Информационная безопасность открытых каналов связи. Использовать туннелирование и виртуальные приватные сети. Аутентичное распределение ключей

В работе любой организации зачастую возникает потребность в обмене конфиденциальной информацией между двумя или более лицами. Самое простое решение - передавать ее устно либо лично в бумажном виде. Однако, если такой возможности нет, а также при необходимости передачи информации именно в электронном виде обычно используются криптографические преобразования. Несмотря на широкое применение, криптография имеет свои недостатки - факт передачи не скрывается и при недостаточной стойкости алгоритма шифрования появляется возможность восстановления информации нарушителем. Кроме того, ввиду сложности криптографических преобразований накладывается ограничение на скорость передачи данных, что может быть критичным при трансляции по открытому каналу больших объемов документарной или мультимедийной информации (видео или звук), например, в режиме телеконференции.

На взгляд авторов, альтернативой криптографическим преобразованиям в этом случае может стать комплексный подход к организации обмена конфиденциальной информацией, включающий стеганографические преобразования (предполагающие сокрытие самого факта передачи конфиденциальных сведений) и применение различных методов аутентификации и балансировки нагрузки сети.

Целью данного исследования являются разработка методики скрытой передачи информации в видеопотоке и реализация ее в виде программного комплекса. В основе методики лежит приоритизация трафика одних пользователей по отношению к другим. В ходе работы был создан собственный алгоритм управления трафиком, который применяется в данной методике для организации защищенного обмена информацией.

Возможные области применения алгоритма - балансировка нагрузки сети, привилегированный доступ к ресурсам, организация скрытого канала передачи сообщений.

К программной реализации алгоритма предъявляются следующие требования:

Прозрачность для пользователя;

Отказоустойчивость;

- надежное хранение секретных ключей и системных данных ограниченного доступа;

Целесообразность применения, то есть выигрыш в скорости, качестве обслуживания или защищенности;

Совместимость с различным сетевым оборудованием.

Рассмотрим алгоритм «Метка привилегий» подробнее. В обычном режиме пакеты передаются непосредственно от источника адресату, минуя сервер. Это обычная локальная сеть организации. Перед предполагаемым началом специального режима администратор запускает службу на сервере. Сеть переходит в режим ожидания.

Принимается пакет, проверяется, есть ли метка начала специального режима, если она есть, осуществляется переход к специальному режиму, иначе пакет доставляется адресату и принимается новый. Структура пакета показана на рисунке 1.

Специальный режим. Проверяется аутентификационная информация отправителя пакета. Наглядно работа сервера показана в виде блок-схемы на рисунке 2.

На рисунке 3 представлена схема отправки пакетов адресату. Все пакеты проходят через сервер, где выполняется чтение метки, соответствующей адресу получателя. При удачной аутентификации пакет направляется адресату.

Клиент запускает службу на своем компьютере. Служба проверяет, запущен ли сервер. Если сервер не запущен, в журнале программы фиксируется запись о возникшей ошибке и происходит переключение в режим источник-адресат. Если сервер запущен, проверяется, есть ли аппаратный ключ. Если аппаратного ключа нет, фиксируется ошибка и происходит возврат в режим источник-адресат. Если аппаратный ключ есть, осуществляется переход в режимы источник-сервер и сервер-адресат.

В режимах источник-сервер и сервер-адресат отправка сообщений происходит следующим образом. В пакет добавляются информация о пользователе, метка привилегии и скрытые данные. Пакет отсылается. Прием сообщений выполняется так: принятое сообщение записывается в буфер; согласно таблице стеганографических преобразований выделяются пакеты со скрытой информацией; происходит сбор конфиденциальной информации (рис. 4).

Методика организации защищенного канала

Защищенный канал передачи информации решает задачи защиты от несанкционированного доступа узлов сети, между которыми происходит передача информации, и самой информации в процессе передачи по открытым каналам связи.

На основании алгоритма «Метка привилегий» была разработана методика организации защищенного канала передачи информации с управлением трафиком при передаче.

Рассмотрим этапы, которые включает данный способ обмена конфиденциальной информацией для пользователя.

1. Предъявляется аутентификатор (электронный ключ).

2. При удачной аутентификации в программу вводится необходимая конфиденциальная информация.

3. Начинается видеоконференция (а во время нее - отправка конфиденциальной информации).

4. В ходе видеоконференции также принимается и распознается информация от другого участника обмена данными.

5. Конференция завершается.

Таким образом, для организации защищенного канала пользователю необходимо иметь установленную программу «Метка привилегий», электронный ключ с аутентификационными данными, веб-камеру и доступ в сеть для организации связи.

Аутентификация

В данной методике процедура аутентификации используется для авторизации пользователя-опе-ратора перед началом работы с клиентским программным модулем и подтверждения подлинности сообщения с меткой привилегий, пришедшего от клиента на сервер системы.

Таким образом, требуется применить одношаговую схему аутентификации по аппаратному ключу и по полю данных в заголовке пакета TCP. Наиболее простым и эффективным способом решения этой задачи будет применение алгоритма вычисления имитовставки по ГОСТу 28147-89, поскольку он обеспечивает высокую криптостойкость, позволяет варьировать длину аутентификационного поля в пакете и эффективно реализуется на современных аппаратных платформах ПЭВМ общего назначения. При этом для решения обеих задач может применяться один и тот же ключ, хранимый на предъявляемом оператором ключевом носителе. При аутентификации пользователя для входа в систему (при запуске клиентского приложения) на сервер отправляется тестовое сообщение, зашифрованное на ключе с предъявленного ключевого носителя. Если серверу удалось расшифровать его ключом, соответствующим легальному пользователю данного узла сети, аутентификация считается пройденной и сервер сообщает об этом клиентскому приложению.

Аутентификация передаваемых TCP-пакетов осуществляется по стандартной схеме, когда информационное поле пакета зашифровывается в режиме вычисления имитовставки и добавляется в поле аутентификации, а сервер проверяет корректность вычисленной имитовставки, используя сохраненный в своей БД ключ шифрования.

Следует отметить, что для обеспечения надежности такой схемы при высокой загрузке сети ключи шифрования для всех пользователей необходимо менять не реже одного раза в месяц, что в случае использования системы при работе в локальной сети организации несложно и решается организационно-распорядительными методами.

Стеганография

При стеганографическом преобразовании добавление контейнеров должно происходить в реальном времени, кроме того, необходимо обеспечить стойкость ключа.

Наиболее часто для модификации видеотрафика и встраивания стегоконтейнеров применяют метод наименее значащих битов. Этот метод неустойчив к искажению передаваемой в стегоконтейнерах информации, например, можно обнулять все последние биты, что уничтожит всю конфиденциальную информацию. Также можно восстанавливать скрытую информацию, используя статистические закономерности.

Особенностями применения стеганографии в разрабатываемой методике для видеоконференций являются следующие:

Стегоконтейнеры встраиваются в реальном времени;

Открытая передаваемая информация имеет большой размер - увеличивается нагрузка на канал;

В стегоконтейнерах необходимо передавать аутентификационные метки;

Добавление контейнеров должно проходить в прозрачном для пользователя режиме;

Аутентификация должна быть простой для пользователя и выполняться в автоматическом режиме;

Передача аутентификационных меток должна проводиться постоянно.

Информацию о номерах пакетов можно передавать различными способами. Суть первого способа передачи: в первый пакет включается смещение до следующего пакета с конфиденциальной информацией и т.д., то есть каждый пакет со стегоконтейнером в начале поля данных будет содержать информацию о номере следующего пакета со стегоконтейнером. Важно, что задается смещение, а не номер пакета, так как в общем случае на кодирование смещения потребуется меньшее количество бит.

В настройках программы необходимо определить, какое количество бит в начале пакета будет выделено под адрес следующего пакета. Например, если расстояние между пакетами не превышает 100, на кодирование смещения необходимо выделить 7 бит. Каждый выделенный под смещение бит позволяет существенно увеличить расстояние между пакетами и тем самым сгладить статистические характеристики видеопотока.

Недостаток метода в том, что, перехватывая первый пакет, злоумышленник узнает номер следующего пакета и таким образом постепенно может восстановить всю последовательность.

Второй способ передачи - запись таблицы, содержащей номера пакетов с конфиденциальной информацией, на аппаратные ключи до начала видеоконференции. Все преобразования трафика происходят на клиентских машинах, тем самым обеспечивается дополнительная безопасность, так как информация в открытом виде не перемещается по сети.

Недостаток данного метода в том, что получение злоумышленником аппаратного ключа позволяет ему восстановить переданную конфиденциальную информацию.

Третьим способом передачи таблицы является передача ее на материальном носителе, например в бумажном виде. Недостатки этого метода: ввод таблицы клиентом в программу вручную и возможность перехвата ключевой информации нарушителем.

Программная реализация

Рассмотрим работу программы, реализующей данный алгоритм. Необходимо отметить, что она состоит из клиентской и серверной частей.

Клиентская часть запускается в фоновом режиме, предоставляя минимальный набор возможностей:

Участвовать в видеоконференции;

Отправить конфиденциальную информацию адресату;

Принять и распознать конфиденциальную информацию.

Причем пользователь не должен задумываться о выборе из видеопотока необходимой скрытой информации - сборка данных из разрозненных пакетов происходит автоматизированно клиентской частью приложения. Данный процесс выполняется на клиентской машине для того, чтобы информация не курсировала в сети в открытом виде, так как, если восстанавливать ее на сервере и затем передавать, участок от адресата до сервера будет потенциально опасным.

Серверная часть предназначена для админи- стратора. При первом запуске администратор вручную добавляет IP-адреса своей сети, затем переходит к назначению меток. Напротив привилегированного адреса ставится отметка. Администратор также задает размер смещения (количество бит, выделенных в начале пакета), так как, если задавать его клиентской частью приложения, могут возникнуть коллизии, когда размеры смещений у разных пользователей не совпадают.

Таким образом, администратор вручную выполняет следующие действия:

Ввод IP-адреса пользователей видеоконференции;

Выбор размера смещения под адрес;

Ввод пользовательских ключей для осуществления аутентификации.

Служебная информация, необходимая для функционирования программы, конфиденциальная информация и непосредственно ключи хранятся как на сервере, так и на клиентских рабочих местах.

На сервере хранится информация об аппаратных ключах пользователей, о паролях пользователей, о размерах смещений под адрес, IP-адреса пользователей, а также метка начала специального режима.

На клиентском рабочем месте хранятся аппаратный ключ, пароль, конфиденциальная информация, информация об IP-адресах других участников информационного обмена.

Необходимо отметить, что интерфейс данной программы не подразумевает множества тонких настроек. Программа предназначена для того, чтобы обеспечить администратору простое представление назначения меток. Все преобразования она будет производить на уровне пакетов самостоятельно.

Программа предполагает наличие двух видов пользователей - клиент и администратор.

Клиент при помощи клиентской части приложения и аутентификатора авторизуется в системе и получает доступ к видеоконференции, в ходе которой передает и получает конфиденциальную информацию. Он не имеет доступа к настройкам сети, знает ключ, с помощью которого можно выделить стегоконтейнеры и собрать конфиденциальную информацию в ее исходное состояние.

Администратор управляет настройками сети с помощью серверной части приложения. Он добавляет и удаляет пользователей, разрешенные IP-адреса, не имеет доступа к конфиденциальной информации как таковой и не знает ключа, с помощью которого можно выделить стегоконтейнеры из общего потока.

Программа должна поддерживать операционные системы семейств Windows и Linux. Важно, чтобы система была кроссплатформенной, так как сеть может быть гетерогенной, особенно для удаленных пользователей.

Для реализации алгоритма «Метки привилегий» необходимо модифицировать заголовки TCP-пакетов. Вначале была изучена спецификация RFC 793 (описывающая структуру пакета TCP) и подобраны инструменты - библиотеки PCAP и libnet. Обе библиотеки являются кроссплатформенными. С их помощью можно создать собственную программу, реализующую функции обработки TCP-заголовков.

В качестве прототипа была создана собственная реализация программы, позволяющей создать сокет либо в состоянии сервера (ожидает подключение клиента), либо в состоянии клиента (пытается подключиться к серверу). Были учтены результаты предыдущих разработок в университете по смежной тематике .

Созданная TCP-программа обеспечивает устойчивое соединение, самостоятельно формируются пакеты. В результате имеется возможность добавлять в поле опций TCP-заголовка собственную информацию. Для создания основной программы осталось сформировать на данном прототипе сервер и клиента, добавить пользовательский интерфейс, учесть требования стандартов и нормативных актов .

Задача сервера - перенаправлять пакеты клиентам. Необходимо задать список IP-адресов, с которых можно подключаться к серверу. Кроме того, администратор должен конфигурировать конференции и указывать клиентов, участвующих в них. Конфигурация сервера задается в текстовом файле, а сам сервер запускается как консольное приложение.

В заключение можно сделать следующие выводы. Цель работы - разработка методики организации защищенного канала передачи конфиденциальной информации путем встраивания стегоконтейнеров в видеопоток - была достигнута. Разработан алгоритм организации логического канала на основе меток привилегий, выбраны способы аутентификации. Были определены требования к программной реализации. Создан механизм стеганографических преобразований. В целом работа представляет собой алгоритм приоритизации трафика «Метка привилегий», перечень необходимых компонентов для организации защищенного канала, методику встраивания стегоконтейнеров, описание требований к программной реализации, первоначальную версию программного продукта. Планируются дальнейшее совершенствование алгоритма, добавление новых функций и более удобного для пользователя интерфейса, а также реализация всего вышеперечисленного в виде полноценного программного комплекса.

Литература

1. Литвиненко В.А., Ховансков С.А. Распределенные вычисления в сети методом коллективного принятия решения // Изв. ЮФУ. Технич. науки: тематич. вып.: Безопасность телекоммуникационных систем. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. № 3 (80). С. 110-113.

2. Свентусов С.В. Методы снижения загрузки серверов аудиоконференций // Изв. СПбГЭУ (ЛЭТИ), 2008. Вып. 2. С. 25-30.

3. Шейда В.В. Использование протоколов TCP И UDP для защищенной передачи информации по SSL-VPN-туннелям: докл. ТГУСУР, 2010. С. 225-229.

4. Самуйлов К.Е. Метод решения задачи разделения ресурсов мультисервисной сети между виртуальными частными сетями с одноадресными и многоадресными соединениями // Вестн. РУДН. Сер.: Математика, информатика, физика. 2010. № 2 (1). С. 42-53.

5. Антамошкин А.Н., Золотарев В.В. Алгоритм расчета прогнозируемого трафика при проектировании распределенных систем обработки и хранения информации // Вестн. СибГАУ, Красноярск, 2006. № 1. С. 5-10.

6. Бондарь И.В., Золотарев В.В., Попов А.М. Методика оценки защищенности информационной системы по требованиям стандартов информационной безопасности // Информатика и системы управления. 2010. Вып. 4 (26). С. 3-12.

Посетитель нашего сайта обратился с просьбой о консультации по защите информации клиентов:

Я пишу дипломную работу на тему: Защита персональных данных пациента в сети поликлиник. Предположим есть такая программа для регистрации пациентов в нескольких поликлиниках, и они связаны с друг другом по сети(как обычно это бывает). Мне нужно обеспечить безопасность информации о пациентах. Пожалуйста помогите мне раскрыть этот вопрос… Как выполняется взлом, или же кража информации (по сети, внешне и т.д.); каким образом защитить информацию; пути решения этой проблемы и т.д. Оочень прошу помогите…Ais

Что ж, эта задача для многих актуальна во все времена. Информационная безопасность — это отдельное направление в IT.

Как похищают информацию и взламывают информационные системы?

Действительно, для того чтобы защититься от утечки информации прежде всего нужно понимать отчего такие утечки случаются. Как происходит взлом иформационных систем?

Большинство проблем с безопасностью — изнутри

Возможно для опытных специалистов по безопасности это и звучит банально, но для многих людей это будет откровением: большая часть проблем с информационной безопасностью происходит по вине самих пользователей информационных систем. Я ткну пальцем в небо и моя цифра взята «с потолка», но по моему мнению и опыту 98% всех хищений и взломов происходят либо по халатности пользователей, либо умышленно, но опять же изнутри. Поэтому, бОльшую часть усилий стоит направить именно на внутреннюю безопасность. Самое интересное, что я читал по этому поводу, это одно из суждений учителя Инь Фу Во :

Другими словами, мотивы для утечки информации и способы её устроить, рождаются именно изнутри, и чаще всего в таком деле фигурируют те люди, которые уже и так имеют доступ к этой информации.

Сюда же можно отнести и всевозможные вирусы, трояны, зловредные расширения для браузеров. Поскольку эти вещи проникают в компьютеры пользователей просто по незнанию. И если пользователь с зараженного компьютера будет работать с важной информацией — то соответственно с помощью этих вещей можно похитить и её. Сюда же относим и плохие пароли, социальную инженерию, фейковые сайты и письма — со всем этим легко справляться, нужно просто быть внимательным.

Атаки MITM

Этот пункт будет следующим в списке, поскольку это самый очевидный способ для хищения информации. Речь идёт о перехвате. Аббревиатура означает Man In The Middle — человек на середине. То есть, для кражи информации происходит как бы вклинивание злоумышленника в канал передачи данных — он изобретает и использует какой то способ, для того чтобы перехватить данные на пути их следования.

Как происходит перехват информации

В свою очередь, способов организовать MITM тоже много. Это и всевозможные фейки сайтов и сервисов, различные снифферы и прокси. Но суть всегда одна — злоумышленник заставляет «думать» какую-либо из сторон, что он — это другая сторона и при обмене все данные проходят через него.

Как защититься от перехвата информации?

Способы тоже очевидны. И сводятся к двум:

1. Не допустить, чтобы злоумышленник мог вклиниться в процесс обмена данными
2. Даже если исключить это невозможно и каким-то образом произошло — не допустить чтобы злоумышленник смог читать и использовать перехваченную информацию.

Варианты организации этого тоже не отличаются многообразием, по крайней мере в своей сути. Реализаций конечно же достаточно. Давайте рассмотрим именно суть этих методов защиты.

Использовать туннелирование и виртуальные приватные сети

VPN — Virtual Privat Network. Наверняка слышал о нём каждый. Это первый, и часто единственный, способ, который позволяет организовать безопасное информационное пространство для обмена нескольких учреждений. Суть его — построение сети туннелей поверх глобальной незащищенной сети (Интернет). Именно такой способ я и рекомендую как первый к внедрению в подобной системе офисов. VPN позволит офисам работать как-бы в единой локальной сети. Но связь между офисами будет происходить по интернету. Для этого между офисами организовываются VPN-туннели.

Примерно таким образом это работает. VPN-туннель, это как бы «труба» в интернете, внутри которой проложена ваша локальная сеть. Технически, такой тунель можно организовать множеством способом. Самих VPN — есть несколько реализаций — это и pptp, и l2tp, ipsec. позволяет — получается такой «VPN на коленке». Это конечно не исключает возможности для MITM — данные можно перехватить, «подключиться к трубе». Но здесь мы и переходим ко второму пункту защиты — шифрованию.

Шифрование данных в сети

Для того чтобы атака MITM не могла быть успешной, достаточно зашифровать все передаваемые данные. Я не буду вдаваться в подробности, но суть такова, что вы превращаете передаваемый между вами трафик в нечитабельную субстанцию, которую невозможно прочитать и использовать — шифруете. При этом, расшифровать эти данные может только адресат. И наоборот.

Соответственно, даже если злоумышленник сумеет организовать MITM-атаку — он перехватит передаваемые вами данные. Но он не сможет их расшифровать, а значит никакого вреда не нанесёт. Да и не будет он организовывать такую атаку, зная что вы передаете шифрованные данные. Так вот, та самая «труба» из предыдушего пункта, это именно шифрование.

В принципе, вся современная информационная безопасность сводится именно к этим двум вещам — туннелированию и шифрованию. Тот же https — это только шифрование, данные передаются открыто, в глобальной сети, любой желающий может организовать атаку и перехватить их. Но пока у него нет ssl-сертификатов и ключей для расшировки этих данных — ничем это и никому не грозит.

Защита путем обучения пользователей

Это те самые пресловутые 98%. Даже если вы построите сверхшифрованные двойные туннели с двухфакторной аутентификацией — это ничем вам не поможет, пока пользователи могут подхватить троян или использовать слабые пароли.

Поэтому, самым важным в защите является именно забота об обучении пользователей. Я давно этим стараюсь заниматься и на сайте уже есть некоторые материалы, которые в этом могут помочь:

1. Суть антивирусной защиты — . Здесь я постарался подробно раскрыть вопросы о том, что такое вредоносное ПО и вирусы и как жить не находясь в постоянном страхе чем-то «заразить» свой компьютер, даже без антивируса.
2. — описывал свой, довольно простой метод генерации сильных паролей «из головы».

Я думаю, после прочтения данной статьи и этих мануалов вы будете знать об информационной безопасности больше, чем 90% людей:) По крайней мере, вы сможете задавать уже более конкретные вопросы и находить чёткую информацию.

А тем временем, у меня есть новость, друзья. Мы идём в SMM! И я рад представить вам нашу группу на Facebook —

Технология защищенного канала призвана обеспечивать безопасность передачи данных по открытой транспортной сети, например по Интернету. Защищенный канал подразумевает выполнение трех основных функций:

· взаимную аутентификацию абонентов при установлении соединения, которая может быть выполнена, например, путем обмена паролями;

· защиту передаваемых по каналу сообщений от несанкционированного доступа, например, путем шифрования;

· подтверждение целостности поступающих по каналу сообщений, например, путем передачи одновременно с сообщением его дайджеста.

Совокупность защищенных каналов, созданных предприятием в публичной сети для объединения своих филиалов, часто называют виртуальной частной сетью (Virtual Private Network, VPN).

Существуют разные реализации технологии защищенного канала, которые, в частности, могут работать на разных уровнях модели OSI. Так, функции популярного протокола SSL соответствуют представительному уровню модели OSI. Новая версия сетевого протокола IP предусматривает все функции – взаимную аутентификацию, шифрование и обеспечение целостности, – которые по определению свойственны защищенному каналу, а протокол туннелирования РРТР защищает данные на канальном уровне.

В зависимости от места расположения программного обеспечения защищенного канала различают две схемы его образования:

· схему с конечными узлами, взаимодействующими через публичную сеть (Рис. 1.2, а);

· схему с оборудованием поставщика услуг публичной сети, расположенным на границе между частной и публичной сетями (Рис. 1.2, б).

В первом случае защищенный канал образуется программными средствами, установленными на двух удаленных компьютерах, принадлежащих двум разным локальным сетям одного предприятия и связанных между собой через публичную сеть. Преимуществом этого подхода является полная защищенность канала вдоль всего пути следования, а также возможность использования любых протоколов создания защищенных каналов, лишь бы на конечных точках канала поддерживался один и тот же протокол. Недостатки заключаются в избыточности и децентрализованности решения. Избыточность состоит в том, что вряд ли стоит создавать защищенный канал на всем пути прохождения данных: уязвимыми для злоумышленников обычно являются сети с коммутацией пакетов, а не каналы телефонной сети или выделенные каналы, через которые локальные сети подключены к территориальной сети. Поэтому защиту каналов доступа к публичной сети можно считать избыточной. Децентрализация заключается в том, что для каждого компьютера, которому требуется предоставить услуги защищенного канала, необходимо отдельно устанавливать, конфигурировать и администрировать программные средства защиты данных. Подключение каждого нового компьютера к защищенному каналу требует выполнения этих трудоемких работ заново.

Рисунок 1.2 – Два способа образования защищенного канала

Во втором случае клиенты и серверы не участвуют в создании защищенного канала – он прокладывается только внутри публичной сети с коммутацией пакетов, например, внутри Интернета. Канал может быть проложен, например, между сервером удаленного доступа поставщика услуг публичной сети и пограничным маршрутизатором корпоративной сети. Это хорошо масштабируемое решение, управляемое централизованно как администратором корпоративной сети, так и администратором сети поставщика услуг. Для компьютеров корпоративной сети канал прозрачен – программное обеспечение этих конечных узлов остается без изменений. Такой гибкий подход позволяет легко образовывать новые каналы защищенного взаимодействия между компьютерами независимо от их места расположения. Реализация этого подхода сложнее – нужен стандартный протокол образования защищенного канала, требуется установка у всех поставщиков услуг программного обеспечения, поддерживающего такой протокол, необходима поддержка протокола производителями пограничного коммуникационного оборудования. Однако вариант, когда все заботы по поддержании защищенного канала берет на себя поставщик услуг публичной сети, оставляет сомнения в надежности защиты: во-первых, незащищенными оказываются каналы доступа к публичной сети, во-вторых, потребитель услуг чувствует себя в полной зависимости от надежности поставщика услуг. И, тем не менее, специалисты прогнозируют, что именно вторая схема в ближайшем будущем станет основной в построении защищенных каналов.

2. Принципы криптографической защиты информации

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные недоступными для противника. Такие преобразования позволяют решить две главные проблемы защиты данных: проблему конфиденциальности (путем лишения противника возможности извлечь информацию из канала связи) и проблему целостности (путем лишения противника возможности изменить сообщение так, чтобы изменился его смысл, или ввести ложную информацию в канал связи).

Проблемы конфиденциальности и целостности информации тесно связаны между собой, поэтому методы решения одной из них часто применимы для решения другой.

2.1. Схема симметричной криптосистемы

Обобщенная схема криптографической системы, обеспечивающей шифрование передаваемой информации, показана на рис.2.1.

Рисунок 2.1 – Обобщенная схема криптосистемы

Отправитель генерирует открытый текст исходного сообщения М, которое должно быть передано законному получателю по незащищенному каналу. За каналом следит перехватчик с целью перехватить и раскрыть передаваемое сообщение. Для того чтобы перехватчик не смог узнать содержание сообщения М, отправитель шифрует его с помощью обратимого преобразования Е К и получает шифртекст (или криптограмму ) С = Е К (М), который отправляет получателю.

Законный получатель, приняв шифртекст С, расшифровы-вает его с помощью обратного преобразования D = Е К –1 и получает исходное сообщение в виде открытого текста М:

D K (C) = Е К –1 (Е К (М)) = M.

Преобразование Е К выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами. Параметр, с помощью которого выбирается отдельное используемое преобразование, называетсякриптографическим ключом К. Криптосистема имеет разные варианты реализации: набор инструкций, аппаратные средства, комплекс программ компьютера, которые позволяют зашифровать открытый текст и расшифровать шифр-текст различными способами, один из которых выбирается с помощью конкретного ключа К.

Криптографическая система – это однопараметрическое семейство обратимых преобразований

из пространства сообщений открытого текста в пространство шифрованных текстов. Параметр К (ключ) выбирается из конечного множества , называемого пространством ключей.

Преобразование шифрования может быть симметричным или асимметричным относительно преобразования расшифрования. Это важное свойство функции преобразования определяет два класса криптосистем:

· симметричные (одноключевые) криптосистемы;

· асимметричные (двухключевые) криптосистемы (с открытым ключом).

Схема симметричной криптосистемы с одним секретным ключом показана на рис.2.1. В ней используются одинаковые секретные ключи в блоке шифрования и блоке расшифрования.

2.2. Схема асимметричной криптосистемы

Обобщенная схема асимметричной криптосистемы с двумя разными ключами К 1 и К 2 показана на рис. 2.2. В этой криптосистеме один из ключей является открытым, а другой – секретным.

Рисунок 2.2 – Обобщенная схема асимметричной криптосистемы

с открытым ключом

В симметричной криптосистеме секретный ключ надо передавать отправителю и получателю по защищенному каналу распространения ключей, например такому, как курьерская служба. На рис. 2.1 этот канал показан "экранированной" линией. Существуют и другие способы распределения секретных ключей, они будут рассмотрены позднее. В асимметричной криптосистеме передают по незащищенному каналу только открытый ключ, а секретный ключ сохраняют на месте его генерации.

На рис. 2.3 показан поток информации в криптосистеме в случае активных действий перехватчика. Активный перехватчик не только считывает все шифртексты, передаваемые по каналу, но может также пытаться изменять их по своему усмотрению.

Любая попытка со стороны перехватчика расшифровать шифртекст С для получения открытого текста М или зашифровать свой собственный текст М’ для получения правдоподобного шифртекста С’, не имея подлинного ключа, называется крипто-аналитической атакой.

Рисунок 2.3 – Поток информации в криптосистеме при активном

перехвате сообщений

Если предпринятые криптоаналитические атаки не достигают поставленной цели и криптоаналитик не может, не имея подлинного ключа, вывести М из С или С’ из М’, то считается, что такая криптосистема является криптостойкой .

Криптоанализ – это наука о раскрытии исходного текста зашифрованного сообщения без доступа к ключу. Успешный анализ может раскрыть исходный текст или ключ. Он позволяет также обнаружить слабые места в криптосистеме, что, в конечном счете, ведет к тем же результатам.

Фундаментальное правило криптоанализа, впервые сформулированное голландцем А.Керкхоффом еще в XIX веке заключается в том, что стойкость шифра (криптосистемы) должна определяться только секретностью ключа. Иными словами, правило Керкхоффа состоит в том, что весь алгоритм шифрования, кроме значения секретного ключа, известен криптоаналитику противника. Это обусловлено тем, что криптосистема, реализующая семейство криптографических преобразований, обычно рассматривается как открытая система.

2.3. Аппаратно-программные средства защиты компьютерной информации

Аппаратно-программные средства, обеспечивающие повышенный уровень защиты можно разбить на пять основных групп (Рис. 2.4).

Первую группу образуют системы идентификации и аутентификации пользователей . Такие системы применяются для ограничения доступа случайных и незаконных пользователей к ресурсам компьютерной системы. Общий алгоритм работы этих систем заключается в том, чтобы получить от пользователя информацию, удостоверяющую его личность, проверить ее подлинность и затем предоставить (или не предоставить) этому пользователю возможность работы с системой.

При построении подобных систем возникает проблема выбора информации, на основе которой осуществляются процедуры идентификации и аутентификации пользователя. Можно выделить следующие типы:

(1) секретная информация, которой обладает пользователь (пароль, персональный идентификатор, секретный ключ и т.п.); эту информацию пользователь должен запомнить или же могут быть применены специальные средства хранения этой информации);

(2) физиологические параметры человека (отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаза и т.п.) или особенности поведения человека (особенности работы на клавиатуре и т.п.).

Системы идентификации, основанные на первом типе информации, принято считать традиционными . Системы идентификации, использующие второй тип информации, называются биометрическими .

Вторую группу средств, обеспечивающих повышенный уровень защиты, составляют системы шифрования дисковых данных . Основная задача, решаемая такими системами, состоит в защите от несанкционированного использования данных, расположенных на магнитных носителях.

Обеспечение конфиденциальности данных, располагаемых на магнитных носителях, осуществляется путем их шифрования с использованием симметричных алгоритмов шифрования. Основным классификационным признаком для комплексов шифрования служит уровень их встраивания в компьютерную систему.

Работа прикладных программ с дисковыми накопителями состоит из двух этапов – “логического” и “физического”.

Логический этап соответствует уровню взаимодействия прикладной программы с операционной системой (например, вызов сервисных функций чтения/записи данных). На этом уровне основным объектом является файл.

Физический этап соответствует уровню взаимодействия операционной системы и аппаратуры. В качестве объектов этого уровня выступают структуры физической организации данных - сектора диска.

В результате, системы шифрования данных могут осуществлять криптографические преобразования данных на уровне файлов (защищаются отдельные файлы) и на уровне дисков (защищаются диски целиком).

Другим классификационным признаком систем шифрования дисковых данных является способ их функционирования.

По способу функционирования системы шифрования дисковых данных делят на два класса:

(1) системы “прозрачного” шифрования;

(2) системы, специально вызываемые для осуществления шифрования.

Рисунок 2.4 – Аппаратно-программные средства защиты компьютерной информации

В системах прозрачного шифрования (шифрования “на лету”) криптографические преобразования осуществляются в режиме реального времени, незаметно для пользователя. Например, пользователь записывает подготовленный в текстовом редакторе документ на защищаемый диск, а система защиты в процессе записи выполняет его шифрование.

Системы второго класса обычно представляют собой утилиты, которые необходимо специально вызывать для выполнения шифрования. К ним относятся, например, архиваторы со встроенными средствами парольной защиты.

К третьей группе средств относятся системы шифрования данных, передаваемых по компьютерным сетям . Различают два основных способа шифрования: канальное шифрование и оконечное (абонентское) шифрование.

В случае канального шифрования защищается вся передаваемая по каналу связи информация, включая служебную. Соответствующие процедуры шифрования реализуются с помощью протокола канального уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI.

Этот способ шифрования обладает следующим достоинством - встраивание процедур шифрования на канальный уровень позволяет использовать аппаратные средства, что способствует повышению производительности системы.

Однако, у данного подхода имеются существенные недостатки:

Шифрованию на данном уровне подлежит вся информация, включая служебные данные транспортных протоколов; это осложняет механизм маршрутизации сетевых пакетов и требует расшифрования данных в устройствах промежуточной коммутации (шлюзах, ретрансляторах и т.п.);

Шифрование служебной информации, неизбежное на данном уровне, может привести к появлению статистических закономерностей в шифрованных данных; это влияет на надежность защиты и накладывает ограничения на использование криптографических алгоритмов.

Оконечное (абонентское) шифрование позволяет обеспечить конфиденциальность данных, передаваемых между двумя прикладными объектами (абонентами). Оконечное шифрование реализуется с помощью протокола прикладного или представительного уровня эталонной модели OSI. В этом случае защищенным оказывается только содержание сообщения, вся служебная информация остается открытой. Данный способ позволяет избежать проблем, связанных с шифрованием служебной информации, но при этом возникают другие проблемы. В частности, злоумышленник, имеющий доступ к каналам связи компьютерной сети, получает возможность анализировать информацию о структуре обмена сообщениями, например, об отправителе и получателе, о времени и условиях передачи данных, а также об объеме передаваемых данных.

Четвертую группу средств защиты составляют системы аутентификации электронных данных .

При обмене электронными данными по сетям связи возникает проблема аутентификации автора документа и самого документа, т.е. установление подлинности автора и проверка отсутствия изменений в полученном документе.

Для аутентификации электронных данных применяют код аутентификации сообщения (имитовставку) или электронную цифровую подпись. При формировании кода аутентификации сообщения и электронной цифровой подписи используются разные типы систем шифрования.

Код аутентификации сообщения МАС (Message Authentication Code) формируют с помощью симметричных систем шифрования данных. Проверка целостности принятого сообщения осуществляется путем проверки кода MAC получателем сообщения.

В отечественном стандарте симметричного шифрования данных (ГОСТ 28147-89) предусмотрен режим выработки имитовставки, обеспечивающий имитозащиту , т.е. защиту системы шифрованной связи от навязывания ложных данных.

Имитовставка вырабатывается из открытых данных посредством специального преобразования шифрования с использованием секретного ключа и передается по каналу связи в конце зашифрованных данных. Имитовставка проверяется получателем сообщения, владеющим секретным ключом, путем повторения процедуры, выполненной ранее отправителем, над полученными открытыми данными.

Электронная цифровая подпись (ЭЦП) представляет собой относительно небольшое количество дополнительной аутентифицирующей цифровой информации, передаваемой вместе с подписываемым текстом.

Для реализации ЭЦП используются принципы асимметричного шифрования. Система ЭЦП включает процедуру формирования цифровой подписи отправителем с использованием секретного ключа отправителя и процедуру проверки подписи получателем с использованием открытого ключа отправителя.

Пятую группу средств, обеспечивающих повышенный уровень защиты, образуют средства управления ключевой информацией . Под ключевой информацией понимается совокупность всех используемых в компьютерной системе или сети криптографических ключей.

Безопасность любого криптографического алгоритма определяется используемыми криптографическими ключами. В случае ненадежного управления ключами злоумышленник может завладеть ключевой информацией и получить полный доступ ко всей информации в компьютерной системе или сети.

Основным классификационным признаком средств управления ключевой информацией является вид функции управления ключами. Различают следующие основные виды функций управления ключами: генерация ключей, хранение ключей и распределение ключей.

Способы генерации ключей различаются для симметричных и асимметричных криптосистем. Для генерации ключей симметричных криптосистем используются аппаратные и программные средства генерации случайных чисел, в частности, схемы с применением блочного симметричного алгоритма шифрования. Генерация ключей для асимметричных криптосистем представляет существенно более сложную задачу в связи с необходимостью получения ключей с определенными математическими свойствами.

Функция хранения ключей предполагает организацию безопасного хранения, учета и удаления ключей. Для обеспечения безопасного хранения и передачи ключей применяют их шифрование с помощью других ключей. Такой подход приводит к концепции иерархии ключей . В иерархию ключей обычно входят главный ключ (мастер-ключ), ключ шифрования ключей и ключ шифрования данных. Следует отметить, что генерация и хранение мастер-ключей являются критическими вопросами криптографической защиты.

Распределение ключей является самым ответственным процессом в управлении ключами. Этот процесс должен гарантировать скрытность распределяемых ключей, а также оперативность и точность их распределения. Различают два основных способа распределения ключей между пользователями компьютерной сети:

1) применение одного или нескольких центров распределения ключей;

2) прямой обмен сеансовыми ключами между пользователями.

Андрей Субботин Материал приводится с разрешения редакции.

В настоящее время наблюдается резкий рост объемов информации (в том числе и конфиденциальной), передаваемой по открытым каналам связи. По обычным телефонным каналам осуществляется взаимодействие между банками, брокерскими конторами и биржами, удаленными филиалами организаций, проводятся торги ценными бумагами. Поэтому все более актуальной становится проблема защиты передаваемой информации. Несмотря на то, что конкретные реализации систем защиты информации могут существенно отличаться друг от друга из-за различия процессов и алгоритмов передачи данных, все они должны обеспечивать решение триединой задачи:

конфиденциальность информации (доступность ее только для того, кому она предназначена);

целостность информации (ее достоверность и точность, а также защищенность ее преднамеренных и непреднамеренных искажений);

готовность информации (в любой момент, когда в ней возникает необходимость).

Основными направлениями решения этих задач являются некриптографическая и криптографическая защита. Некриптографическая защита включает в себя организационно-технические меры по охране объектов, снижению уровня опасных излучений и созданию искусственных помех. Ввиду сложности и объемности данной темы некриптографическая защита в рамках данной статьи рассматриваться не будет.

Криптографическая защита в большинстве случаев является более эффективной и дешевой. Конфиденциальность информации при этом обеспечивается шифрованием передаваемых документов или всего трафика работы.

Первый вариант более прост в реализации и может использоваться для работы практически с любыми системами передачи электронной почты. Наиболее часто применяются алгоритмы шифрования DES, RSA, ГОСТ 28147-89, "Веста-2".

Второй вариант можно использовать только в специально разработанных системах, и в этом случае требуется алгоритм высокого быстродействия, так как необходима обработка потоков информации в режиме реального времени. Данный вариант можно считать более безопасным по сравнению с первым, так как шифруются не только передаваемые данные, но и сопроводительная информация, которая включает в себя обычно типы данных, адреса отправителя и получателя, маршруты прохождения и многое другое. Такой подход существенно усложняет задачу введения в систему ложной информации, а также дублирование перехваченной ранее подлинной информации.

Целостность передаваемой по открытым каналам связи информации обеспечивается использованием специальной электронной подписи, которая позволяет установить авторство и подлинность информации. Электронная подпись в настоящее время широко применяется для подтверждения юридической значимости электронных документов в таких системах обмена информации, как Банк - Банк, Банк - Филиал, Банк - Клиент, Биржа - Брокерская контора и т. п. Из наиболее распространенных алгоритмов электронной подписи можно назвать такие, как RSA, PGP, ElGamal.

Готовность информации в большинстве случаев обеспечивается организационно-техническими мерами и установкой специального отказоустойчивого оборудования. Выбор того или иного алгоритма криптографического преобразования обычно сопряжен с большими трудностями. Приведем несколько характерных примеров.

Положим, разработчик системы защиты утверждает, что полностью реализовал в ней требования ГОСТ 28147-89. Этот ГОСТ был опубликован, но не полностью. Не были опубликованы некоторые специальные криптографические подстановки, от которых существенно зависит ее криптостойкость. Таким образом, в правильности реализации ГОСТ можно быть уверенным только при наличии сертификата ФАПСИ, которого у большинства разработчиков нет.

Разработчик системы защиты сообщает, что у реализовал алгоритм RSA. При этом он умалчивает о том, что реализация должна лицензироваться фирмой RSA Data Security Inc. (патент США # 4 405 829). Более того, вывоз из США реализаций RSA с длиной ключа более 40 бит запрещен (криптостойкость такого ключа оценивается специалистами примерно в несколько дней работы обычного компьютера с процессором Pentium).

Разработчик системы защиты сообщает, что в ней реализован алгоритм PGP, который широко применяется у нас в стране благодаря бесплатно распространявшимся до 1995 г. его исходным текстам через BBS США. Здесь две проблемы. Первая - электронная подпись сделана на базе алгоритма RSA и, с точки зрения охраны авторских прав, также должна лицензироваться фирмой RSA Data Security Inc. Вторая - распространяемые программы нечувствительны к вмешательству в их работу, поэтому с помощью специального криптовируса можно легко получить секретный ключ для формирования электронной подписи.

В заключение хочется с сожалением отметить, что в нашей стране практически отсутствует нормативно-методическая база, с помощью которой можно было бы обоснованно сопоставлять предлагаемые системы защиты информации и выбирать наиболее оптимальные решения.

14.09.2006 Марк Джозеф Эдвардс

Какой метод оптимален для ваших условий? Пересылка файлов по Internet - операция весьма распространенная, а защита передаваемых файлов имеет первостепенную важность для многих предприятий. Существует целый ряд способов передачи файлов и множество методов защиты этих файлов в процессе передачи.

Какой метод оптимален для ваших условий?

Пересылка файлов по Internet - операция весьма распространенная, а защита передаваемых файлов имеет первостепенную важность для многих предприятий. Существует целый ряд способов передачи файлов и множество методов защиты этих файлов в процессе передачи. Выбор методов передачи и шифрования зависит от общих потребностей отправителя. В одних случаях достаточно просто обеспечить безопасность файлов в процессе передачи. В других важнее зашифровать файлы таким образом, чтобы они оставались защищенными и после доставки адресату. Давайте подробно рассмотрим способы безопасной передачи файлов.

В пути и по прибытии

Если ваши намерения ограничиваются защитой файлов в процессе их передачи по каналам Internet, вам необходима технология безопасной транспортировки. Один из вариантов состоит в использовании Web-узла, способного принимать пересылаемые на него файлы и обеспечивающего возможность безопасной загрузки таких файлов. Для организации защищенной транспортировки файлов на Web-узел можно создать Web-страницу, оснащенную средствами Secure Sockets Layer (SSL), на которой размещается элемент управления ActiveX или сценарий Javascript. К примеру, можно воспользоваться элементом управления AspUpload от компании Persitis Software; разработчики утверждают, что это «самое современное из имеющихся на рынке средств управления транспортировкой файлов на центральные узлы». Еще один вариант - использовать сценарий Free ASP Upload, который не требует применения бинарного компонента. Для обеспечения дополнительной защиты можно даже защитить паролями как Web-страницу, так и ассоциированный с ней каталог для размещения поступивших на узел материалов. Что же касается загрузки файлов с Web-узла, то достаточно позаботиться о том, чтобы соответствующий Web-сервер обеспечивал соединение с применением средств SSL, по крайней мере для URL, который используется для загрузки файлов.

Альтернативный вариант - использование сервера FTP, обеспечивающего передачу данных по протоколу FTP Secure. В сущности, FTPS - это протокол FTP, выполняемый по защищенному соединению SSL. Возможность использования протокола FTPS предусмотрена во многих популярных клиентах FTP, но, к сожалению, она не реализована в службе FTP Service корпорации Microsoft. Поэтому вам придется задействовать обеспечивающее такую возможность приложение сервера FTP (например, популярный продукт WFTPD). Не путайте FTPS с протоколом SSH File Transfer Protocol. SFTP - это протокол для передачи файлов, выполняемый поверх оболочки Secure Shell (SSH); кроме того, его можно использовать для передачи файлов. Впрочем, нужно иметь в виду, что SFTP несовместим с традиционным протоколом FTP, так что наряду с защищенным сервером оболочки (скажем, с сервером, предоставляемым SSH Communications Security), понадобится специальный клиент SFTP (это может быть клиент, входящий в пакет PuTTY Telnet/Secure Shell или WinSCP с графическим интерфейсом).

Кроме того, безопасную передачу файлов можно организовать на базе виртуальных частных сетей VPN. Платформы Windows Server обеспечивают совместимость с технологией VPN посредством RRAS. Однако это не гарантирует совместимости с VPN-решениями ваших партнеров. Если такой совместимости нет, можно воспользоваться одним из широко распространенных решений, например средством Open-VPN с открытым исходным кодом. Оно распространяется бесплатно и выполняется на целом ряде платформ, включая Windows, Linux, BSD и Macintosh OS X. Дополнительные сведения об интеграции OpenVPN можно найти в статье «Работаем с OpenVPN» ( ).

Установив VPN-соединение, вы сможете выделять каталоги и передавать файлы в обоих направлениях. При любом варианте использования VPN трафик шифруется, поэтому необходимости в дополнительном шифровании файлов не возникает - кроме тех случаев, когда требуется, чтобы файлы оставались защищенными и в системе, на которую они передаются. Этот принцип применим ко всем методам передачи, о которых я упоминал до сих пор.

Если этап передачи не вызывает у вас опасений и ваша главная забота состоит в том, чтобы исключить доступ к содержимому файлов со стороны не уполномоченных на то пользователей, целесообразно просто зашифровывать файлы до их транспортировки. В этом случае электронная почта, вероятно, будет эффективным каналом передачи файлов. Приложения для обработки электронной почты установлены почти на каждой настольной системе, так что, если вы передаете файлы по электронной почте, у вас не возникает необходимости применять дополнительные технологии, кроме средств шифрования данных. Метод передачи файлов по электронной почте эффективен потому, что сообщения и прикрепляемые файлы обычно поступают непосредственно в почтовый ящик получателя, хотя в процессе передачи сообщение может проходить через несколько серверов.

Если же вам тем не менее требуются дополнительные средства защиты данных в процессе их передачи по каналам электронной почты, рассмотрите возможность использования протоколов SMTP Secure (SMTPS) и POP3 Secure (POP3S). В сущности, SMTPS и POP3S - это обычные протоколы SMTP и POP3, выполняемые с использованием защищенного соединения SSL. Microsoft Exchange Server, как и большинство почтовых клиентов, включая Microsoft Outlook, обеспечивает возможность использования протоколов SMTPS и POP3S. Нужно иметь в виду, что даже в тех случаях, когда для обмена файлами между почтовым клиентом и почтовым сервером используется протокол SMTPS, сохраняется возможность того, что почтовый сервер будет доставлять почту конечному адресату через обычное незащищенное соединение SMTP.

Поскольку средства для обработки электронной почты получили столь широкое распространение, далее в этой статье мы будем обсуждать прежде всего вопросы безопасной передачи файлов по каналам электронной почты. При этом мы будем исходить из того, что отправителю необходимо шифровать данные, чтобы защитить их как на этапе передачи, так и после доставки. Итак, рассмотрим наиболее популярные на сегодня технологии шифрования сообщений электронной почты.

Средства сжатия файлов

Существует множество средств сжатия файлов в единый архивный файл, и многие из предлагаемых решений предусматривают применение той или иной формы шифрования для защиты содержимого архива. Обычно в процессе сжатия устанавливается пароль, и всякий, кто хочет открыть архив, может сделать это только с помощью данного пароля.

Один из наиболее популярных методов создания архивов сжатых файлов - метод zip-компрессии; его поддерживают практически все архиваторы. И одно из самых распространенных на сегодня средств zip-компрессии - приложение WinZip. Его можно использовать как автономную программу, встроить в Windows Explorer для облегчения доступа, а также с помощью модуля WinZip Companion for Outlook интегрировать этот продукт с клиентом Outlook. WinZip, как и многие другие оснащенные средствами zip архиваторы, обеспечивает возможность шифрования по методу Zip 2.0 Encryption. Но надо сказать, что защита файлов с помощью этого метода недостаточно надежна. Более приемлемый вариант шифрования реализован в продукте WinZip 9.0. Как показано на экране 1, ныне WinZip поддерживает спецификацию Advanced Encryption Standard (AES), где используются 128-разрядные или 256-разрядные ключи шифрования. AES - относительно новая технология, но ее уже считают промышленным стандартом.

Экран 1. WinZip поддерживает спецификацию AES

Я не могу сказать точно, какое количество архиваторов обеспечивает применение стойких алгоритмов шифрования средствами AES, и ограничусь упоминанием одного такого приложения; это разработанное компанией BAxBEx Software изделие bxAutoZip. Оно способно взаимодействовать с программой шифрования CryptoMite фирмы BAxBEx и может встраиваться в Outlook. Если WinZip позволяет шифровать данные только средствами Zip 2.0 и AES, CryptoMite обеспечивает возможность использования ряда других средств шифрования, включая популярные алгоритмы Twofish и Blowfish, Cast 256, Gost, Mars и SCOP.

Средствами распаковки zip-файлов оснащены уже практически все компьютерные системы, однако не все zip-приложения обеспечивают совместимость с различными алгоритмами шифрования. Поэтому, перед тем как отправлять зашифрованные файлы, надо убедиться в том, что zip-приложение получателя «понимает» избранный алгоритм.

При шифровании файлов с помощью zip-приложений используются защитные пароли. Для дешифрации архивного файла его получатель тоже должен воспользоваться соответствующим паролем. Необходимо проявлять осторожность при выборе метода доставки пароля. Вероятно, самые безопасные методы доставки пароля - по телефону, по факсу или через курьера. Можно выбрать любой из них, но ни в коем случае не следует передавать пароль по электронной почте в виде обычного текста; в этом случае резко возрастает опасность того, что доступ к зашифрованному файлу получит не имеющий на то полномочий пользователь.

Не забывайте о том, что оснащенные средствами шифрования архиваторы обеспечивают передачу файлов не только по каналам электронной почты. Их можно эффективно использовать для транспортировки данных и с помощью других упомянутых выше методов.

Pretty Good Privacy

Еще один чрезвычайно популярный метод шифрования можно реализовать с помощью программы Pretty Good Privacy. PGP произвела настоящий фурор, когда Фил Циммерман впервые бесплатно опубликовал ее в Internet в 1991 г. В 1996 г. PGP стала коммерческим продуктом, а затем в 1997 г. права на нее были куплены фирмой Network Associates (NAI). В 2002 г. эту технологию приобрела у NAI молодая компания PGP Corporation.

После этого PGP Corporation продала коммерческую версию PGP, которая функционирует в средах Windows и Mac OS X. Текущая версия PGP 9.0, в которой реализованы средства шифрования отдельных файлов и шифрования всего содержимого диска, может быть встроена в AOL Instant Messenger (AIM). Кроме того, PGP 9.0 интегрируется с такими изделиями, как Outlook, Microsoft Entourage, Lotus Notes, Qualcomm Eudora, Mozilla Thunderbird и Apple Mail.

В PGP применяется система шифрования с открытым ключом, предусматривающая генерирование пары ключей шифрования - открытого ключа и секретного ключа. Эти два ключа математически взаимосвязаны таким образом, что зашифрованные с помощью открытого ключа данные могут быть дешифрованы только с помощью секретного ключа. Пользователь PGP генерирует пару «открытый ключ - секретный ключ», после чего публикует открытый ключ в общедоступном каталоге ключей или на Web-узле. Секретный ключ, разумеется, нигде не публикуется и хранится в секрете; им пользуется только его владелец. При расшифровке данных с помощью секретного ключа требуется пароль, но при шифровании данных с помощью открытого ключа это не предусмотрено, поскольку открытыми ключами могут пользоваться все желающие.

Для простоты применения системы PGP ее разработчики реализовали функцию автоматического опроса общедоступных каталогов ключей. Эта функция позволяет, введя в строку поиска почтовый адрес того или иного пользователя, находить его открытый ключ. PGP предоставляет возможность автоматического считывания открытых ключей, которые можно для простоты доступа хранить локально на своей системе в специальной «связке ключей» (keyring) на базе файлов. Опрашивая каталог открытых ключей, PGP позволяет всегда держать в «связке» их самые последние версии. Если пользователь изменяет свой открытый ключ, вы можете получить доступ к обновленному ключу в любой момент, когда он вам потребуется.

Для обеспечения более надежных гарантий аутентичности открытых ключей можно использовать цифровые подписи с помощью ключей других пользователей. Подпись ключа другим пользователем служит дополнительным подтверждением того, что ключ действительно принадлежит человеку, называющему себя его владельцем. Чтобы подтвердить достоверность ключа с помощью цифровой подписи, PGP выполняет некую математическую операцию и добавляет к ключу ее уникальный результат. Затем подпись можно проверить, сравнив ее с подписывающим ключом, который применялся для создания подписи. Этот процесс напоминает процесс подтверждения одним человеком идентичности другого.

Системе PGP доверяют многие, поскольку она давно уже завоевала в отрасли репутацию надежной технологии для защиты информации. Но как бы то ни было, если вы решили использовать PGP или другой метод шифрования данных с помощью открытых ключей, помните, что получатели ваших файлов тоже должны располагать совместимой системой шифрования. Одно из преимуществ системы PGP при использовании электронной почты в качестве канала передачи данных состоит в том, что она поддерживает собственную модель шифрования, а также технологии X.509 и S/MIME, о которых я расскажу далее.

Кроме того, следует отметить еще один момент. Вне зависимости от того, планируется ли использовать PGP, WinZip или другую систему шифрования, если вы хотите в дополнение к шифрованию присоединенных файлов зашифровать содержимое собственно сообщения, потребуется записать сообщение в отдельный файл и тоже зашифровать его. По желанию этот файл с сообщением можно разместить в архиве вместе с другими файлами или присоединить его в качестве файла-вложения.

PKI

Инфраструктура открытых ключей (Public Key Infrastructure, PKI) уникальна, однако принцип ее действия в чем-то напоминает принцип действия PGP. PKI предполагает использование пары ключей - открытого и секретного. Для зашифровки данных, направляемых получателю, отправители применяют его открытый ключ; после того как данные доставляются получателю, он расшифровывает их с помощью своего секретного ключа.

Экран 2. Просмотр содержимого сертификата

Одно существенное отличие состоит в том, что в PKI открытый ключ обычно хранится в формате данных, известном как сертификат. Сертификаты могут содержать намного больше информации, нежели обычные ключи. К примеру, сертификаты обычно содержат дату истечения срока действия, так что мы знаем, когда сертификат и ассоциированный с ним ключ уже не будут действительны. Кроме того, сертификат может включать имя, адрес, номер телефона владельца ключа и другие данные. На экране 2 представлено содержимое сертификата в том виде, в каком оно отображается в окне программы Microsoft Internet Explorer (IE) или Outlook. В определенной степени содержимое сертификата зависит от того, какие именно данные желает разместить в нем владелец.

Как и PGP, PKI позволяет формировать «цепочки доверия», в которых сертификаты могут быть подписаны с помощью сертификатов других пользователей. Более того, появились удостоверяющие центры Certificate Authorities (CA). Это облеченные доверием независимые организации, которые не только выдают собственные сертификаты, но и подписывают другие сертификаты, гарантируя тем самым их подлинность. Как и в случае с PGP и связанными с этой системой серверами ключей, сертификаты могут публиковаться на общедоступных или частных серверах сертификатов либо на серверах LDAP, пересылаться по электронной почте и даже размещаться на Web-узлах или на файловом сервере.

Для обеспечения автоматической проверки подлинности сертификата разработчики клиентов электронной почты и Web-браузеров обычно оснащают свои программы средствами взаимодействия с серверами центров сертификации. В ходе этого процесса вы также сможете получить информацию об отзыве сертификата по тем или иным причинам и, соответственно, сделать заключение о том, что данному сертификату нельзя больше доверять. Разумеется, за услуги центров сертификации по предоставлению и заверению сертификатов иногда приходится платить; цены могут быть разными в зависимости от выбранного центра сертификации. Одни организации предоставляют клиентам бесплатные персональные сертификаты по электронной почте, другие берут за это значительное вознаграждение.

В основе PKI лежит спецификация X.509 (являющаяся производной от спецификации LDAP X). Поэтому сертификаты, выданные одним центром (включая сертификаты, которые вы генерируете для себя), обычно можно использовать на целом ряде платформ. Нужно только, чтобы эти платформы были совместимы со стандартом X.509. Вы можете и сами генерировать сертификаты с помощью любого из имеющихся инструментальных средств, таких как OpenSSL.

Если ваша организация использует службу Microsoft Certificate Services, вы можете запросить сертификат через эту службу. В средах Windows Server 2003 и Windows 2000 Server данный процесс должен протекать примерно одинаково. Следует открыть Web-страницу сервера сертификатов (как правило, она располагается по адресу http://servername/CertSrv ), затем выбрать пункт Request a Certificate. На следующей странице нужно выбрать элемент User certificate request и следовать указаниям Web-мастера до завершения процесса. Если служба сертификатов настроена таким образом, что для выдачи сертификата требуется санкция администратора, система известит вас об этом специальным сообщением, и вам придется дожидаться решения администратора. В иных случаях вы в итоге увидите гиперссылку, которая позволит установить сертификат.

Некоторые независимые центры сертификации, такие как Thwate и InstantSSL компании Comodo Group, предлагают пользователям бесплатные персональные почтовые сертификаты; это простой способ получения сертификатов. Кроме того, такие сертификаты уже будут подписаны выдавшей их инстанцией, что облегчит проверку их подлинности.

Когда дело доходит до использования PKI с целью отправки зашифрованных данных с помощью программы обработки электронной почты, в дело вступает спецификация Secure MIME (S/MIME). Outlook, Mozilla Thunderbird и Apple Mail - вот лишь несколько примеров почтовых приложений, позволяющих задействовать этот протокол. Чтобы отправить адресату зашифрованное почтовое сообщение (включающее или не включающее присоединенные файлы), необходимо иметь доступ к открытому ключу адресата.

Для получения открытого ключа другого пользователя можно просмотреть данные о ключах на сервере LDAP (если только ключ публикуется с использованием протокола LDAP). Другой вариант: можно попросить этого человека направить вам сообщение с цифровой подписью; как правило, при доставке адресату подписанного сообщения оснащенные средствами S/MIME почтовые клиенты присоединяют копию открытого ключа. А можно просто попросить интересующее вас лицо прислать вам сообщение с присоединенным к нему открытым ключом. Впоследствии можно будет хранить этот открытый ключ в интерфейсе управления ключами, который входит в состав вашего почтового клиента. Программа Outlook интегрируется со встроенным в Windows хранилищем сертификатов Certificate Store. При необходимости воспользоваться открытым ключом он всегда будет под рукой.

Шифрование на основе данных об отправителе

Фирма Voltage Security разработала новую технологию - шифрование на основе данных об отправителе (identity-based encryption, IBE). В целом она аналогична технологии PKI, но имеет любопытную особенность. Для дешифации сообщений в IBE используется секретный ключ, но в процессе шифрования обычный открытый ключ не применяется. В качестве такого ключа IBE предусматривает использование почтового адреса отправителя. Таким образом, при отправке получателю зашифрованного сообщения проблемы получения его открытого ключа не возникает. Достаточно иметь адрес электронной почты этого человека.

Технология IBE предполагает хранение секретного ключа получателя на сервере ключей. Получатель подтверждает свои права доступа к серверу ключей и получает секретный ключ, с помощью которого осуществляет дешифрацию содержимого сообщения. Технологию IBE могут применять пользователи Outlook, Outlook Express, Lotus Notes, Pocket PC, а также Research in Motion (RIM) BlackBerry. По словам представителей Voltage Security, IBE выполняется также на любых почтовых системах на базе браузеров под управлением практически любой операционной системы. Вполне вероятно, что такие универсальные решения Voltage Security - именно то, что вам нужно.

Примечательно, что технология IBE применяется в продуктах компании FrontBridge Technologies как средство, облегчающее безопасный обмен зашифрованными почтовыми сообщениями. Вам, наверное, уже известно, что в июле 2005 г. компания FrontBridge была приобретена корпорацией Microsoft, которая планирует интегрировать решения FrontBridge с Exchange; возможно, уже довольно скоро комбинация этих технологий будет предложена потребителям в виде управляемой службы. Если системы обработки электронной почты в вашей организации и у ваших партнеров базируются на Exchange, следите за развитием событий на этом участке.

С учетом всех обстоятельств

Существует множество способов безопасной передачи файлов по каналам Internet, и, несомненно, самый простой и эффективный из них обеспечивается средствами электронной почты. Разумеется, те, кому приходится обмениваться большим количеством файлов, составляющих большие объемы данных, могут рассмотреть возможность использования других методов.

Следует тщательно взвесить, какое количество файлов вы будете передавать, насколько велики они по объему, как часто вам придется передавать эти файлы, кто должен иметь доступ к ним и как они будут храниться по месту получения. С учетом этих факторов вы сможете подобрать оптимальный способ передачи файлов.

Если вы придете к заключению, что лучший вариант для вас - электронная почта, имейте в виду, что по прибытии почты на многих почтовых серверах и почтовых клиентах можно запускать сценарии или выполнять определенные действия на базе правил. С помощью этих функций можно автоматизировать движение файлов как по пути следования на почтовых серверах, так и при поступлении файлов в почтовый ящик.

Марк Джозеф Эдвардс - старший редактор Windows IT Pro и автор еженедельного почтового бюллетеня Security UPDATE (http://www.windowsitpro.com/email ). [email protected]