Защита информации

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ.



Проблема обеспечения  защиты  информации является одной из важнейших при построении надежной информационной структуры  учреждения на  базе ЭВМ. Эта проблема охватывает как физическую защиту данных и системных программ, так и защиту от несанкционированного  доступа  к данным, передаваемым  по  линиям  связи  и находящимся на накопите лях, являющегося результатом деятельности как посторонних лиц, так и специальных программ-вирусов. Таким образом, в понятие 1 защиты данных включаются вопросы сохранения целостности данных и управления  доступа к  данным  (санкционированность).

Чтобы наиболее эффективно использовать отработанные на практике средства защиты данных, их включение необходимо предусматривать уже на ранних стадиях проектирования учрежденческих систем. Следует подчеркнуть, что  организация  учрежденческих  локальных сетей имеет и обратную сторону медали: все общепринятые процедуры физического ограничения доступа  к  ЭВМ становятся неэффективными и центр проблем перемещается в организацию контроля за коллективным  использованием данных. При этом для коллективного использования сохраняется и проблема личной информации каждого пользователя сети.

Проблема сохранения  целостности данных имеет и организационный и технологический аспекты. Организационный аспект включает следующие правила:

 -носители информации должны храниться в  местах,  не  доступных для посторонних лиц;

-важная информация должна иметь несколько копий на разных носителях;

-защита данных на жестком магнитном диске должна поддерживаться периодическим копированием на гибкие магнитные носители. Частота копирования должна выбираться  из  соображений  минимизации  среднего времени на копирование и времени на восстановление информации после последнего копирования в случае возникновении дефектов в  модифицированной версии;

 -данные, относящиеся к различным задачам, целесообразно хранить отдельно;

-необходимо строго руководствоваться правилами обращения с магнитными носителями.

Технологический аспект связан с различными видами  ограничений, которые поддерживаются структурой СУБД и должны быть доступны пользователю. К ним относятся:

-ограничение обновления определенных атрибутов с целью сохранения требуемых пропорций между их старыми и новыми значениями;

 -ограничения, требующие  сохранение  значений поля показателя в некотором диапазоне;

-ограничения, связанные  с заданными функциональными зависимостями.

 Обычно в СУБД в язык манипулирования  данными уже закладываются необходимые компоненты реализации указанных ограничений.

Проблема обеспечения  санкционированности  использования данных является неоднозначной,  но в основном  охватывает  вопросы  защиты данных от нежелательной модификации или уничтожения, а также от неcанкционорованного их чтения. Можно выделить три обобщенных механизма управления доступа к данным:  идентификация пользователя, непосредственная (физическая) защита данных  и  поддержка  прав  доступа пользователя к данным с возможностью их передачи.

Идентификация пользователей определяет шкалу доступа к  различным базам  данных или частям баз данных (отношениям или атрибутам). Это, по существу,  информационный табель о рангах. Физическая защита данных больше  относится  к организационным мероприятиям,  хотя отдельные вопросы могут касаться непосредственно данных, например, их кодирование. И наконец,  средства поддержки и передачи прав доступа должны строго задавать характер дифференцированного общения с  данными.

 Особую специфику  имеет  защита  в статистических базах данных, предназначенных для получения агрегированной информации,  например, результатов социологического обследования территориального региона. Основная проблема защиты в данном случае состоит в исключении  доступа к информации, относящейся к конкретной записи.

  2Метод защиты при помощи программных паролей.

Согласно этому  методу, реализуемому  программными  средствами, процедура общения пользователя с ПЭВМ построена так, что запрещается доступ к операционной системе ПЭВМ до тех  пор,  пока  не  будет введен  пароль. Пароль держится пользователем в тайне и периодически меняется, чтобы предотвратить несанкционированное его использование. Метод паролей является самым простым и дешевым, однако не обеспечивает надежной защиты. Используя метод проб и ошибок,  с помощью  той же ЭВМ становится возможным за небольшое время раскрыть действующий пароль и получить  доступ к данным. Более того, основная уязвимость метода паролей заключается в том, что пользователи зачастую выбирают очень простые и легкие для запоминания (и тем самым для разгадывания) пароли,  которые не меняются длительное время, а нередко остаются прежними и при смене пользователя. Несмотря на указанные недостатки, применение  метода паролей во многих случаях следует считать рациональным даже при наличии других аппаратных и  программных методов защиты.

 Обычно метод программных паролей сочетается с другими программными методами, определяющими ограничения по видам и объектам доступа. Логически подобную систему можно представить в виде матрицы управления доступом, которая определяет виды доступа, предусмотренные для различных пользователей и данных.  Как правило, эта матрица содержит лишь небольшое количество реальных элементов,  так что общий принцип защиты реализуется в виде списков управления доступом, связанных с  каждым  защищенным  блоком данных или отдельными данными. Каждый такой список включает имена всех  объектов  данных  и  групп пользователей, которым предоставляется право доступа к данному объекту. Слежение за правильностью организации этого  процесса  должна осуществлять операционная  система.  Список  для  управления обычно включает также все виды разрешенных операций доступа:  чтение,  запись или выполнение программы.

Операционная система для каждого зарегистрированного  пользователя хранит его краткие данные, включающие пароль пользователя (как правило, зашифрованный),  идентификатор группы пользователя и соответствующий набор прав пользователя по отношению к данным. Например, операционная система Unix позволяет владельцу файлов  предоставлять права другим  пользователям только читать или записывать (модифицировать) для каждого из своих файлов. В случае, когда файлом является программа, которую нужно выполнить, то операционная система Unix предоставляет владельцу файла возможность определить  пользователя, которому разрешается выполнение данной программы.

Программные методы защиты данных на уровне операционной среды в настоящее  время получили аппаратную поддержку и на микропроцессорном уровне. Примером подобных встроенных аппаратных средств на уровне кристалла являются все микропроцессоры фирмы Intel, следующие за 16-разрядным 80286 (включая его самого). Предусмотренные в нем возможности распознавания и манипуляций с объектами,  например с задачами, а так же прямая аппаратная поддержка управления памятью позволяет сформировать надежное ядро защиты данных. Микропроцессор 80286 реализует защиту на различных уровнях. Отдельное пространство виртуальных адресов, выделяемое к каждой задаче, позволяет получить доступ только к тем сегментам, которые находятся в пределах предусмотренной  области  обращений. Даже в пределах своего собственного адресного пространства задача не должна отступать от жесткого  разделения сегментов по видам доступа для чтения и записи, установленного центральным процессором.

 Предусматриваются также  конкретные  проверки разрешенности при каждом  обращении к сегменту памяти. В отличие  от  младших моделей микропроцессорного ряда  фирмы Intel микропроцессор 20286 имеет четыре уровня защиты,  что позволяет в зависимости от конкретных требований обеспечивать  защиту системных и прикладных программ с различной степенью детализации.

  2Метод автоматического обратного вызова.

Может обеспечивать  более надежную защиту системы от несанкционированного доступа, чем простые программные пароли. В данном случае пользователю  нет необходимости запоминать пароли и следить за соблюдением их секретности. Идея системы с обратным вызовом  достаточно проста. Удаленные  от  центральной базы пользователи не могут непосредственно с ней обращаться,  а вначале получают доступ к специальной программе, которой они сообщают соответствующие идентификационные коды. После этого  разрывается  связь  и  производится  проверка идентификационных  кодов. В  случае,  если код,  посланный по каналу связи,  правильный,  то производится обратный вызов пользователя  с одновременной фиксацией даты, времени и номера телефона. К недостатку рассматриваемого метода следует отнести низкую скорость обмена среднее время задержки может исчисляться десятками секунд.

  2Метод шифрования данных.

Один из наиболее эффективных методов защиты. Он может быть  особенно полезен  для усложнения процедуры несанкционированного доступа, даже если обычные средства защиты удалось обойти. Для этого  источник информации  кодирует ее при помощи некоторого алгоритма шифрования и ключа шифрования.  Получаемые зашифрованные выходные данные не может понять никто,  кроме владельца ключа.  Например, алгоритм шифрования может предусмотреть замену  каждой  буквы  алфавита числом, а  ключом при этом может служить порядок номеров букв этого алфавита.

Особенно высокой надежностью обладает механизм защиты по методу шифрования данных  с  аппаратной  поддержкой. Разработчиками   фирмы Intel создано  программируемое  ПЗУ с доступом по ключу на базе БИС 27916. При использовании двух подобных ПЗУ  с  доступом  по  ключу, один из которых устанавливается в ПЭВМ пользователя (терминальной), а другой в ЭВМ с коллективной базой данных,  для доступа  не  нужно никаких паролей.  ПЗУ выполняет функцию "замка" и "ключа", предотвращая доступ к базе данных со стороны любой удаленной ПЭВМ,  не содержащей одного из упомянутых ПЗУ с ключом, совпадающим с соответствующим ключом ПЭВМ базы данных.  При попытке обращения со  стороны терминальной ПЭВМ  к ЭВМ с центральной базы данных оба ПЗУ проверяют, совпадают ли "замок" и "ключ",  и если совпадают,  то доступ  к базе данных  разрешается. Параметры  ключа  никогда не передаются по линии связи,  поэтому ключ определить невозможно, даже если несанкционированно подключиться к линии связи.

Алгоритм взаимодействия терминальной ПЭВМ  с  ЭВМ  базы  данных распадается на  два  последовательных этапа. Первый этап взаимодействия инициирует терминальная ПЭВМ,  а второй ЭВМ базы данных. Благодаря этому  практически  исключается несанкционированный доступ к системе, для которой в данном случае, чтобы получить несанкционированный доступ,  необходимо  провести  соответствующие модификации с обеих сторон.

На первом  этапе терминальная ПЭВМ генерирует случайное число и посылает его по линии связи в ЭВМ базы данных. Обе машины  обрабатывают это число по алгоритму шифрования с использованием собственных ключей. Затем ЭВМ базы данных возвращает свой зашифрованный результат по линии связи к терминальной ПЭВМ, которая сравнивает принятый результат с собственным зашифрованным результатом.  Если они совпадают, то на втором этапе происходит аналогичный обмен,  только инициатором теперь выступает ЭВМ базы данных.

Первый этап реализации механизма защиты на основе ПЗУ с  доступом по ключу типа 27916 состоит в программировании кода, необходимого для выполнения процедур проверки прав доступа.  В процессе программирования БИС  27916 производится также программирование 64-разрядного ключа и данных,  определяющих функции  доступа  по  ключу. В конце программируется бит замка,  обеспечивающий недоступность матрицы памяти для чтения до тех пор,  пока не произойдет  взаимодействие с  ПЗУ  ЭВМ базы данных.  Одновременно программируется и номер ключа, являющегося адресом одного ключа (из 1024 возможных),  который необходимо использовать при выполнении взаимодействия в процессе проверки прав на доступ.  Выбор 64-разрядной длины ключа означает, что  имеется приблизительно 18*10 возможных уникальных значений ключа. Если даже с помощью компьютера,  например другой ПЭВМ, попытаться методом  проб  и  ошибок  определить значение ключа с темпом 0.08 с (максимальный темп повторных проверок права доступа,  допустимый для данного ЭППЗУ),  потребуется 46 млрд. лет, чтобы испробовать каждое значение. В ЭППЗУ с доступом по ключу пользователю предоставляется возможность  выбрать один из кодов задержки,  задающих ритм взаимодействия ПЭВМ для определения права на доступ  (от  0.08 до 15 с).

 Качество работы генератора случайных чисел  является  одним  из факторов, обеспечивающих надежную защиту системы. Идеальным генератором считается в данном случае тот,  который практически не выдает одинаковых чисел. Включенный в состав БИС 27916 генератор случайных чисел обеспечивает почти для 1 млрд.  отсчетов только 0.03%  чисел, появляющихся несколько раз.

 Рассмотренный метод шифрования с защитой доступа по ключу обеспечивает высокую оперативность,  простоту для пользователя и информационную надежность по сравнению с ранее описанными методами.

  2Защита от компьютерных вирусов.

 Это особая и важная статья.

По мере развития и усложнения  компьютерных  систем  возрастает объем и  повышается уязвимость хранящихся в них данных. Одним из новых факторов,  резко повысивших эту уязвимость,  является  массовое производство программно-совместимых персональных компьютеров, которое можно назвать одной из причин появления нового класса программ вандалов компьютерных вирусов. Наибольшая опасность, возникающая в связи с возможностью заражения программного обеспечения  компьютерными вирусами,  состоит в искажении или уничтожении жизненно важной информации, которое может привести не только к финансовым  потерям, но даже повлечь за собой человеческие жертвы.

 Программные меры:

1архивирование:  0копирование таблицы FAT,  ежедневное ведение архивов измененных файлов. Это самый важный,  основной метод защиты от вирусов.

  1входной контроль:   0проверка поступающих  программ  детекторами, обновление первых  трех байтов сектора начальной загрузки на незагружаемых дискетах (для уничтожения boot-вирусов).

  1профилактика:  0работа с дискетами,  защищенными от записи, минимизация периодов доступности дискетки для записи, раздельное хранение вновь полученных и эксплуатировавшихся ранее программ, хранение программ на "винчестере" в архивированном виде.

  1ревизия:  0анализ  вновь  полученных программ специальными средствами, контроль целостности с помощью  регулярного  подсчета  контрольных сумм и проверки сектора начальной загрузки перед считыванием информации или загрузкой с дискеты, контроль содержимого системных файлов  (прежде  всего  COMMAND.COM  ) и др.  Имеется целый ряд программ-ревизоров, обеспечивающих подсчет контрольных сумм.

  1карантин:  0каждая  новая  программа,  полученная без контрольных сумм,  должна проходить карантин, т.е. тщательно проверяться и прогоняться  компетентными  специалистами по меньшей мере на известные виды компьютерных вирусов, и в течение определенного времени за ней должно быть организованно наблюдение на отдельной ПЭВМ;  присвоение специального имени пользователю при работе  со  вновь  поступившими программами,  причем  для  этого пользователя все остальные разделы должны быть либо невидимы, либо иметь статус READ_ONLY.

  1сегментация:  0использование  программы Advanced Disk Manager для разбиения диска на зоны с установленным атрибутом READ_ONLY.

  1фильтрация:  0применение специальных программ для обнаружения попыток выполнить несанкционированные действия.

1вакцинирование:  0специальная обработка файлов, дисков, каталогов, запуск резидентных программ-вакцин,  имитирующих сочетание условий, которые используются  данным  типом вируса для определения (выявления) заражения, т.е. обманывающих вирус.

  1автоконтроль целостности:  0использование в программе специальных алгоритмов, позволяющих после запуска программы определить, были ли внесены изменения в файл из которого загружена программа или нет.

  1терапия:  0дезактивация конкретного вируса в зараженных  программах специальной программой фагом или восстановление первоначального состояния программ путем "выкусывания" всех экземпляров  вируса  из каждого зараженного файла или диска с помощью этой программы.

 В процессе работы программы-фаги (например AIDSTEST , ANTIDIR , DOCTOR) "выкусывают" тело вируса и восстанавливают измененную вирусом последовательность команд.

 Следует отметить, что наблюдаемое сейчас повсеместное увлечение коллекционированием программ-фагов,  как самых важных средств защиты, не совсем оправдано.  Основные усилия должны быть направлены на предупреждение заражения.

 Независимо от того,  насколько хорошо  разработаны  программные методы защиты,  их  эффективность во многих случаях зависит от правильности действий пользователя, действий, в которых возможны ошибки и даже злой умысел. Например, если один из сотрудников регулярно запускает переписываемые где-то игровые программы,  то  шансы  предотвратить заражение  с помощью программной защиты безусловно невелики.

 Организационные меры состоят в следующем:

 -общее регулирование доступа, включающее систему паролей и сегментацию зон доступа;

 -обучение персонала;

 -обеспечение физической безопасности компьютера и магнитных носителей;

 -выработка правил архивирования;

 -хранение отдельных файлов в шифрованном виде;

 -создание и отработка плана восстановления "винчестера".

Общее регулирование доступа должно обеспечивать  защиту  компьютеров с ценными данными. Если человек оставляет на улице автомобиль с незапертыми дверцами и вставленным ключом зажигания,  то в случае угона автомобиля  определенная доля вины будет лежать на этом человеке. Ситуация с компьютерами в известной  мере  аналогична. Помимо опасности заражения вирусами,  незаконное копирование или модификация конфиденциальной информации может нанести значительный вред организации, не обеспечивающей приемлемый уровень контроля.

Теперь кратко рассмотрим вопрос об обучении персонала. Опыт  показывает,  что  чем  меньше знаком данный сотрудник с компьютерами, тем большую опасность он представляет с  точки  зрения  возможности заражения  ПК компьютерными вирусами. Следовательно главным условием безопасности следует признать соответствующий уровень обучения сотрудников. Следует  отметить,  что регулирования доступа само по себе является панацеей.

 -Иоффе А.Ф. Персональные ЭВМ в организационном управлении.

 Москва "НАУКА". Гл. ред. физ.-мат. лит. 1989.

 -Смит Д.  Схемы с обратным вызовом, предотвращающие несанкционированный доступ к компьютерам по телефонным каналам.

 Электроника.-1984. -Nо 5. -С.39-45

 -Баттерварт П.  Средства  защиты  в системах управления базами данных.

 Электроника.-1984. -Nо 5. -С.46-52

 -Контур Д.С.  Защита компьютеров и информации от  несанкционированного доступа.

 Электроника.-1985. -Nо 4. -С.77-82.

 -Безруков Н.Н. Вирусы и методы защиты от них.

 Москва : Информэйшн Компьютер Энтерпрайз. 1991.





                 1Фрагмент матрицы управления доступом.

 ------------T------------------------------------------------------

             ¦                       Объекты

 Пользователи+-------------T-------------T------------T-------------

             ¦Программа А  ¦  Файл А     ¦   Файл Б   ¦    Данные А

 ------------+-------------+-------------+------------+-------------

 Петров И.С. ¦  Чтение,    ¦  Чтение     ¦            ¦    Чтение

             ¦  запись     ¦             ¦            ¦

 Кадровая    ¦             ¦             ¦  Запись    ¦    Чтение

 служба      ¦             ¦             ¦            ¦

 Бухгалтерия ¦ Выполнение  ¦             ¦  Чтение    ¦

             ¦             ¦             ¦            ¦

 Колосов Т.А.¦             ¦  Чтение,    ¦            ¦

             ¦             ¦  запись     ¦            ¦

 ------------+-------------+-------------+------------+-------------





                   Схема метода программных паролей. 



               ¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦ - шифровка/дешифровка

     ---------------¬

     ¦     Ввод     ¦

     ¦ пользователем¦

     ¦  информации  ¦

     ¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦

Зашифро-¦        

ванные  ¦           ¦Данные

данные 1            ¦                   ----------------¬

     ¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦                   ¦Словарь данных ¦

     ¦     СУБД     ¦_=================_¦  и сведения   ¦

     L---------------                   ¦о пользователях¦

             _                          L----------------

             _

    ------------------¬

    ¦  Операционная   ¦                ---------------¬

    ¦система (проверка¦                ¦Имена и пароли¦

    ¦паролей пользова-¦_==============_¦пользователей ¦

    ¦  телей;защита   ¦                L---------------

    ¦     файлов)     ¦                       _

    ¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦                       _

             _                         ---------------¬

             _                         ¦Имена и пароли¦

        ----------¬                    ¦    файлов    ¦

        ¦Процессор¦                    L---------------

        L----------

             _

             _

      ---------------¬

      ¦  База данных ¦

      ¦(зашифрованные¦

      ¦    данные)   ¦

      L---------------