Архитектурная безопасность. Особенности современных информационных систем, существенные с точки зрения безопасности

Автоматизация многих процессов за счет использования компьютеров.

Быстрое развитие технологий новые возможности.

(!) но и затрудняет обеспечение надежной защиты, так как

· повышение быстродействия взлом методом «грубой силы»

· развитие сетевых технологий увеличение числа связей между информационными системами

· новые информационные сервисы появление новых уязвимостей

· конкуренция среди производителей ПО уменьшается срок разработки и тестирования ПО

Сервисы безопасности:

- идентификация и аутентификация

- управление доступом

- протоколирование и аудит

- шифрование

- контроль целостности

- экранирование

- анализ защищенности

- обеспечение отказоустойчивости

- обеспечение безопасного восстановления

- туннелирование

- управление

Виды мер безопасности:

· препятствующие нарушениям ИБ

· обнаружения нарушений

· сужающие зону воздействия нарушений

· меры по выявлению нарушителя

· восстановление режима безопасности

Управление играет инфраструктурную роль, обслуживая все аспекты ИС.

Наиболее существенные аспекты современных ИС:

· наличие территориально разнесенных частей

· одно или несколько подключений к Интернету

· доступ к критически важным серверам (на разных производственных площадках) требуется сотрудникам разных отделов организации

· использование беспроводные соединения

· наличие большого количества информационных сервисов, опирающиеся на различные программно-аппаратные платформы

· круглосуточное функционирование с максимальным временем простоя порядка несколько минут

· наличие компонентов требующих постоянной связи с другими удаленными компонентами

· конфигурация ИС постоянно изменяется на уровне данных, программ и аппаратуры

· основные компоненты ИБ (доступность, целостность и конфиденциальность) могут трактоваться неодинаково для разных сервисов защита строится по-разному

· основная угроза – собственные сотрудники организации

Теоретическая основа решения проблемы архитектурной безопасности является субъект.

Субъект – процесс, действующий от имени пользователя.

Каждый субъект заключен внутри одного компонента.

Субъект может осуществлять непосредственный доступ к объектам только в пределах своего компонента.

Каждый компонент содержит монитор обращений, отслеживающий локальные попытки доступа.

Все мониторы реализуют согласованную политику безопасности.

Коммуникационные каналы, связывающие компоненты, сохраняют конфиденциальность и целостность передаваемой информации.

Совокупность мониторов образует единый монитор обращений для обще сетевой конфигурации.

Основные вытекающие принципы:

· использование единой политики безопасности

· обеспечение конфиденциальности и целостности при сетевом взаимодействии

· формирование составных сервисов по содержательному принципу каждый компонент обладал полным набором защитных средств и внешне представлял единое целое

Принципы архитектурной безопасности:

1. непрерывность защиты в пространстве и времени

2. соблюдение признанных стандартов

3. иерархическая организация ИС

4. усиление слабого звена

5. невозможность перехода в небезопасное состояние

6. минимизация привилегий

7. разделение обязанностей

8. эшелонированность обороны

9. разнообразие защитных средств

10. простота и управляемость ИС централизованное администрирование

(+) Минимизация объема защитных средств, выносимых на клиентские системы, так как

· возможно использование потребительских устройств с ограниченной функциональностью

· конфигурацию клиентских систем трудно контролировать

Аутентификация.

Основные понятия

Идентификация – сопоставление объекта с идентификатором

Аутентификация – проверка подлинности

Односторонняя (клиент доказывает подлинность серверу)
Двусторонняя (взаимная)

Концепция «единого входа в сеть».

Комбинирование различных механизмов идентификации/аутентификации

Парольная аутентификация

Простота и привычность

Наиболее слабое средство проверки подлинности

Проблема хранения паролей

Меры повышения надежности:

- наложение технических ограничений (задание сложности)

- управление сроком действий (периодическая смена паролей)

- ограничение доступа к месту хранений паролей

- ограничение числа неудачных попыток входа в систему

- использование программных генераторов паролей

Одноразовые пароли

Более надежный механизм

Система S/KEY компании Bellcore, на основе технологии клиент-сервер

Общая схема:

f – одноразовая функция (известна серверу аутентификации и пользователю)

K – секретный ключ (известен только пользователю

Подготовительный этап:

задается число n и пользователь применяет функцию f к секретному ключу K n раз и результат R сохраняется на сервере

Процедура проверки подлинности:

- сервер отсылает клиенту значение числа n

- пользователь применяет функцию f к K n-1 раз и результат отправляет серверу

- сервер применяет функцию f к полученному значению и сравнивает со значением R полученным от пользователя ранее

- в случае совпадения процедура аутентификации проходит успешно

- сохраняется новое значение R для n--1

значение n уменьшается на единицу

Возможна другая схема реализации процедуры проверки подлинности на основе одноразовых паролей

- Когда имеется функция от времени как алгоритм генерации новых паролей

- Часы сервера и клиента синхронизированы

- Генерация новых паролей происходит через небольшие промежутки времени

Протокол Kerberos

Сетевой протокол аутентификации, позволяющий передавать данные через незащищённые сети для безопасной идентификации

Ориентирован на клиент-серверной модель

Обеспечивает взаимную аутентификацию

1993 – RFC 1510

Общая схема

Алиса, Боб и Трент (доверенная сторона)

E() – операция шифрования

Ea() – шифрование общим ключом Алисы и Трента

Eb() – шифрование общим ключом Боба и Трента

Ek() – шифрование общим сеансовым ключом Алисы и Боба

Аутентификация/идентификация с помощью биометрических данных

Биометрия – совокупность автоматизированных методов идентификации и аутентификации людей на основе их физиологических и поведенческих характеристик

Физиологические:

· сетчатка глаза

· отпечатки пальцев

· геометрия ладони

Поведенческие:

· динамика ручной подписи

Анализ особенностей голоса и распознавание речи

Используют совместно с другими методами аутентификации

Управление доступом.

Средства управления доступом позволяют специфицировать и контролировать действия, которые субъекты (пользователи и процессы) могут выполнить над объектами (компьютерные ресурсы)

Управление доступом

Физическое
Логическое – это механизм многопользовательских систем, предназначенный для обеспечения конфиденциальности и целостности объектов и в некоторой мере их доступность ( запрет на обслуживание неавторизованных пользователей)

Формальная постановка задачи:

определить множество допустимых операций для каждой пары «субъект-объект» и контролировать выполнение установленного порядка

Отношение «субъект-объект» можно представить через матрицу доступа

§ принцип распределения привилегий для сервисов

§ существующие связи между сервисами (согласованность)

Разнообразие объектов и применяемых к ним операций приводит к децентрализации логического управления доступом

Контроль прав доступа производится разными компонентами программной среды

Например,

- ядро ОС

- сервисы безопасности

- система управления БД

- монитор транзакций и др.

Общий критерии, на основе которых определяется возможность предоставления доступа:

§ идентификатор субъекта

§ атрибуты субъекта

Использование ограничивающего интерфейса единой политики безопасности

Число администрируемых отношений пропорционально произведению количества пользователей на количество объектов

Использование ролей число отношений пропорционально сумме количества пользователей и объектов

2001 Национальный институт стандартов и технологий США предложил проект стандарта ролевого управления доступом

Основные понятия:

- пользователь

- сеанс работы пользователя

- роль (часто определяется в соответствии с организационной структурой)

- объект (сущность, доступ к которой разграничивается)

- операция

- право доступа (разрешение выполнять определенные операции над определенными объектами)

Ролям приписываются пользователи и права доступа

В проекте от 2001 вводится понятие «разделение обязанностей»

Разделение обязанностей

Статическое
Динамическое

Статическое разделение обязанностей налагает ограничение на приписывание пользователей ролям

Динамическое разделение обязанностей налагает ограничение на приписывание пользователей ролям, которые являются активными

Например, один пользователей может быть и кассиром и контролером, но не одновременно

То есть происходит реализация временное ограничение доверия (один из аспектов минимизации привилегий)

В проекте содержится спецификация трех категорий функций:

- административные функции(создание и сопровождение ролей и других атрибутов ролевого доступа)

- вспомогательные функции (обслуживание сеансов работы пользователей)

- информационные функции (получение сведений о текущей конфигурации с учетом отношения наследования)

Протоколирование и аудит.

Под протоколированием понимается сбор и накопление информации о событиях, происходящих в информационной системе. У каждого сервиса свой набор возможных событии, но в любом случае их можно разделить на:

· внешние (вызванные действиями других сервисов),

· внутренние (вызванные действиями самого сервиса)

· клиентские (вызванные действиями пользователей и администраторов).

Аудит — это анализ накопленной информации, проводимый оперативно, в реальном времени или периодически (например, раз в день). Оперативный аудит с автоматическим реагированием на выявленные нештатные ситуации называется активным.

Реализация протоколирования и аудита решает следующие задачи:

- обеспечение подотчетности пользователей и администраторов;

- событий;

- обнаружение попыток нарушений информационной безопасности;

- предоставление информации для выявления и анализа проблем.

«Оранжевая книга» выделяет следующие события:

· вход в систему (успешный или нет);

· выход из системы;

· обращение к удаленной системе;

· операции с файлами (открыть, закрыть, переименовать, удалить);

· сиена привилегий или иных атрибутов безопасности (режима доступа, уровня благонадежности пользователя и т.п.).

При протоколировании события рекомендуется записывать, по крайней мере, следующую информацию:

· дата и время события;

· уникальный идентификатор пользователя-инициатора действия;

· тип события;

· результат действия (успех или неудача);

· источник запроса (например, имя терминала);

· имена затронутых объектов (например, открываемых или удаленных файлов);

· описание изменений, внесенных в баш данных зашиты.

Выборочное протоколирование в отношении:

- пользователей (внимательно следить только за подозрительными);

- событий.

Цельпротоколированияи аудита: обеспечение подотчетности, как сдерживающее средство. Если пользователи и администраторы знают, что их действия фиксируются, они, возможно, воздержатся от незаконных операций. Если есть основания подозревать пользователя в нечестности, можно регистрировать все его действия, вплоть до каждого нажатия клавиши. При этом обеспечивается не только возможность расследования нарушения режима безопасности, но и откат некорректных изменений. Тем самым защищается целостность.

Задача активного аудита - оперативно выявлять подозрительную активность и предоставлять средства для автоматического реагирования на нее.

Активность, не соответствующую политике безопасности, целесообразно разделить на:

· Атаки, направленные на незаконное получение полномочий.

Атаки нарушают любую осмысленную политику безопасности. Следовательно, для выявления атак можно применять универсальные методы, такие как сигнатура и их обнаружение во входном потоке событий с помощью аппарата экспертных систем.

Сигнатура атаки – это совокупность условий, при выполнении которыхатака считается имеющей место, что вызывает заранее определенную реакцию. Пример, зафиксированы 3 последовательных неудачных попытки входа в систему с одного терминала. Реакция - блокирование терминала до прояснения ситуации.

· Действия, выполняемые в рамках полномочий, но нарушающие политику безопасности.

Злоупотребления полномочиями возможны из-за неадекватности средств разграничения доступа выбранной политике безопасности. Пример, неэтическое поведение суперпользователя, который может просматривать личные файлы других пользователей. Анализируя регистрационную информацию, можно обнаружить подобные события и сообщить администратору безопасности. Нетипичное поведение выявляется статистическими методами. В простейшем случае применяют систему порогов, превышение которых является подозрительным.

Применительно к средствам активного аудита различают ошибки первого (пропуск атак) и второго рода (ложные тревоги). Ошибки второго рода отвлекают администратора безопасности от действительно важных дел, косвенно способствуя пропуску атак.

Сигнатурный метод.

Достоинства – высокая производительность, малое число ошибок второго рода, обоснованность решений.

Недостаток – неумение обнаружить неизвестные атаки и вариации известных атак.

Статистический подход.

Достоинства – универсальность и обоснованность решений, минимизация ошибок первого рода.

Недостаток – высокая доля ошибок второго рода; плохая работа в случае, когда типичного поведения нет (10-15% пользователей).

Аудит информационной безопасности.
Является системным процессом получения и оценки объективных данных о текущем состоянии системы, действиях и событиях, происходящих в ней, который устанавливает уровень их соответствия определенному критерию.

Позволяет:

· оценить текущую безопасности функционирования системы

· оценить риски и управлять ими

· прогнозировать влияние рисков на бизнес-процессы

Внешний аудит:

· проводится специализированными организациями

· анализируются меры риска от внешних атак

· осуществляется сканирование портов, поиск уязвимостей в сетевом и прикладном ПО

· проверка взаимодействия в Web-серверами, почтовыми и файловыми серверами

· Ethical Hacking

Внутренний аудит:

· команда из числа персонала организации

· оценка рисков существующих технологий, используемых в ИС

· сканирование портов и уязвимостей внутренних хостов

· анализируется выполнение установленной политики безопасности, контроль и управление доступом к ресурсам

· выполнение персоналом парольной политики

Основные механизмы и службы защиты

- межсетевые экраны

- системы обнаружения вторжений

- средства контроля целостности

- средства проверки содержимого

- сканеры

- средства контроля конфигурации

- средства контроля доступа и аутентификации

- виртуальные частные сети