Реферат: Безопасность в распределенных системах представляет собой сложную и многостороннюю проблему

7. ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ

Ц. ОБЩИЙ ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Безопасность в распределенных системах представляет собой сложную и многостороннюю проблему. Важность и необходимость ее решения возрастает в связи с увеличением объемов информации, хранимой и обрабатываемой в вычислительных системах и передаваемой по сетям связи. Общая задача обеспечения безопасности в распределенных системах может быть разделена на три подзадачи: защита ресурсов (в частности, информации), заключающаяся в создании механизма, исключающего несанкционированный доступ к ресурсам; защита систем связи, состоящая в разработке мер противодействия угрозам активного и пассивного перехвата информации, передаваемой по сетям связи; аутентификация пользователей.

В распределенных вычислительных системах, объединяющих одну или несколько многопроцессорных ЭВМ, а также большое количество рабочих станций и терминалов, включенных в общую сеть, управление и защита реализуются через распределенную операционную систему.

7.1.1. Механизмы защиты ресурсов в распределенных системах

Механизм защиты от несанкционированного доступа к ЭВМ и системным ресурсам является частью механизмов распределенной операционной системы и обычно входит в ее ядро безопасности.

Вычислительные системы должны быть не только защищенными и безопасными, но и быть в состоянии продемонстрировать эти свойства пользователям. Это может быть сделано с помощью различных моделей безопасности, так как общепринятая модель безопасности распределенных систем отсутствует. Данное обстоятельство затрудняет обсуждение проблем в общем виде.

Существует множество различных подходов к построению механизмов защиты. Все они основаны на определенных моделях управления доступом. При этом используется абстрактная структура операционной системы или концепция безопасности, принятая для вооруженных сил США.

Модели управления доступом могут быть реализованы как модели систем дискреционного доступа (доступ к объекту или ресурсу предоставляется или не предоставляется любому пользователю по решению "владельца" объекта) или как модели систем недискреционного (мандаторного) доступа (доступ к объекту или ресурсам предоставляется или не предоставляется на основе категории секретности информации и допуска, присвоенного пользователю).

Известны и применяются следующие модели/механизмы управления доступом: матричная модель, решетчатая модель (модель Деннинга), модель Белла-ЛаПадула, модель информационного потока, механизм ядра безопасности.

7.1.2. Матричная модель доступа

Модель основана на абстрактном представлении структуры операционной системы. Она отображает политику управления доступом, состоящую в том, что права доступа каждого пользователя к каждому объекту определяются как входы матрицы. В распределенной системе объектами могут быть главные и другие ЭВМ, терминалы, доступ к которым контролируется, а также объекты внутри ЭВМ, например процессы, файлы, принтеры .доступ к которым традиционно контролируется централизованно системными средствами. Внутренние объекты ЭВМ могут быть включены в матрицу как объекты, обслуживающие главные ЭВМ. Матричная модель может быть реализована как модель системы дискреционного управления доступом.

7.1.3. Важная особенность матричной модели доступа

Особенность состоит в том, что управление доступом к информации (файлам) осуществляется на основе категории секретности информации и категории допуска пользователей. При этом доступ к информации разрешается или не разрешается без учета семантики данной информации.

Благодаря общности, простоте и возможности реализации различными способами матричная модель управления доступом нашла широкое применение в централизованных вычислительных системах. Она была также расширена для применения в распределенных системах. Основной недостаток этой модели состоит в ее уязвимости к воздействию программ типа "троянский конь" и компьютерных вирусов. Другим ее недостатком является то, что она не учитывает семантику информации. Это серьезный недостаток, так как во" многих реальных системах, например военных, банковских, коммерческих и медицинских, обрабатывается секретная информация.

7.1.4. Модель Деннинга (Denning), или решетчатая модель

Эта модель является расширением матричной модели, где степень защиты зависит от определения потока защищенной информации. В этой модели решетка представляет собой конечное множество частично упорядоченных элементов - такое, что для каждой пары элементов имеются верхняя граница и наибольшая нижняя граница. С точки зрения безопасности это означает, что имеется множество частично упорядоченных классов доступа, из которых выбирается пара, соответствующая категории допуска пользователя и категории секратности информации. Таким образом, данная модель учитывает категорию секратности, категорию допуска пользователя и правила определения категории секретности. Она построена с учетом присвоения категории секретности, принятой в министерстве обороны США. Решетчатую модель можно использовать и в коммерческих системах. При этом объектам присваивается определенная категория секретности, а субъектам (пользователям) - категории допуска. Данная модель может быть реализована как модель системы недискреционного управления доступом.

7.1.5. Модель Белла - Ла Падула (Bell • La Padula]

Ее можно рассматривать как пример решетчатой модели. Ее авторы представили ядро безопасности системы как машину с конечным числом состояний, переход которой из одного состояния безопасности в другое определяется правилами безопасности. Эта модель является наиболее известной моделью системы управления доступом. В ней кроме объектов и субъектов матричной модели доступа учитываются и категории секретности информации, принятые для защищенных военных систем. Следовательно, каждый объект системы имеет определенную категорию секретности, а каждый субъект - допуск с указанием разрешенной секретности. С моделью связаны две основные аксиомы:

пользователь не может считывать информацию, категория секретности которой выше разрешенного для него уровня секретности;

пользователь не имеет права понизить категорию секретности информации.

Модель потока информации, предложенная Деннингом, также основана на концепции решетчатой модели. Однако в ней вместо перечня аксиом, определяющих права пользователя на доступ, требуется, чтобы любая передача информации определялась порядком обмена потоками информации между классами безопасности. Таким образом, основное внимание здесь обращено на поток информации от одного объекта к другому, а не на рассмотрение индивидуальных запросов на доступ к объекту. Преимущества такого доступа состоят в большей гибкости анализа потоков в каналах с памятью и большей детализации этого анализа.

Механизм ядра безопасности. Под ядром безопасности понимается небольшое подмножество элементов системы, на которое возлагается ответственность за безопасность всей системы. Ставится условие, что это подмножество будет контролировать все возможные пути доступа в систему, действовать правильно и независимо, так что его действия не могут быть фальсифицированы.

Рашби (Rushby) и Рэндел (Randell) всесторонне исследовали возможности защиты распределенных систем с использованием концепции ядра безопасности. Они приняли, что распределенная система состоит из небольших ЭВМ, безопасность которых доказуема, и некоторого количества больших защищенных ЭВМ. Безопасность в такой системе достигается:

частично путем физического разделения отдельных ее элементов;

частично за счет управления доступом к незащищенным элементам и связью между ними посредством ядра безопасности.

Концепция механизма ядра безопасности рассматривается как общая модель , однако ее реализация более тесно связана с ЭВМ. Это объясняется тем, что данный механизм построен на концепции монитора обращений в систему, позволяющей реализовать специфическую совокупность стратегии безопасности.

7.1.6. Монитор обращений в систему

Концепция монитора обращений в систему объединяет субъекты, объекты , базу данных монитора (называемую также санкционирующей, или разрешающей базой данных) и механизм контроля. К числу субъектов относятся пользователи, процессы или потоки заданий, запрашивающие доступ к объектам. Объектами являются файлы, программы, терминалы и магнитные ленты с записанной на них информацией. В мониторе обращения (рис.7.1.1.) субъекты получают доступ к объектам на основании разрешений (содержащихся в базе данных монитора). Каждое обращение к информации или изменение разрешений должно проходить через монитор обращений

Общая концепция монитора обращений хорошо согласуется с представлениями о ядре безопасности операционной системы и многоуровневых абстрактных машинах. При этом ядро безопасности реализует абстракцию монитора обращений и является последним иерархическим уровнем системы, ответственным за see относящиеся к безопасности операции. Если это ядро безопасности мало и оно должно быть таким, исходя из требований производительности системы, то можно подвергнуть его анализу с целью выявления слабых мест и доказать корректность его реализации. Однако в реальных операционных системах общего назначения трудно идентифицировать и выделить все относящиеся к безопасности функции без образования относительно большого и медленно действующего ядра безопасности.




7.1.7. Реализация матричного управления доступом

В матрице доступа субъекты обычно представляются ее строками, а объекты - столбцами, и право доступа, определяемое входами матрицы, соответствует операциям, которые могут быть выполнены над объектами. Однако, несмотря на то, что эта модель простая, ее практическая реализация может оказаться малоэффективной и дорогостоящей, так как обычно матрица доступа является сильно разреженной. Кроме того, в распределенных системах еще один фактор существенно усложняет реализацию: географическая разделенность объектов и субъектов.

С учетом разреженности матрицы доступа, особенностей распределенных систем и принципов разработки предложены три общие схемы управления доступом к ресурсам распределенных вычислительных систем ( на основе матрицы доступа ): контрольный список доступа (access control list), полномочия (capabilities) и механизм замок/ключ (lock/key mechanism).

7.1.8. Контрольный список доступа

Схема с контрольным списком доступа является результатом разложения матрицы доступа по столбцам. Каждый объект имеет монитор, обеспечивающий контроль непосредственно доступа к объекту. Таким образом, контрольный список доступа к конкретному объекту содержит перечень субъектов, имеющих право доступа к объекту, и определяет эти права. Типичный пример применения контрольного списка доступа - управление доступом к файлам директорий.

Система безопасности на основе контрольного списка доступа имеет важные особенности. Список проверяется при каждом доступе. С точки зрения безопасности это весьма желательно, но, если список очень длинный, это создает дополнительную нагрузку на систему. Этот недостаток может быть устранен применением ассоциативного поиска или использованием кэш-памяти для списка только активно действующих субъектов. Право доступа может быть предоставлено субъекту путем добавления новой записи в списке субъектов с указанием идентификатора субъекта и разрешенных ему операций на объекте.

Права доступа могут быть легко отменены путем вычеркивания соответствующих записей в контрольном списке доступа. Так же просто определяется, кто имеет право доступа к конкретному объекту и что могут делать субъекты, имеющие право доступа. Поскольку каждый объект связан с определенным контрольным списком доступа, объекты могут быть объединены в группы, которым присваиваются имена в соответствии со стратегией поиска. Такое группирование объектов не зависит от принятой политики безопасности. Кроме того, при этом сравнительно легко можно контролировать такие атрибуты, как владение ресурсами.

Установлено, что применение контрольного списка доступа в распределенной системе не требует специальных изменений операционной системы и добавления каких - либо полей в сообщении, а реализация управления доступом к объектам по контрольному списку не связана с дополнительными трудностями.

Преимущества такой системы состоят в следующем: для конкретного объекта можно легко и эффективно определить, какие субъекты имеют доступ к нему; отмена ранее предоставленных привилегий не требует больших затрат. Единственный недостаток заключается в трудности определить, какие права доступа к информации или ресурсам должны быть предоставлены каждому конкретному субъекту.

7.1.9. Полномочия субъектов

Схема с полномочиями субъектов является результатом разложения матрицы доступа по строкам. В этой схеме каждому субъекту соответствует список объектов, к которым субъект имеет право доступа, с определением этого права. В распределенных системах полномочия непосредственно связаны с именами субъектов. Кроме того, полномочия используются по запросу, содержащемуся в сообщении, поступающем в монитор (сервер) объекта.

Полномочие - это неподдающийся фальсификации мандат, связанный с конкретным объектом. Он устанавливает один или более разрешенных режимов и позволяет его держателю получать доступ к объекту. Концепция полномочий объединяет обращение к объекту с разрешением доступа. Сравнение управления доступом по полномочиям с управлением по контрольному списку доступа показывает, что метод полномочий в большей мере соответствует принципу минимальных привилегий и допускает передачу прав на доступ между процессами и администратором управления доступом без обращению к серверу ресурса. Преимущества данной системы состоят в том, что в основную память необходимо вводить данные, относящиеся только к активным субъектам, и для конкретного субъекта легко определить совокупность объектов, к которым он имеет доступ, а также его права по данному доступу. Недостатком является трудность определения для конкретного объекта субъектов, имеющих к нему доступ и их прав. Отмена привилегий связана Сч еще большими трудностями, так как при этом в системе может остаться значительное количество копий недействующих полномочий.

Предложено множество вариантов различных полномочий. Некоторые из них реализованы в экспериментальных распределенных операционных системах. К числу этих полномочий относятся следующие:

1. Полномочия с зашифрованной цифровой подписью. В этом случае полномочие состоит из двух основных частей: идентификатора объекта и некоторой информации, относящейся к правам доступа (рис.7.1.2,а). Администратор управления доступом расширяет это полномочие добавлением некоторого количества избыточных бит к последовательности цифровой подписи.

2. Полномочия, разработанные Ливерморской национальной лабораторией и используемые для защиты специфического локального идентификатора объекта и адреса сервера, локального идентификатора объекта и двух дополнительных полей, которые могут содержать реквизиты ( в виде набора стандартных бит и полей), указывающие объекту (процессу) характер полномочия, а также некоторую избыточную информацию или пароль, защищающие локальный идентификатор от подделки.

3. Полномочия, разработанные фирмой Amoeba - зашифрованные полномочия, используемые в распределенной операционной системе Amoeba для защиты текста сообщения (рис 7.1.2. в). Полномочие состоит из четырех полей, два из которых относятся к защите. Это поле Прав доступа, содержащее 1 бит для каждой разрешенной операции на указанном объекте, и поле случайной величины, выбираемой для защиты объекта. В системе Amoeba полномочия являются разреженными, а имена портов выбираются случайно. Это значит, что если процессу неизвестно имя порта, то он не может получить доступ к службам (ресурсам) через этот порт.

4. Полномочия, определяемые паролями. Полномочие этого типа состоит из двух частей:

специфического идентификатора объекта и собственно пароля (рис.7.1.2.г). Это полномочие не шифруется и определяется как последовательность (длиной 128 бит), идентифицирующая некоторый объект; она может быть использована для получения доступа к этому объекту. Целостность полномочия с паролем зависит от выбранного пароля. Так как длина пароля равна 64 бит, его трудно угадать. Поскольку генераторы псевдослучайных чисел имеют конечную сложность и выдаваемые ими числа могут быть предсказаны, используются специальные приборы в качестве источников непредсказуемых чисел.

7.1.10. Обусловленные полномочия (обобщенны обычные полномочия)

Их неформально можно определить как обычные полномочия, связанные с рядом условий (рис.7.1.2. д). Полномочие этого типа может быть защищено, за исключением общего идентификатора, определяющего адрес объекта. Оно содержит два элемента, относящиеся к защите: право на доступ в виде набора бит доступа, определяющего, какие операции на объекте разрешены по этому полномочию; замок-последовательность неповторяющихся чисел, генерируемых системой для отображения условий. Вместе с тем можно считать, что условия представляют собой замки полномочия. Замок используется для гарантии того, что полномочие будет использовано только при правильном условии. Для обеспечения защиты на основе обусловленных полномочий используется защищенный ключ в виде особого числа, генерируемого системой.

Механизм замок/ключ. Эта система объединяет преимущества управления доступом на основе контрольного списка доступа и полномочий. В системе, использующей этот механизм, данные о каждом субъекте вводятся в память вместе со списком его полномочий. Однако в этом случае полномочие представляет собой пару (О, К), где О означает объект, к которому субъекту S разрешен доступ с использованием ключа К. С другой стороны, для каждого объекта имеется контрольный список доступа, состоящий из пар (L,A), где L- замок и А - атрибут доступа. Этот список называется также список замков.

Когда субъект S делает В попыток получить доступ к объекту О, система защиты выполняет следующие операции:

пара (0,К) из списка полномочий субъекта S передается в монитор объекта О;

доступ к объекту О разрешается его монитором в том и только в том случае, если пара (L,A) из списка замков такая, что K-L, а В является подмножеством А.

Следует отметить, что рассмотренные выше схемы ориентированы на общую защиту и не имеют определенных критериев, относящихся к конкретным системам безопасности. Поэтому они могут быть применены для специальной защиты ЭВМ.

Основные аспекты отмены прав на доступ. В динамической системе, т.е. в такой, в которой допускается передача прав доступа во время выполнения процесса, а не только при его инициировании, иногда возникает необходимость аннулирования разрешения на доступ или отмены прав на доступ к объектам, коллективно используемым различными пользователями.

Механизмы защиты в этом случае создают некоторую дополнительную нагрузку на систему, вызывающую необходимость проверки привилегий процессов (субъектов) при их попытке получения доступа к объектам. В динамических системах эти нагрузки связаны с передачей привилегий и количество отмен прав на доступ может быть довольно большим. Поэтому системы защиты, предоставляющие эту услугу, должны разрабатываться так, чтобы эти дополнительные нагрузки были минимальными. Один из способов их уменьшения состоит в том, чтобы полностью исключить случаи отмены прав доступа или существенно снизить частоту их возникновения. Однако это противоречит часто возникающей необходимости передачи прав на доступ, связанной с взаимодействием процессов. Поэтому представляется эффективной передача прав доступа субъектам, для которых вероятность отмены этих прав и привилегий мала.

Несмотря на большое количество работ, посвященных отмене прав доступа и полномочий

в распределенных системах разработан только один эффективный метод, применимый в распределенных операционных системах.

Способы реализации распределенного управления доступом. Матричное распределенное управление доступом может быть реализовано путем организации взаимодействия между ядрами безопасности операционных систем или через механизмы, заложенные в процессах пользователей. Следует отметить, что в наиболее распространенных операционных системах распределенное управление доступом на основе взаимодействия ядер безопасности не имеет преимуществ перед управлением доступом, реализованным через процессы. Обработка информации по доступу в ядрах безопасности системы требует передачи двух сообщений, если передается главный идентификатор или полномочие. При этом одно сообщение исходит от ядра источника к ядру получателя, а другое - от процесса источника к процессу получателя. Поскольку распределенное управление доступом, реализованное через процессы, требует посылки только одного сообщения для передачи главного идентификатора или полномочия, эта схема более предпочтительна для передачи главного идентификатора или полномочия, эта схема более предпочтительна по простоте и показателю эффективность/стоимость.





Защита идентификаторов. В схемах управления доступом на основе контрольного списка и полномочий необходим защищенный идентификатор, который не может быть фальсифицирован или похищен. Криптографические методы и решение о том, какие компоненты могут считаться защищенными, формируют основу для решения вопроса о выборе схемы защиты для создания работающей системы. Таким образом, можно считать, что от того, насколько хорошо защищена информация, относящаяся к управлению доступом, зависят виды угроз, которым должна противодействовать каждая схема защиты. К мерам противодействия относятся защита от подлогов и от хищения информации, относящейся к управлению доступом. Важное значение имеют также криптостоякость алгоритмов шифрования, процедуры обработки криптографической информации, протоколы управления ключами и степень поддержки схем защиты в различных частях распределенной системы.

Реализация управления потоками информации. Рассмотрим схему управления доступом, являющуюся расширением схем управления на основе полномочий и модифицированного контрольного списка доступа. Полномочие в этой схеме , названное полномочием по допуску к секретности информации (clearence capibility), представлено на рис 7.1.3.3. Полномочие по допуску - это защищенный идентификатор с дополнительной избыточной информацией для защиты и уровнем безопасности, указывающим, к каким классам информации (или объектам) может получить доступ субъект, имеющий определенный допуск.

Использование этого полномочия иллюстрирует рис. 7.1.3.6. После принятия полномочия по допуску выполняются следующие процедуры сравнения. Сначала содержание поля допуска субъекта сравнивается с категорией секретности объекта, к которому запрашивается доступ. На этом этапе применяются известные правила доступа к секретной информации: простое правило безопасности ( разрешающее доступ субъекта к объекту только при условии, что уровень его допуска не ниже категории секретности объекта) и правило, запрещающее передачу информации с одного уровня секретности на более низкий уровень секретности. Если эти правила выполняются, то считается, что безопасность не нарушается. В противном случае запрашиваемый доступ не разрешается. Далее, если состояние защиты считается безопасным, то поле прав доступа сравнивается с запрашиваемой операцией, чтобы определить, соответствует ли данный запрос на доступ мандаторной и дискреционной стратегиям безопасности. При их соответствии доступ к объекту и выполнение запрашиваемой операции на нем разрешаются. Для комплексного решения задачи обеспечения безопасности в распределенных системах необходимо учесть еще влияние каналов связи, о которых пойдет речь в следующем разделе.



^ БЕЗОПАСНОСТЬ СВЯЗИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Трудности обеспечения безопасности связи в распределенных системах обусловлены следующими факторами:

сети связи и включенные в них ЭВМ доступны большому количеству потенциальных нарушителей;

сети распределенных вычислительных систем общего пользования отличаются большой динамичностью;

сети часто используются в административных сферах, где управление осуществляется беспорядочно или вообще отсутствует;

в сетях используются различные передающие среды, некоторые из них уязвимы к перехвату информации;

в вычислительных сетях используются различные протоколы связи, позволяющие реализовать разные архитектуры;

действующие сети расширяются беспорядочно при простом присоединении к ним новых сетей.

Необходимые меры по защите связи в распределенных вычислительных системах зависят от типа сетей и среды их применения. Для правильного выбора мер защиты необходимо сначала оценить угрозы связи в распределенных системах. Это можно сделать с использованием соответствующей модели безопасности связи. В одной из таких моделей, названной моделью ассоциаций (соединений), принимается, что имеется связь между двумя процессами, т.е. потенциально существует двухсторонний межконцевой (end-to-end) канал передачи данных в распределенной системе. Такая связь называется ассоциацией. При построении модели принималось, что терминальные устройства на обоих концах канала связи располагаются в защищенных зонах. Однако остальная часть соединения (ассоциации) может быть объектом злонамеренных физических воздействий. Допускалось, что в этой распределенной системе имеется нарушитель,который представляется в виде некоторой ЭВМ со злонамеренным управлением, расположенной в канале связи между терминальными устройствами. Это означает, что все передаваемые по каналу сообщения должны проходить через нарушителя.

7.2.1 Угрозы связи (УС) между процессами в распределенных вычислительных системах

УС реализуются посредством получения несанкционированного доступа в распределенную систему. Для определения общих функциональных требований к безопасности связи между процессами в распределенных системах может быть использована модель Кента (Kent) и Войдока (Voydock). Модель учитывает следующие угрозы: наблюдение за выполнением процессов, внесение изменений, ликвидацию информации, ввод ложной информации, задержку, запись, изменение маршрута, дублирование (повторная передача ранее переданных сообщений).

При решении проблемы безопасности связи в распределенных системах необходимо определить, какие задачи должен решать создаваемый механизм защиты и какие средства необходимы для решения этих задач. Основными задачами механизма защиты являются:

противодействие пассивным угрозам и обнаружение активных угроз и действий. В качестве меры противодействия пассивным угрозам применяется шифрование информации. Шифрование в сочетании с протоколами может быть использовано и для решения второй задачи. Следует отметить, что меры обеспечения безопасности связи должны быть направлены не только на обнаружение активных угроз и действий нарушителей, но и автоматическое восстановление нормального функционирования связи после нарушений, если эти нарушения кратковременные.

7.2.2. Меры по обеспечению безопасности связи

Известны три основных подхода к решению проблемы безопасности связи, отличающиеся не только присущими им характеристиками реализации, но и степенью обеспечиваемой ими безопасности. Этими подходами предусматриваются следующие меры: ориентированные на защиту канала связи (link-oriented measures); межконцевой защиты связи на уровне процессов (end-to-end measures); ориентированные на защиту соединений (ассоциаций) между процессами (association oriented measures, или process-level connection oriented measers).

Меры, ориентированные на защиту канала связи, обеспечивают защиту всех сообщений, передаваемых по отдельному каналу, соединяющему два узла сети, т.е. в данном случае каждая ассоциация (или каждое соединение) представлена отдельным каналом. Каждый из таких каналов соответствует канальному уровню передачи данных семиуровневой модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, и нарушитель исходит из того, что легче воздействовать на канал, чем на узел связи.

В вычислительных сетях с защитой каналов связи шифрование информации может выполняться в каждом канале независимо от других каналов. Могут шифроваться протокольная информация управления потоком (например, адреса) и собственно данные. При этом в каждом канале используется свой ключ шифрования. Это означает, что если один канал будет раскрыт, то это не ведет с неизбежностью к раскрытию информации, передаваемой по другим каналам. К преимуществам канально-ориентированной защиты можно отнести прозрачность системы защиты для главных ЭВМ, подключенных к сети, т.е. меры по защите информации реализуются так, что они оказываются совершенно незаметными для пользователей сети. Однако этот подход не свободен от недостатков. Поскольку информация передается в зашифрованном виде только по каналам, но не в пределах узлов связи, возникает необходимость защиты этих узлов. Должны быть защищены и все промежуточные узлы связи. Нарушение безопасности одного промежуточного узла приведет к раскрытию всех сообщений, проходящих через этот узел, несмотря на то, что физическая безопасность узлов отправителей и получателей остается ненарушенной.

Цель подхода, ориентированного на межконцевую безопасность, состоит в защите сообщений, передаваемых между узлами отправителей и получателей так, что нарушение безопасности одного канала не приведет к общему нарушению безопасности При этом подходе требуется высокая степень стандартизации интерфейсов и протоколов, применяемых пользователями.

Основным преимуществом мер межконцевой безопасности является то, что отдельный пользователь или главная ЭВМ могут применить их, не оказывая влияния на других пользователей и главные ЭВМ. Это означает, что затраты на применение таких мер могут быть распределены более точно, чем при подходе, ориентированном на канальную безопасность.

Другое преимущество межконцевого подхода заключается в возможности применения этих | мер в сетях с коммутацией пакетов. Кроме того, этот подход более соответствует | восприятию пользователями требований к защите информации, поскольку меры защиты при этом подходе реализуются только аппаратными средствами, расположенными у отправителей и получателей сообщений. Пользователь может легко определить в каждом конкретном случае, какие меры безопасности следует применить при связи между процессами, в частности, следует ли шифровать только передаваемую информацию либо только адрес, либо то и другое. Таким образом, подход, ориентированный на межконцевую безопасность, имеет большие преимущества по сравнению с подходом, ориентированным на канальную безопасность и применим к открытым системам.

Подход, ориентированный на безопасность соединений (ассоциаций), является дальнейшим развитием подхода, ориентированного на межконцевую безопасность, и имеет такие же преимущества. Кроме того, меры защиты при таком подходе допускают большую гибкость при установлении соединений между терминальными устройствами и не только защищают канал, соединяющий выбранные терминальные устройства, но и значительно снижают вероятность возникновения необнаруживаемых перекрестных (взаимных) помех.

7.2.3. Шифрование данных

Криптография применяется для защиты информации, к которой возможен несанкционированный доступ, и там, где другие меры защиты оказываются неэффективными. Все существующие криптографические системы (криптоалгоритмы) делятся на два возможных класса : симметричные (одноключевые) и асимметричные (двухключевые).

К системам первого класса относится хорошо известная криптосистема на основе стандарта шифрования данных DES. Опыт ее применения показал, что невозможно разработать универсальный алгоритм, который был бы применим для всех целей. Хотя алгоритм DES недостаточно криптостойкий для использования в системах, обрабатывающих информацию категории "совершенно секретно", он вполне применим для обработки информации с низшими категориями секретности, например для защиты распределенных операционных систем, баз данных передачи речевых сообщений и т.д.

Наиболее распространенной криптосистемой второго класса является система RSA (Rivest-Shamir-Adleman), криптостойкость которой основана на трудности решения задач дискретного логарифмирования и разложения больших чисел на простые сомножители. К криптосистемам этого класса относятся также система на основе задачи об укладке рюкзака Маркла и Хелмена (Merkle,Hellmen), система на основе корректирующих кодов Маклиса (McEliece) и др.

При разработке криптографической защиты для распределенных систем необходимо определить примитивные криптографические функции (примитивы), которые могут быть использованы для создания требуемых служб безопасности, а также систему управления ключами. К криптографическим примитивам относятся, например, шифрование, расшифрование, повторное шифрование, аутентификация, проверка полномочий, проверка кода аутентификации сообщений и др.

Управление ключами основывается на многоуровневой иерархии ключей. Например, в схеме с трехуровневой иерархией имеется секретный главный ключ на каждом узле и в каждом терминале вычислительной сети. Этот ключ используется для шифрования всех ключей более низких уровней, которые могут храниться и передаваться по сети в форме шифротекста (криптограммы). Генерирование ключей может осуществляться с использованием псевдослучайных или чисто случайных процедур.

Применение асимметричных криптоалгоритмов частично решает проблему распределения ключей, так как при этом ключи могут храниться и передаваться в открытой форме. Однако в этом случае остается нерешенной проблема аутентичности ключей (отправитель должен быть уверен, что открытый ключ получателя действительно аутентичный).

Ясно, что при любом решении задачи криптографической защиты (на основе симметричной или асимметричной криптосистемы) требуется существовани контрольных или управляющих центров, в функции которых входят проверка аутентичности ключей и инициирование связей между субъектами распределенной системы. Эти центры должны тесно взаимодействовать с серверами имен субъектов. При любом решении важной задачей является создание безопасных каналов связи между субъектами (и объектами) системы и центрами.

Большое значение для работы сетей связи и распределенных систем имеют применяемые сетевые протоколы. Криптографические средства создают потенциально большое количество безопасных каналов связи. Эти каналы управляются протоколами шифрования. Следовательно, протоколы шифрования оказывают влияние на архитектуру и работу распределенных систем.

7.2.4. Аутентификация

В распределенных системах зачастую возникает необходимость ау сертификации взаимодействующих субъектов и объектов, в частности пользователей и сообщений. Аутентификация пользователей может производиться непосредственно по характерным для него признакам (отпечатки пальцев, спектр частот голоса и т.п.) или косвенно, когда вместе с именем пользователя (процесса) предъявляется некоторая секретная информация или особый жетон, которые может предъявить только законный пользователь. Практически косвенная аутентификация пользователей эквивалентна аутентификации сообщений.

Если для шифрования в распределенной системе применяется симметричный криптоалгоритм, то аутентификация тесно связана с секретностью. Аутентичность сообщения