Программная защита информации

 

Национальный минерально-сырьевой университет

“Горный”

 

 

 

      Реферат

 

По дисциплине:       Хранение и защита компьютерной информации

Тема:                  Пограммные средства защиты информации

 

 

 

 

 

Выполнил: студент    гр. АММ-07         ____________                             /Николаев А.Н./

                                                                                                            ^{(подпись)                                                                     (Ф.И.О.)}  

 

 

 

Проверил:            доцент                       ____________                             /Никитина А.П./

                                              ^{(должность)                                       (подпись)                                                                      (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

По мере развития и усложнения средств, методов и форм автоматизации процессов обработки информации повышается уязвимость защиты информации.

Основными факторами, способствующими  повышению этой уязвимости, являются:

• Резкое увеличение объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой с помощью ЭВМ и других средств автоматизации;
• Сосредоточение в единых базах данных информации различного назначения и различных принадлежностей;
• Резкое расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к ресурсам вычислительной системы и находящимся в ней данных;
• Усложнение режимов функционирования технических средств вычислительных систем: широкое внедрение многопрограммного режима, а также режимов разделения времени и реального времени;
• Автоматизация межмашинного обмена информацией, в том числе и на больших расстояниях.

В этих условиях возникает уязвимость двух видов: с одной стороны, возможность  уничтожения или искажения информации (т.е. нарушение ее физической целостности), а с другой - возможность несанкционированного использования информации (т.е. опасность утечки информации ограниченного пользования).

Основными потенциально возможными каналами утечки информации являются:

• Прямое хищение носителей и документов;
• Запоминание или копирование информации;
• Несанкционированное подключение к аппаратуре и линиям связи или незаконное использование "законной" (т.е. зарегистрированной) аппаратуры системы (чаще всего терминалов пользователей).

Прогресс подарил человечеству великое множество достижений, но тот же прогресс породил и массу проблем. Человеческий разум, разрешая одни проблемы, непременно сталкивается при этом с другими, новыми. Вечная проблема - защита информации. На различных этапах своего развития человечество решало эту проблему с присущей для данной эпохи характерностью. Изобретение компьютера и дальнейшее бурное развитие информационных технологий во второй половине 20 века сделали проблему защиты информации настолько актуальной и острой, насколько актуальна сегодня информатизация для всего общества.

Предметом исследования является информационная безопасность сетей.

Основной целью работы является изучение и анализ программных средств защиты информации в сетях. Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач:

Рассмотреть угрозы безопасности и их классификацию;

Охарактеризовать методы и средства защиты информации в сети, их классификацию и особенности  применения;

Раскрыть возможности  физических, аппаратных и программных  средств защиты информации в компьютерных сетях (КС), выявить их достоинства и недостатки.

 

1. Основные положения теории информационной безопасности

1.1 Информационная  безопасность. Основные определения

 

Средства защиты информации - это совокупность инженерно-технических, электрических, электронных, оптических и других устройств и приспособлений, приборов и технических систем, а также иных вещных элементов, используемых для решения различных задач по защите информации, в том числе предупреждения утечки и обеспечения безопасности защищаемой информации.

В целом средства обеспечения защиты информации в части предотвращения преднамеренных действий в зависимости от способа реализации можно разделить на группы:

• Аппаратные (технические) средства. Это различные по типу устройства (механические, электромеханические, электронные и др.), которые аппаратными средствами решают задачи защиты информации. Они либо препятствуют физическому проникновению, либо, если проникновение все же состоялось, доступу к информации, в том числе с помощью ее маскировки. Первую часть задачи решают замки, решетки на окнах, сторожа, защитная сигнализация и др. Вторую — генераторы шума, сетевые фильтры, сканирующие радиоприемники и множество других устройств, «перекрывающих» потенциальные каналы утечки информации или позволяющих их обнаружить. Преимущества технических средств связаны с их надежностью, независимостью от субъективных факторов, высокой устойчивостью к модификации. Слабые стороны — недостаточная гибкость, относительно большие объем и масса, высокая стоимость.
• Программные средства включают программы для идентификации пользователей, контроля доступа, шифрования информации, удаления остаточной (рабочей) информации типа временных файлов, тестового контроля системы защиты и др. Преимущества программных средств — универсальность, гибкость, надежность, простота установки, способность к модификации и развитию. Недостатки — ограниченная функциональность сети, использование части ресурсов файл-сервера и рабочих станций, высокая чувствительность к случайным или преднамеренным изменениям, возможная зависимость от типов компьютеров (их аппаратных средств).
• Смешанные аппаратно-программные средства реализуют те же функции, что аппаратные и программные средства в отдельности, и имеют промежуточные свойства.
• Организационные средства складываются из организационно-технических (подготовка помещений с компьютерами, прокладка кабельной системы с учетом требований ограничения доступа к ней и др.) и организационно-правовых (национальные законодательства и правила работы, устанавливаемые руководством конкретного предприятия). Преимущества организационных средств состоят в том, что они позволяют решать множество разнородных проблем, просты в реализации, быстро реагируют на нежелательные действия в сети, имеют неограниченные возможности модификации и развития. Недостатки — высокая зависимость от субъективных факторов, в том числе от общей организации работы в конкретном подразделении.

По степени распространения  и доступности выделяются программные  средства, другие средства применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить дополнительный уровень защиты информации.

1.2 Угрозы информационной  безопасности

 

Существует множество критериев классификации угроз, однако на практике чаще всего используется следующая основная классификация угроз, основывающаяся на трёх введённых ранее базовых свойствах защищаемой информации:

1. Угрозы нарушения конфиденциальности  информации, в результате реализации  которых информация становится  доступной субъекту, не располагающему полномочиями для ознакомления с ней.

2. Угрозы нарушения целостности  информации, к которым относится  любое злонамеренное искажение  информации, обрабатываемой с использованием  АС.

3. Угрозы нарушения доступности  информации, возникающие в тех  случаях, когда доступ к некоторому ресурсу АС для легальных пользователей блокируется.

Отметим, что реальные угрозы информационной безопасности далеко не всегда можно  строго отнести к какой-то одной  из перечисленных категорий. Так, например, угроза хищения носителей информации может быть при определённых условиях отнесена ко всем трём категориям.

 

 

 

 

 

 

2. Программные средства защиты информации в КС

 

Под программными средствами защиты информации понимают специальные программы, включаемые в состав программного обеспечения КС исключительно для выполнения защитных функций.

К основным программным средствам  защиты информации относятся:

• программы идентификации и  аутентификации пользователей КС;

• программы разграничения доступа  пользователей к ресурсам КС;

• программы шифрования информации;

• программы защиты информационных ресурсов (системного и прикладного программного обеспечения, баз данных, компьютерных средств обучения и т. п.) от несанкционированного изменения, использования и копирования.

Надо понимать, что под идентификацией, применительно к обеспечению информационной безопасности КС, понимают однозначное распознавание уникального имени субъекта КС. Аутентификация означает подтверждение того, что предъявленное имя соответствует данному субъекту (подтверждение подлинности субъекта).

Также к программным средствам  защиты информации относятся:

• программы уничтожения остаточной информации (в блоках оперативной  памяти, временных файлах и т. п.);

• программы аудита (ведения регистрационных  журналов) событий, связанных с безопасностью КС, для обеспечения возможности восстановления и доказательства факта происшествия этих событий;

• программы имитации работы с  нарушителем (отвлечения его на получение  якобы конфиденциальной информации);

• программы тестового контроля защищенности КС и др.

К преимуществам программных средств  защиты информации относятся:

• простота тиражирования;

• гибкость (возможность настройки  на различные условия применения, учитывающие специфику угроз  информационной безопасности конкретных КС);

• простота применения — одни программные средства, например шифрования, работают в «прозрачном» (незаметном для пользователя) режиме, а другие не требуют от пользователя ни каких новых (по сравнению с другими программами) навыков;

• практически неограниченные возможности их развития путем внесения изменений для учета новых угроз безопасности информации.

К недостаткам программных средств  защиты информации относятся:

• снижение эффективности КС за счет потребления ее ресурсов, требуемых  для функционирование программ защиты;

• более низкая производительность (по сравнению с выполняющими аналогичные  функции аппаратными средствами защиты, например шифрования);

• пристыкованность многих программных  средств защиты (а не их встроенность в программное обеспечение КС, рис. 4 и 5), что создает для нарушителя принципиальную возможность их обхода;

• возможность злоумышленного изменения  программных средств защиты в  процессе эксплуатации КС.

2.1 Безопасность на уровне операционной системы

 

Операционная система  является важнейшим программным компонентом любой вычислительной машины, поэтому от уровня реализации политики безопасности в каждой конкретной ОС во многом зависит и общая безопасность информационной системы.

Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь не может идти речи о разделении оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, о сетевой безопасности трудно сказать что-либо определенное, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.

Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium – это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов безопасности. В результате этого любое приложение может получить доступ ко всему объему доступной оперативной памяти как с правами чтения, так и с правами записи. Меры сетевой безопасности присутствуют, однако, их реализация не на высоте. Более того, в версии Windows 95 была допущена основательная ошибка, позволяющая удаленно буквально за несколько пакетов приводить к "зависанию" ЭВМ, что также значительно подорвало репутацию ОС, в последующих версиях было сделано много шагов по улучшению сетевой безопасности этого клона.

Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно  более надежная разработка компании MicroSoft. Они являются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске (правда, шифрование данных все же не производится и файлы можно без проблем прочитать, загрузившись с диска другой операционной системы – например, MS-DOS). Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel, и могут надежно защитить данные и код процесса от других программ, если только он сам не захочет предоставлять к ним дополнительного доступа извне процесса.

За долгое время разработки было учтено множество различных  сетевых атак и ошибок в системе  безопасности. Исправления к ним  выходили в виде блоков обновлений (англ. service pack).

Другая ветвь клонов растет от операционной системы UNIX. Эта ОС изначально разрабатывалась как сетевая и многопользовательская, а потому сразу же содержала в себе средства информационной безопасности. Практически все широко распространенные клоны UNIX прошли долгий путь разработки и по мере модификации учли все открытые за это время способы атак. Достаточно себя зарекомендовали : LINUX (S.U.S.E.), OpenBSD, FreeBSD, Sun Solaris. Естественно все сказанное относится к последним версиям этих операционных систем. Основные ошибки в этих системах относятся уже не к ядру, которое работает безукоризненно, а к системным и прикладным утилитам. Наличие ошибок в них часто приводит к потере всего запаса прочности системы.

Основные компоненты:

1. Локальный администратор безопасности – несет ответственность за несанкционированный доступ, проверяет полномочия пользователя на вход в систему, поддерживает:
2. Аудит – проверка правильности выполнения действий пользователя
3. Диспетчер учетных записей – поддержка БД пользователей их действий и взаимодействия с системой.
4. Монитор безопасности – проверяет имеет ли пользователь достаточные права доступа на объект
5. Журнал аудита – содержит информацию о входах пользователей, фиксирует работы с файлами, папками.
6. Пакет проверки подлинности – анализирует системные файлы, на предмет того, что они не заменены. MSV10 – пакет по умолчанию.

Windows XP дополнена:

1. Можно назначать пароли для архивных копий
2. Средства защиты от замены файлов
3. Система разграничения … путем ввода пароля и создания учета записей пользователя. Архивацию может проводить пользователь, у которого есть такие права.
4. NTFS: контроль доступа к файлам и папкам

В XP и 2000 – более полное и глубокое дифференцирование прав доступа пользователя.

EFS – обеспечивает шифрование и дешифрование информации (файлы и папки) для ограничения доступа к данным.

2.2 Криптографические методы защиты

 

Криптография - это наука  об обеспечении безопасности данных. Она занимается поисками решений  четырех важных проблем безопасности - конфиденциальности, аутентификации, целостности и контроля участников взаимодействия. Шифрование - это преобразование данных в нечитабельную форму, используя ключи шифрования-расшифровки. Шифрование позволяет обеспечить конфиденциальность, сохраняя информацию в тайне от того, кому она не предназначена.

Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации.

Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:

• симметричные криптосистемы;
• криптосистемы с открытым ключом;
• системы электронной подписи;
• управление ключами.

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.

2.3 Шифрование дисков

 

Зашифрованный диск – это файл-контейнер, внутри которого могут находиться любые другие файлы  или программы (они могут быть установлены и запущены прямо  из этого зашифрованного файла). Этот диск доступен только после ввода пароля к файлу-контейнеру – тогда на компьютере появляется еще один диск, опознаваемый системой как логический и работа с которым не отличается от работы с любым другим диском. После отключения диска логический диск исчезает, он просто становится «невидимым».

На сегодняшний  день наиболее распространенные программы  для создания зашифрованных дисков – DriveCrypt, BestCrypt и PGPdisk. Каждая из них надежно защищена от удаленного взлома.

 

Общие черты программ:

- все изменения  информации в файле-контейнере происходят сначала в оперативной памяти, т.е. жесткий диск всегда остается зашифрованным. Даже в случае зависания компьютера секретные данные так и остаются зашифрованными;

- программы могут  блокировать скрытый логический  диск по истечении определенного промежутка времени;

- все они недоверчиво  относятся к временным файлам (своп-файлам). Есть возможность зашифровать  всю конфиденциальную информацию, которая могла попасть в своп-файл. Очень эффективный метод скрытия  информации, хранящейся в своп-файле – это вообще отключить его, при этом не забыв нарастить оперативную память компьютера;

- физика жесткого  диска такова, что даже если  поверх одних данных записать  другие, то предыдущая запись  полностью не сотрется. С помощью  современных средств магнитной микроскопии (Magnetic Force Microscopy – MFM) их все равно можно восстановить. С помощью этих программ можно надежно удалять файлы с жесткого диска, не оставляя никаких следов их существования;

- все три программы сохраняют  конфиденциальные данные в надежно  зашифрованном виде на жестком  диске и обеспечивают прозрачный  доступ к этим данным из  любой прикладной программы;

- они защищают зашифрованные  файлы-контейнеры от случайного  удаления;

- отлично справляются с троянскими приложениями и вирусами.

Способы идентификации пользователя

Прежде чем получить доступ к  ВС, пользователь должен идентифицировать себя, а механизмы защиты сети затем  подтверждают подлинность пользователя, т. е. проверяют, является ли пользователь действительно тем, за кого он себя выдает. В соответствии с логической моделью механизма защиты ВС размещены на рабочей ЭВМ, к которой подключен пользователь через свой терминал или каким-либо иным способом. Поэтому процедуры идентификации, подтверждения подлинности и наделения полномочиями выполняются в начале сеанса на местной рабочей ЭВМ. В дальнейшем, когда устанавливаются различные сетевые протоколы и до получения доступа к сетевым ресурсам, процедуры идентификации, подтверждения подлинности и наделения полномочиями могут быть активизированы вновь на некоторых удаленных рабочих ЭВМ с целью размещения требуемых ресурсов или сетевых услуг.

Когда пользователь начинает работу в вычислительной системе, используя  терминал, система запрашивает его имя и идентификационный номер. В соответствии с ответами пользователя вычислительная система производит его идентификацию. В сети более естественно для объектов, устанавливающих взаимную связь, идентифицировать друг друга.

Пароли - это лишь один из способов подтверждения подлинности. Существуют другие способы:

1. Предопределенная информация, находящаяся  в распоряжении пользователя: пароль, личный идентификационный номер,  соглашение об использовании  специальных закодированных фраз.

2. Элементы аппаратного обеспечения, находящиеся в распоряжении пользователя: ключи, магнитные карточки, микросхемы и т.п..

3. Характерные личные особенности  пользователя: отпечатки пальцев,  рисунок сетчатки глаза, размеры  фигуры, тембр голоса и другие  более сложные медицинские и биохимические свойства.

4. Характерные приемы и черты  поведения пользователя в режиме  реального времени: особенности  динамики, стиль работы на клавиатуре, скорость чтения, умение использовать  манипуляторы и т.д. 

5. Привычки: использование специфических компьютерных заготовок.

6. Навыки и знания пользователя, обусловленные образованием, культурой,  обучением, предысторией, воспитанием,  привычками и т.п.

Если кто-то желает войти в вычислительную систему через терминал или выполнить  пакетное задание, вычислительная система должна установить подлинность пользователя. Сам пользователь, как правило, не проверяет подлинность вычислительной системы. Если процедура установления подлинности является односторонней, такую процедуру называют процедурой одностороннего подтверждения подлинности объекта.

2.4 Специализированные программные средства защиты информации

 

Специализированные программные  средства защиты информации от несанкционированного доступа обладают в целом лучшими  возможностями и характеристиками, чем встроенные средства сетевых ОС. Кроме программ шифрования, существует много других доступных внешних средств защиты информации. Из наиболее часто упоминаемых следует отметить следующие две системы, позволяющие ограничить информационные потоки.

Firewalls - брандмауэры (дословно firewall — огненная стена). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные сервера, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/ транспортного уровней. Это позволяет резко снизить угрозу несанкционированного доступа извне в корпоративные сети, но не устраняет эту опасность совсем. Более защищенная разновидность метода - это способ маскарада (masquerading), когда весь исходящий из локальной сети трафик посылается от имени firewall-сервера, делая локальную сеть практически невидимой.

Proxy-servers (proxy - доверенность, доверенное  лицо). Весь трафик сетевого/транспортного  уровней между локальной и  глобальной сетями запрещается  полностью — попросту отсутствует  маршрутизация как таковая, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники. Очевидно, что при этом методе обращения из глобальной сети в локальную становятся невозможными в принципе. Очевидно также, что этот метод не дает достаточной защиты против атак на более высоких уровнях - например, на уровне приложения (вирусы, код Java и JavaScript).

Рассмотрим подробнее работу брандмауэра. Это метод защиты сети от угроз безопасности, исходящих от других систем и сетей, с помощью централизации доступа к сети и контроля за ним аппаратно-программными средствами. Брандмауэр является защитным барьером, состоящим из нескольких компонентов (например, маршрутизатора или шлюза, на котором работает программное обеспечение брандмауэра). Брандмауэр конфигурируется в соответствии с принятой в организации политикой контроля доступа к внутренней сети. Все входящие и исходящие пакеты должны проходить через брандмауэр, который пропускает только авторизованные пакеты.

Брандмауэр с фильрацией пакетов [packet-filtering firewall] - является маршрутизатором или компьютером, на котором работает программное обеспечение, сконфигурированное таким образом, чтобы отбраковывать определенные виды входящих и исходящих пакетов. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP- заголовках пакетов (адреса отправителя и получателя, их номера портов и др.).

Брандмауэр экспертного уровня [stateful inspecthion firewall] - проверяет содержимое принимаемых пакетов на трех уровнях модели OSI - сетевом, сеансовом и прикладном. Для выполнения этой задачи используются специальные алгоритмы фильтрации пакетов, с помощью которых каждый пакет сравнивается с известным шаблоном авторизованных пакетов.

Создание брандмауэра относится к решению задачи экранирования. Формальная постановка задачи экранирования состоит в следующем. Пусть имеется два множества информационных систем. Экран - это средство разграничения доступа клиентов из одного множества к серверам из другого множества. Экран осуществляет свои функции, контролируя все информационные потоки между двумя множествами систем (Приложение Ж). Контроль потоков состоит в их фильтрации, возможно, с выполнением некоторых преобразований. На следующем уровне детализации экран (полупроницаемую мембрану) удобно представлять как последовательность фильтров. Каждый из фильтров, проанализировав данные, может задержать (не пропустить) их, а может и сразу "перебросить" за экран. Кроме того, допускается преобразование данных, передача порции данных на следующий фильтр для продолжения анализа или обработка данных от имени адресата и возврат результата отправителю (Приложение И).

Помимо функций разграничения доступа, экраны осуществляют протоколирование обмена информацией. Обычно экран не является симметричным, для него определены понятия "внутри" и "снаружи". При этом задача экранирования формулируется как защита внутренней области от потенциально враждебной внешней. Так, межсетевые экраны (МЭ) чаще всего устанавливают для защиты корпоративной сети организации, имеющей выход в Internet.

Экранирование помогает поддерживать доступность сервисов внутренней области, уменьшая или вообще ликвидируя нагрузку, вызванную внешней активностью. Уменьшается уязвимость внутренних сервисов безопасности, поскольку первоначально злоумышленник должен преодолеть экран, где защитные механизмы сконфигурированы особенно тщательно. Кроме того, экранирующая система, в отличие от универсальной, может быть устроена более простым и, следовательно, более безопасным образом.

Экранирование дает возможность контролировать также информационные потоки, направленные во внешнюю область, что способствует поддержанию режима конфиденциальности в ИС организации.

Экранирование может быть частичным, защищающим определенные информационные сервисы (например, экранирование электронной почты).

Ограничивающий интерфейс также можно рассматривать как разновидность экранирования. На невидимый объект трудно нападать, особенно с помощью фиксированного набора средств. В этом смысле Web-интерфейс обладает естественной защитой, особенно в том случае, когда гипертекстовые документы формируются динамически. Каждый пользователь видит лишь то, что ему положено видеть. Можно провести аналогию между динамически формируемыми гипертекстовыми документами и представлениями в реляционных базах данных, с той существенной оговоркой, что в случае Web возможности существенно шире.

Экранирующая роль Web-сервиса наглядно проявляется и тогда, когда этот сервис осуществляет посреднические (точнее, интегрирующие) функции при доступе к другим ресурсам, например таблицам базы данных. Здесь не только контролируются потоки запросов, но и скрывается реальная организация данных.

2.5 Архитектурные аспекты безопасности

 

Бороться с угрозами, присущими сетевой среде, средствами универсальных операционных систем не представляется возможным. Универсальная ОС - это огромная программа, наверняка содержащая, помимо явных ошибок, некоторые особенности, которые могут быть использованы для нелегального получения привилегий. Современная технология программирования не позволяет сделать столь большие программы безопасными. Кроме того, администратор, имеющий дело со сложной системой, далеко не всегда в состоянии учесть все последствия производимых изменений. Наконец, в универсальной многопользовательской системе бреши в безопасности постоянно создаются самими пользователями (слабые и/или редко изменяемые пароли, неудачно установленные права доступа, оставленный без присмотра терминал и т.п.). Единственный перспективный путь связан с разработкой специализированных сервисов безопасности, которые в силу своей простоты допускают формальную или неформальную верификацию. Межсетевой экран как раз и является таким средством, допускающим дальнейшую декомпозицию, связанную с обслуживанием различных сетевых протоколов.

Межсетевой экран располагается между защищаемой (внутренней) сетью и внешней средой (внешними сетями или другими сегментами корпоративной сети). В первом случае говорят о внешнем МЭ, во втором - о внутреннем. В зависимости от точки зрения, внешний межсетевой экран можно считать первой или последней (но никак не единственной) линией обороны. Первой - если смотреть на мир глазами внешнего злоумышленника. Последней - если стремиться к защищенности всех компонентов корпоративной сети и пресечению неправомерных действий внутренних пользователей.