Защита информации в системах реального времени
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине «Система реального времени»
Тема: «Защита информации в системах реального времени»
Выполнил: студент гр. ИУЗУ-04
Заочной формы обучения
Слаква Станислав Владимирович
Руководитель: Котельникова С.В.
Железногорск 2013г
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
С того времени как появилась ЭВМ встал вопрос о способах защиты информации накапливаемой, хранимой и обрабатываемой в ЭВМ. При этом под защитой информации понимается создание в ЭВМ и вычислительных системах организованной совокупности средств, методов и мероприятий, предназначенных для предупреждения искажения, уничтожения или несанкционированного использования защищаемой информации. Причём при утере информации в бытовой ЭВМ не так страшно как в системах реального времени. Выход из строя такой системы может повлечь за собой катастрофические последствия. Компьютерные вирусы написанные хакерами способны нанести ущерб компьютерным системам. Каждый день появляются новые вирусы несущие новые угрозы потери или публичного распространения информации. Информационная безопасность стремится обеспечить бесперебойную работу системы. Под безопасностью понимается защищенность системы от случайного или преднамеренного вмешательства в нормальный процесс ее функционирования, от попыток хищения (несанкционированного получения) информации, модификации или физического разрушения ее компонентов. Под угрозой безопасности понимаются события или действия, которые могут привести к искажению, несанкционированному использованию или даже к разрушению информационных ресурсов управляемой системы, а также программных и аппаратных средств.
1. ПРИЧИНЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗВИТИЕ В ОБЛАСТИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.
По мере развития и усложнения средств, методов и форм автоматизации процессов обработки информации повышается ее уязвимость. Основными факторами, способствующими повышению этой уязвимости, являются:
1. Резкое увеличение объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой с помощью ЭВМ и других средств автоматизации.
2. Сосредоточение в единых базах данных информации различного назначения и различных принадлежностей.
3. Резкое расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к ресурсам вычислительной системы и находящимся в ней данных.
4. Усложнение режимов функционирования технических средств вычислительных систем: широкое внедрение многопрограммного режима, а также режимов разделения времени и реального времени.
5. Автоматизация межмашинного обмена информацией, в том числе и на больших расстояниях.
В этих условиях возникает уязвимость двух видов: с одной стороны, возможность уничтожения или искажения информации (т.е. нарушение ее физической целостности), а с другой - возможность несанкционированного использования информации (т.е. опасность утечки информации ограниченного пользования). Второй вид уязвимости вызывает особую озабоченность.
Основными потенциально возможными каналами утечки информации являются:
1. Прямое хищение носителей и документов.
2. Запоминание или копирование информации.
3. Несанкционированное подключение к аппаратуре и линиям связи или незаконное использование "законной" (т.е. зарегистрированной) аппаратуры системы (чаще всего терминалов пользователей).
4. Несанкционированный доступ к информации за счет специального приспособления математического и программного обеспечения.
2. ЦЕЛИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
1. Соблюдение конфиденциальности информации ограниченного доступа.
2. Предотвращение несанкционированного доступа к информации и/ или передачи ее лицам, не имеющим права на доступ к такой информации.
3. Предотвращение несанкционированных действий по уничтожению, модификации, копированию, блокированию и предоставлению информации, а также иных неправомерных действий в отношении такой информации.
4. Реализация конституционного права граждан на доступ к информации.
5. Недопущение воздействия на технические средства обработки информации, в результате которого нарушается их функционирование.
Не соблюдение конфиденциальности несёт за собой разглашение тайной, секретной или иной информации, при раскрытии которой мошенниками возможны не малые денежные или иные потери предприятия. Информация может быть использована так же для создания конкурентно способных новых предприятий, что опять же повлечёт за собой материальные утраты предприятия, у которого была украдена информация. Больше всего такие потери страшны так называемым предприятиям монополистам.
3. ВИДЫ УГРОЗ БЕЗОПАСНОСТИ ИНФОРМАЦИИ
Пассивные угрозы направлены в основном на несанкционированное использование информационных ресурсов, не оказывая при этом влияния на ее функционирование. Например, несанкционированный доступ к базам данных, прослушивание каналов связи.
Активные угрозы имеют целью нарушение нормального функционирования системы путем целенаправленного воздействия на ее компоненты. К активным угрозам относятся, например, вывод из строя компьютера или его операционной системы, искажение сведений в базе данных, разрушение программного обеспечения ЭВМ, нарушение работы линий связи. Источником активных угроз могут быть действия взломщиков, вредоносных программ или вирусов.
Умышленные угрозы подразделяются также на внутренние и внешние:
- Внутренние угрозы чаще всего определяются социальной напряженностью и тяжелым моральным климатом.
- Внешние угрозы могут определяться злонамеренными действиями конкурентов, экономическими условиями, стихийными бедствиями.
Утечка конфиденциальной информации — это бесконтрольный выход конфиденциальной информации за пределы системы или круга лиц, которым она была доверена по службе или стала, известна в процессе работы.
Несанкционированный доступ — это противоправное преднамеренное овладение конфиденциальной информацией лицом, не имеющим права доступа к охраняемым сведениям.
Любые способы утечки конфиденциальной информации могут привести к значительному материальному и моральному ущербу как для организации, где функционирует система, так и для ее пользователей.
Троянский конь — программа, выполняющая в дополнение к основным, т.е. запроектированным и документированным действиям, действия дополнительные, не описанные в документации.
Вирус — программа, которая может заражать другие программы путем включения в них модифицированной копии, обладающей способностью к дальнейшему размножению.
Червь — программа, распространяющаяся через сеть и не оставляющая своей копии на магнитном носителе.
Захватчик паролей — это программы, специально предназначенные для воровства паролей.
4. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.
В условиях использования информационных технологий под безопасностью понимается состояние защищенности системы от внутренних и внешних угроз.
Можно выделить три направления работ по защите информации:
1. теоретические исследования;
2. разработка средств защиты;
3. обоснование способов использования средств защиты.
В теоретическом плане основное внимание уделяется исследованию уязвимости информации в системах электронной обработки информации, явлению и анализу каналов утечки информации, обоснованию принципов защиты информации в больших автоматизированных системах и разработке методик оценки надежности защиты. К настоящему времени разработано много различных средств, методов, мер и мероприятий, предназначенных для защиты информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой в автоматизированных системах. Сюда входят аппаратные и программные средства, криптографическое закрытие информации, физические меры организованные мероприятия, законодательные меры. Иногда все эти средства защиты делятся на технические и нетехнические, причем, к техническим относят аппаратные и программные средства и криптографическое закрытие информации, а к нетехническим - остальные перечисленные выше.
4.1 Аппаратные методы защиты
К аппаратным средствам защиты относятся различные электронные, электронно-механические, электронно-оптические устройства. К настоящему времени разработано значительное число аппаратных средств различного назначения, однако наибольшее распространение получают следующие:
-специальные регистры для хранения реквизитов защиты: паролей, идентифицирующих кодов, грифов или уровней секретности,
-генераторы кодов, предназначенные для автоматического генерирования идентифицирующего кода устройства,
-устройства измерения индивидуальных характеристик человека (голоса, отпечатков пальцев) с целью его идентификации,
-специальные биты секретности, значение которых определяет уровень секретности информации, хранимой в ЗУ, которой принадлежат данные биты,
-схемы прерывания передачи информации в линии связи с целью периодической проверки адреса выдачи данных.
Особую и получающую наибольшее распространение группу аппаратных средств защиты составляют устройства для шифрования информации т.е криптографические методы.
4.2 Программные методы защиты
К программным средствам защиты относятся специальные программы, которые предназначены для выполнения функций защиты и включаются в состав программного обеспечения систем обработки данных. Программная защита является наиболее распространенным видом защиты, чему способствуют такие положительные свойства данного средства, как универсальность, гибкость, простота реализации, практически неограниченные возможности изменения и развития. По функциональному назначению их можно разделить на следующие группы:
-идентификация технических средств (терминалов, устройств группового управления вводом-выводом, ЭВМ, носителей информации), задач и пользователей,
-определение прав технических средств (дни и время работы, разрешенные к использованию задачи) и пользователей,
-контроль работы технических средств и пользователей,
-регистрация работы технических средств и пользователей при обработке информации ограниченного использования,
-уничтожения информации в ЗУ после использования,
-сигнализации при несанкционированных действиях,
-вспомогательные программы различного назначения: контроля работы механизма защиты, проставления грифа секретности на выдаваемых документах.
4.3 Резервное копирование
Резервное копирование информации заключается в хранении копии программ на носителе: стримере, гибких носителях, оптических дисках, жестких дисках. На этих носителях копии программ могут находится в нормальном- несжатом или заархивированном виде. Резервное копирование проводится для сохранения программ от повреждений как умышленных, так и случайных, и для хранения редко используемых файлов.
При современном развитии компьютерных технологий требования к запоминающим устройствам в локальной сети растут гораздо быстрее, чем возможности. Вместе с геометрическим ростом емкости дисковых подсистем программам копирования на магнитную ленту за время, отпущенное на резервирование, приходится читать и записывать все большие массивы данных. Еще более важно, что программы резервирования должны научиться, таким образом, управлять большим количеством файлов, чтобы пользователям не было чересчур сложно извлекать отдельные файлы.
Большинство наиболее популярных современных программ резервирования предоставляют, в том или ином виде, базу данных о зарезервированных файлах и некоторую информацию о том, на какой ленте находятся последние зарезервированные копии. Гораздо реже встречается возможность интеграции с технологией структурированного, или иерархического хранения информации (HSM, Hierarchical Storage Management).
HSM помогает увеличить емкость доступного пространства жесткого диска на сервере за счет перемещения статичных файлов, к которым последнее время не обращались, на менее дорогие альтернативные запоминающие устройства, такие как оптические накопители или накопители на магнитной ленте. HSM оставляет на жестком диске фиктивный файл нулевой длины, уведомляющий о том, что реальный файл перенесен. В таком случае, если пользователю потребуется предыдущая версия файла, то программное обеспечение HSM сможет быстро извлечь его с магнитной ленты или с оптического накопителя.
4.4 Криптографическое шифрование информации.
Криптографическое шифрование информации заключается в таком преобразовании защищаемой информации, при котором по внешнему виду нельзя определить содержание закрытых данных. Криптографической защите специалисты уделяют особое внимание, считая ее наиболее надежной, а для информации, передаваемой по линии связи большой протяженности, - единственным средством защиты информации от хищений.
Основные направления работ по рассматриваемому аспекту защиты можно сформулировать таким образом:
-выбор рациональных систем шифрования для надежного закрытия информации,
-обоснование путей реализации систем шифрования в автоматизированных системах,
-разработка правил использования криптографических методов защиты в процессе функционирования автоматизированных систем,
-оценка эффективности криптографической защиты.
К шифрам, предназначенным для закрытия информации в ЭВМ и автоматизированных системах, предъявляется ряд требований, в том числе: достаточная стойкость или надежность закрытия, простота шифрования и расшифрования от способа внутримашинного представления информации, нечувствительность к небольшим ошибкам шифрования, возможность внутримашинной обработки зашифрованной информации, незначительная избыточность информации за счет шифрования и ряд других. В той или иной степени этим требованиям отвечают некоторые виды шифров замены, перестановки, гаммирования, а также шифры, основанные на аналитических преобразованиях шифруемых данных.
Шифрование заменой заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены.
Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по какому-то правилу в пределах какого-то блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном и неповторяющемся порядке перестановке можно достигнуть достаточной для практических приложений в автоматизированных системах стойкости шифрования.
Шифрование гаммированием заключается в том, что символы шифруемого текста складываются с символами некоторой случайной последовательности, именуемой гаммой. Стойкость шифрования определяется главным образом размером неповторяющейся части гаммы. Поскольку с помощью ЭВМ можно генерировать практически бесконечную гамму, то данный способ считается одним из основных для шифрования информации в автоматизированных системах. Правда, при этом возникает ряд организационно-технических трудностей, которые, однако, не являются не преодолимыми.
Шифрование аналитическим преобразованием заключается в том, что шифруемый текст преобразуется по некоторому аналитическому правилу (формуле). Можно, например, использовать правило умножения матрицы на вектор, причем умножаемая матрица является ключом шифрования (поэтому ее размер и содержание должны сохранятся в тайне), а символы умножаемого вектора последовательно служат символы шифруемого текста.
Особенно эффективными являются комбинированные шифры, когда текст последовательно шифруется двумя или большим числом систем шифрования (например, замена и гаммирование, перестановка и гаммирование). Считается, что при этом стойкость шифрования превышает суммарную стойкость в составных шифрах.
Каждую из рассмотренных систем шифрования можно реализовать в автоматизированной системе либо программным путем, либо с помощью специальной аппаратуры. Программная реализация по сравнению с аппаратной является более гибкой и обходится дешевле. Однако аппаратное шифрование в общем случае в несколько раз производительнее. Это обстоятельство при больших объемах закрываемой информации имеет решающее значение.
4.5 Физические меры защиты
Следующим классом в арсенале средств защиты информации являются физические меры. Это различные устройства и сооружения, а также мероприятия, которые затрудняют или делают невозможным проникновение потенциальных нарушителей в места, в которых можно иметь доступ к защищаемой информации. Чаще всего применяются такие меры:
-физическая изоляция сооружений, в которых устанавливается аппаратура автоматизированной системы, от других сооружений,
-ограждение территории вычислительных центров заборами на таких расстояниях, которые достаточны для исключения эффективной регистрации электромагнитных излучений, и организации систематического контроля этих территорий,
-организация контрольно-пропускных пунктов у входов в помещения вычислительных центров или оборудованных входных дверей специальными замками, позволяющими регулировать доступ в помещения,
-организация системы охранной сигнализации.
4.6 Организационные мероприятия по защите информации
Следующим классом мер защиты информации являются организационные мероприятия. Это такие нормативно-правовые акты, которые регламентируют процессы функционирования системы обработки данных, использование ее устройств и ресурсов, а также взаимоотношение пользователей и систем таким образом, что несанкционированный доступ к информации становится невозможным или существенно затрудняется. Организационные мероприятия играют большую роль в создании надежного механизма защиты информации. Причины, по которым организационные мероприятия играют повышенную роль в механизме защиты, заключается в том, что возможности несанкционированного использования информации в значительной мере обуславливаются нетехническими аспектами: злоумышленными действиями, нерадивостью или небрежностью пользователей или персонала систем обработки данных. Влияние этих аспектов практически невозможно избежать или локализовать с помощью выше рассмотренных аппаратных и программных средств, криптографического закрытия информации и физических мер защиты. Для этого необходима совокупность организационных, организационно-технических и организационно-правовых мероприятий, которая исключала бы возможность возникновения опасности утечки информации подобным образом.
Основными мероприятиями в такой совокупности является следующее:
-мероприятия, осуществляемые при проектировании, строительстве и оборудовании вычислительных центров (ВЦ),
-мероприятия, осуществляемые при подборе и подготовки персонала ВЦ (проверка принимаемых на работу, создание условий при которых персонал не хотел бы лишиться работы, ознакомление с мерами ответственности за нарушение правил защиты),
-организация надежного пропускного режима,
-организация хранения и использования документов и носителей: определение правил выдачи, ведение журналов выдачи и использования,
-контроль внесения изменений в математическое и программное обеспечение,
-организация подготовки и контроля работы пользователей,
Одно из важнейших организационных мероприятий - содержание в ВЦ специальной штатной службы защиты информации, численность и состав которой обеспечивали бы создание надежной системы защиты и регулярное ее функционирование.
5. ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ
При первоначальной разработке и реализации системы защиты информационных систем обычно выделяют три стадии:
Первая стадия — выработка требований включает:
- выявление и анализ уязвимых в ИС и ИТ элементов, которые могут подвергнуться угрозам;
- выявление или прогнозирование угроз, которым могут подвергнуться уязвимые элементы ИС;
- анализ риска.
На второй стадии — определение способов защиты — принимаются решения о том:
- какие угрозы должны быть устранены и в какой мере;
- какие ресурсы системы должны быть защищаемы и в какой степени;
- с помощью каких средств должна быть реализована защита;
- каковы должны быть стоимость реализации защиты и затраты на эксплуатацию системы с учетом защиты от потенциальных угроз.
Третьи стадия — построение системы информационной безопасности, т.е. реализация механизмов защиты как комплекса процедур, и средств обеспечения безопасности информации. В заключение производится оценка надежности системы защиты, т.е. уровня обеспечиваемой ею безопасности.
6. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ МЕТОДОМ «OPSEC»
Метод «Opsec» предложил американский специалист в области безопасности информации А. Патток. Суть метода в том, чтобы пресечь, предотвратить или ограничить утечку той части информации, которая позволит конкуренту определить, что осуществляет или планирует предприятие. Процесс организации защиты информации по методу «Opsec» проводится регулярно и каждый раз поэтапно:
Первый этап (анализ объекта защиты) состоит в определении того, что нужно защищать. Анализ проводится по следующим направлениям:
- определяется информация, которая нуждается в защите;
- выделяются наиболее важные элементы (критические) защищаемой информации;
- определяется срок жизни критической информации (время, не обходимое конкуренту для реализации добытой информации);
- определяются ключевые элементы информации (индикаторы), отражающие характер охраняемых сведений;
- классифицируются индикаторы по функциональным зонам предприятия (производственно-технологические процессы, система материально-технического обеспечения производства, подразделения управления и т.д.).
Второй этап предусматривает выявление угроз:
- определяется, кого может заинтересовать защищаемая информация;
- оцениваются методы, используемые конкурентами для получения этой информации;
- оцениваются вероятные каналы утечки информации;
- разрабатывается система мероприятий по пресечению действий конкурента или любого взломщика.
На третьем этапе проводится анализ эффективности принятых и постоянно действующих подсистем обеспечения безопасности (физическая безопасность документации, надежность персонала, безопасность используемых для передачи конфиденциальной информации линий связи и т.д.).
На четвертом этапе определяются необходимые меры защиты. На основании проведенных на первых трех этапах аналитических исследований вырабатываются необходимые дополнительные меры и средства по обеспечению безопасности предприятия.
На пятом этапе руководителями фирмы (организации) рассматриваются представленные предложения по всем необходимым мерам безопасности и расчеты их стоимости и эффективности.
Шестой этап состоит в реализации принятых дополнительных мер безопасности с учетом установленных приоритетов.
Седьмой этап предполагает контроль и доведение до персонала фирмы реализуемых мер безопасности.
Следует отметить, что рассмотренный метод требует участия в его реализации группы аналитиков из числа опытных специалистов как в области информатики, так и в тех областях знаний, которые необходимы для проведения анализа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные выводы о способах использования рассмотренных выше средств, методов и мероприятий защиты, сводится к следующему:
1. Наибольший эффект достигается тогда, когда все используемые средства, методы и мероприятия объединяются в единый, целостный механизм защиты информации.
2. Механизм защиты должен проектироваться параллельно с созданием систем обработки данных, начиная с момента выработки общего замысла построения системы.
3. Функционирование механизма защиты должно планироваться и обеспечиваться наряду с планированием и обеспечением основных процессов автоматизированной обработки информации.
4. Необходимо осуществлять постоянный контроль функционирования механизма защиты.
5. необходимо постоянно усовершенствовать механизм защиты.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Технические средства и методы защиты информации:Учебник для вузов / Зайцев А.П., Шелупанов А.А., Мещеряков Р.В. и др.; под ред. А.П. Зайцева и А.А. Шелупанова. – М.: ООО «Издательство Машиностроение», 2009 – 508 с. Источник - http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=33810
- Обзор возможных методов защиты.http://itmu.vsuet.ru/Subjects/Administrir/Лекция%20%2012.php
- Безбогов А.А., Шамкин В.Н. Методы и средства защиты компьютерной информации, ТГТУ, 2006, 120с.
- Молдовян А.А., Молдовян Н.А., Советов Б.Я. Криптография. - СПб.: Издательство “Лань”, 2001. - 224с
- «Защита информации в сетях ЭВМ» – А. Злой, Москва 1999 год.