Программные и аппаратные средства защиты информации

Программные и аппаратные средства защиты информации

Министерство образования Саратовской области

Дипломная работа

Программные и аппаратные средства защиты информации

г. Энгельс, 2014 г.

Введение

Быстро развивающиеся компьютерные информационные технологии вносят заметные изменения в нашу жизнь. Информация стала товаром, который можно приобрести, продать, обменять. При этом стоимость информации часто в сотни раз превосходит стоимость компьютерной системы, в которой она хранится.

От степени безопасности информационных технологий в настоящее время зависит благополучие, а порой и жизнь многих людей. Такова плата за усложнение и повсеместное распространение автоматизированных систем обработки информации.

Под информационной безопасностью понимается защищенность информационной системы от случайного или преднамеренного вмешательства, наносящего ущерб владельцам или пользователям информации.

На практике важнейшими являются три аспекта информационной безопасности:

·              доступность (возможность за разумное время получить требуемую информационную услугу);

·              целостность (актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения);

·              конфиденциальность (защита от несанкционированного прочтения).

Нарушения доступности, целостности и конфиденциальности информации могут быть вызваны различными опасными воздействиями на информационные компьютерные системы.

Современная информационная система представляет собой сложную систему, состоящую из большого числа компонентов различной степени автономности, которые связаны между собой и обмениваются данными. Практически каждый компонент может подвергнуться внешнему воздействию или выйти из строя. Компоненты автоматизированной информационной системы можно разбить на следующие группы:

аппаратные средства - компьютеры и их составные части (процессоры, мониторы, терминалы, периферийные устройства - дисководы, принтеры, контроллеры, кабели, линии связи и т.д.);

программное обеспечение - приобретенные программы, исходные, объектные, загрузочные модули; операционные системы и системные программы (компиляторы, компоновщики и др.), утилиты, диагностические программы и т.д.;

данные - хранимые временно и постоянно, на магнитных носителях, печатные, архивы, системные журналы и т.д.;

персонал - обслуживающий персонал и пользователи.

Опасные воздействия на компьютерную информационную систему можно подразделить на случайные и преднамеренные. Анализ опыта проектирования, изготовления и эксплуатации информационных систем показывает, что информация подвергается различным случайным воздействиям на всех этапах цикла жизни системы.

1. Программные средства защиты информации

Программными называются средства защиты данных, функционирующие в составе программного обеспечения. Среди них можно выделить следующие:

средства архивации данных

антивирусные программы

криптографические средства

средства идентификации и аутентификации пользователей

средства управления доступом

протоколирование и аудит

Как примеры комбинаций вышеперечисленных мер можно привести:

защиту баз данных

защиту информации при работе в компьютерных сетях.

.1 Средства архивации информации

Иногда резервные копии информации приходится выполнять при общей ограниченности ресурсов размещения данных, например владельцам персональных компьютеров.

В этих случаях используют программную архивацию. Архивация это слияние нескольких файлов и даже каталогов в единый файл - архив, одновременно с сокращением общего объема исходных файлов путем устранения избыточности, но без потерь информации, т. е. с возможностью точного восстановления исходных файлов.

Действие большинства средств архивации основано на использовании алгоритмов сжатия, предложенных в 80-х гг.

Абрахамом Лемпелем и Якобом Зивом. Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы:

ZIP (рис. 1.1), ARJ для операционных систем DOS и Windows,

TAR для операционной системы Unix,

межплатформный формат JAR (Java ARchive),

Рис. 1.1. Общий вид архиватора WinZip.

RAR (рис. 1.2) используется в операционных системах DOS, Windows и Unix.

Рис. 1.2. Общий вид архиватора WinRar.

Пользователю следует лишь выбрать для себя подходящую программу, обеспечивающую работу с выбранным форматом, путем оценки ее характеристик - быстродействия, степени сжатия, совместимости с большим количеством форматов, удобности интерфейса, выбора операционной системы и т.д.

Также очень важно установить постоянный график проведения таких работ по архивации данных или выполнять их после большого обновления данных.

.2 Антивирусные программы

.2.1 Компьютерные вирусы

Неискушенные пользователи обычно считают, что компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам (т.е. "заражать" их), а также выполнять нежелательные различные действия на компьютере. Специалисты по компьютерной вирусологии определяют, что свойством вируса является возможность создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению. Следует отметить, что это условие не является достаточным т.е. окончательным. Вот почему точного определения вируса нет до сих пор, и вряд ли оно появится в обозримом будущем.

Следовательно, нет точно определенного закона, по которому "хорошие" файлы можно отличить от "вирусов". Более того, иногда даже для конкретного файла довольно сложно определить, является он вирусом или нет.

По среде обитания вирусы можно разделить на:

файловые;

загрузочные;

макровирусы;

сетевые.

Файловые вирусы (рис. 1.3) либо различными способами внедряются в выполняемые файлы (наиболее распространенный тип вирусов), либо создают файлы-двойники (компаньон-вирусы), либо используют особенности организации файловой системы (link-вирусы).

Рис. 1.3. Вирус в файле MOUSE.COM.

Существуют вирусы, заражающие файлы, которые содержат исходные тексты программ, библиотечные или объектные модули. Возможна запись вируса и в файлы данных, но это случается либо в результате ошибки вируса, либо при проявлении его агрессивных свойств. Макро-вирусы также записывают свой код в файлы данных - документы или электронные таблицы, - однако эти вирусы настолько специфичны, что вынесены в отдельную группу.

Загрузочные вирусы (рис. 1.4) заражают загрузочный (boot) сектор флоппи-диска и boot-сектор или Master Boot Record (MBR) винчестера. Принцип действия загрузочных вирусов основан на алгоритмах запуска операционной системы при включении или перезагрузке компьютера - после необходимых тестов установленного оборудования (памяти, дисков и т.д.) программа системной загрузки считывает первый физический сектор загрузочного диска.

Рис. 1.4. Вирус в загрузочной записи.

В случае дискеты или компакт-диска управление получает boot-сектор, который анализирует таблицу параметров диска высчитывает адреса системных файлов операционной системы, считывает их в память и запускает на выполнение.

В случае винчестера управление получает программа, расположенная в MBR винчестера. Эта программа анализирует таблицу разбиения диска (Disk Partition Table), вычисляет адрес активного boot-сектора, загружает его в память и передает на него управление. Получив управление, активный boot-сектор винчестера проделывает те же действия, что и boot-сектор дискеты.

Макро-вирусы заражают файлы-документы и электронные таблицы нескольких популярных редакторов. Макро-вирусы (macro viruses) являются программами на языках (макро-языках), встроенных в некоторые системы обработки данных (текстовые редакторы, электронные таблицы и т.д.).

К сетевым относятся вирусы, которые для своего распространения активно используют протоколы и возможности локальных и глобальных сетей. Основным принципом работы сетевого вируса является возможность самостоятельно передать свой код на удаленный сервер или рабочую станцию. "Полноценные" сетевые вирусы при этом обладают еще и возможностью запустить на выполнение свой код на удаленном компьютере или, по крайней мере, "подтолкнуть" пользователя к запуску зараженного файла. Пример сетевых вирусов - так называемые IRC-черви.

Существует большое количество сочетаний - например, файлово-загрузочные вирусы, заражающие как файлы, так и загрузочные сектора дисков. Такие вирусы, как правило, имеют довольно сложный алгоритм работы, часто применяют оригинальные методы проникновения в систему, используют стелс и полиморфик-технологии. Другой пример такого сочетания - сетевой макро-вирус, который не только заражает редактируемые документы, но и рассылает свои копии по электронной почте.

Кроме вирусов принято выделять еще несколько видов вредоносных программ. Это троянские программы, логические бомбы и программы-черви. Четкого разделения между ними не существует: троянские программы могут содержать вирусы, в вирусы могут быть встроены логические бомбы, и т. д.

По основному назначению троянские программы (рис.1.5) совершенно безобидны или даже полезны. Но когда пользователь запишет программу в свой компьютер и запустит ее, она может незаметно выполнять вредоносные функции. Чаще всего троянские программы используются для первоначального распространения вирусов, для получения удаленного доступа к компьютеру через Интернет, кражи данных или их уничтожения.

Рис. 1.5. Троянская прогамма в Windows.

Программы-черви нацелены на выполнение определенной функции, например, на проникновение в систему и модификацию данных. Можно, скажем, создать программу-червь, подсматривающую пароль для доступа к банковской системе и изменяющую базу данных.

Широко известная программа-червь была написана студентом Корнельского университета Робертом Моррисом. Червь Морриса был запущен в Интернет 2 ноября 1988 г. и за 5 часов смог проникнуть более чем на 6000 компьютеров.

Некоторые вирусы-черви (например, Code Red) существуют не внутри файлов, а в виде процессов в памяти зараженного компьютера. Это исключает их обнаружение антивирусами, сканирующими файлы и оставляющими без внимания оперативную память компьютера.

.2.2 Методы обнаружения и удаления компьютерных вирусов

Способы противодействия компьютерным вирусам можно разделить на несколько групп: профилактика вирусного заражения и уменьшение предполагаемого ущерба от такого заражения; методика использования антивирусных программ, в том числе обезвреживание и удаление известного вируса; способы обнаружения и удаления неизвестного вируса.

Профилактика заражения компьютера.

Восстановление пораженных объектов.

Антивирусные программы.

.2.2.1 Профилактика заражения компьютера

Одним из основных методов борьбы с вирусами является, как и в медицине, своевременная профилактика. Компьютерная профилактика предполагает соблюдение небольшого числа правил, которое позволяет значительно снизить вероятность заражения вирусом и потери каких-либо данных.

Для того чтобы определить основные правила компьютерной гигиены, необходимо выяснить основные пути проникновения вируса в компьютер и компьютерные сети.

Основным источником вирусов на сегодняшний день является глобальная сеть Internet. Наибольшее число заражений вирусом происходит при обмене письмами. Пользователь зараженного макро-вирусом редактора, сам того не подозревая, рассылает зараженные письма адресатам, которые в свою очередь отправляют новые зараженные письма и т.д. Выводы - следует избегать контактов с подозрительными источниками информации и пользоваться только законными (лицензионными) программными продуктами. К сожалению, в нашей стране это не всегда возможно.

.2.2.2 Восстановление пораженных объектов

В большинстве случаев заражения вирусом процедура восстановления зараженных файлов и дисков сводится к запуску подходящего антивируса, способного обезвредить систему. Если же вирус неизвестен ни одному антивирусу, то достаточно отослать зараженный файл фирмам-производителям антивирусов и через некоторое время (обычно - несколько дней или недель) получить лекарство - "апдейт" против вируса. Если же время не ждет, то обезвреживание вируса придется произвести самостоятельно. Для большинства пользователей необходимо иметь резервные копии своей информации.

.2.2.3 Классификация антивирусных программ

Наиболее эффективны в борьбе с компьютерными вирусами антивирусные программы. Однако сразу хотелось бы отметить, что не существует антивирусов, гарантирующих стопроцентную защиту от вирусов, и заявления о существовании таких систем можно расценить как либо недобросовестную рекламу, либо непрофессионализм. Таких систем не существует, поскольку на любой алгоритм антивируса всегда можно предложить контр-алгоритм вируса, невидимого для этого антивируса (обратное, к счастью, тоже верно: на любой алгоритм вируса всегда можно создать антивирус).

Самыми популярными и эффективными антивирусными программами являются антивирусные сканеры. Следом за ними по эффективности и популярности следуют CRC-сканеры. Часто оба приведенных метода объединяются в одну универсальную антивирусную программу, что значительно повышает ее мощность. Применяются также различного типа блокировщики и иммунизаторы.

.2.2.4 Антивирусные сканеры

Принцип работы антивирусных сканеров основан на проверке файлов, секторов и системной памяти и поиске в них известных и новых (неизвестных сканеру) вирусов. Для поиска известных вирусов используются так называемые "маски". Маской вируса является некоторая постоянная последовательность кода, специфичная для этого конкретного вируса. Если вирус не содержит постоянной маски, или длина этой маски недостаточно велика, то используются другие методы.

Сканеры также можно разделить на две категории - "универсальные" и "специализированные". Универсальные сканеры рассчитаны на поиск и обезвреживание всех типов вирусов вне зависимости от операционной системы, на работу в которой рассчитан сканер. Специализированные сканеры предназначены для обезвреживания ограниченного числа вирусов или только одного их класса, например макро-вирусов. Специализированные сканеры, рассчитанные только на макро-вирусы, часто оказываются наиболее удобным и надежным решением для защиты систем документооборота в средах MS Word и MS Excel.

Сканеры также делятся на "резидентные" (мониторы, сторожа), производящие сканирование "на-лету", и "нерезидентные", обеспечивающие проверку системы только по запросу. Как правило, "резидентные" сканеры обеспечивают более надежную защиту системы, поскольку они немедленно реагируют на появление вируса, в то время как "нерезидентный" сканер способен опознать вирус только во время своего очередного запуска. С другой стороны резидентный сканер может несколько замедлить работу компьютера в том числе и из-за возможных ложных срабатываний.

К достоинствам сканеров всех типов относится их универсальность, к недостаткам - относительно небольшую скорость поиска вирусов. Наиболее распространены в России следующие программы:

AVP - Касперского (рис. 1.6),

Рис. 1.6. Антивирус Касперского 2010.

Dr.Weber - Данилова,

Norton Antivirus фирмы Semantic.

1.2.2.5 CRC-сканеры

Принцип работы CRC-сканеров основан на подсчете CRC-сумм (контрольных сумм) для присутствующих на диске файлов/системных секторов. Эти CRC-суммы затем сохраняются в базе данных антивируса, как, впрочем, и некоторая другая информация: длины файлов, даты их последней модификации и т.д. При последующем запуске CRC-сканеры сверяют данные, содержащиеся в базе данных, с реально подсчитанными значениями. Если информация о файле, записанная в базе данных, не совпадает с реальными значениями, то CRC-сканеры сигнализируют о том, что файл был изменен или заражен вирусом. CRC-сканеры, использующие анти-стелс алгоритмы, являются довольно сильным оружием против вирусов: практически 100% вирусов оказываются обнаруженными почти сразу после их появления на компьютере. Однако у этого типа антивирусов есть врожденный недостаток, который заметно снижает их эффективность. Этот недостаток состоит в том, что CRC-сканеры не способны поймать вирус в момент его появления в системе, а делают это лишь через некоторое время, уже после того, как вирус разошелся по компьютеру. CRC-сканеры не могут определить вирус в новых файлах (в электронной почте, на дискетах, в файлах, восстанавливаемых из backup или при распаковке файлов из архива), поскольку в их базах данных отсутствует информация об этих файлах. Более того, периодически появляются вирусы, которые используют эту "слабость" CRC-сканеров, заражают только вновь создаваемые файлы и остаются, таким образом, невидимыми для них. Наиболее используемые в России программы подобного рода- ADINF и AVP Inspector.

.2.2.6 Блокировщики

Антивирусные блокировщики - это резидентные программы, перехватывающие "вирусо-опасные" ситуации и сообщающие об этом пользователю. К "вирусо-опасным" относятся вызовы на открытие для записи в выполняемые файлы, запись в boot-сектора дисков или MBR винчестера, попытки программ остаться резидентно и т.д., то есть вызовы, которые характерны для вирусов в моменты из размножения. Иногда некоторые функции блокировщиков реализованы в резидентных сканерах.

К достоинствам блокировщиков относится их способность обнаруживать и останавливать вирус на самой ранней стадии его размножения, что, кстати, бывает очень полезно в случаях, когда давно известный вирус постоянно "выползает неизвестно откуда". К недостаткам относятся существование путей обхода защиты блокировщиков и большое количество ложных срабатываний, что, видимо, и послужило причиной для практически полного отказа пользователей от подобного рода антивирусных программ.

Необходимо также отметить такое направление антивирусных средств, как антивирусные блокировщики, выполненные в виде аппаратных компонентов компьютера ("железа"). Наиболее распространенной является встроенная в BIOS защита от записи в MBR винчестера. Однако, как и в случае с программными блокировщиками, такую защиту легко обойти прямой записью в порты контроллера диска, а запуск DOS-утилиты FDISK немедленно вызывает "ложное срабатывание" защиты.

.3 Криптографические методы защиты

Проблема защиты информации путем ее преобразования, исключающего ее прочтение посторонним лицом, волновала человеческий ум с давних времен. История криптографии - ровесница истории человеческого языка. Более того, первоначально письменность сама по себе была криптографической системой, так как в древних обществах ею владели только избранные. Священные книги Древнего Египта, Древней Индии тому примеры.

Криптографические методы защиты информации - это специальные методы шифрования, кодирования или иного преобразования информации, в результате которого ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования. Криптографический метод защиты, безусловно, самый надежный метод защиты, так как охраняется непосредственно сама информация, а не доступ к ней (например, зашифрованный файл нельзя прочесть даже в случае кражи носителя). Данный метод защиты реализуется в виде программ или пакетов программ

Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:

. Симметричные криптосистемы. В симметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ. (Шифрование - преобразовательный процесс: исходный текст, который носит также название открытого текста, заменяется шифрованным текстом, дешифрование - обратный шифрованию процесс. На основе ключа шифрованный текст преобразуется в исходный)

. Криптосистемы с открытым ключом. В системах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения. (Ключ - информация, необходимая для беспрепятственного шифрования и дешифрования текстов.)

. Электронная подпись (рис.1.7). Системой электронной подписи. называется присоединяемое к тексту его криптографическое преобразование, которое позволяет при получении текста другим пользователем проверить авторство и подлинность сообщения.

Рис. 1.7. Электронно-цифровая подпись.

. Управление ключами. Это процесс системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.

Основные направления использования криптографических методов - передача конфиденциальной информации по каналам связи (например, электронная почта), установление подлинности передаваемых сообщений, хранение информации (документов, баз данных) на носителях в зашифрованном виде.

.4 Идентификация и аутентификация

Идентификацию и аутентификацию можно считать основой программно-технических средств безопасности. Идентификация и аутентификация - это первая линия обороны, "проходная" информационного пространства организации.

Идентификация позволяет субъекту - пользователю или процессу, действующему от имени определенного пользователя, назвать себя, сообщив свое имя. Посредством аутентификации вторая сторона убеждается, что субъект действительно тот, за кого себя выдает. В качестве синонима слова "аутентификация" иногда используют сочетание "проверка подлинности". Субъект может подтвердить свою подлинность, если предъявит по крайней мере одну из следующих сущностей:

нечто, что он знает: пароль, личный идентификационный номер, криптографический ключ и т.п.,

нечто, чем он владеет: личную карточку или иное устройство аналогичного назначения,

нечто, что является частью его самого: голос, отпечатки пальцев и т.п., то есть свои биометрические характеристики,

нечто, ассоциированное с ним, например координаты

Главное достоинство парольной аутентификации - простота и привычность. Пароли давно встроены в операционные системы и иные сервисы. 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. Надежность паролей основывается на способности помнить их и хранить в тайне. Ввод пароля можно подсмотреть. Пароль можно угадать методом грубой силы, используя, быть может, словарь. Если файл паролей зашифрован, но доступен на чтение, его можно перекачать к себе на компьютер и попытаться подобрать пароль, запрограммировав полный перебор.

Пароли уязвимы по отношению к электронному перехвату - это наиболее принципиальный недостаток, который нельзя компенсировать улучшением администрирования или обучением пользователей. Практически единственный выход - использование криптографии для шифрования паролей перед передачей по линиям связи.

Тем не менее, следующие меры позволяют значительно повысить надежность парольной защиты:

наложение технических ограничений (пароль должен быть не слишком коротким, он должен содержать буквы, цифры, знаки пунктуации и т.п.);

управление сроком действия паролей, их периодическая смена;

ограничение доступа к файлу паролей;

ограничение числа неудачных попыток входа в систему, что затруднит применение метода грубой силы;

обучение и воспитание пользователей;

использование программных генераторов паролей, которые, основываясь на несложных правилах, могут порождать только благозвучные и, следовательно, запоминающиеся пароли.

Перечисленные меры целесообразно применять всегда, даже если наряду с паролями используются другие методы аутентификации, основанные, например, на применении токенов.

Токен (рис. 1.8) - это предмет или устройство, владение которым подтверждает подлинность пользователя. Различают токены с памятью (пассивные, которые только хранят, но не обрабатывают информацию) и интеллектуальные токены (активные).

Рис.1.8. Смарт-карты и USB -брелоки eToken.

Самой распространенной разновидностью токенов с памятью являются карточки с магнитной полосой. Для использования подобных токенов необходимо устройство чтения, снабженное также клавиатурой и процессором. Обычно пользователь набирает на этой клавиатуре свой личный идентификационный номер, после чего процессор проверяет его совпадение с тем, что записано на карточке, а также подлинность самой карточки. Таким образом, здесь фактически применяется комбинация двух способов защиты, что существенно затрудняет действия злоумышленника.

Необходима обработка аутентификационной информации самим устройством чтения, без передачи в компьютер - это исключает возможность электронного перехвата.

Иногда (обычно для физического контроля доступа) карточки применяют сами по себе, без запроса личного идентификационного номера.

Как известно, одним из самых мощных средств в руках злоумышленника является изменение программы аутентификации, при котором пароли не только проверяются, но и запоминаются для последующего несанкционированного использования.

Интеллектуальные токены характеризуются наличием собственной вычислительной мощности. Они подразделяются на интеллектуальные карты, стандартизованные ISO и прочие токены. Карты нуждаются в интерфейсном устройстве, прочие токены обычно обладают ручным интерфейсом (дисплеем и клавиатурой) и по внешнему виду напоминают калькуляторы. Чтобы токен начал работать, пользователь должен ввести свой личный идентификационный номер.

По принципу действия интеллектуальные токены можно разделить на следующие категории.

Динамическая генерация паролей: токен генерирует пароли, периодически изменяя их. Компьютерная система должна иметь синхронизированный генератор паролей. Информация от токена поступает по электронному интерфейсу или набирается пользователем на клавиатуре терминала.

Запросно-ответные системы: компьютер выдает случайное число, которое преобразуется криптографическим механизмом, встроенным в токен, после чего результат возвращается в компьютер для проверки. Здесь также возможно использование электронного или ручного интерфейса. В последнем случае пользователь читает запрос с экрана терминала, набирает его на клавиатуре токена (возможно, в это время вводится и личный номер), а на дисплее токена видит ответ и переносит его на клавиатуру терминала.

.5 Управление доступом

Средства управления доступом позволяют специфицировать и контролировать действия, которые субъекты - пользователи и процессы могут выполнять над объектами - информацией и другими компьютерными ресурсами. Речь идет о логическом управлении доступом, который реализуется программными средствами. Логическое управление доступом - это основной механизм многопользовательских систем, призванный обеспечить конфиденциальность и целостность объектов и, до некоторой степени, их доступность путем запрещения обслуживания неавторизованных пользователей. Задача логического управления доступом состоит в том, чтобы для каждой пары (субъект, объект) определить множество допустимых операций, зависящее от некоторых дополнительных условий, и контролировать выполнение установленного порядка. Простой пример реализации таких прав доступа - какой-то пользователь (субъект) вошедший в информационную систему получил право доступа на чтение информации с какого-то диска(объект), право доступа на модификацию данных в каком-то каталоге(объект) и отсутствие всяких прав доступа к остальным ресурсам информационной системы.

Контроль прав доступа производится разными компонентами программной среды - ядром операционной системы, дополнительными средствами безопасности, системой управления базами данных, посредническим программным обеспечением (таким как монитор транзакций) и т.д.

архивация информация защита антивирусный

2. Аппаратные средства защиты информации

К аппаратным средствам защиты относятся различные электронные, электронно-механические, электронно-оптические устройства. К настоящему времени разработано значительное число аппаратных средств различного назначения, однако наибольшее распространение получают следующие:

·              специальные регистры для хранения реквизитов защиты: паролей, идентифицирующих кодов, грифов или уровней секретности;

·              устройства измерения индивидуальных характеристик человека (голоса, отпечатков) с целью его идентификации.

.1 Аппаратные ключи защиты

Уже много лет на рынке средств защиты программ от несанкционированного тиражирования присутствуют так называемые аппаратные ключи защиты (Dongles). Разумеется, компании, продающие такие устройства, представляют их если не как панацею, то уж как надежное средство противодействия компьютерному пиратству. Но насколько серьезным препятствием могут служить аппаратные ключи? Аппаратные ключи защиты можно пытаться классифицировать по нескольким признакам.  Если рассматривать возможные типы подключения, то бывают, например, ключи на порт принтера (LPT), последовательный порт (СОМ), USB-порт и ключи, подключаемые к специальной плате, вставляемой внутрь компьютера.

Можно при сравнении ключей анализировать удобство и функциональность сопутствующего программного обеспечения. Например, для некоторых семейств аппаратных ключей разработаны автоматические протекторы, позволяющие защитить программу "за один клик", а для некоторых такие протекторы отсутствуют.

Ключи с памятью. Это, наверное, самый простой тип ключей. Ключи с памятью имеют определенное число ячеек, из которых разрешено считывание. В некоторые из этих ячеек также может производиться запись. Обычно в ячейках, недоступных для записи, хранится уникальный идентификатор ключа.

Когда-то давно существовали ключи, в которых перезаписываемой памяти не было вообще, а программисту для считывания был доступен только идентификатор ключа. Но очевидно, что на ключах с такой функциональностью построить серьезную защиту просто невозможно. Правда, и ключи с памятью не способны противостоять эмуляции. Достаточно один раз прочитать всю память и сохранить ее в эмуляторе. После этого правильно эмулировать ответы на все запросы к ключу не составит большого труда.

Таким образом, аппаратные ключи с памятью в заданных условиях не способны дать никаких преимуществ по сравнению с чисто программными системами.

Ключи с неизвестным алгоритмом. Многие современные аппаратные ключи содержат секретную функцию преобразования данных, на которой и основывается секретность ключа. Иногда программисту предоставляется возможность выбрать константы, являющиеся параметрами преобразования, но сам алгоритм остается неизвестным.

Проверка наличия ключа должна выполняться следующим образом. При разработке защиты программист делает несколько запросов к алгоритму и запоминает полученные ответы. Эти ответы в какой-то форме кодируются в программе. Во время выполнения программа повторяет те же запросы и сравнивает полученные ответы с сохраненными значениями. Если обнаруживается несовпадение, значит, программа получает ответ не от оригинального ключа.

Эта схема имеет один существенный недостаток. Так как защищенная программа имеет конечный размер, то количество правильных ответов, которые она может хранить, также является конечным. А это значит, что существует возможность построения табличного эмулятора, который будет знать правильные ответы на все запросы, результат которых может проверить программа.

Ключи с таймером. Некоторые производители аппаратных ключей предлагают модели, имеющие встроенный таймер. Но для того, чтобы таймер мог работать в то время, когда ключ не подключен к компьютеру, необходим встроенный источник питания. Среднее время жизни батареи, питающей таймер, составляет 4 года, и после ее разрядки ключ перестанет правильно функционировать. Возможно, именно из-за сравнительно короткого времени жизни ключи с таймером применяются довольно редко. Но как таймер может помочь усилить защищенность?

Ключи HASP Time предоставляют возможность узнавать текущее время, установленное на встроенных в ключ часах. И защищенная программа может использовать ключ для того, чтобы отследить окончание тестового периода. Но очевидно, что эмулятор позволяет возвращать любые показания таймера, т. е. аппаратная часть никак не повышает стойкость защиты. Хорошей комбинацией является алгоритм, связанный с таймером. Если алгоритм может быть деактивирован в определенный день и час, очень легко будет реализовывать демонстрационные версии программ, ограниченные по времени.

Но, к сожалению, ни один из двух самых популярных в России разработчиков аппаратных ключей не предоставляет такой возможности. Ключи HASP, производимые компанией Aladdin, не поддерживают активацию и деактивацию алгоритмов. А ключи Sentinel SuperPro, разработанные в Rainbow Technologies, не содержат таймера.

Ключи с известным алгоритмом. В некоторых ключах программисту, реализующему защиту, предоставляется возможность выбрать из множества возможных преобразований данных, реализуемых ключом, одно конкретное преобразование. Причем подразумевается, что программист знает все детали выбранного преобразования и может повторить обратное преобразование в чисто программной системе. Например, аппаратный ключ реализует симметричный алгоритм шифрования, а программист имеет возможность выбирать используемый ключ шифрования. Разумеется, ни у кого не должно быть возможности прочитать значение ключа шифрования из аппаратного ключа.

В такой схеме программа может передавать данные на вход аппаратного ключа и получать в ответ результат шифрования на выбранном ключе. Но тут возникает дилемма. Если в программе отсутствует ключ шифрования, то возвращаемые данные можно проверять только табличным способом, а значит, в ограниченном объеме. Фактически имеем аппаратный ключ с неизвестным программе алгоритмом. Если же ключ шифрования известен программе, то можно проверить правильность обработки любого объема данных, но при этом существует возможность извлечения ключа шифрования и построения эмулятора. А если такая возможность существует, противник обязательно попытается ею воспользоваться.

Ключи с программируемым алгоритмом. Очень интересным решением с точки зрения стойкости защиты являются аппаратные ключи, в которых может быть реализован произвольный алгоритм. Сложность алгоритма ограничивается только объемом памяти и системой команд ключа. В этом случае для защиты программы важная часть вычислений переносится в ключ, и у противника не будет возможности запротоколировать правильные ответы на все запросы или восстановить алгоритм по функции проверки. Ведь проверка, как таковая, может вообще не выполняться - результаты, возвращаемые ключом, являются промежуточными величинами в вычислении какой-то сложной функции, а подаваемые на вход значения зависят не от программы, а от обрабатываемых данных.

Главное - это реализовать в ключе такую функцию, чтобы противник не смог по контексту догадаться, какие именно операции производятся в ключе.

2.2 Биометрические средства защиты

Биометрика - это научная дисциплина, изучающая способы измерения различных параметров человека с целью установления сходства или различий между людьми и выделения одного конкретного человека из множества других людей, или, другими словами, - наука, изучающая методики распознавания конкретного человека по его индивидуальным параметрам.

Современные биометрические технологии могут применяться и применяются не только в серьезных режимных учреждениях, но и в повседневной жизни. Зачем нужны смарт-карты, ключи, пароли и другие подобные вещи, если они могут быть украдены, потеряны, забыты? Новое информационное общество требует от нас запоминания множества пин-кодов, паролей, номеров для электронной почты, доступа в Интернет, к сайту, к телефону… Список можно продолжать практически бесконечно. На помощь, пожалуй, сможет прийти только ваш уникальный личный биометрический пропуск - палец, рука или глаз. А во многих странах - и идентификатор личности, т. е. чип с вашими индивидуальными биометрическими параметрами, уже зашитый в документах, удостоверяющих личность.

Биометрическая система, независимо от того, на какой из технологий она построена, работает по следующему принципу: сначала записывается образец биометрической характеристики человека, для большей точности часто делается несколько образцов. Собранные данные обрабатываются, переводятся в цифровой код.

При идентификации и верификации в систему вводятся характеристики проверяемого человека. Далее они оцифровываются, а затем сравниваются с сохраненными образцами. По некоторому алгоритму система выявляет, совпадают они или нет, и выносит решение о том, удалось ли идентифицировать человека по предъявленным данным или нет.

В биометрических системах могут быть использованы физиологические или поведенческие характеристики. К физиологическим относятся отпечатки пальцев, форма кисти руки, характеристики лица, рисунок радужной оболочки глаза. К поведенческим характеристикам можно отнести особенности или характерные черты поведения человека, приобретенные или появившиеся со временем, это могут быть динамика подписи, тембр голоса, динамика нажатия на клавиши и даже походка человека. Биометрические системы оценивают по двум основным параметрам: ошибкам первого рода - вероятность допуска "чужого" и второго рода - вероятность в отказе "своему". Современные системы могут обеспечивать вероятность ошибки первого рода в районе 0,001%, второго - около 1-5%.

Одним из важнейших критериев наряду с точностью идентификации и верификации при разработке систем является "дружелюбность" каждой из технологий. Процесс должен быть быстрым и простым: например, встать перед видеокамерой, сказать несколько слов в микрофон или дотронуться до сканера отпечатков пальцев. Основным преимуществом биометрических технологий является быстрая и простая идентификация без причинения особых неудобств человеку.

Идентификация по отпечаткам пальцев - наиболее распространенная и развитая биометрическая технология. До 60% биометрических приборов используют именно ее. Плюсы здесь очевидны: отпечатки пальцев каждого человека уникальны по своему рисунку, даже у близнецов они не совпадают. Сканеры последних поколений стали надежны, компактны и весьма доступны по цене. Для снятия отпечатка и дальнейшего распознавания образца используются три основные технологии: оптическая, полупроводниковая и ультразвуковая.

2.2.1 Оптические сканеры

В основе их работы лежат оптические методы получения изображения.  - FTIR-сканеры (рис. 2.1) используют эффект нарушенного полного внутреннего отражения. При этом палец просвечивается, а для приема световой картинки используется специальная камера.

Рис. 2.1. FTIR-сканеры.

Оптоволоконные сканеры представляют оптоволоконную матрицу, каждое волокно которой снабжено фотоэлементом. Принцип получения рисунка - фиксация остаточного света, проходящего через палец к поверхности сканера.

Электрооптические сканеры (рис. 2.2). Специальный электрооптический полимер с помощью светоизлучающего слоя высвечивает отпечаток пальца, который фиксируется с помощью специальной камеры.

Рис. 2.2. Электрооптические сканеры.

Бесконтактные сканеры (рис. 2.3). Палец прикладывается к специальному отверстию в сканере, несколько источников света его подсвечивают снизу. Отраженный свет через собирательную линзу проецируется на камеру. Контакта с поверхностью считывающего устройства не происходит.

Рис. 2.3. Бесконтактные сканеры.

Роликовые сканеры (Roller-Style Scanners). При сканировании пользователь пальцем прокатывает небольшой прозрачный цилиндр. Внутри него размещены статический источник света, линза и камера. Во время движения пальца производится серия снимков папиллярного узора, соприкасающегося с поверхностью.

.2.2 Полупроводниковые сканеры

В основе их действия лежит использование свойств полупроводников, изменяющихся в местах контакта с гребнями папиллярного узора. Во всех полупроводниковых сканерах применяется матрица чувствительных микроэлементов.

Емкостные сканеры (рис. 2.4) построены на эффекте изменения емкости pn-перехода полупроводникового прибора при контакте гребня папиллярного узора и элемента полупроводниковой матрицы.

Рис. 2.4. Емкостные сканеры.

Чувствительные к давлению сканеры (pressure scanners). При прикладывании пальца к сканирующей поверхности выступы папиллярного узора оказывают давление на ряд сенсоров матрицы из пьезоэлементов, соответственно впадины никакого давления не оказывают. Матрица полученных напряжений преобразуется в изображение поверхности пальца.

Термо-сканеры (thermal scanners) - используются сенсоры, состоящие из пироэлектрических элементов, позволяющих фиксировать разницу температуры и преобразовывать ее в напряжение. При прикладывании пальца к сенсору по разнице температуры выступов папиллярного узора и температуры воздуха, находящегося во впадинах, строится температурная карта поверхности пальца, которая преобразуется в цифровое изображение.

Радиочастотные сканеры (рис. 2.5) - используется матрица чувствительных элементов, каждый из которых работает как маленькая антенна. Слабый радиосигнал направляется на сканируемую поверхность пальца, каждый из чувствительных элементов матрицы принимает отраженный от папиллярного узора сигнал. Величина наведенной в каждой микроантенне ЭДС зависит от наличия или отсутствия вблизи нее гребня папиллярного узора. Полученная таким образом матрица напряжений преобразуется в цифровое изображение отпечатка пальца.

Рис. 2.5. Радиочастотные сканеры

3. Защита информации при работе в сетях

В настоящее время вопросам безопасности данных в распределенных компьютерных системах уделяется очень большое внимание. Разработано множество средств для обеспечения информационной безопасности, предназначенных для использования на различных компьютерах с разными ОС. В качестве одного из направлений можно выделить межсетевые экраны (firewalls), призванные контролировать доступ к информации со стороны пользователей внешних сетей.

.1 Межсетевые экраны и требования к ним

Межсетевые экраны (рис. 3.1) можно представить как набор фильтров, анализирующих проходящую через них информацию и принимающих решение: пропустить информацию или её заблокировать. Одновременно с этим производится регистрация событий и тревожная сигнализация в случае обнаружения угрозы. Обычно экранирующие системы делаются несимметричными. Для экранов определяются понятия "внутри" и "снаружи", причём, в задачу экрана входит защита внутренней сети от потенциально враждебного окружения. Кроме того, МЭ может использоваться в качестве корпоративной открытой части сети, видимой со стороны Internet. Так, например, во многих организациях МЭ используются для хранения данных с открытым доступом, как, например, информации о продуктах и услугах, файлах из баз FTP, сообщений об ошибках и так далее.

Рис. 3.1. Межсетевой экран.

При конфигурировании межсетевых экранов основные конструктивные решения заранее задаются политикой безопасности, принятой в организации. В описываемом случае необходимо рассмотреть два аспекта политики безопасности: политику доступа к сетевым сервисам и политику межсетевого экрана. При формировании политики доступа к сетевым сервисам должны быть сформулированы правила доступа пользователей к различным сервисам, используемым в организации. База правил для пользователей описывает когда, какой пользователь (группа пользователей) каким сервисом и на каком компьютере может воспользоваться. Отдельно определяются условия работы пользователей вне локальной сети организации равно как и условия их аутентификации. База правил для сервисов описывает набор сервисов, проходящих через сетевой экран, а также допустимые адреса клиентов серверов для каждого сервиса (группы сервисов). В политике, регламентирующей работу межсетевого экрана, решения могут быть приняты как в пользу безопасности в ущерб легкости использования, так и наоборот. Есть два основных:

Все, что не разрешено, то запрещено. Все, что не запрещено, то разрешено.

В первом случае межсетевой экран должен быть сконфигурирован таким образом, чтобы блокировать все, а его работа должна быть упорядочена на основе тщательного анализа опасности и риска. Это напрямую отражается на пользователях и они, вообще говоря, могут рассматривать экран просто как помеху. Такая ситуация заставляет накладывать повышенные требования на производительность экранирующих систем и повышает актуальность такого свойства, как "прозрачность" работы межсетевого экрана с точки зрения пользователей. Первый подход является более безопасным, поскольку предполагается, что администратор не знает, какие сервисы или порты безопасны, и какие "дыры" могут существовать в ядре или приложении разработчика программного обеспечения. Ввиду того, что многие производители программного обеспечения не спешат публиковать обнаруженные недостатки, существенные для информационной безопасности (что характерно для производителей так называемого "закрытого" программного обеспечения, крупнейшим из которых является Microsoft), этот подход является, несомненно, более консервативным. В сущности, он является признанием факта, что незнание может причинить вред. Во втором случае, системный администратор работает в режиме реагирования, предсказывая, какие действия, отрицательно воздействующие на безопасность, могут совершить пользователи либо нарушители, и готовит защиту против таких действий. Это существенно восстанавливает администратора firewall против пользователей в бесконечных "гонках вооружений", которые могут оказаться весьма изматывающими. Пользователь может нарушить безопасность информационной системы, если не будет уверен в необходимости мер, направленных на обеспечение безопасности

Но в любом случае хорошо сконфигуированный межсетевой экран в состоянии остановить большинство известных компьютерных атак.

Особенности современных межсетевых экранов и их сравнительная характеристика представлены в приложении 1.

Заключение

Нужно четко представлять себе, что никакие аппаратные, программные и любые другие решения не смогут гарантировать абсолютную надежность и безопасность данных в любой организации. В то же время можно существенно уменьшить риск потерь при комплексном подходе к вопросам безопасности. Средства защиты информации нельзя проектировать, покупать или устанавливать до тех пор, пока специалистами не произведен соответствующий анализ. Анализ должен дать объективную оценку многих факторов (подверженность появлению нарушения работы, вероятность появления нарушения работы, ущерб от коммерческих потерь и др.) и предоставить информацию для определения подходящих средств защиты - административных, аппаратных, программных и прочих.

Так же стоит большое внимание уделять и внутренним угрозам. Даже самый честный и преданный сотрудник может оказаться средством утечки информации.

В своей работе я рассмотрела основные программные и аппаратные средства защиты информации, их технические характеристики. Кроме того, проведем сравнительный анализ межсетевых экранов.

Список литературы

1. Галатенко В.А. "Стандарты информационной безопасности. 2-е изд. Курс лекций. Учебное пособие", издательство: ИНТУИТ.РУ, 2009 г.

. Цирлов Валентин "Основы информационной безопасности", издательство: Феникс, 2008 г.

. Анин Б. Защита компьютерной информации. Серия "Мастер". - СПб.: БХВ-Петербург, 2009 г.

. Скляров Д.В. Аппаратные ключи защиты // Искусство защиты и взлома информации. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009 г.

. Хорев П.Б. "Программно-аппаратная защита информации. Учебное пособие", издательство: ФОРУМ, 2009 г.

. Ворона В.А., Тихонов В.А., "Системы контроля и управления доступом", издательство: Политехника, 2009 г.

. Кухарев Г.А., "Методы и средства идентификации личности человека", издательство: Политехника, 2008 г.

. Терехов А.А. Криптографическая защита информации, издательство феникс, 2009 г.

. Рябко Б.Я., Фионов А.Н. - Криптографические методы защиты информации, издательство: Горячая линия - Телеком, 2008 г.

. Бабаш А.В., Шанкин Г.Л. Криптография. - М.: Изд-во "СОЛОН-Пресс", 2009 г.

. Лапонина О.Р. Криптографические основы безопасности. - М.: Изд-во "Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру", 2008 г.

. http://www.biometrics.ru

. http://ru.wikipedia.org

14. Влад Максимов. Межсетевые экраны. Способы организации защиты.<http://www.lib.csu.ru/dl/bases/prg/kompress/articles/4311/>

Приложение

Таблица 1.

Особенности межсетевых экранов

Таблица 2.

Сравнительные характеристики современных межсетевых экранов