Особенности криптографических методов защиты информационных ресурсов ЭВМ

Возможность использования персональных компьютеров в локальных сетях (при сопряжении их с другими ПК) или применение "модемов" для обмена информацией по телефонным проводам предъявляет более жесткие требования к программному обеспечению по защите информации ПК.

Потребители ПК в различных организациях для обмена информацией все шире используют электронную почту, которая без дополнительных средств защиты может стать достоянием посторонних лиц. Самой надежной защитой от несанкционированного доступа к передаваемой информации и программным продуктам ПК является применение различных методов шифрования (криптографических методов защиты информации).

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, расширяющих возможности стандартной операционной системы. Защита на уровне операционной системы, чаще всего, должна дополняться средствами защиты на уровне систем управления базами данных, которые позволяют реализовывать сложные процедуры управления доступом.

Применение криптографических методов и средств позволяет обеспечить решение следующих задач по защите информации:

• предотвращение возможности несанкционированного ознакомления с информацией при ее хранении в компьютере или на отчуждаемых носителях, а также при передаче по каналам связи;

• подтверждение подлинности электронного документа, доказательство авторства документа и факта его получения от соответствующего источника информации;

• обеспечение имитостойкости (гарантий целостности) - исключение возможности необнаружения несанкционированного изменения информации;

• усиленная аутентификация пользователей системы - владельцев секретных ключей.

Основным достоинством криптографических методов защиты информации является то, что они обеспечивают высокую гарантированную стойкость защиты, которую можно рассчитать и выразить в числовой форме (средним числом операций или временем, необходимым для раскрытия зашифрованной информации или вычисления ключей).

К числу основных недостатков криптографических методов можно отнести следующие:

• большие затраты ресурсов (времени, производительности процессоров) на выполнение криптографических преобразований информации;

• трудности с совместным использованием зашифрованной информации;

• высокие требования к сохранности секретных ключей и защиты открытых ключей от подмены;

• трудности с применением в отсутствии надежных средств защиты открытой информации и ключей от НСД.

Шифрование информации позволяет обеспечить конфиденциальность защищаемой информации при ее хранении или передаче по открытым каналам. На прикладном уровне шифрование применяется для закрытия секретной и конфиденциальной информации пользователей. На системном уровне - для защиты критичной информации операционной системы и системы защиты, предотвращения возможности несанкционированной подмены важной управляющей информации системы разграничения доступа (паролей пользователей, таблиц разграничения доступа, ключей шифрования данных и ЭЦП и т.п.).

Криптография позволяет успешно решать задачу обеспечения безопасности информационного обмена между территориально удаленным источником и потребителем конфиденциальной информации с использованием каналов связи, проходящих по неконтролируемой территории. В качестве основной угрозы здесь рассматривается несанкционированное прослушивание (перехват) информации, а также модификация (подмена, фальсификация -навязывание ложных) передаваемых по каналам информационных пакетов.

Для защиты пакетов, передаваемых по указанным каналам связи, криптопреобразование может осуществляться как на прикладном уровне, так и на транспортном. В первом варианте закрытие информации, предназначенной для транспортировки, должно осуществляться на узле-отправителе (рабочей станции или сервере), а расшифровка на узле-получателе. Причем преобразования могут производиться как на уровне приложений («абонентское шифрование»), так и на системном (канальном, транспортном) уровне (прозрачно для приложений - «туннелирование»).

Первый вариант предполагает внесение существенных изменений в конфигурацию каждой взаимодействующей рабочей станции (подключение СКЗИ к прикладным программам или коммуникационной части операционной системы). Это требует больших затрат, однако, позволяет решить проблему защиты информационных потоков в широком смысле.

Второй вариант предполагает использование специальных средств, осуществляющих криптопреобразования в точках подключения локальных сетей к каналам связи (сетям общего пользования), проходящим по неконтролируемой территории («канальное шифрование», «виртуальные частные сети»).

Прозрачное шифрование всей информации на дисках, что широко рекомендуется рядом разработчиков средств защиты, оправдано лишь в том случае, когда компьютер используется только одним пользователем и объемы информации невелики. На практике даже персональные ЭВМ используются группами из нескольких пользователей. И не только потому, что ПЭВМ на всех не хватает, но и в силу специфики работы защищенных систем. К примеру, автоматизированные рабочие места операторов систем управления используются двумя-четырьмя операторами, работающими посменно, и считать их за одного пользователя нельзя в силу требований разделения ответственности. Очевидно, что в такой ситуации приходится либо отказаться от разделения ответственности и разрешить пользоваться ключом шифра нескольким операторам, либр создавать отдельные закрытые диски для каждого из них и запретить им тем самым обмен закрытой информацией, либо часть информации хранить и передавать в открытом виде, что по сути равносильно отказу от концепции прозрачного шифрования всей информации на дисках.

Кроме того, прозрачное шифрование дисков, требует значительных накладных расходов ресурсов системы (времени и производительности). И не только непосредственно в процессе чтения-записи данных. Дело в том, что надежное криптографическое закрытие информации предполагает периодическую смену ключей шифрования, а это приводит к необходимости перешифрования всей информации на диске с использованием нового ключа (необходимо всю информацию расшифровать с использованием старого и зашифровать с использованием нового ключа). Это занимает значительное время. Кроме того, при работе в системе с шифрованными дисками задержки возникают не только при обращении к данным, но и при запуске программ, что сильно замедляет работу компьютера. Поэтому, использовать криптографические методы и средства защиты необходимо в разумных пределах.

Криптографические средства могут быть реализованы как аппаратно, так и программно. Использование в системе защиты для различных целей нескольких однотипных алгоритмов шифрования нерационально. Оптимальным вариантом можно считать такую систему, в которой средства криптозащиты являются общесистемными, то есть выступают в качестве расширения функций операционной системы и включают алгоритмы шифрования всех типов (с секретными и открытыми ключами и т.д.).

В этом случае средства криптографической защиты информации в АС образуют базисное криптографическое ядро (криптопровайдер).