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.

Криптография (от древне-греч. κρυπτος – скрытый и γραϕω – пишу) – наука о методах обеспечения конфиденциальности и аутентичности информации.

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные бесполезными для злоумышленника. Такие преобразования позволяют решить два главных вопроса, касающихся безопасности информации:

• защиту конфиденциальности;
• защиту целостности.

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

Известны различные подходы к классификации методов криптографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы:

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

Законный получатель, приняв шифртекст С , расшифровывает его с помощью обратного преобразования Dк(С) и получает исходное сообщение в виде открытого текста М .

Преобразование Ек выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами. Параметр, с помощью которого выбирается отдельное преобразование, называется криптографическим ключом К .

Криптосистема имеет разные варианты реализации: набор инструкций, аппаратные средства, комплекс программ, которые позволяют зашифровать открытый текст и расшифровать шифртекст различными способами, один из которых выбирается с помощью конкретного ключа К .

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

• симметричные (одноключевые) криптосистемы;
• асимметричные (двухключевые) криптосистемы (с открытым ключом).

Симметричное шифрование

Симметричное шифрование, которое часто называют шифрованием с помощью секретных ключей, в основном используется для обеспечения конфиденциальности данных. Для того чтобы обеспечить конфиденциальность данных, пользователи должны совместно выбрать единый математический алгоритм, который будет использоваться для шифрования и расшифровки данных. Кроме того, им нужно выбрать общий (секретный) ключ, который будет использоваться с принятым ими алгоритмом шифрования/дешифрования, т.е. один и тот же ключ используется и для зашифрования, и для расшифрования (слово "симметричный" означает одинаковый для обеих сторон).

Пример симметричного шифрования показан на рис. 2.2 .

Сегодня широко используются такие алгоритмы шифрования, как Data Encryption Standard (DES), 3DES (или "тройной DES") и International Data Encryption Algorithm (IDEA). Эти алгоритмы шифруют сообщения блоками по 64 бита. Если объем сообщения превышает 64 бита (как это обычно и бывает), необходимо разбить его на блоки по 64 бита в каждом, а затем каким-то образом свести их воедино. Такое объединение, как правило, происходит одним из следующих четырех методов:

• электронной кодовой книги (Electronic Code Book, ECB);
• цепочки зашифрованных блоков (Cipher Block Changing, CBC);
• x-битовой зашифрованной обратной связи (Cipher FeedBack, CFB-x);
• выходной обратной связи (Output FeedBack, OFB).

Triple DES (3DES) – симметричный блочный шифр, созданный на основе алгоритма DES, с целью устранения главного недостатка последнего – малой длины ключа (56 бит), который может быть взломан методом полного перебора ключа. Скорость работы 3DES в 3 раза ниже, чем у DES, но криптостойкость намного выше. Время, требуемое для криптоанализа 3DES, может быть намного больше, чем время, нужное для вскрытия DES.

Алгоритм AES (Advanced Encryption Standard), также известный как Rijndael – симметричный алгоритм блочного шифрования – шифрует сообщения блоками по 128 бит, использует ключ 128/192/256 бит.

Шифрование с помощью секретного ключа часто используется для поддержки конфиденциальности данных и очень эффективно реализуется с помощью неизменяемых "вшитых" программ (firmware). Этот метод можно использовать для аутентификации и поддержания целостности данных.

С методом симметричного шифрования связаны следующие проблемы:

• необходимо часто менять секретные ключи, поскольку всегда существует риск их случайного раскрытия (компрометации);
• достаточно сложно обеспечить безопасность секретных ключей при их генерировании, распространении и хранении.

| К списку авторов | К списку публикаций

Средства криптографической защиты информации (СКЗИ)

Константин Черезов, ведущий специалист SafeLine, группа компаний "Информзащита"

КОГДА нас попросили составить критерии для сравнения всего российского рынка средств криптографической защиты информации (СКЗИ), меня охватило легкое недоумение. Провести технический обзор российского рынка СКЗИ несложно, а вот определить для всех участников общие критерии сравнения и при этом получить объективный результат - миссия из разряда невыполнимых.

Начнем с начала

Театр начинается с вешалки, а техническое обозрение -с технических определений. СКЗИ у нас в стране настолько засекречены (в открытом доступе представлены слабо), поэтому самое последнее их определение нашлось в Руководящем документе Гостехкомиссии 1992 г. выпуска: "СКЗИ - средство вычислительной техники, осуществляющее криптографическое преобразование информации для обеспечения ее безопасности".

Расшифровка термина "средство вычислительной техники" (СВТ) нашлось в другом документе Гостехкомиссии: "Под СВТ понимается совокупность программных и технических элементов систем обработки данных, способных функционировать самостоятельно или в составе других систем".

Таким образом, СКЗИ - это совокупность программных и технических элементов систем обработки данных, способных функционировать самостоятельно или в составе других систем и осуществлять криптографическое преобразование информации для обеспечения ее безопасности.

Определение получилось всеобъемлющим. По сути, СКЗИ является любое аппаратное, аппаратно-программное или программное решение, тем или иным образом выполняющее криптографическую защиту информации. А если еще вспомнить постановление Правительства РФ № 691, то оно, например, для СКЗИ четко ограничивает длину криптографического ключа - не менее 40 бит.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что провести обзор российского рынка СКЗИ возможно, а вот свести их воедино, найти общие для всех и каждого критерии, сравнить их и получить при этом объективный результат - невозможно.

Среднее и общее

Тем не менее все российские СКЗИ имеют общие точки соприкосновения, на основе которых можно составить некоторый список критериев для сведения всех криптографических средств воедино. Таким критерием для России является сертификация СКЗИ в ФСБ (ФАПСИ), так как российское законодательство не подразумевает понятие "криптографическая защита" без соответствующего сертификата.

С другой стороны, "общими точками соприкосновения" любых СКЗИ являются и технические характеристики самого средства, например, используемые алгоритмы, длина ключа и т.п. Однако, сравнивая СКЗИ именно по этим критериям, общая картина получается в корне неверной. Ведь то, что хорошо и правильно для программно-реализованного криптопровайдера, совсем неоднозначно верно для аппаратного криптографического шлюза.

Есть еще один немаловажный момент (да простят меня "коллеги по цеху"). Дело в том, что существуют два достаточно разноплановых взгляда на СКЗИ в целом. Я говорю о "техническом" и "потребительском".

"Технический" взгляд на СКЗИ охватывает огромный круг параметров и технических особенностей продукта (от длины ключа шифрования до перечня реализуемых протоколов).

"Потребительский" взгляд кардинально отличается от "технического" тем, что функциональные особенности того или иного продукта не рассматриваются как главенствующие. На первое место выходит ряд совершенно других факторов - ценовая политика, удобство использования, возможности масштабирования решения, наличие адекватной технической поддержки от производителя и т.п.

Однако для рынка СКЗИ все же есть один важный параметр, который позволяет объединить все продукты и при этом получить в достаточной степени адекватный результат. Я говорю о разделении всех СКЗИ по сферам применения и для решения тех или иных задач: доверенного хранения; защиты каналов связи; реализации защищенного документооборота (ЭЦП) и т.п.

Тематические сравнительные обзоры в области применения различных российских СКЗИ, например - российские VPN, то есть защита каналов связи, уже проводились в данном издании. Возможно, в дальнейшем появятся обзоры, посвященные другим сферам применения СКЗИ.

Но в данном случае сделана попытка всего лишь объединить все представленные на российском рынке решения по криптографической защите информации в единую таблицу на основе общих "точек соприкосновения". Естественно, что данная таблица не дает объективного сравнения функциональных возможностей тех или иных продуктов, а представляет собой именно обзорный материал.

Обобщающие критерии - для всех и каждого

Для обобщенной таблицы российского рынка СКЗИ в конечном счете можно составить следующие критерии:

• Фирма-производитель. Согласно общедоступным данным (Интернет), в России на данный момент порядка 20 компаний-разработчиков СКЗИ.
• Тип реализации (аппаратная, программная, аппаратно-программная). Обязательное разделение, которое имеет тем не менее весьма нечеткие границы, поскольку существуют, например, СКЗИ, получаемые путем установки некоторой программной составляющей - средств управления и непосредственно криптобиблиотеки, и в итоге они позиционируются как аппаратно-программное средство, хотя на самом деле представляют собой только ПО.
• Наличие действующих сертификатов соответствия ФСБ России и классы защиты. Обязательное условие для российского рынка СКЗИ, более того - 90% решений будут иметь одни и те же классы защиты.
• Реализованные криптографические алгоритмы (указать ГОСТы). Также обязательное условие - наличие ГОСТ 28147-89.
• Поддерживаемые операционные системы. Достаточно спорный показатель, важный для программно-реализованной криптобиблиотеки и совершенно несущественный для чисто аппаратного решения.
• Предоставляемый программный интерфейс. Существенный функциональный показатель, одинаково важный как для "технического", так и "потребительского" взгляда.
• Наличие реализации протокола SSL/TLS. Однозначно "технический" показатель, который можно расширять с точки зрения реализации иных протоколов.
• Поддерживаемые типы ключевых носителей. "Технический" критерий, который дает весьма неоднозначный показатель для различных типов реализации СКЗИ -аппаратных или программных.
• Интегрированность с продуктами и решениями компании Microsoft, а также с продуктами и решениями других производителей. Оба критерия больше относятся к программным СКЗИ типа "криптоби-блиотека", при этом использование этих критериев, например, для аппаратного комплекса построения VPN представляется весьма сомнительным.
• Наличие дистрибутива продукта в свободном доступе на сайте производителя, дилерской сети распространения и сервиса поддержки (временной критерий). Все эти три критерия однозначно являются "потребительскими", причем выходят они на первый план только тогда, когда конкретный функционал СКЗИ, сфера применения и круг решаемых задач уже предопределены.

Выводы

В качестве вывода я акцентирую внимание читателя на двух самых важных моментах данного обзора.

В требованиях по безопасности информации при проектировании информационных систем указываются признаки, характеризующие применяемые средства защиты информации. Они определены различными актами регуляторов в области обеспечения информационной безопасности, в частности - ФСТЭК и ФСБ России. Какие классы защищенности бывают, типы и виды средств защиты, а также где об этом узнать подробнее, отражено в статье.

Введение

Сегодня вопросы обеспечения информационной безопасности являются предметом пристального внимания, поскольку внедряемые повсеместно технологии без обеспечения информационной безопасности становятся источником новых серьезных проблем.

О серьезности ситуации сообщает ФСБ России: сумма ущерба, нанесенная злоумышленниками за несколько лет по всему миру составила от $300 млрд до $1 трлн. По сведениям, представленным Генеральным прокурором РФ, только за первое полугодие 2017 г. в России количество преступлений в сфере высоких технологий увеличилось в шесть раз, общая сумма ущерба превысила $ 18 млн. Рост целевых атак в промышленном секторе в 2017 г. отмечен по всему миру. В частности, в России прирост числа атак по отношению к 2016 г. составил 22 %.

Информационные технологии стали применяться в качестве оружия в военно-политических, террористических целях, для вмешательства во внутренние дела суверенных государств, а также для совершения иных преступлений. Российская Федерация выступает за создание системы международной информационной безопасности.

На территории Российской Федерации обладатели информации и операторы информационных систем обязаны блокировать попытки несанкционированного доступа к информации, а также осуществлять мониторинг состояния защищенности ИТ-инфраструктуры на постоянной основе. При этом защита информации обеспечивается за счет принятия различных мер, включая технические.

Средства защиты информации, или СЗИ обеспечивают защиту информации в информационных системах, по сути представляющих собой совокупность хранимой в базах данных информации, информационных технологий, обеспечивающих ее обработку, и технических средств.

Для современных информационных систем характерно использование различных аппаратно-программных платформ, территориальная распределенность компонентов, а также взаимодействие с открытыми сетями передачи данных.

Как защитить информацию в таких условиях? Соответствующие требования предъявляют уполномоченные органы, в частности, ФСТЭК и ФСБ России. В рамках статьи постараемся отразить основные подходы к классификации СЗИ с учетом требований указанных регуляторов. Иные способы описания классификации СЗИ, отраженные в нормативных документах российских ведомств, а также зарубежных организаций и агентств, выходят за рамки настоящей статьи и далее не рассматриваются.

Статья может быть полезна начинающим специалистам в области информационной безопасности в качестве источника структурированной информации о способах классификации СЗИ на основании требований ФСТЭК России (в большей степени) и, кратко, ФСБ России.

Структурой, определяющей порядок и координирующей действия обеспечения некриптографическими методами ИБ, является ФСТЭК России (ранее - Государственная техническая комиссия при Президенте Российской Федерации, Гостехкомиссия).

Если читателю приходилось видеть Государственный реестр сертифицированных средств защиты информации , который формирует ФСТЭК России, то он безусловно обращал внимание на наличие в описательной части предназначения СЗИ таких фраз, как «класс РД СВТ», «уровень отсутствия НДВ» и пр. (рисунок 1).

Рисунок 1. Фрагмент реестра сертифицированных СЗИ

Классификация криптографических средств защиты информации

ФСБ России определены классы криптографических СЗИ: КС1, КС2, КС3, КВ и КА.

К основным особенностям СЗИ класса КС1 относится их возможность противостоять атакам, проводимым из-за пределов контролируемой зоны. При этом подразумевается, что создание способов атак, их подготовка и проведение осуществляется без участия специалистов в области разработки и анализа криптографических СЗИ. Предполагается, что информация о системе, в которой применяются указанные СЗИ, может быть получена из открытых источников.

Если криптографическое СЗИ может противостоять атакам, блокируемым средствами класса КС1, а также проводимым в пределах контролируемой зоны, то такое СЗИ соответствует классу КС2. При этом допускается, например, что при подготовке атаки могла стать доступной информация о физических мерах защиты информационных систем, обеспечении контролируемой зоны и пр.

В случае возможности противостоять атакам при наличии физического доступа к средствам вычислительной техники с установленными криптографическими СЗИ говорят о соответствии таких средств классу КС3.

Если криптографическое СЗИ противостоит атакам, при создании которых участвовали специалисты в области разработки и анализа указанных средств, в том числе научно-исследовательские центры, была возможность проведения лабораторных исследований средств защиты, то речь идет о соответствии классу КВ.

Если к разработке способов атак привлекались специалисты в области использования НДВ системного программного обеспечения, была доступна соответствующая конструкторская документация и был доступ к любым аппаратным компонентам криптографических СЗИ, то защиту от таких атак могут обеспечивать средства класса КА.

Классификация средств защиты электронной подписи

Средства электронной подписи в зависимости от способностей противостоять атакам принято сопоставлять со следующими классами: КС1, КС2, КС3, КВ1, КВ2 и КА1. Эта классификация аналогична рассмотренной выше в отношении криптографических СЗИ.

Выводы

В статье были рассмотрены некоторые способы классификации СЗИ в России, основу которых составляет нормативная база регуляторов в области защиты информации. Рассмотренные варианты классификации не являются исчерпывающими. Тем не менее надеемся, что представленная сводная информация позволит быстрее ориентироваться начинающему специалисту в области обеспечения ИБ.

СКЗИ (средство криптографической защиты информации) - это программа или устройство, которое шифрует документы и генерирует электронную подпись (ЭП). Все операции производятся с помощью ключа электронной подписи, который невозможно подобрать вручную, так как он представляет собой сложный набор символов. Тем самым обеспечивается надежная защита информации.

Как работает СКЗИ

1. Отправитель создает документ
2. При помощи СКЗИ и закрытого ключа ЭП добавляет файл подписи, зашифровывает документ и объединяет все в файл, который отправляется получателю
3. Файл передается получателю
4. Получатель расшифровывает документ, используя СКЗИ и закрытый ключ своей электронной подписи
5. Получатель проверяет целостность ЭП, убеждаясь, что в документ не вносились изменения

Виды СКЗИ для электронной подписи

Есть два вида средств криптографической защиты информации: устанавливаемые отдельно и встроенные в носитель.

СКЗИ, устанавливаемое отдельно - это программа, которая устанавливается на любое компьютерное устройство. Такие СКЗИ используются повсеместно, но имеют один недостаток: жесткую привязку к одному рабочему месту. Вы сможете работать с любым количеством электронных подписей, но только на том компьютере или ноутбуке, на котором установлена СКЗИ. Чтобы работать на разных компьютерах, придется для каждого покупать дополнительную лицензию.

При работе с электронными подписями в качестве устанавливаемого СКЗИ чаще всего используется криптопровайдер КриптоПро CSP . Программа работает в Windows, Unix и других операционных системах, поддерживает отечественные стандарты безопасности ГОСТ Р 34.11-2012 и ГОСТ Р 34.10-2012.

Реже используются другие СКЗИ:

1. Signal-COM CSP
2. LISSI-CSP
3. VipNet CSP

Все перечисленные СКЗИ сертифицированы ФСБ и ФСТЭК, соответствуют стандартам безопасности, принятым в России. Для полноценной работы также требуют покупки лицензии.

СКЗИ, встроенные в носитель , представляют собой «вшитые» в устройство средства шифрования, которые запрограммированы на самостоятельную работу. Они удобны своей самодостаточностью. Все необходимое для того, чтобы подписать договор или отчет, уже есть на самом носителе. Не надо покупать лицензии и устанавливать дополнительное ПО. Достаточно компьютера или ноутбука с выходом в интернет. Шифрование и расшифровка данных производятся внутри носителя. К носителям со встроенным СКЗИ относятся Рутокен ЭЦП, Рутокен ЭЦП 2.0 и JaCarta SE.