаются извне, и владелец ресурса не может оказать на них влияния. Сам термин «мандатное» является неудачным переводом слова mandatory – «обязательный». Тем самым, мандатное разграничение доступа следует понимать как принудительное.

1.3.5. Криптографические методы обеспечения конфиденциальности информации

В целях обеспечения конфиденциальности информации используются следующие криптографические примитивы [10]:

  1. Симметричные криптосистемы.
    В симметричных криптосистемах для зашифрования и расшифрования информации используется один и тот же общий секретный ключ, которым взаимодействующие стороны предварительно обмениваются по некоторому защищённому каналу (рис. 1.3.5.1).
    В качестве примеров симметричных криптосистем можно привести отечественный алгоритм ГОСТ 28147-89, а также международные стандарты DES и пришедший ему на смену AES.
  2. Асимметричные криптосистемы.
    Асимметричные криптосистемы характерны тем, что в них используются различные ключи для зашифрования и расшифрования информации. Ключ для зашифрования (открытый ключ) можно сделать общедоступным, с тем чтобы любой желающий мог зашифровать сообщение для некоторого получателя. Получатель же, являясь единственным обладателем ключа для расшифрования (секретный ключ), будет единственным, кто сможет расшифровать зашифрованные для него сообщения. Данный механизм проиллюстрирован на рисунке 1.3.5.2.
    Примеры асимметричных криптосистем – RSA и схема Эль-Гамаля.

Симметричные   и   асимметричные   криптосистемы,   а   также   различные   их комбинации используются в АС прежде всего для шифрования данных на различных носителях и для шифрования трафика.

1.3.6. Методы защиты внешнего периметра

Подсистема защиты внешнего периметра автоматизированной системы обычно включает в себя два основных механизма: средства межсетевого экранирования и средства обнаружения вторжений. Решая родственные задачи, эти механизмы часто реализуются в рамках одного продукта и функционируют в качестве единого целого. В то же время каждый из механизмов является самодостаточным и заслуживает отдельного рассмотрения.

Межсетевое экранирование

Межсетевой экран (МЭ) [11] выполняет функции разграничения информационных потоков на границе защищаемой автоматизированной системы. Это позволяет:

  • повысить безопасность объектов внутренней среды за счёт игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды;
  • контролировать информационные потоки во внешнюю среду;
  • обеспечить регистрацию процессов информационного обмена.

Контроль  информационных  потоков  производится  посредством  фильтрации информации, т.е. анализа её по совокупности критериев и принятия решения о распространении в АС или из АС.

В зависимости от принципов функционирования, выделяют несколько классов межсетевых экранов. Основным классификационным признаком является уровень модели ISO/OSI, на котором функционирует МЭ.

  1. Фильтры пакетов.
    Простейший класс межсетевых экранов, работающих на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/OSI. Фильтрация пакетов обычно осуществляется по следующим критериям:
    • IP-адрес источника;
    • IP-адрес получателя;
    • порт источника;
    • порт получателя;
    • специфические параметры заголовков сетевых пакетов.
      Фильтрация реализуется путём сравнения перечисленных параметров заголовков сетевых пакетов с базой правил фильтрации.
  2. Шлюзы сеансового уровня
    Данные межсетевые экраны работают на сеансовом уровне модели ISO/OSI. В отличие от фильтров пакетов, они могут контролировать допустимость сеанса связи, анализируя параметры протоколов сеансового уровня.
  3. Шлюзы прикладного уровня
    Межсетевые экраны данного класса позволяют фильтровать отдельные виды команд или наборы данных в протоколах прикладного уровня. Для этого используются прокси-сервисы – программы специального назначения, управляющие трафиком через межсетевой экран для определённых высокоуровневых протоколов (http, ftp, telnet и т.д.).
    Порядок использования прокси-сервисов показан на рис. 1.3.6.1.
    Если без использование прокси-сервисов сетевое соединение устанавливается между взаимодействующими сторонами A и B напрямую, то в случае использования прокси-сервиса появляется посредник – прокси-сервер, который самостоятельно взаимодействует со вторым участником информационного обмена. Такая схема позволяет контролировать допустимость использования отдельных команд протоколов высокого уровня, а также фильтровать данные, получаемые прокси-сервером извне; при этом прокси-сервер на основании установленных политик может принимать решение о возможности или невозможности передачи этих данных клиенту A.
  4. Межсетевые экраны экспертного уровня
    Наиболее сложные межсетевые экраны, сочетающие в себе элементы всех трёх приведённых выше категорий. Вместо прокси-сервисов в таких экранах используются алгоритмы распознавания и обработки данных на уровне приложений.

 Большинство используемых в настоящее время межсетевых экранов относятся к категории экспертных. Наиболее известные и распространённые МЭ – CISCO PIX и CheckPoint FireWall-1.

Системы обнаружения вторжений

Обнаружение вторжений представляет собой процесс выявления несанкционированного доступа (или попыток несанкционированного доступа) к ресурсам автоматизированной системы. Система обнаружения вторжений (Intrusion Detection System, IDS) [12] в общем случае представляет собой программно-аппаратный комплекс, решающий данную задачу.

Общая структура IDS приведена на рис. 1.3.6.2:

Алгоритм функционирования системы IDS приведён на рис. 1.3.6.3:

Как видно из рисунков, функционирование систем IDS во многом аналогично межсетевым экранам: сенсоры получают сетевой трафик, а ядро путём сравнения полученного трафика с записями имеющейся базы сигнатур атак пытается выявить следы попыток несанкционированного доступа. Модуль ответного реагирования представляет собой опциональный компонент, который может быть использован для оперативного блокирования угрозы: например, может быть сформировано правило для межсетевого экрана, блокирующее источник нападения.

Существуют две основных категории систем IDS:

  1. IDS уровня сети
    В таких системах сенсор функционирует на выделенном для этих целей хосте в защищаемом    сегменте    сети.    Обычно    сетевой    адаптер    данного    хоста функционирует в режиме прослушивания (promiscuous mode), что позволяет анализировать весь проходящий в сегменте сетевой трафик.
  2. IDS уровня хоста
    В случае, если сенсор функционирует на уровне хоста, для анализа может быть использована следующая информация:
    • записи стандартных средств протоколирования операционной системы;
    • информация об используемых ресурсах;
    • профили ожидаемого поведения пользователей.

Каждый из типов IDS имеет свои достоинства и недостатки. IDS уровня сети не снижают общую производительность системы, однако IDS уровня хоста более эффективно выявляют атаки и позволяют анализировать активность, связанную с отдельным хостом. На практике целесообразно использовать системы, совмещающие оба описанных подхода.

Существуют   разработки,   направленные   на   использование   в   системах   IDS   методов искусственного интеллекта. Стоит отметить, что в настоящее время коммерческие продукты не содержат таких механизмов.

1.3.7. Протоколирование и аудит

Подсистема протоколирования и аудита [5] является обязательным компонентом любой АС. Протоколирование, или регистрация, представляет собой механизм подотчётности системы обеспечения информационной безопасности, фиксирующий все события, относящиеся к вопросам безопасности. В свою очередь, аудит – это анализ протоколируемой информации с целью оперативного выявления и предотвращения нарушений режима информационной безопасности.

Системы обнаружения вторжений уровня хоста можно рассматривать как системы активного аудита.

Назначение механизма регистрации и аудита:

  •  обеспечение подотчётности пользователей и администраторов;
  • обеспечение возможности реконструкции последовательности событий (что бывает необходимо, например, при расследовании инцидентов, связанных с информационной безопасностью);
  • обнаружение попыток нарушения информационной безопасности;
  • предоставление информации для выявления и анализа технических проблем, не связанных с безопасностью.

Протоколируемые данные помещаются в регистрационный журнал, который представляет собой хронологически упорядоченную совокупность записей результатов деятельности субъектов АС, достаточную для восстановления, просмотра и анализа последовательности действий с целью контроля конечного результата.

Типовая запись регистрационного журнала выглядит следующим образом (рис. 1.3.7.1).

Поскольку системные журналы являются основным источником информации для последующего аудита и выявления нарушений безопасности, вопросу защиты системных журналов от несанкционированной модификации должно уделяться самое пристальное внимание. Система протоколирования должна быть спроектирована таким образом, чтобы ни один пользователь (включая администраторов!) не мог произвольным образом модифицировать записи системных журналов.

Не менее важен вопрос о порядке хранения системных журналов. Поскольку файлы журналов хранятся на том или ином носителе, неизбежно возникает проблема переполнения максимально допустимого объёма системного журнала. При этом реакция системы может быть различной, например:

  • система может быть заблокирована вплоть до решения проблемы с доступным дисковым пространством;
  • могут быть автоматически удалены самые старые записи системных журналов;
  • система   может   продолжить   функционирование,   временно   приостановив протоколирование информации.

Безусловно, последний вариант в большинстве случаев является неприемлемым, и порядок хранения системных журналов должен быть чётко регламентирован в политике безопасности организации.

 

ПечатьE-mail

Яндекс.Метрика