Магистерская работа: Обеспечение информационной безопасности информационно-технологической инфраструктуры электронного правительства в Кыргызской Республике

Алгоритм RSA является повсеместно распространенным, следовательно, при отправке зашифрованных данных или цифрового конверта RSA, получатель почти наверняка сможет вскрыть его, независимо от того использует ли данный корреспондент то же приложение что и отправитель.

При использовании DH велика вероятность, что другая сторона будет иметь необходимый код для расшифровки, хотя этот алгоритм менее распространен и это необходимо учитывать. ECC еще менее распространен, чем DH. Большинство приложений использующих ECC, на сегодняшний день являются закрытыми, т.е. они могут общаться только друг с другом.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что при сочетании симметричных и ассиметричных алгоритмов шифрования наиболее подходящими по соотношению совместимости, стойкости и производительности является сочетание алгоритмов 3DES или AES (для шифрования непосредственно данных) и RSA.(для ЭЦП и шифрования секретного сеансового ключа 3DES, AES).

2.2 Технологии идентификации и аутентификации

Применение открытых каналов передачи данных создает потенциальные возможности для действий злоумышленников (нарушителей). Поэтому одной из важных задач обеспечения информационной безопасности при взаимодействии пользователей является использование методов и средств, позволяющих одной (проверяющей) стороне убедиться в подлинности другой (проверяемой) стороны. Обычно для решения данной проблемы применяются специальные приемы, дающие возможность проверить подлинность проверяемой стороны.

Надежная аутентификация является тем ключевым фактором, который гарантирует, что только авторизованные пользователи получат доступ к контролируемой информации.

Для подтверждения своей подлинности субъект может предъявлять системе разные сущности. В зависимости от предъявляемых субъектом сущностей процессы аутентификации могут быть разделены на следующие категории:

·        на основе знания чего-либо. Примерами могут служить пароль, персональный идентификационный код PIN (Personal Identification Number), а также секретные и открытые ключи, знание которых демонстрируется в протоколах типа запрос-ответ;

·        на основе обладания чем-либо. Обычно это магнитные карты, смарт-карты, сертификаты и устройства touch memory;

·        на основе каких-либо неотъемлемых характеристик. Эта категория включает методы, базирующиеся на проверке биометрических характеристик пользователя (голос, радужная оболочка и сетчатка глаза, отпечатки пальцев, геометрия ладони и др.). В данной категории не используются криптографические методы и средства. Аутентификация на основе биометрических характеристик применяется для контроля доступа в помещения или к какой-либо технике.

Сертификаты и цифровые подписи - если для аутентификации используются сертификаты, то требуется применение цифровых подписей на этих сертификатах. Сертификаты выдаются ответственным лицом в организации пользователя, сервером сертификатов или внешней доверенной организацией. В рамках Интернета появился ряд коммерческих инфраструктур управления открытыми ключами PKI (Public Key Infrastructure) для распространения сертификатов открытых ключей. Пользователи могут получить сертификаты различных уровней.

Процессы аутентификации можно также классифицировать по уровню обеспечиваемой безопасности. В соответствии с данным подходом процессы аутентификации разделяются на следующие типы:

·        аутентификация, использующая пароли и PIN-коды;

·        строгая аутентификация на основе использования криптографических методов и средств;

·        процессы (протоколы) аутентификации, обладающие свойством доказательства с нулевым знанием;

·        биометрическая аутентификация пользователей.

С точки зрения безопасности, каждый из перечисленных типов способствует решению своих специфических задач, поэтому процессы и протоколы аутентификации активно используются на практике.

Основными атаками на протоколы аутентификации являются:

·        маскарад (impersonation). Пользователь пытается выдать себя за другого с целью получения полномочий и возможности действий от лица другого пользователя;

·        подмена стороны аутентификационного обмена (interleaving attack). Злоумышленник в ходе данной атаки участвует в процессе аутентификационного обмена между двумя сторонами с целью модификации проходящего через него трафика;

·        повторная передача (replay attack). Заключается в повторной передаче аутентификационных данных каким-либо пользователем;

·        принудительная задержка (forced delay). Злоумышленник перехватывает некоторую информацию и передает ее спустя некоторое время;

·        атака с выборкой текста (chosen-text attack). Злоумышленник перехватывает аутентификационный трафик и пытается получить информацию о долговременных криптографических ключах.

Для предотвращения таких атак при построении протоколов аутентификации применяются следующие приемы:

·        использование механизмов типа запрос-ответ, меток времени, случайных чисел, идентификаторов, цифровых подписей;

·        привязка результата аутентификации к последующим действиям пользователей в рамках системы. Примером подобного подхода может служить осуществление в процессе аутентификации обмена секретными сеансовыми ключами, которые применяются при дальнейшем взаимодействии пользователей;

·        периодическое выполнение процедур аутентификации в рамках уже установленного сеанса связи и т.п.

Механизм запроса-ответа состоит в следующем. Если пользователь А хочет быть уверенным, что сообщения, получаемые им от пользователя В, не являются ложными, он включает в посылаемое для В сообщение непредсказуемый элемент-запрос X (например, некоторое случайное число). При ответе пользователь В должен выполнить над этим элементом некоторую операцию (например, вычислить некоторую функцию f(X)). Это невозможно осуществить заранее, так как пользователю В неизвестно, какое случайное число X придет в запросе. Получив ответ с результатом действий В, пользователь А может быть уверен, что В - подлинный. Недостаток этого метода - возможность установления закономерности между запросом и ответом.

Механизм отметки времени подразумевает регистрацию времени для каждого сообщения. В этом случае каждый пользователь сети может определить, насколько "устарело" пришедшее сообщение, и решить не принимать его, поскольку оно может быть ложным.

В обоих случаях для защиты механизма контроля следует применять шифрование, чтобы быть уверенным, что ответ послан не злоумышленником. При использовании отметок времени возникает проблема допустимого временного интервала задержки для подтверждения подлинности сеанса. Ведь сообщение с "временным штемпелем", в принципе, не может быть передано мгновенно. Кроме того, компьютерные часы получателя и отправителя не могут быть абсолютно синхронизированы. При сравнении и выборе протоколов аутентификации необходимо учитывать следующие характеристики:

·        наличие взаимной аутентификации. Это свойство отражает необходимость обоюдной аутентификации между сторонами аутентификационного обмена;

·        вычислительная эффективность. Количество операций, необходимых для выполнения протокола;

·        коммуникационная эффективность. Данное свойство отражает количество сообщений и их длину, необходимую для осуществления аутентификации;

·        наличие третьей стороны. Примером третьей стороны может служить доверенный сервер распределения симметричных ключей или сервер, реализующий дерево сертификатов для распределения открытых ключей;

·        гарантии безопасности. Примером может служить применение шифрования и цифровой подписи.

.2.1 Методы аутентификации, использующие пароли

Одной из распространенных схем аутентификации является простая аутентификация, которая основана на применении традиционных многоразовых паролей с одновременным согласованием средств его использования и обработки. Аутентификация на основе многоразовых паролей является простым и наглядным примером использования разделяемой информации. Пока в большинстве защищенных виртуальных сетей VPN (Virtual Private Network) доступ клиента к серверу разрешается по паролю.

Аутентификация на основе многоразовых паролей. Базовый принцип "единого входа" предполагает достаточность одноразового прохождения пользователем процедуры аутентификации для доступа ко всем сетевым ресурсам. Поэтому в современных операционных системах предусматривается централизованная служба аутентификации, которая выполняется одним из серверов сети и использует для своей работы базу данных. В этой базе данных хранятся учетные данные о пользователях сети. В эти учетные данные наряду с другой информацией включены идентификаторы и пароли пользователей.

В схеме простой аутентификации передача пароля и идентификатора пользователя может производиться следующими способами:

·        в незашифрованном виде; например, согласно протоколу парольной аутентификации РАР (Password Authentication Protocol) пароли передаются по линии связи в открытой незащищенной форме;

·        в защищенном виде; все передаваемые данные (идентификатор и пароль пользователя, случайное число и метки времени) защищены посредством шифрования или однонаправленной функции.

Очевидно, что вариант аутентификации с передачей пароля пользователя в незашифрованном виде не гарантирует даже минимального уровня безопасности, так как подвержен многочисленным атакам и легко компрометируется. Чтобы защитить пароль, его нужно зашифровать перед пересылкой по незащищенному каналу. Для этого в схему включены средства шифрования EK и дешифрования DK, управляемые разделяемым секретным ключом K. Проверка подлинности пользователя основана на сравнении присланного пользователем пароля PA и исходного значения PA', хранящегося на сервере аутентификации. Если значения PA и PA' совпадают, то пароль PA считается подлинным, а пользователь А - законным.

Схемы организации простой аутентификации отличаются не только методами передачи паролей, но и видами их хранения и проверки. Наиболее распространенным способом является хранение паролей пользователей в открытом виде в системных файлах, причем на эти файлы устанавливаются атрибуты защиты от чтения и записи (например, при помощи описания соответствующих привилегий в списках контроля доступа операционной системы). Система сопоставляет введенный пользователем пароль с хранящейся в файле парольной записью. При этом способе не используются криптографические механизмы, такие как шифрование или однонаправленные функции. Очевидным недостатком данного способа является возможность получения злоумышленником в системе привилегий администратора, включая права доступа к системным файлам и, в частности, к файлу паролей.

С точки зрения безопасности предпочтительным является метод передачи и хранения паролей с использованием односторонних функций. Обычно для шифрования паролей в списке пользователей используют одну из известных криптографически стойких хэш-функций. В списке пользователей хранится не сам пароль, а образ пароля, являющийся результатом применения к паролю хэш-функции.

В простейшем случае в качестве хэш-функции используется результат шифрования некоторой константы на пароле. Например, односторонняя функция h(·) может быть определена следующим образом:

(P) =EP K (ID),

где P - пароль пользователя;ID - идентификатор пользователя;- процедура шифрования, выполняемая с использованием пароля P в качестве ключа.

Такие функции удобны, если длина пароля и ключа одинакова. В этом случае проверка подлинности пользователя А с помощью пароля РА состоит из пересылки серверу аутентификации отображения ( ) A h P и сравнения его с предварительно вычисленным и хранимым в базе данных сервера аутентификации эквивалентом h'(РА) - рис. 2.17. Если отображения h(PA) и h'(РA) равны, то считается, что пользователь успешно прошел аутентификацию.

Рис. 2.17. Использование односторонней функции для проверки пароля

На практике пароли состоят лишь из нескольких символов, чтобы дать возможность пользователям запомнить их. Короткие пароли уязвимы к атаке полного перебора всех вариантов. Для того чтобы предотвратить такую атаку, функцию h(Р) можно определить иначе, например в следующем виде:

h (P)= EP ÅK (ID),

где К и ID - соответственно ключ и идентификатор отправителя.

Различают две формы представления объектов, аутентифицирующих пользователя:

·        внешний аутентифицирующий объект, не принадлежащий системе;

·        внутренний объект, принадлежащий системе, в который переносится информация из внешнего объекта.

Допустим, что в компьютерной системе зарегистрировано n пользователей. Пусть і-й аутентифицирующий объект і-го пользователя содержит два информационных поля:

·        IDi - неизменный идентификатор і-го пользователя, который является аналогом имени и используется для идентификации пользователя;

·        Ki - аутентифицирующая информация пользователя, которая может изменяться и используется для аутентификации (например, пароль Pi = Ki).

Совокупную информацию в ключевом носителе можно назвать первичной аутентифицирующей информацией i-го пользователя. Очевидно, что внутренний аутентифицирующий объект не должен существовать в системе длительное время (больше времени работы конкретного пользователя). Для длительного хранения следует использовать данные в защищенной форме.

Системы простой аутентификации на основе многоразовых паролей имеют пониженную стойкость, поскольку в них выбор аутентифицирующей информации происходит из относительно небольшого множества слов. Срок действия многоразового пароля должен быть определен в политике безопасности организации, и такие пароли необходимо регулярно изменять. Выбирать пароли нужно так, чтобы они были трудны для угадывания и не присутствовали в словаре.

Аутентификация на основе одноразовых паролей. Суть схемы одноразовых паролей - использование различных паролей при каждом новом запросе на предоставление доступа. Одноразовый динамический пароль действителен только для одного входа в систему, и затем его действие истекает. Даже если кто-то перехватил его, пароль окажется бесполезен. Динамический механизм задания пароля является одним из лучших способов защитить процесс аутентификации от угроз извне. Обычно системы аутентификации с одноразовыми паролями используются для проверки удаленных пользователей.

Известны следующие методы применения одноразовых паролей для аутентификации пользователей:

) Использование механизма временных меток на основе системы единого времени.

) Использование списка случайных паролей, общего для легального пользователя и проверяющего, и надежного механизма их синхронизации.

) Использование генератора псевдослучайных чисел, общего для пользователя и проверяющего, с одним и тем же начальным значением.

Генерация одноразовых паролей может осуществляться аппаратным или программным способом. Некоторые аппаратные средства доступа на основе одноразовых паролей реализуются в виде миниатюрных устройств со встроенным микропроцессором, внешне похожих на платежные пластиковые карточки. Такие карты, обычно называемые ключами, могут иметь клавиатуру и небольшой дисплей.

В качестве примера реализации первого метода рассмотрим технологию аутентификации SecurID на основе одноразовых паролей с использованием аппаратных ключей и механизма временной синхронизации. Эта технология аутентификации разработана компанией Security Dynamics и реализована в коммуникационных серверах ряда компаний, в частности в серверах компании Cisco Systems и др.

При использовании этой схемы аутентификации, естественно, требуется жесткая временная синхронизация аппаратного ключа и сервера. Поскольку аппаратный ключ может работать несколько лет, вполне возможно постепенное рассогласование внутренних часов сервера и аппаратного ключа. Для решения этой проблемы компания Security Dynamics применяет два способа: