Программная и аппаратная защита информации. Назначение и характер аппаратных средств защиты информации Аппаратные средства защиты информации реализуются путем

Программные средства - это объективные формы представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования компьютеров и компьютерных устройств с целью получения определенного результата, а также подготовленные и зафиксированные на физическом носителе материалы, полученные в ходе их разработок, и порождаемые ими аудиовизуальные отображения

Программными называются средства защиты данных, функционирующие в составе программного обеспечения. Среди них можно выделить и подробнее рассмотреть следующие:

· Средства архивации информации

Иногда резервные копии информации приходится выполнять при общей ограниченности ресурсов размещения данных, например владельцам персональных компьютеров. В этих случаях используют программную архивацию. Архивация это слияние нескольких файлов и даже каталогов в единый файл -- архив, одновременно с сокращением общего объема исходных файлов путем устранения избыточности, но без потерь информации, т. е. с возможностью точного восстановления исходных файлов. Действие большинства средств архивации основано на использовании алгоритмов сжатия, предложенных в 80-х гг. Абрахамом Лемпелем и Якобом Зивом. Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы:

· ZIP, ARJ для операционных систем DOS и Windows;

· TAR для операционной системы Unix;

· межплатформный формат JAR (Java ARchive);

· RAR (все время растет популярность этого формата, так как разработаны программы позволяющие использовать его в операционных системах DOS, Windows и Unix).

Пользователю следует лишь выбрать для себя подходящую программу, обеспечивающую работу с выбранным форматом, путем оценки ее характеристик - быстродействия, степени сжатия, совместимости с большим количеством форматов, удобности интерфейса, выбора операционной системы и т.д. Список таких программ очень велик - PKZIP, PKUNZIP, ARJ, RAR, WinZip, WinArj, ZipMagic, WinRar и много других. Большинство из этих программ не надо специально покупать, так как они предлагаются как программы условно-бесплатные (Shareware) или свободного распространения (Freeware). Также очень важно установить постоянный график проведения таких работ по архивации данных или выполнять их после большого обновления данных.

Антивирусные программы

Это программы разработанные для защиты информации от вирусов. Неискушенные пользователи обычно считают, что компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам (т.е. "заражать" их), а также выполнять нежелательные различные действия на компьютере. Специалисты по компьютерной вирусологии определяют, что обязательным (необходимым) свойством компьютерного вируса является возможность создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению. Следует отметить, что это условие не является достаточным, т.е. окончательным. Вот почему точного определения вируса нет до сих пор, и вряд ли оно появится в обозримом будущем. Следовательно, нет точно определенного закона, по которому “хорошие” файлы можно отличить от “вирусов”. Более того, иногда даже для конкретного файла довольно сложно определить, является он вирусом или нет.

Особую проблему представляют собой компьютерные вирусы. Это отдельный класс программ, направленных на нарушение работы системы и порчу данных. Среди вирусов выделяют ряд разновидностей. Некоторые из них постоянно находятся в памяти компьютера, некоторые производят деструктивные действия разовыми "ударами".

Существует так же целый класс программ, внешне вполне благопристойных, но на самом деле портящих систему. Такие программы называют "троянскими конями". Одним из основных свойств компьютерных вирусов является способность к "размножению" - т.е. самораспространению внутри компьютера и компьютерной сети.

С тех пор, как различные офисные прикладные программные средства получили возможность работать со специально для них написанными программами (например, для Microsoft Office можно писать приложения на языке Visual Basic) появилась новая разновидность вредоносных программ - МакроВирусы. Вирусы этого типа распространяются вместе с обычными файлами документов, и содержатся внутри них в качестве обычных подпрограмм.

С учетом мощного развития средств коммуникации и резко возросших объемов обмена данными проблема защиты от вирусов становится очень актуальной. Практически, с каждым полученным, например, по электронной почте документом может быть получен макровирус, а каждая запущенная программа может (теоретически) заразить компьютер и сделать систему неработоспособной.

Поэтому среди систем безопасности важнейшим направлением является борьба с вирусами. Существует целый ряд средств, специально предназначенных для решения этой задачи. Некоторые из них запускаются в режиме сканирования и просматривают содержимое жестких дисков и оперативной памяти компьютера на предмет наличия вирусов. Некоторые же должны быть постоянно запущены и находиться в памяти компьютера. При этом они стараются следить за всеми выполняющимися задачами.

Основным источником вирусов на сегодняшний день является глобальная сеть Internet. Наибольшее число заражений вирусом происходит при обмене письмами в форматах Word. Пользователь зараженного макро-вирусом редактора, сам того не подозревая, рассылает зараженные письма адресатам, которые в свою очередь отправляют новые зараженные письма и т.д. Выводы - следует избегать контактов с подозрительными источниками информации и пользоваться только законными (лицензионными) программными продуктами.

Основная питательная среда для массового распространения вируса в ЭВМ - это:

· слабая защищенность операционной системы (ОС);

· наличие разнообразной и довольно полной документации по OC и “железу” используемой авторами вирусов;

· широкое распространение этой ОС и этого “железа”.

Криптографические средства

Механизмами шифрования данных для обеспечения информационной безопасности общества является криптографическая защита информации посредством криптографического шифрования.

Криптографические методы защиты информации применяются для обработки, хранения и передачи информации на носителях и по сетям связи. Криптографическая защита информации при передаче данных на большие расстояния является единственно надежным способом шифрования.

Криптография - это наука, которая изучает и описывает модель информационной безопасности данных. Криптография открывает решения многих проблем информационной безопасности сети: аутентификация, конфиденциальность, целостность и контроль взаимодействующих участников.

Термин «Шифрование» означает преобразование данных в форму, не читабельную для человека и программных комплексов без ключа шифрования-расшифровки. Криптографические методы защиты информации дают средства информационной безопасности, поэтому она является частью концепции информационной безопасности.

Криптографическая защита информации (конфиденциальность)

Цели защиты информации в итоге сводятся к обеспечению конфиденциальности информации и защите информации в компьютерных системах в процессе передачи информации по сети между пользователями системы.

Защита конфиденциальной информации, основанная на криптографической защите информации, шифрует данные при помощи семейства обратимых преобразований, каждое из которых описывается параметром, именуемым «ключом» и порядком, определяющим очередность применения каждого преобразования.

Важнейшим компонентом криптографического метода защиты информации является ключ, который отвечает за выбор преобразования и порядок его выполнения. Ключ - это некоторая последовательность символов, настраивающая шифрующий и дешифрующий алгоритм системы криптографической защиты информации. Каждое такое преобразование однозначно определяется ключом, который определяет криптографический алгоритм, обеспечивающий защиту информации и информационную безопасность информационной системы.

Один и тот же алгоритм криптографической защиты информации может работать в разных режимах, каждый из которых обладает определенными преимуществами и недостатками, влияющими на надежность информационной безопасности.

Основы информационной безопасности криптографии (Целостность данных)

Защита информации в локальных сетях и технологии защиты информации наряду с конфиденциальностью обязаны обеспечивать и целостность хранения информации. То есть, защита информации в локальных сетях должна передавать данные таким образом, чтобы данные сохраняли неизменность в процессе передачи и хранения.

Для того чтобы информационная безопасность информации обеспечивала целостность хранения и передачи данных необходима разработка инструментов, обнаруживающих любые искажения исходных данных, для чего к исходной информации придается избыточность.

Информационная безопасность с криптографией решает вопрос целостности путем добавления некой контрольной суммы или проверочной комбинации для вычисления целостности данных. Таким образом, снова модель информационной безопасности является криптографической - зависящей от ключа. По оценке информационной безопасности, основанной на криптографии, зависимость возможности прочтения данных от секретного ключа является наиболее надежным инструментом и даже используется в системах информационной безопасности государства.

Как правило, аудит информационной безопасности предприятия, например, информационной безопасности банков, обращает особое внимание на вероятность успешно навязывать искаженную информацию, а криптографическая защита информации позволяет свести эту вероятность к ничтожно малому уровню. Подобная служба информационной безопасности данную вероятность называет мерой лимитостойкости шифра, или способностью зашифрованных данных противостоять атаке взломщика.

Идентификация и аутентификация пользователя

Прежде чем получить доступ к ресурсам компьютерной системы, пользователь должен пройти процесс представления компьютерной системе, который включает две стадии:

* идентификацию - пользователь сообщает системе по ее запросу свое имя (идентификатор);

* аутентификацию - пользователь подтверждает идентификацию, вводя в систему уникальную, не известную другим пользователям информацию о себе (например, пароль).

Для проведения процедур идентификации и аутентификации пользователя необходимы:

* наличие соответствующего субъекта (модуля) аутентификации;

* наличие аутентифицирующего объекта, хранящего уникальную информацию для аутентификации пользователя.

Различают две формы представления объектов, аутентифицирующих пользователя:

* внешний аутентифицирующий объект, не принадлежащий системе;

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

Внешние объекты могут быть технически реализованы на различных носителях информации - магнитных дисках, пластиковых картах и т. п. Естественно, что внешняя и внутренняя формы представления аутентифицирующего объекта должны быть семантически тождественны.

Защита информации в КС от несанкционированного доступа

Для осуществления несанкционированного доступа злоумышленник не применяет никаких аппаратных или программных средств, не входящих в состав КС. Он осуществляет несанкционированный доступ, используя:

* знания о КС и умения работать с ней;

* сведения о системе защиты информации;

* сбои, отказы технических и программных средств;

* ошибки, небрежность обслуживающего персонала и пользователей.

Для защиты информации от несанкционированного доступа создается система разграничения доступа к информации. Получить несанкционированный доступ к информации при наличии системы разграничения доступа возможно только при сбоях и отказах КС, а также используя слабые места в комплексной системе защиты информации. Чтобы использовать слабости в системе защиты, злоумышленник должен знать о них.

Одним из путей добывания информации о недостатках системы защиты является изучение механизмов защиты. Злоумышленник может тестировать систему защиты путем непосредственного контакта с ней. В этом случае велика вероятность обнаружения системой защиты попыток ее тестирования. В результате этого службой безопасности могут быть предприняты дополнительные меры защиты.

Гораздо более привлекательным для злоумышленника является другой подход. Сначала получается копия программного средства системы защиты или техническое средство защиты, а затем производится их исследование в лабораторных условиях. Кроме того, создание неучтенных копий на съемных носителях информации является одним из распространенных и удобных способов хищения информации. Этим способом осуществляется несанкционированное тиражирование программ. Скрытно получить техническое средство защиты для исследования гораздо сложнее, чем программное, и такая угроза блокируется средствами и методами обеспечивающими целостность технической структуры КС. Для блокирования несанкционированного исследования и копирования информации КС используется комплекс средств и мер защиты, которые объединяются в систему защиты от исследования и копирования информации. Таким образом, система разграничения доступа к информации и система защиты информации могут рассматриваться как подсистемы системы защиты от несанкционированного доступа к информации.

Другие программные средства защиты информации

Межсетевые экраны (также называемые брандмауэрами или файрволами -- от нем. Brandmauer, англ. firewall -- «противопожарная стена»). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные серверы, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/транспортного уровней. Это позволяет резко снизить угрозу несанкционированного доступа извне в корпоративные сети, но не устраняет эту опасность полностью. Более защищенная разновидность метода -- это способ маскарада (masquerading), когда весь исходящий из локальной сети трафик посылается от имени firewall-сервера, делая локальную сеть практически невидимой.

Proxy-servers (proxy - доверенность, доверенное лицо). Весь трафик сетевого/транспортного уровней между локальной и глобальной сетями запрещается полностью -- маршрутизация как таковая отсутствует, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники. Очевидно, что при этом обращения из глобальной сети в локальную становятся невозможными в принципе. Этот метод не дает достаточной защиты против атак на более высоких уровнях -- например, на уровне приложения (вирусы, код Java и JavaScript).

VPN (виртуальная частная сеть) позволяет передавать секретную информацию через сети, в которых возможно прослушивание трафика посторонними людьми. Используемые технологии: PPTP, PPPoE, IPSec.

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.

Физические средства защиты реализуются в виде автономных устройств и систем. Например, замки на дверях, где размещена аппаратура, решетки на окнах, электронно-механическое оборудование охранной сигнализации.

Методы физической защиты информации должны обеспечивать:

• · Задержку злоумышленника или иного источника угрозы на время, большего времени нейтрализации угрозы;
• · Обнаружение злоумышленника или источника иной угрозы;
• · Нейтрализацию угроз воздействия на источник информации.

С целью увеличения времени задержки злоумышленника и уменьшения времени нейтрализации угроз целесообразны следующие меры:

• · Удаление на максимально возможное расстояние от забора, мест нахождения источников с наиболее ценной информацией;
• · Размещение мест дежурной смены возле помещений с ценной информацией;
• · Установка дополнительных рубежей защиты на наиболее вероятных путях движения злоумышленника к местам хранения информации;
• · Повышение механической прочности забора, стен, дверей и окон на первом этаже, люков в подвальные помещения, дверей коридоров и помещений, сейфов и хранилищ;
• · сверхвысокочастотные, ультразвуковые и инфракрасные системы, основанные на изменении частоты отражения от движущегося объекта сигнала и предназначенные для обнаружения движущихся объектов, определения их размеров, скорости и направления перемещения, применяются главным образом внутри помещений, Сверхвысокочастотные системы могут применяться и для охраны зданий и территорий;
• · * лазерные и оптические системы реагируют на пересечение нарушителями светового луча и применяются, в основном, внутри помещений;
• · телевизионные системы широко применяются для наблюдения как за территорией охраняемого объекта, так и за обстановкой внутри помещений;
• · * кабельные системы используются для охраны небольших объектов и оборудования внутри помещений и состоят из заглубленного кабеля, окружающего защищаемый объект и излучающего радиоволны; приемник излучения реагирует на изменение поля, создаваемое нарушителем; Грибунин В. Г. Комплексная система защиты информации на предприятии. -- М. : Издательский центр

«Академия», 2009. -- 416 с.

Предотвращение угрозы огня:

• · Постоянный контроль за проводами и коммутационными устройствами (сетевыми розетками и вилками, предохранителями и автоматами) цепей электропитания, оперативная замена проводов с нарушенной или потрескавшейся изоляцией, а также нагревающихся электророзеток и вилок;
• · Удаление из помещений, в которых храниться ценная информация, электронагревательных приборов с открытыми тепло-электронагревательными устройствами и легковоспламеняющиеся веществ и материалов;
• · Применение пожароустойчивых сейфов и хранилищ.

Признаковая структура пожара описывается набором следующих признаков:

• · Дым и задымленность помещения;
• · Ультрафиолетовое излучение;
• · Инфракрасное излучение с уровнем излучения выше фона.

Повышение вероятности правильного обнаружения злоумышленника и пожара и уменьшение вероятности ложной тревоги достигается:

• · Совершенствованием примененных в извещателях технических решений;
• · Выбором извещателей, наиболее эффективных для конкретных условий;
• · Установкой извещателей в местах контролируемой зоны с минимальным уровнем помех;
• · Совместным применением извещетелей, обнаруживающих разные признаки источников угроз. Торокин А.А. Инженерно - техническая защита информации. - М.: Гелиос APB, 2005. - 960 стр.

К аппаратным средствам защиты информации относятся самые различные по принципу действия, устройству и возможностям технические конструкции, обеспечивающие пресечение разглашения, защиту от утечки и противодействие несанкционированному доступу к источникам конфиденциальной информации.

Аппаратные средства защиты информации применяются для решения следующих задач:

• · проведение специальных исследований технических средств обеспечения производственной деятельности на наличие возможных каналов утечки информации;
• · выявление каналов утечки информации на разных объектах и в помещениях;
• · локализация каналов утечки информации;
• · поиск и обнаружение средств промышленного шпионажа;
• · противодействие несанкционированному доступу к источникам конфиденциальной информации и другим действиям.

По функциональному назначению аппаратные средства могут быть классифицированы на средства обнаружения, средства поиска и детальных измерений, средства активного и пассивного противодействия. При этом по своим техническим возможностям средства защиты информация могут быть общего назначения, рассчитанные на использование непрофессионалами с целью получения предварительных (общих) оценок, и профессиональные комплексы, позволяющие проводить тщательный поиск, обнаружение и прецизионные измерения все характеристик средств промышленного шпионажа.

Аппаратные средства защиты применяются и в терминалах пользователей. Для предотвращения утечки информации при подключении незарегистрированного терминала необходимо перед выдачей запрашиваемых данных осуществить идентификацию (автоматическое определение кода или номера) терминала, с которого поступил запрос. В многопользовательском режиме этого терминала идентификации его недостаточно. Необходимо осуществить аутентификацию пользователя, то есть установить его подлинность и полномочия. Это необходимо и потому, что разные пользователи, зарегистрированные в системе, могут иметь доступ только к отдельным файлам и строго ограниченные полномочия их использования.

Для идентификации терминала чаще всего применяется генератор кода, включенный в аппаратуру терминала, а для аутентификации пользователя -- такие аппаратные средства, как ключи, персональные кодовые карты, персональный идентификатор, устройства распознавания голоса пользователя или формы его пальцев. Но наиболее распространенными средствами аутентификации являются пароли, проверяемые не аппаратными, а программными средствами опознавания. Ярочкин В.И. Информационная безопасность. -- М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2-е изд.-- 2004. -- 544 с.

Аппаратные средства защиты информации -- это различные технические устройства, системы и сооружения, предназначенные для защиты информации от разглашения, утечки и несанкционированного доступа.

Аппаратные средства привлекают все большее внимание специалистов не только потому, что их легче защитить от повреждений и других случайных или злоумышленных воздействий, но еще и потому, что аппаратная реализация функций выше по быстродействию, чем программная, а стоимость их неуклонно снижается.

На рынке аппаратных средств защиты появляются все новые устройства.

Программная защита.

Под программными средствами защиты информации понимают специальные программы, включаемые в состав программного обеспечения компьютерных систем исключительно для выполнения защитных функций.

Системы защиты компьютера от чужого вторжения весьма разнообразны и классифицируются, как:

• · средства собственной защиты, предусмотренные общим программным обеспечением;
• · средства защиты в составе вычислительной системы;
• · средства защиты с запросом информации;
• · средства активной защиты;
• · средства пассивной защиты и другие.
• (Приложение A)

Можно выделить следующие направления использования программ для обеспечения безопасности конфиденциальной информации, в частности такие:

• · защита информации от несанкционированного доступа;
• · защита информации от копирования;
• · защита программ от копирования;
• · защита программ от вирусов;
• · защита информации от вирусов;
• · программная защита каналов связи.

По каждому из указанных направлений имеется достаточное количество качественных, разработанных профессиональными организациями и распространяемых на рынках программных продуктов.

Программные средства защиты имеют следующие разновидности специальных программ:

• · идентификации технических средств, файлов и аутентификации пользователей;
• · регистрации и контроля работы технических средств и пользователей;
• · обслуживания режимов обработки информации ограниченного пользования;
• · защиты операционных средств ЭВМ и прикладных программ пользователей;
• · уничтожения информации в защитные устройства после использования;
• · сигнализирующих нарушения использования ресурсов;
• · вспомогательных программ защиты различного назначения (Приложение B).

Идентификация технических средств и файлов, осуществляемая программно, делается на основе анализа регистрационных номеров различных компонентов и объектов информационной системы и сопоставления их со значениями адресов и паролей, хранящихся в защитном устройстве системы управления. Для обеспечения надежности защиты с помощью паролей работа системы защиты организуется таким образом, чтобы вероятность раскрытия секретного пароля и установления соответствия тому или иному идентификатору файла или терминала была как можно меньше. Для этого надо периодически менять пароль, а число символов в нем установить достаточно большим.

Эффективным способом идентификации адресуемых элементов и аутентификации пользователей является алгоритм запросно-ответного типа, в соответствии с которым система защиты выдает пользователю запрос на пароль, после чего он должен дать на него определенный ответ. Так как моменты ввода запроса и ответа на него непредсказуемы, это затрудняет процесс отгадывания пароля, обеспечивая тем самым более высокую надежность защиты. Получение разрешения на доступ к тем или иным ресурсам можно осуществить не только на основе использования секретного пароля и последующих процедур аутентификации и идентификации. Это можно сделать более детальным способом, учитывающим различные особенности режимов работы пользователей, их полномочия, категории запрашиваемых данных и ресурсов. Этот способ реализуется специальными программами, анализирующими соответствующие характеристики пользователей, содержание заданий, параметры технических и программных средств, устройств памяти. Поступающие в систему защиты конкретные данные, относящиеся к запросу, сравниваются в процессе работы программ защиты с данными, занесенными в регистрационные секретные таблицы (матрицы). Эти таблицы, а также программы их формирования и обработки хранятся в зашифрованном виде и находятся под особым контролем администратора (администраторов) безопасности информационной сети.

Для разграничения обращения отдельных пользователей к вполне определенной категории информации применяются индивидуальные меры секретности этих файлов и особый контроль доступа к ним пользователей. Гриф секретности может формироваться в виде трехразрядных кодовых слов, которые хранятся в самом файле или в специальной таблице. В этой же таблице записываются идентификатор пользователя, создавшего данный файл, идентификаторы терминалов, с которых может быть осуществлен доступ к файлу, идентификаторы пользователей, которым разрешен доступ к данному файлу, а также их права на пользование файлом (считывание, редактирование, стирание, обновление, исполнение и т. д.). Важно не допустить взаимовлияния пользователей в процессе обращения к файлам. Если, например, одну и ту же запись имеют право редактировать несколько пользователей, то каждому из них необходимо сохранить именно его вариант редакции (делается несколько копий записей с целью возможного анализа и установления полномочий).

К недостаткам программных средств защиты информации относятся:

• * снижение эффективности компьютерных систем за счет потребления ее ресурсов, требуемых для функционирование программ защиты;
• * более низкая производительность (по сравнению с выполняющими аналогичные функции аппаратными средствами защиты, например шифрования);
• * пристыкованность многих программных средств защиты (а не их встроенность в программное обеспечение компьютерных систем), что создает для нарушителя принципиальную возможность их обхода;
• * возможность злоумышленного изменения программных средств защиты в процессе эксплуатации компьютерных систем.

Деятельность по обеспечению информационной безопасности на предприятии может поддерживаться программными продуктами различных типов.

В частности, для этих целей может использоваться программное обеспечение следующих основных видов:

• · сборники (интерактивные электронные справочники), которые содержат типовые документы (шаблоны документов), используемые для управления информационной безопасностью, описания отдельных процессов и процедур, связанных с обеспечением информационной безопасности, должностных обязанностей и функций сотрудников предприятия;
• · системы, предназначенные для накопления и обработки сведений о рисках и проведения сводных оценочных расчетов показателей риска;
• · программное обеспечение, интегрированное в информационную систему предприятия и позволяющее автоматически контролировать соблюдение установленных политик безопасности, а также помогающее формировать заключения о текущем состоянии информационной безопасности (в т.ч. путем анализа действий пользователей в информационной системе, а также путем анализа журналов операционных систем, программ, средств защиты и сетевого оборудования);
• · программное обеспечение, осуществляющее поддержку процессов аудита информационной безопасности.

Также с управлением информационной безопасностью связаны программные продукты, которые:

• · автоматически (централизовано и унифицировано) управляют учетными записями и правами доступа одновременно в нескольких элементах информационной инфраструктуры (базах данных, приложениях и т.п.);
• · производят автоматическое сканирование отдельных элементов информационной инфраструктуры (операционных систем, программ, средств защиты информации) и их проверку на устойчивость и наличие уязвимостей;
• · производят автоматическое обновление программных продуктов с целью устранения выявленных уязвимостей (установку т.н. "патчей", "заплаток").Анисимов А.А. Менеджмент в сфере информационной безопасности Издательство: Интернет-университет информационных технологий - 2009г. 176 стр.

Аппаратные средства защиты информационных систем - средства защиты информации и информационных систем, реализованных на аппаратном уровне. Данные средства являются необходимой частью безопасности информационной системы , хотя разработчики аппаратуры обычно оставляют решение проблемы информационной безопасности программистам.

Эта проблема привлекла внимание многих фирм, в том числе и такой как Intel . В 80-х годах была разработана система 432. Но проект постигла неудача. Возможно, именно после неудачи "гранда" другие фирмы отказались от этой идеи.

Задача аппаратной защиты вычислений была решена советскими разработчиками созданием вычислительного комплекса Эльбрус 1 . В основе лежит идея контроля типов на всех уровнях системы, в том числе и на аппаратном. И основная заслуга разработчиков в планомерной ее реализации.

Общая модель защищенной системы ==кк Разработчиками Эльбруса была предложена следующая модель защищённой информационной системы .

Информационную систему в общем случае можно представить, как информационное пространство и обслуживающее его обрабатывающее устройство. Вычисления разбиваются на отдельные вычислительные модули, расположенные в информационном пространстве. Схему реализации вычислений можно представить следующим образом: обрабатывающее устройство под руководством программы может обращаться к этому пространству, читая и редактируя его.

Для описания системы введем понятия

• ссылка
• контекст программы

Узел - ячейка данных произвольного объема вместе со cсылкой на нее из обрабатывающего устройства.

Cсылка не только описывает данные, но и содержит все права доступа к ним. Система должна обеспечивать контроль над тем, чтобы в операциях, использующих ссылки, не были использованы данные других типов а в операциях с аргументами других типов ссылка не могла быть модифицирована.

Контекст программы - множество всех данных доступных для вычислений в конкретном модуле.

Базовая функциональность модели защищенной информационной системы

Создание узла произвольного объема для хранения данных

После появления новый узел должен быть

• доступен только данному обрабатывающему устройству и только через данную ссылку

Удаление узла .

• попытка использования ссылок на удаленные узлы должна приводить к системным прерываниям

Cмена контекста или смена процедуры исполняемой обрабатывающим устройством.

Новый контекст состоит из трех частей:

• глобальные переменные, переданные по ссылке из старого контекста
• часть, переданная копированием значения (параметры)
• локальные данные, созданные в новом модуле

Общие методы и требования к переключению контекста:

• Идентификация нового контекста (например, особая ссылка на него, позволяющая лишь переключаться между контекстами)
• Непосредственно переключение контекста(исполнение старого кода после переключения контекста запрещено, исходя из принципов защищенности)
• Операции формирования ссылки или другой структуры для идентификации и переключения контекста

Реализации могут быть разными(в том числе и без особых ссылок), но должны быть выдержаны основные принципы:

• точки входа в контекст формируются внутри самого этого контекст
• эта информация делается доступной другим контекстам
• код и контекст переключаются одновременно

Анализ модели

1. Защищенность системы базируется на следующих принципах:
   • доступ к узлу имеет только модуль, создавший его, если только он добровольно не передаст ссылку кому-либо еще
   • множество данных, доступных модулю, в любой момент времени строго контролируется контекстом
2. Результирующая защита предельно строгая, но она не ограничивает возможности программиста. Различные не пересекающиеся модули могут работать в одной программе, вызывая друг друга и обмениваясь данными. Для этого достаточно, чтобы каждый из них содержал особую ссылку для переключения контекста на другой.
3. Построенная система значительно упрощает поиск и иcправление ошибок благодаря строгому контролю типов. Например, попытка изменить ссылку сразу приведет к аппаратному прерыванию в месте ошибки. После чего ее легко можно отследить и исправить.
4. Обеспечивается модульность программирования. Неправильная работа программы никак не повлияет на другие. «Испорченный» модуль может лишь выдать неверные результаты.
5. Для использования системы от программиста не требуется дополнительных усилий. Кроме того, при написании программы под такую модель уже нет необходимости дополнительно оговаривать права доступа, способы их передачи и т. д.

Архитектура Эльбрус

В архитектуре Эльбрус для разграничения типов данных вместе с каждым словом в памяти хранится его тег . По тегу можно определить является ли данное слово ссылкой или принадлежит к какому-либо специальному типу данных.

Ссылки и работа с ними

Возможны следующие форматы дескриптора:

• дескриптор объекта
• дескриптор массива

Дескриптор объекта служит для поддержания объектно-ориентированного программирования и содержит дополнительно описание приватной и публичной областей. Обращение в публичную область стандартно(сложение базового адреса и индекса вместе с последующим контролем размера. Если в командах обращения в память стоит признак приватных данных, то для разрешения обращения проверяется специальный регистр в процессоре, который хранит тип объекта, когда работают программы обработки данного типа. Таким образом, внутри программы становятся доступными приватные данные объектов этого типа.

При доступе к ячейке памяти проверяется корректность ссылки.

• индексация(выработка ссылки на элемент массива)
• операция CAST для дескрипторов объекта(преобразование к базовому классу)
• компактировка(уничтожает ссылки на удаленную память и плотно компактирует занятую память)

Контексты и и методы работы с ними

Контекст модуля состоит из данных хранящихся в оперативной памяти и в файлах, и подается в виде ссылки на регистры процессора.

Переключение контекста - это, по сути, вызов процедуры или возврат из нее. При запуске процедуры полный контекст исходного модуля сохраняется, а нового - создается. При выходе из процедуры ее контекст уничтожается.

Реализация защищенного стека

При реализации процедурного механизма в Эльбрусе, для повышения эффективности выделения памяти для локальных данных используется механизм стека .

Стековские данные подразделяются на три группы по своим функциональным характеристикам и уровню доступности для пользователя:

• параметры, локальные данные и промежуточные значения процедуры, размещенные в оперативных регистрах(стек процедур);
• параметры и локальные процедуры, размещенные в памяти(стек пользователя);
• «связующая информация», описывающая предыдущую (запустившую) процедуру в стеке процедур(стек связующей информации);

Стек процедур предназначен для данных, вынесенных на оперативные регистры. Каждая процедура работает только в своем окне, которое может пересекаться с предыдущим окном областью параметров (она же является областью возвращаемых значений). Обращение за данными (для пользователя) возможно только в текущее окно, всегда расположенное на оперативных регистрах.

Стек пользователя предназначен для данных, которые пользователь считает нужным разместить в памяти.

Стек связующей информации предназначен для размещения информации о предыдущей (вызвавшей) процедуре и используемой при возврате. При защищенном программировании пользователь не должен иметь возможность изменять эту информацию, поэтому для нее выделен специальный стек, доступный только операционной системе и аппаратуре. Стек связующей информации устроен так же, как стек процедур.

Поскольку в стеке виртуальная память переиспользуется, встает проблема защиты данных. Она имеет два аспекта:

• переиспользование памяти (выделение ранееосвобожденного пространства). В этой памяти могут, к примеру, оказаться ссылки, недоступные модулю при правильной работе
• «зависшие» указатели(ссылки старого владельца на переиспользуемую память)

Первая проблема решается автоматической чисткой переиспользуемой памяти. Принцип решения второй проблемы следующий. Указатели на текущий фрейм процедуры можно сохранять только в текущем фрейме, либо передавать в качестве параметра в вызываемую процедуру (передавать вверх по стеку). Соответственно, указатель не может быть ни записан в глобальные данные, ни передан в качестве возвращаемого значения, ни записан в глубину стека.

Примечания

Ссылки

• Микропроцессор «Эльбрус» на сайте МЦСТ
• Основные принципы архитектуры (2001) на сайте МЦСТ

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Аппаратные средства защиты информационных систем" в других словарях:

В информационных сетях Одним из направлений защиты информации в информационных системах является техническая защита информации (ТЗИ). В свою очередь, вопросы ТЗИ разбиваются на два больших класса задач: защита информации от несанкционированного… … Википедия

средства - 3.17 средства [индивидуальной, коллективной] защиты работников: Технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных или опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения .… …

Средства имитозащиты - б) средства имитозащиты аппаратные, программные и программно аппаратные шифровальные (криптографические) средства (за исключением средств шифрования), реализующие алгоритмы криптографического преобразования информации для ее защиты от навязывания … Официальная терминология

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Критерии определения безопасности компьютерных систем (англ. Trusted Computer System Evaluation Criteria … Википедия

Технические средства - 3.2 Технические средства систем автоматизации, комплекс технических средств (КТС) совокупность устройств (изделий), обеспечивающих получение, ввод, подготовку, преобразование, обработку, хранение, регистрацию, вывод, отображение, использование и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Стандарт Министерства обороны США (англ. Department of Defense Trusted Computer System Evaliation Criteria, TCSEC, DoD 5200.28 STD, December 26, 1985), более известный под именем Оранжевая книга (англ. Orange Book) из за цвета обложки. Данный… … Википедия

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Defense Advanced Research Projects Agency … Википедия

IBM System z9 модель 2004 Мейнфрейм (также мэйнфрейм, от англ. mainframe) данный термин имеет три основных значения. Большая универсальная ЭВМ вы … Википедия

К аппаратным средствам защиты информации относятся самые различные по принципу действия, устройству и возможностям технические конструкции, обеспечивающие пресечение разглашения, защиту от утечки и противодействие несанкционированному доступу к источникам конфиденциальной информации.

Аппаратные средства защиты информации применяются для решения следующих задач:

Проведение специальных исследований технических средств обеспечения производственной деятельности на наличие возможных каналов утечки информации;

Выявление каналов утечки информациина разных объектах и в помещениях;

Локализация каналов утечки информации;

Поиск и обнаружение средств промышленного шпионажа;

Противодействие несанкционированному доступу к источникам конфиденциальной информации и другим действиям.

По функциональному назначению аппаратные средства могут быть классифицированы на средства обнаружения, средства поиска и детальных измерений, средства активного и пассивного противодействия. При этом по своим техническим возможностям средства защиты информации могут быть общего назначения, рассчитанныенаиспользование непрофессионалами с целью получения предварительных (общих) оценок, и профессиональные комплексы, позволяющие проводить тщательный поиск, обнаружение и прецизионные измерения всех характеристик средств промышленного шпионажа. В качестве примера первых можно рассмотреть группу индикаторов электромагнитных излучений типа ИП, обладающих широким спектром принимаемых сигналов и довольно низкой чувствительностью. В качестве второго примера – комплекс для обнаружения и пеленгования радиозакладок, предназначенного для автоматического обнаружения и определения местонахождения радиопередатчиков, радиомикрофонов, телефонных закладок и сетевых радиопередатчиков. Это уже сложный современный поисково-обнаружительный профессиональный комплекс. Таким является, например, комплекс «Дельта», который обеспечивает:

– достоверное обнаружение практически любых из имеющихся в продаже радиомикрофонов, радиостетоскопов, сетевых и телефонных передатчиков, в том числе и с инверсией спектра;

– автоматическое определение места расположения микрофонов в объеме контролируемого помещения.

В состав комплекса входит радиоприемное устройство AR-3000 и ПЭВМ (рис. 10).

Рис. 10. Разведывательно-поисковый комплекс «Дельта»

Поисковую аппаратуру можно подразделить на аппаратуру поиска средств съема информации и исследования каналов ее утечки.

Аппаратура первого типа направлена на поиск и локализацию уже внедренных злоумышленниками средств несанкционированного доступа. Аппаратура второго типа предназначается для выявления каналов утечки информации.

Примером такого комплекса может служить комплекс «Зарница», обеспечивающий измерение параметров побочных электромагнитных излучений в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц. Обработка результатов измерений осуществляется на ПЭВМ в соответствии с действующими нормативно-методическими документами Гостехкомиссии при Президенте РФ (рис. 11).

Рис. 11. Комплекс обнаружения и измерения ПЭМИ «Зарница»

Определяющими для такого рода систем являются оперативность исследования и надежность полученных результатов.

Использование профессиональной поисковой аппаратуры требует высокой квалификации оператора.

Как в любой области техники, универсальность той или иной аппаратуры приводит к снижению ее параметров по каждой отдельной характеристике.

С другой стороны, существует огромное количество различных по физической природе каналов утечки информации, а также физических принципов, на основе которых работают системы несанкционированного доступа. Эти факторы обусловливают многообразие поисковой аппаратуры, а ее сложность определяет высокую стоимость каждого прибора. В связи с этим достаточный комплекс поискового оборудования могут позволить себе иметь структуры, постоянно проводящие соответствующие обследования. Это либо крупные службы безопасности, либо специализированные фирмы, оказывающие услуги сторонним организациям.

Конечно, изложенное выше не является аргументом для отказа от использования средств поиска самостоятельно. Но эти средства в большинстве случаев достаточно просты и позволяют проводить профилактические мероприятия в промежутке между серьезными поисковыми обследованиями.

В особую группу выделяются аппаратные средства защиты ЭВМ и коммуникационных систем на их базе.

Аппаратные средства защиты применяются как в отдельных ПЭВМ, так и на различных уровнях и участках сети: в центральных процессорах ЭВМ, в их оперативных ЗУ (ОЗУ), контроллерах ввода-вывода, внешних ЗУ, терминалах и др.

Для защиты центральных процессоров (ЦП) применяется кодовое резервирование – создание дополнительных битов в форматах машинных команд (разрядов секретности) и резервных регистров (в устройствах ЦП). Одновременно предусматриваются два возможных режима работы процессора, которые отделяют вспомогательные операции от операций непосредственного решения задач пользователя. Для этого служит специальная система прерывания, реализуемая аппаратными средствами.

Одной из мер аппаратной защиты ЭВМ и информационных сетей является ограничение доступа к оперативной памяти с помощью установления границ или полей. Для этого создаются регистры контроля и регистры защиты данных. Применяются также дополнительные биты четности – разновидность метода кодового резервирования.

Для обозначения степени конфиденциальности программ и данных, категорий пользователей используются биты, называемые битами конфиденциальности (это два-три дополнительных разряда, с помощью которых кодируются категории секретности пользователей, программ и данных).

Программы и данные, загружаемые в ОЗУ, нуждаются в защите, гарантирующей их от несанкционированного доступа. Часто используются биты четности, ключи, постоянная специальная память. При считывании из ОЗУ необходимо, чтобы программы не могли быть уничтожены несанкционированными действиями пользователей или вследствие выхода аппаратуры из строя. Отказы должны своевременно выявляться и устраняться, чтобы предотвратить исполнение искаженной команды ЦП и потери информации.

Для предотвращения считывания оставшихся после обработки данных в ОЗУ применяется специальная схема стирания. В этом случае формируется команда на стирание ОЗУ и указывается адрес блока памяти, который должен быть освобожден от информации. Эта схема записывает нули или какую-нибудь другую последовательность символов во все ячейки данного блока памяти, обеспечивая надежное стирание ранее загруженных данных.

Аппаратные средства защиты применяются и в терминалах пользователей. Для предотвращения утечки информации при подключении незарегистрированного терминала необходимо перед выдачей запрашиваемых данных осуществить идентификацию (автоматическое определение кода или номера) терминала, с которого поступил запрос. В многопользовательском режиме этого терминала идентификации его недостаточно. Необходимо осуществить аутентификацию пользователя, то есть установить его подлинность и полномочия. Это необходимо и потому, что разные пользователи, зарегистрированные в системе, могут иметь доступ только к отдельным файлам и строго ограниченные полномочия их использования.

Для идентификации терминала чаще всего применяется генератор кода, включенный в аппаратуру терминала, а для аутентификации пользователя – такие аппаратные средства, как ключи, персональные кодовые карты, персональный идентификатор, устройства распознавания голоса пользователя или формы его пальцев. Но наиболее распространенными средствами аутентификации являются пароли, проверяемые не аппаратными, а программными средствами опознавания.

Аппаратные средства защиты информации – это различные технические устройства, системы и сооружения, предназначенные для защиты информации от разглашения, утечки и несанкционированного доступа.