Автор: Пользователь скрыл имя, 10 Января 2012 в 19:47, курсовая работа
Термин "безопасность информационных технологий" понимается специалистами по-разному, причем чаще всего имеется в виду какой-то один аспект этой проблемы. Например, с точки зрения производителя источников бесперебойного питания серьезную угрозу для вычислительной системы представляет нестабильность энергосети, а с позиции разработчика антивирусных программ - риск уничтожения бесценных данных. Каждый из этих аспектов, безусловно, заслуживает отдельного изучения, но для потребителя важно обеспечить безопасность вообще, а не только по отдельным рискам.
Перед потребителем стоят конкретные задачи - наладить производственный процесс, бухгалтерский или складской учет, управление финансами и кадрами, т.е. обеспечить бизнес-процесс. И если какая-либо реализация информационных технологий (некая совокупность вычислительных систем, средств связи, специализированного оборудования, программ и т.п.) позволяет решить эту задачу оптимальным способом, потребитель тратит время и деньги на ее внедрение. Но доверив бизнес-процесс информационной системе, он попадает в прямую зависимость от ее работоспособности. Эта зависимость критична ровно настолько, насколько критичен для фирмы соответствующий бизнес-процесс. Другими словами, если по любой причине оказалась неработоспособной система, отвечающая за ключевой бизнес-процесс, то это ставит под угрозу существование всего предприятия. И для потребителя безопасность информационных технологий - это проблема, связанная с обеспечением их правильного и бесперебойного функционирования.
Введение 3
1.Методы защиты информации 4
1.1.Криптографические методы 4
1.1.1.Симметричные криптосистемы 5
1.1.2.Системы с открытым ключом 10
1.1.3.Электронная подпись 15
1.1.4.Квантовая криптография 16
1.2.Шифрование дисков 18
1.3.Метод парольной защиты 19
1.4.Методы защиты информации в Internet 20
2.Обеспечение безопасности информационных технологий 26
2.1.Защита от сбоев оборудования 26
2.2.Защита от вредоносных программ 28
2.3.Административные меры защиты 30
3.Программа 31
Заключение 36
Литература 37
Вообще же все предлагаемые сегодня криптосистемы с открытым ключом опираются на один из следующих типов необратимых преобразований:
Здесь же следует отметить, что алгоритмы криптосистемы с открытым ключом (СОК) можно использовать в трех назначениях.
1. Как самостоятельные средства защиты передаваемых и хранимых данных.
2. Как средства для распределения ключей. Алгоритмы СОК более трудоемки, чем традиционные криптосистемы. Поэтому часто на практике рационально с помощью СОК распределять ключи, объем которых как информации незначителен. А потом с помощью обычных алгоритмов осуществлять обмен большими информационными потоками.
Несмотря на довольно большое число различных СОК, наиболее популярна - криптосистема RSA, разработанная в 1977 году и получившая название в честь ее создателей: Рона Ривеста4, Ади Шамира и Леонарда Эйдельмана.
Они воспользовались тем фактом, что нахождение больших простых чисел в вычислительном отношении осуществляется легко, но разложение на множители произведения двух таких чисел практически невыполнимо. Доказано (теорема Рабина), что раскрытие шифра RSA эквивалентно такому разложению. Поэтому для любой длины ключа можно дать нижнюю оценку числа операций для раскрытия шифра, а с учетом производительности современных компьютеров оценить и необходимое на это время.
Возможность гарантированно оценить защищенность алгоритма RSA стала одной из причин популярности этой СОК на фоне десятков других схем. Поэтому алгоритм RSA используется в банковских компьютерных сетях, особенно для работы с удаленными клиентами (обслуживание кредитных карточек).
В настоящее время алгоритм RSA используется во многих стандартах, среди которых SSL, S-HHTP, S-MIME, S/WAN, STT и PCT.
Открытый ключ публикуется и доступен каждому, кто желает послать владельцу ключа сообщение, которое зашифровывается указанным алгоритмом. После шифрования, сообщение невозможно раскрыть с помощью открытого ключа. Владелец же закрытого ключа без труда может расшифровать принятое сообщение.
В настоящее время алгоритм RSA активно реализуется как в виде самостоятельных криптографических продуктов5, так и в качестве встроенных средств в популярных приложениях6.
Важная проблема практической реализации - генерация больших простых чисел. Решение задачи «в лоб» - генерация случайного большого числа n (нечетного) и проверка его делимости на множители от 3 вплоть до n0.5. В случае неуспеха следует взять n+2 и так далее.7
В принципе в качестве p и q можно использовать «почти» простые числа, то есть числа для которых вероятность того, что они простые, стремится к 1. Но в случае, если использовано составное число, а не простое, криптостойкость RSA падает. Имеются неплохие алгоритмы, которые позволяют генерировать «почти» простые числа с уровнем доверия 2-100.
Другая проблема - ключи какой длины следует использовать?
Для практической реализации алгоритмов RSA полезно знать оценки трудоемкости разложения простых чисел различной длины, сделанные Шроппелем(Табл.2).
Таблица 2.
| log10 n | Число операций | Примечания |
| 50 | 1.4*1010 | Раскрываем на суперкомпьютерах |
| 100 | 2.3*1015 | На пределе современных технологий |
| 200 | 1.2*1023 | За пределами современных технологий |
| 400 | 2.7*1034 | Требует существенных изменений в технологии |
| 800 | 1.3*1051 | Не раскрываем |
В конце 1995 года удалось практически реализовать раскрытие шифра RSA для 500-значного ключа. Для этого с помощью сети Интернет было задействовано 1600 компьютеров.
Сами авторы RSA рекомендуют использовать следующие размеры модуля n:
Третий немаловажный аспект реализации RSA - вычислительный. Ведь приходится использовать аппарат длинной арифметики. Если используется ключ длиной k бит, то для операций по открытому ключу требуется О(k2) операций, по закрытому ключу - О(k3) операций, а для генерации новых ключей требуется О(k4) операций.
Криптографический пакет BSAFE 3.0 (RSA D.S.) на компьютере Pentium-90 осуществляет шифрование со скоростью 21.6 Кбит/c для 512-битного ключа и со скоростью 7.4 Кбит/c для 1024 битного. Самая «быстрая» аппаратная реализация обеспечивает скорости в 60 раз больше.
По сравнению с тем же алгоритмом DES, RSA требует в тысячи и десятки тысяч раз большее время.
Данная система является альтернативой RSA и при равном значении ключа обеспечивает ту же криптостойкость9.
В отличие от RSA метод Эль-Гамаля основан на проблеме дискретного логарифма. Этим он похож на алгоритм Диффи-Хелмана. Если возводить число в степень в конечном поле достаточно легко, то восстановить аргумент по значению (то есть найти логарифм) довольно трудно.
Основу системы составляют параметры p и g - числа, первое из которых - простое, а второе - целое.
Генерируем секретный ключ а и вычисляем открытый ключ y = gа mod p. Если необходимо послать сообщение m, то выбирается случайное число k, меньшее p и вычисляется
y1 = gk mod p и
y2 = m Å yk,
где Å означает побитовое сложение по модулю 2. Затем посылаем (y1,y2). Получив зашифрованное сообщение, восстанавливаем его:
m = (y1a mod p) Å y2.
Алгоритм цифровой подписи DSA, разработанный NIST (National Institute of Standard and Technology) и являющийся частью стандарта DSS частично опирается на рассмотренный метод.
Эллиптические кривые - математический объект, который может определен над любым полем (конечным, действительным, рациональным или комплексным). В криптографии обычно используются конечные поля. Эллиптическая кривая есть множество точек (x,y), удовлетворяющее следующему уравнению:
y2 = x3 + ax + b,
а также бесконечно удаленная точка. Для точек на кривой довольно легко вводится операция сложения, которая играет ту же роль, что и операция умножения в криптосистемах RSA и Эль-Гамаля.
В реальных криптосистемах на базе эллиптических уравнений используется уравнение
y2 = x3 + ax + b mod p,
где р - простое.
Проблема дискретного логарифма на эллиптической кривой состоит в следующем: дана точка G на эллиптической кривой порядка r (количество точек на кривой) и другая точка Y на этой же кривой. Нужно найти единственную точку x такую, что Y = xG, то есть Y есть х-я степень G.
В чем состоит проблема аутентификации данных?
В конце обычного письма или документа исполнитель или ответственное лицо обычно ставит свою подпись. Подобное действие обычно преследует две цели. Во-первых, получатель имеет возможность убедиться в истинности письма, сличив подпись с имеющимся у него образцом. Во-вторых, личная подпись является юридическим гарантом авторства документа. Последний аспект особенно важен при заключении разного рода торговых сделок, составлении доверенностей, обязательств и т.д.
Если подделать подпись человека на бумаге весьма непросто, а установить авторство подписи современными криминалистическими методами - техническая деталь, то с подписью электронной дело обстоит иначе. Подделать цепочку битов, просто ее скопировав, или незаметно внести нелегальные исправления в документ сможет любой пользователь.
С широким распространением в современном мире электронных форм документов (в том числе и конфиденциальных) и средств их обработки особо актуальной стала проблема установления подлинности и авторства безбумажной документации.
В разделе криптографических систем с открытым ключом было показано, что при всех преимуществах современных систем шифрования они не позволяют обеспечить аутентификацию данных. Поэтому средства аутентификации должны использоваться в комплексе и криптографическими алгоритмами.
Иногда
нет необходимости
Рисунок 3.
В 1991 г. Национальный институт стандартов и технологии (NIST) предложил для появившегося тогда алгоритма цифровой подписи DSA (Digital Signature Algorithm) стандарт DSS (Digital Signature Standard), в основу которого положены алгоритмы Эль-Гамаля и RSA. 10
1.1.4.Квантовая криптография
Идеи квантового компьютера и квантовой криптографии возникли через сто лет после рождения квантовой физики. Возможность построения квантовых компьютеров и систем связи подтверждается современными теоретическими и экспериментальными исследованиями.
Одной из основных проблем современной криптографии является безопасное распределение ключей, в частности защита от атак типа «человек посередине» при использовании алгоритмов с открытым ключом. Перед началом безопасного «общения» происходит обмен ключами. Это должно произойти так, чтобы никакая третья сторона не смогла узнать даже его части или дать вместо ваших ключей свои, фальшивые, чтобы тайно читать переписку. Задача безопасной пересылки ключей может быть решена с помощью квантовой рассылки ключей QKD (Quantum Key Distribution). Надежность метода основана на нерушимости законов квантовой механики, злоумышленник никаким способом не сможет отвести часть сигнала с передающей линии, так как нельзя поделить электромагнитный квант на части. Любая попытка третьей стороны вмешаться в процесс передачи вызовет очень высокий уровень ошибок. Как говорят специалисты, степень надежности в данной методике выше, чем в случае применения алгоритмов с парными ключами (например, RSA).
Первый протокол квантовой криптографии (BB84) был предложен и опубликован в 1984 году Беннетом (IBM) и Брассардом (идея была развита Экертом в 1991 году). В основе метода квантовой криптографии лежит наблюдение квантовых состояний фотонов. Отправитель задает эти состояния, а Получатель их регистрирует. Затем Получатель и Отправитель совместно обсуждают наблюдений. Обсуждение касается ошибок, внесенных шумами или злоумышленником, и не раскрывает содержимого переданного сообщения.