Системы криптозащиты. Сертифицированные средства криптографической защиты информации (скзи)
Криптографические методы защиты информацииКриптографическое преобразование - это преобразование информации, основанное на некотором алгоритме, зависящем от изменяемого параметра (обычно называемого секретным ключом), и обладающее свойством невозможности восстановления исходной информации по преобразованной, без знания действующего ключа, с трудоемкостью меньше заранее заданной.
Основным достоинством криптографических методов 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 следует отнести:
Значительные затраты ресурсов (времени, производительности процессоров) на выполнение криптографических преобразований информации;
. трудности совместного использования зашифрованной (подписанной) информации, связанные с управлением ключами (генерация, распределение и т.д.);
. высокие требования к сохранности секретных ключей и защиты открытых ключей от подмены.
Криптография с симметричными ключами
В криптографии с симметричными ключами (классическая криптография) абоненты используют один и тот же (общий) ключ (секретный элемент) как для шифрования, так и для расшифрования данных.
Следует выделить следующие преимущества криптографии с симметричными ключами:
. относительно высокая производительность алгоритмов;
. высокая криптографическая стойкость алгоритмов на единицу длины ключа.
К недостаткам криптографии с симметричными ключами следует отнести:
. необходимость использования сложного механизма распределения ключей;
. технологические трудности обеспечения неотказуемости.
Криптография с открытыми ключами
Для решения задач распределения ключей и ЭЦП были использованы идеи асимметричности преобразований и открытого распределения ключей Диффи и Хеллмана. В результате была создана криптография с открытыми ключами, в которой используется не один секретный, а пара ключей: открытый (публичный) ключ и секретный (личный, индивидуальный) ключ, известный только одной взаимодействующей стороне. В отличие от секретного ключа, который должен сохраняться в тайне, открытый ключ может распространяться публично. На Рисунке 1 представлены два свойства систем с открытыми ключами, позволяющие формировать зашифрованные и аутентифицированные сообщения.
Два важных свойства криптографии с открытыми ключами
Рисунок 1 Два свойства криптографии с открытыми ключами
Схема шифрования данных с использованием открытого ключа приведена на Рисунке 6 и состоит из двух этапов. На первом из них производится обмен по несекретному каналу открытыми ключами. При этом необходимо обеспечить подлинность передачи ключевой информации. На втором этапе, собственно, реализуется шифрование сообщений, при котором отправитель зашифровывает сообщение открытым ключом получателя.
Зашифрованный файл может быть прочитан только владельцем секретного ключа, т.е. получателем. Схема расшифрования, реализуемая получателем сообщения, использует для этого секретный ключ получателя.
Шифрование
Рисунок 2 Схема шифрования в криптографии с открытыми ключами.
Реализация схемы ЭЦП связанна с вычислением хэш-функции (дайджеста) данных, которая представляет собой уникальное число, полученное из исходных данных путем его сжатия (свертки) с помощью сложного, но известного алгоритма. Хэш-функция является однонаправленной функцией, т.е. по хэш-значению невозможно восстановить исходные данные. Хэш-функция чувствительна к всевозможным искажениям данных. Кроме того, очень трудно отыскать два набора данных, обладающих одним и тем же значением хэш-функции.
Формирование ЭЦП с хэшированием
Схема формирования подписи ЭД его отправителем включает вычисление хэш-функции ЭД и шифрование этого значения посредством секретного ключа отправителя. Результатом шифрования является значение ЭЦП ЭД (реквизит ЭД), которое пересылается вместе с самим ЭД получателю. При этом получателю сообщения должен быть предварительно передан открытый ключ отправителя сообщения.
Рисунок 3 Схема ЭЦП в криптографии с открытыми ключами.
Схема проверки (верификации) ЭЦП, осуществляемая получателем сообщения, состоит из следующих этапов. На первом из них производится расшифрование блока ЭЦП посредством открытого ключа отправителя. Затем вычисляется хэш-функция ЭД. Результат вычисления сравнивается с результатом расшифрования блока ЭЦП. В случае совпадения, принимается решение о соответствии ЭЦП ЭД. Несовпадение результата расшифрования с результатом вычисления хеш-функции ЭД может объясняться следующими причинами:
В процессе передачи по каналу связи была потеряна целостность ЭД;
. при формировании ЭЦП был использован не тот (поддельный) секретный ключ;
. при проверке ЭЦП был использован не тот открытый ключ (в процессе передачи по каналу связи или при дальнейшем его хранении открытый ключ был модифицирован или подменен).
Комбинированный метод
Рисунок 4 Схема комбинированного шифрования.
Доверие к открытому ключу и цифровые сертификаты
Центральным вопросом схемы открытого распределения ключей является вопрос доверия к полученному открытому ключу партнера, который в процессе передачи или хранения может быть модифицирован или подменен.
Для широкого класса практических систем (системы электронного документооборота, системы Клиент-Банк, межбанковские системы электронных расчетов), в которых возможна личная встреча партнеров до начала обмена ЭД, эта задача имеет относительно простое решение - взаимная сертификация открытых ключей.
Эта процедура заключается в том, что каждая сторона при личной встрече удостоверяет подписью уполномоченного лица и печатью бумажный документ - распечатку содержимого открытого ключа другой стороны. Этот бумажный сертификат является, во-первых, обязательством стороны использовать для проверки подписи под входящими сообщениями данный ключ, и, во-вторых, обеспечивает юридическую значимость взаимодействия. Действительно, рассмотренные бумажные сертификаты позволяют однозначно идентифицировать мошенника среди двух партнеров, если один из них захочет подменить ключи.
Таким образом, для реализации юридически значимого электронного взаимодействия двух сторон необходимо заключить договор, предусматривающий обмен сертификатами. Сертификат представляет собой документ, связывающий личностные данные владельца и его открытый ключ. В бумажном виде он должен содержать рукописные подписи уполномоченных лиц и печати.
В системах, где отсутствует возможность предварительного личного контакта партнеров, необходимо использовать цифровые сертификаты, выданные и заверенные ЭЦП доверенного посредника - удостоверяющего или сертификационного центра.
Взаимодействие клиентов с Центром Сертификации
На предварительном этапе каждый из партнеров лично посещает Центр Сертификации (ЦС) и получает личный сертификат - своеобразный электронный аналог гражданского паспорта.
Рисунок 5 Сертификат х.509.
После посещения ЦС каждый из партнеров становится обладателем открытого ключа ЦС. Открытый ключ ЦС позволяет его обладателю проверить подлинность открытого ключа партнера путем проверки подлинности ЭЦП удостоверяющего центра под сертификатом открытого ключа партнера.
В соответствии с законом "Об ЭЦП" цифровой сертификат содержит следующие сведения:
Наименование и реквизиты центра сертификации ключей (центрального удостоверяющего органа, удостоверяющего центра);
. Свидетельство, что сертификат выдан в Украине;
. Уникальный регистрационный номер сертификата ключа;
. Основные данные (реквизиты) подписчика - собственника приватного (открытого) ключа;
. Дата и время начала и окончания срока действия сертификата;
. Открытый ключ;
. Наименование криптографического алгоритма, используемого владельцем открытого ключа;
. Информацию об ограничении использования подписи;
. Усиленный сертификат ключа, кроме обязательных данных, которые содержатся в сертификате ключа, должен иметь признак усиленного сертификата;
. Другие данные могут вноситься в усиленный сертификат ключа по требованию его владельца.
Проверку доверия эмитенту сертификата и срока его действия;
. проверку ЭЦП эмитента под сертификатом;
. проверку аннулирования сертификата.
В случае если сертификат партнера не утратил свою силу, а ЭЦП используется в отношениях, в которых она имеет юридическое значение, открытый ключ партнера извлекается из сертификата. На основании этого открытого ключа может быть проверена ЭЦП партнера под электронным документом (ЭД).
Важно отметить, что в соответствии с законом "Об ЭЦП" подтверждением подлинности ЭЦП в ЭД является положительный результат проверки соответствующим сертифицированным средством ЭЦП с использованием сертификата ключа подписи.
ЦС, обеспечивая безопасность взаимодействия партнеров, выполняет следующие функции:
Регистрирует ключи ЭЦП;
. создает, по обращению пользователей, закрытые и открытые ключи ЭЦП;
. приостанавливает и возобновляет действие сертификатов ключей подписей, а также аннулирует их;
. ведет реестр сертификатов ключей подписей, обеспечивает актуальность реестра и возможность свободного доступа пользователей к реестру;
. выдает сертификаты ключей подписей на бумажных носителях и в виде электронных документов с информацией об их действительности;
. проводит, по обращениям пользователей, подтверждение подлинности (действительности) подписи в ЭД в отношении зарегистрированных им ЭЦП.
В ЦС создаются условия безопасного хранения секретных ключей на дорогом и хорошо защищенном оборудовании, а также условия администрирования доступа к секретным ключам.
Регистрация каждой ЭЦП осуществляется на основе заявления, содержащего сведения, необходимые для выдачи сертификата, а также сведения, необходимые для идентификации ЭЦП обладателя и передачи ему сообщений. Заявление подписывается собственноручной подписью обладателя ЭЦП, содержащиеся в нем сведения подтверждаются предъявлением соответствующих документов. При регистрации проверяется уникальность открытых ключей ЭЦП в реестре и архиве ЦС.
При регистрации в ЦС на бумажных носителях оформляются два экземпляра сертификата ключа подписи, которые заверяются собственноручными подписями обладателя ЭЦП и уполномоченного лица удостоверяющего центра (УЦ) и печатью удостоверяющего центра. Один экземпляр выдается обладателю ЭЦП, второй остается в УЦ.
В реальных системах каждым партнером может использоваться несколько сертификатов, выданных различными ЦС. Различные ЦС могут быть объединены инфраструктурой открытых ключей или PKI (PKI - Public Key Infrastructure). ЦС в рамках PKI обеспечивает не только хранение сертификатов, но и управление ими (выпуск, отзыв, проверку доверия). Наиболее распространенная модель PKI - иерархическая. Фундаментальное преимущество этой модели состоит в том, что проверка сертификатов требует доверия только относительно малому числу корневых ЦС. В то же время эта модель позволяет иметь различное число ЦС, выдающих сертификаты.
Криптография как средство защиты (закрытия) информации приобретает все более важное значение в мире коммерческой деятельности.
Криптография имеет достаточно давнюю историю. Вначале она применялась, главным образом, в области военной и дипломатической связи. Теперь она необходима в производственной и коммерческой деятельности. Если учесть, что сегодня по каналам шифрованной связи только у нас в стране передаются сотни миллионов сообщений, телефонных переговоров, огромные объемы компьютерных и телеметрических данных, и все это, что называется, не для чужих глаз и ушей, становится ясным: сохранение тайны этой переписки крайне необходимо.
Что же такое криптография? Она включает в себя несколько разделов современной математики, а также специальные отрасли физики, радиоэлектроники, связи и некоторых других смежных отраслей. Ее задачей является преобразование математическими методами передаваемого по каналам связи секретного сообщения, телефонного разговора или компьютерных данных таким образом, что они становятся совершенно непонятными для посторонних лиц. То есть криптография должна обеспечить такую защиту секретной (или любой другой) информации, что даже в случае ее перехвата посторонними лицами и обработки любыми способами с использованием самых быстродействующих ЭВМ и последних достижений науки и техники она не должна быть дешифрована в течение нескольких десятков лет. Для такого преобразования информации используются различные шифровальные средства, такие как средства шифрования документов, в том числе и портативного исполнения, средства шифрования речи (телефонных и радиопереговоров), средства шифрования телеграфных сообщений и передачи данных.
Общая технология шифрования
Исходная информация, которая передается по каналам связи, может представлять собой речь, данные, видеосигналы, называется незашифрованными сообщениями Р (рис. 16).
Рис. 16. Модель криптографической системы
В устройстве шифрования сообщение Р шифруется (преобразуется в сообщение С) и передается по «незакрытому» каналу связи. На приемной стороне сообщение С дешифруется для восстановления исходного значения сообщения Р.
Параметр, который может быть применен для извлечения отдельной информации, называется ключом.
В современной криптографии рассматриваются два типа криптографических алгоритмов (ключей). Это классические криптографические алгоритмы, основанные на использовании секретных ключей, и новые криптографические алгоритмы с открытым ключом, основанные на использовании ключей двух типов: секретного (закрытого) и открытого.
В криптографии с открытым ключом имеются, по крайней мере, два ключа, один из которых невозможно вычислить из другого. Если ключ расшифрования вычислительными методами невозможно получить из ключа зашифрования, то секретность информации, зашифрованной с помощью несекретного (открытого) ключа, будет обеспечена. Однако этот ключ должен быть защищен от подмены или модификации. Ключ расшифрования также должен быть секретным и защищен от подмены или модификации.
Если, наоборот, вычислительными методами невозможно получить ключ зашифрования из ключа расшифрования, то ключ расшифрования может быть не секретным.
Разделение функций зашифрования и расшифрования посредством разделения на две части дополнительной информации, требуемой для выполнения операций, является той ценной идеей, которая лежит в основе криптографии с открытым ключом.
Технология шифрования речи
Наиболее распространенным способом шифрования аналогового речевого сигнала является разбиение его на части.
В этом случае входной речевой сигнал поступает в полосовые фильтры для выделения полос шифруемого спектра. Выходной сигнал каждого фильтра в процессе шифрования подвергается либо перестановке по частоте, либо перевороту спектра (инверсия), либо и тому, и другому одновременно. Затем синтезируется полный шифровальный выходной сигнал.
По этому принципу работает система AVPS (Analog Voice Prived System ) –речевой шифратор (скремблер), который осуществляет перестановку отдельных «вырезок» входного сигнала с помощью полосового фильтра – анализатора. Система имеет 12 ключей шифрования, обусловленных возможными перестановками, что обеспечивает надежность используемого метода.
Система AVPS используется в реальном времени с любыми унифицированными телефонами. Качество шифрования речи высокое, сохраняется узнаваемость абонента.
Находят очень широкое распространение цифровые системы шифрования речевых сигналов. Эти системы обеспечивают высокую надежность шифрования.
В системах шифрования данных используются, в основном, две элементарные системы:
1. Перестановка (биты или подблоки внутри каждого блока входных данных переставляются).
2. Замещение (биты или подблоки внутри каждого блокавходныхданных заменяются).
Разработано большое число алгоритмов шифрования. К числу наиболее эффективных относится алгоритм DES (Data Encryption Standart) – стандарт шифрования данных. Американское национальное бюро по стандартизации NBS узаконило алгоритм DES в качестве стандарта для систем связи. Механизм шифрования в этом алгоритме основывается на использовании ключа длиной 56 бит.
Для защиты промышленной и коммерческой информации на международном и отечественном рынке предлагаются различные технические устройства и комплекты профессиональной аппаратуры шифрования и криптозащиты телефонных и радиопереговоров, деловой переписки и др.
Широкое распространение получили скремблеры и маскираторы, заменяющие речевой сигнал цифровой передачей данных. Производятся средства защиты телетайпов, телексов и факсов. Для этих целей используются шифраторы, выполняемые в виде отдельных устройств, в виде приставок к аппаратам или встраиваемые в конструкцию телефонов, факс-модемов и других аппаратов связи (радиостанции и др.).
Распространенность шифрования как средства обеспечения безопасности теми или иными средствами можно характеризовать следующими данными (рис. 17).
Рис. 17. Распространенность шифрования как средства обеспечения безопасности
Аппаратные, программные, программно-аппаратные и криптографические средства реализуют те или иные услуги информационной безопасности различными механизмами защиты информации, обеспечивающими соблюдение конфиденциальности, целостности, полноты и доступности.
Инженерно-техническая защита информации использует физические, аппаратные, программные и криптографические средства.
Выводы
Комплексная безопасность информационных ресурсов достигается использованием правовых актов государственного и ведомственного уровня, организационных мер и технических средств защиты информации от различных внутренних и внешних угроз.
Правовые меры обеспечения безопасности и защиты информации являются основой порядка деятельности и поведения сотрудников всех уровней и степени их ответственности за нарушение установленных норм.
Криптографическая защита информации - защита информации с помощью ее криптографического преобразования.
Криптографические методы в настоящее время являются базовыми для обеспечения надежной аутентификации сторон информационного обмена, защиты.
К средствам криптографической защиты информации (СКЗИ) относятся аппаратные, программно-аппаратные и программные средства, реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации с целью:
Защиты информации при ее обработке, хранении и передаче;
Обеспечения достоверности и целостности информации (в том числе с использованием алгоритмов цифровой подписи) при ее обработке, хранении и передаче;
Выработки информации, используемой для идентификации и аутентификации субъектов, пользователей и устройств;
Выработки информации, используемой для защиты аутентифицирующих элементов защищенной АС при их выработке, хранении, обработке и передаче.
Криптографические методы предусматривают шифрование и кодирование информации . Различают два основных метода шифрования: симметричный и асимметричный. В первом из них один и тот же ключ (хранящийся в секрете) используется и для зашифрования, и для расшифрования данных.
Разработаны весьма эффективные (быстрые и надежные) методы симметричного шифрования. Существует и национальный стандарт на подобные методы - ГОСТ 28147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования».
В асимметричных методах используются два ключа. Один из них, несекретный (он может публиковаться вместе с другими открытыми сведениями о пользователе), применяется для шифрования, другой (секретный, известный только получателю) - для расшифрования. Самым популярным из асимметричных является метод RSA, основанный на операциях с большими (100-значными) простыми числами и их произведениями.
Криптографические методы позволяют надежно контролировать целостность как отдельных порций данных, так и их наборов (таких как поток сообщений); определять подлинность источника данных; гарантировать невозможность отказаться от совершенных действий ("неотказуемость").
В основе криптографического контроля целостности лежат два понятия:
Электронная подпись (ЭП).
Хэш-функция - это труднообратимое преобразование данных (односторонняя функция), реализуемое, как правило, средствами симметричного шифрования со связыванием блоков. Результат шифрования последнего блока (зависящий от всех предыдущих) и служит результатом хэш-функции.
Криптография как средство защиты (закрытия) информации приобретает все более важное значение в коммерческой деятельности.
Для преобразования информации используются различные шифровальные средства: средства шифрования документов, в том числе и портативного исполнения, средства шифрования речи (телефонных и радиопереговоров), средства шифрова-ния телеграфных сообщений и передачи данных.
Для защиты коммерческой тайны на международном и отечественном рынке предлагаются различные технические устройства и комплекты профессиональной аппаратуры шифрова-ния и криптозащиты телефонных и радиопереговоров, деловой переписки и пр.
Широкое распространение получили скремблеры и маскираторы, заменяющие речевой сигнал цифровой передачей данных. Производятся средства защиты те-летайпов, телексов и факсов. Для этих целей использу-ются шифраторы, выполняемые в виде отдельных уст-ройств, в виде приставок к аппаратам или встраивае-мые в конструкцию телефонов, факс-модемов и других аппаратов связи (радиостанции и другие). Для обеспечения достоверности передаваемых электронных сообщений широко применяется электронная цифровая подпись.
В этой статье вы узнаете, что такое СКЗИ и для чего это нужно. Это определение относится к криптографии - защите и хранению данных. Защиту информации в электронном виде можно сделать любым способом - даже путем отключения компьютера от сети и установки возле него вооруженной охраны с собаками. Но намного проще это осуществить, используя средства криптозащиты. Давайте разберемся, что это и как реализуется на практике.
Основные цели криптографии
Расшифровка СКЗИ звучит как «система криптографической защиты информации». В криптографии канал передачи информации может быть полностью доступен злоумышленникам. Но все данные конфиденциальны и очень хорошо зашифрованы. Поэтому, невзирая на открытость каналов, информацию злоумышленники получить не могут.
Современные средства СКЗИ состоят из программно-компьютерного комплекса. С его помощью обеспечивается защита информации по самым важным параметрам, которые мы и рассмотрим далее.
Конфиденциальность
Прочесть информацию невозможно, если нет на это прав доступа. А что такое СКЗИ и как он шифрует данные? Главный компонент системы - это электронный ключ. Он представляет собой комбинацию из букв и чисел. Только при вводе этого ключа можно попасть в нужный раздел, на котором установлена защита.
Целостность и аутентификация
Это важный параметр, который определяет возможность несанкционированного изменения данных. Если нет ключа, то редактировать или удалить информацию нельзя.
Аутентификация - это процедура проверки подлинности информации, которая записана на ключевом носителе. Ключ должен соответствовать той машине, на которой производится расшифровка информации.
Авторство
Это подтверждение действий пользователя и невозможность отказа от них. Самый распространенный тип подтверждения - это ЭЦП (электронная цифровая подпись). Она содержит в себе два алгоритма - один создает подпись, второй ее проверяет.
Обратите внимание на то, что все операции, которые производятся с электронными подписями, проходят обработку сертифицированными центрами (независимыми). По этой причине подделать авторство невозможно.
Основные алгоритмы шифрования данных
На сегодняшний день распространено немало сертификатов СКЗИ, ключи при шифровании используются различные - как симметричные, так и ассиметричные. И длина ключей достаточна для того, чтобы обеспечить необходимую криптографическую сложность.
Самые популярные алгоритмы, которые используются в криптозащите:
- Симметричный ключ - DES, AES, RC4, российский Р-28147.89.
- С хеш-функциями - например, SHA-1/2, MD4/5/6, Р-34.11.94.
- Асимметричный ключ - RSA.
Во многих странах имеются свои стандарты для шифровальных алгоритмов. Например, в Соединенных Штатах применяют модифицированное AES-шифрование, ключ может быть длиной от 128 до 256 бит.
В Российской Федерации существует свой алгоритм - Р-34.10.2001 и Р-28147.89, в котором применяется ключ размером 256 бит. Обратите внимание на то, что существуют элементы в национальных криптографических системах, которые запрещено экспортировать в другие страны. Вся деятельность, связанная с разработкой СКЗИ, нуждается в обязательном лицензировании.
Аппаратная криптозащита
При установке тахографов СКЗИ можно обеспечить максимальную защиту информации, которая хранится в приборе. Все это реализуется как на программном, так и на аппаратном уровнях.
Аппаратный тип СКЗИ - это устройства, которые содержат специальные программы, обеспечивающие надежное шифрование данных. Также с их помощью происходит хранение информации, ее запись и передача.
Аппарат шифрации выполняется в виде шифратора, подключаемого к портам USB. Существуют также аппараты, которые устанавливаются на материнские платы ПК. Даже специализированные коммутаторы и сетевые карты с криптозащитой можно использовать для работы с данными.
Аппаратные типы СКЗИ устанавливаются довольно быстро и способны с большой скоростью обмениваться информацией. Но недостаток - это достаточно высокая стоимость, а также ограниченная возможность модернизации.
Программная криптозащита
Это комплекс программ, позволяющий осуществлять шифрование информации, которая хранится на различных носителях (флешках, жестких и оптических дисках, и т. д.). Также, если имеется лицензия на СКЗИ такого типа, можно производить шифрование данных при передаче их по сети Интернет (например, посредством электронной почты или чата).
Программ для защиты большое количество, причем существуют даже бесплатные - к таким можно отнести DiskCryptor. Программный тип СКЗИ - это еще и виртуальные сети, позволяющие осуществлять обмен информацией «поверх Интернет». Это известные многим VPN-сети. К такому типу защиты можно отнести и протокол HTTP, поддерживающий шифрование SSL и HTTPS.
Программные средства СКЗИ по большей части используются при работе в Интернете, а также на домашних ПК. Другими словами, исключительно в тех областях, где нет серьезных требований к стойкости и функциональности системы.
Программно-аппаратный тип криптозащиты
Теперь вы знаете, что такое СКЗИ, как работает и где используется. Нужно еще выделить один тип - программно-аппаратный, в котором собраны все самые лучшие свойства обоих видов систем. Такой способ обработки информации на сегодняшний день является самым надежным и защищенным. Причем идентифицировать пользователя можно различными способами - как аппаратными (путем установки флеш-носителя или дискеты), так и стандартным (путем введения пары логин/пароль).
Программно-аппаратными системами поддерживаются все алгоритмы шифрования, которые существуют на сегодняшний день. Обратите внимание на то, что установку СКЗИ должен производить только квалифицированный персонал разработчика комплекса. Понятно, что такое СКЗИ не должно устанавливаться на компьютеры, на которых не осуществляется обработка конфиденциальной информации.
Средства криптографической защиты информации, или сокращенно СКЗИ, используются для обеспечения всесторонней защиты данных, которые передаются по линиям связи. Для этого необходимо соблюсти авторизацию и защиту электронной подписи, аутентификацию сообщающихся сторон с использованием протоколов TLS и IPSec, а также защиту самого канала связи при необходимости.
В России использование криптографических средств защиты информации по большей части засекречено, поэтому общедоступной информации касательно этой темы мало.
Методы, применяемые в СКЗИ
- Авторизация данных и обеспечение сохранности их юридической значимости при передаче или хранении. Для этого применяют алгоритмы создания электронной подписи и ее проверки в соответствии с установленным регламентом RFC 4357 и используют сертификаты по стандарту X.509.
- Защита конфиденциальности данных и контроль их целостности. Используется асимметричное шифрование и имитозащита, то есть противодействие подмене данных. Соблюдается ГОСТ Р 34.12-2015.
- Защита системного и прикладного ПО. Отслеживание несанкционированных изменений или неверного функционирования.
- Управление наиболее важными элементами системы в строгом соответствии с принятым регламентом.
- Аутентификация сторон, обменивающихся данными.
- Защита соединения с использованием протокола TLS.
- Защита IP-соединений при помощи протоколов IKE, ESP, AH.
Подробным образом методы описаны в следующих документах: RFC 4357, RFC 4490, RFC 4491.
Механизмы СКЗИ для информационной защиты
- Защита конфиденциальности хранимой или передаваемой информации происходит применением алгоритмов шифрования.
- При установлении связи идентификация обеспечивается средствами электронной подписи при их использовании во время аутентификации (по рекомендации X.509).
- Цифровой документооборот также защищается средствами электронной подписи совместно с защитой от навязывания или повтора, при этом осуществляется контроль достоверности ключей, используемых для проверки электронных подписей.
- Целостность информации обеспечивается средствами цифровой подписи.
- Использование функций асимметричного шифрования позволяет защитить данные. Помимо этого для проверки целостности данных могут быть использованы функции хеширования или алгоритмы имитозащиты. Однако эти способы не поддерживают определения авторства документа.
- Защита от повторов происходит криптографическими функциями электронной подписи для шифрования или имитозащиты. При этом к каждой сетевой сессии добавляется уникальный идентификатор, достаточно длинный, чтобы исключить его случайное совпадение, и реализуется проверка принимающей стороной.
- Защита от навязывания, то есть от проникновения в связь со стороны, обеспечивается средствами электронной подписи.
- Прочая защита - против закладок, вирусов, модификаций операционной системы и т. д. - обеспечивается с помощью различных криптографических средств, протоколов безопасности, антивирусных ПО и организационных мероприятий.
Как можно заметить, алгоритмы электронной подписи являются основополагающей частью средства криптографической защиты информации. Они будут рассмотрены ниже.
Требования при использовании СКЗИ
СКЗИ нацелено на защиту (проверкой электронной подписи) открытых данных в различных информационных системах общего использования и обеспечения их конфиденциальности (проверкой электронной подписи, имитозащитой, шифрованием, проверкой хеша) в корпоративных сетях.
Персональное средство криптографической защиты информации используется для охраны персональных данных пользователя. Однако следует особо выделить информацию, касающуюся государственной тайны. По закону СКЗИ не может быть использовано для работы с ней.
Важно: перед установкой СКЗИ первым делом следует проверить сам пакет обеспечения СКЗИ. Это первый шаг. Как правило, целостность пакета установки проверяется путем сравнения контрольных сумм, полученных от производителя.
После установки следует определиться с уровнем угрозы, исходя из чего можно определить необходимые для применения виды СКЗИ: программные, аппаратные и аппаратно-программные. Также следует учитывать, что при организации некоторых СКЗИ необходимо учитывать размещение системы.
Классы защиты
Согласно приказу ФСБ России от 10.07.14 под номером 378, регламентирующему применение криптографических средств защиты информации и персональных данных, определены шесть классов: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2, КА1. Класс защиты для той или иной системы определяется из анализа данных о модели нарушителя, то есть из оценки возможных способов взлома системы. Защита при этом строится из программных и аппаратных средств криптографической защиты информации.
АУ (актуальные угрозы), как видно из таблицы, бывают 3 типов:
- Угрозы первого типа связаны с недокументированными возможностями в системном ПО, используемом в информационной системе.
- Угрозы второго типа связаны с недокументированными возможностями в прикладном ПО, используемом в информационной системе.
- Угрозой третьего типа называются все остальные.
Недокументированные возможности - это функции и свойства программного обеспечения, которые не описаны в официальной документации или не соответствуют ей. То есть их использование может повышать риск нарушения конфиденциальности или целостности информации.
Для ясности рассмотрим модели нарушителей, для перехвата которых нужен тот или иной класс средств криптографической защиты информации:
- КС1 - нарушитель действует извне, без помощников внутри системы.
- КС2 - внутренний нарушитель, но не имеющий доступа к СКЗИ.
- КС3 - внутренний нарушитель, который является пользователем СКЗИ.
- КВ1 - нарушитель, который привлекает сторонние ресурсы, например специалистов по СКЗИ.
- КВ2 - нарушитель, за действиями которого стоит институт или лаборатория, работающая в области изучения и разработки СКЗИ.
- КА1 - специальные службы государств.
Таким образом, КС1 можно назвать базовым классом защиты. Соответственно, чем выше класс защиты, тем меньше специалистов, способных его обеспечивать. Например, в России, по данным за 2013 год, существовало всего 6 организаций, имеющих сертификат от ФСБ и способных обеспечивать защиту класса КА1.
Используемые алгоритмы
Рассмотрим основные алгоритмы, используемые в средствах криптографической защиты информации:
- ГОСТ Р 34.10-2001 и обновленный ГОСТ Р 34.10-2012 - алгоритмы создания и проверки электронной подписи.
- ГОСТ Р 34.11-94 и последний ГОСТ Р 34.11-2012 - алгоритмы создания хеш-функций.
- ГОСТ 28147-89 и более новый ГОСТ Р 34.12-2015 - реализация алгоритмов шифрования и имитозащиты данных.
- Дополнительные криптографические алгоритмы находятся в документе RFC 4357.
Электронная подпись
Применение средства криптографической защиты информации невозможно представить без использования алгоритмов электронной подписи, которые набирают все большую популярность.
Электронная подпись - это специальная часть документа, созданная криптографическими преобразованиями. Ее основной задачей являются выявление несанкционированного изменения и определение авторства.
Сертификат электронной подписи - это отдельный документ, который доказывает подлинность и принадлежность электронной подписи своему владельцу по открытому ключу. Выдача сертификата происходит удостоверяющими центрами.
Владелец сертификата электронной подписи - это лицо, на имя которого регистрируется сертификат. Он связан с двумя ключами: открытым и закрытым. Закрытый ключ позволяет создать электронную подпись. Открытый ключ предназначен для проверки подлинности подписи благодаря криптографической связи с закрытым ключом.
Виды электронной подписи
По Федеральному закону № 63 электронная подпись делится на 3 вида:
- обычная электронная подпись;
- неквалифицированная электронная подпись;
- квалифицированная электронная подпись.
Простая ЭП создается за счет паролей, наложенных на открытие и просмотр данных, или подобных средств, косвенно подтверждающих владельца.
Неквалифицированная ЭП создается с помощью криптографических преобразований данных при помощи закрытого ключа. Благодаря этому можно подтвердить лицо, подписавшее документ, и установить факт внесения в данные несанкционированных изменений.
Квалифицированная и неквалифицированная подписи отличаются только тем, что в первом случае сертификат на ЭП должен быть выдан сертифицированным ФСБ удостоверяющим центром.
Область использования электронной подписи
В таблице ниже рассмотрены сферы применения ЭП.
Активнее всего технологии ЭП применяются в обмене документами. Во внутреннем документообороте ЭП выступает в роли утверждения документов, то есть как личная подпись или печать. В случае внешнего документооборота наличие ЭП критично, так как является юридическим подтверждением. Стоит также отметить, что документы, подписанные ЭП, способны храниться бесконечно долго и не утрачивать своей юридической значимости из-за таких факторов, как стирающиеся подписи, испорченная бумага и т. д.
Отчетность перед контролирующими органами - это еще одна сфера, в которой наращивается электронный документооборот. Многие компании и организации уже оценили удобство работы в таком формате.
По закону Российской Федерации каждый гражданин вправе пользоваться ЭП при использовании госуслуг (например, подписание электронного заявления для органов власти).
Онлайн-торги - еще одна интересная сфера, в которой активно применяется электронная подпись. Она является подтверждением того факта, что в торгах участвует реальный человек и его предложения могут рассматриваться как достоверные. Также важным является то, что любой заключенный контракт при помощи ЭП приобретает юридическую силу.
Алгоритмы электронной подписи
- Full Domain Hash (FDH) и Public Key Cryptography Standards (PKCS). Последнее представляет собой целую группу стандартных алгоритмов для различных ситуаций.
- DSA и ECDSA - стандарты создания электронной подписи в США.
- ГОСТ Р 34.10-2012 - стандарт создания ЭП в РФ. Данный стандарт заменил собой ГОСТ Р 34.10-2001, действие которого официально прекратилось после 31 декабря 2017 года.
- Евразийский союз пользуется стандартами, полностью аналогичными российским.
- СТБ 34.101.45-2013 - белорусский стандарт для цифровой электронной подписи.
- ДСТУ 4145-2002 - стандарт создания электронной подписи в Украине и множество других.
Стоит также отметить, что алгоритмы создания ЭП имеют различные назначения и цели:
- Групповая электронная подпись.
- Одноразовая цифровая подпись.
- Доверенная ЭП.
- Квалифицированная и неквалифицированная подпись и пр.
