Лекция 10. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

Информационная безопасность, как и защита информации - задача комплексная. На сегодняшний день сформулировано три базовых принципа, обеспечивающие информационную безопасность:

} целостность данных — защита от сбоев, ведущих к потере информа ции, а также зашита от неавторизованного создания или уничтожения данных;

} конфиденциальность информации;

} доступность информации для всех авторизованных пользователей.

10.1. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ СОТОВОЙ СВЯЗИ

В системах сотовой связи под безопасностью понимается исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров абонентов. В GSM предусмотрены:

· Аутентификация

· Секретность передачи данных

· Секретность абонента

· Секретность направления вызова

Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только при передаче по радиоканалу. В стандарте используется алгоритм шифрования с открытым ключом RSA (первые буквы фамилий авторов Rivest, Shamir, Adleman), который обеспечивает высокую степень безопасности передачи речевых сообщений.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи в стандарт введены и определены механизмы аутентификации — удостоверения | личности абонента. Как уже отмечалось, каждый абонент на время пользования системой получает стандартный модуль подлинности абонента — SIM-карту, которая содержит:

□ Международный идентификационный номер подвижного абонента IMSI

□ Свой индивидуальный ключ аутентификации Ki

□ Алгоритм аутентификации A3.

Для обеспечения секретности передаваемой по радиоканалу информации ее зашифровывают. Алгоритм формирования ключей шифрования А8 хранится в SIM-карте. Одновременно с вычислением отклика SRES аппаратура подвижной станции определяет и ключ шифрования Кс. Этот ключ не передается по радиоканалу, а вычисляется сетью и абонентским терминалом одновременно (Рисунок 10.1).

Рисунок 10.1 – Принцип аутентификации

Вместе со случайным числом, подвижной станции посылается числовая последовательность, содержащая ключ шифрования. Это число связано с действительным значением Кс и позволяет избежать формирования неправильного ключа. Число хранится в подвижной станции и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть.

Для установки режима шифрования сеть передает подвижной станции команду CMC (Ciphering Mode Command), после принятия которой станция, используя имеющийся у нее ключ, приступает к шифрованию и дешифрованию сообщений. Поток передаваемых данных шифруют бит за битом поточным шифром, используя алгоритм шифрования А5 и ключ Кс. Процедура установки режима шифрования представлена на рисунке 10.2.

Рисунок 10.2 – Процедура установки режима шифрования

Для исключения выявления абонента путем перехвата сообщений, передаваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы сотовой связи присваивается временный международный идентификационный номер пользователя — TMSI (Time Mobile Subsriber Identity), который действителен только в пределах зоны обслуживания с идентификационным номером LAI (Location Area Identification). В другой зоне обслуживания абоненту присваивается новый TMSI. Если подвижная станция переходит в новую зону обслуживания, то ее TMSI должен передаваться вместе с LAI той зоны, в которой TMSI был присвоен абоненту.

При выполнении процедуры корректировки местоположения по каналам управления осуществляется двухсторонний обмен между подвижной станцией MS и базовой станцией BTS служебными сообщениями, содержащими временные номера пользователей TMSI. В этом случае в радиоканале необходимо обеспечить секретность смены TMSI и их принадлежность конкретному абоненту. Процедура корректировки местоположения наглядно представлена на рисунке 10.3.

Рисунок 10.3 - Процедура корректировки местоположения

10.2. ВОЗМОЖНОСТИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОГО РАДИОВЫЗОВА

В целом принципы защиты информации в СПРВ существенно отличаются от используемых в системах подвижной цифровой связи. В зависимости от интересов абонента короткое сообщение может вообще не нуждаться в защите, если речь идет об информационной услуге общего назначения, например, прогноз погоды, заторы на дорогах или репертуар зрелищных заведений.

Для защиты от несанкционированного доступа к информации, предназначенной для определенного абонента, некоторые компании предусматривают использование личных кодов, которые могут изменяться по указанию абонента. В этом случае соответствующая декодирующая интегральная микросхема устанавливается в пейджере абонента. Отдельные модели пейджеров предусматривают сохранение в своей памяти от 8 до 16 закодированных личным кодом сообщений, использование режима приема закодированной информации, поддержку до 8 различных интегральных шифрующих микросхем с изменяемой структурой.

В случаях, когда сообщение, передаваемое по СПРВ, содержит сведения, затрагивающие корпоративные интересы, используется выделение группы абонентов с их экранированием от информационных контактов с несанкционированными пользователями сети.

Для защиты от подачи ложного сообщения под чужим именем некоторые компании-операторы присваивают клиентам пароли.

В системе защиты информации от передачи ее несанкционированному абоненту (проблема "двойников") действуют два компонента:

} уникальные номера передающего и принимающего абонентов (от 3 до 7 десятичных знаков);

} присвоенный каждому пейджеру код для распознавания конкретного пейджера (7 десятичных знаков).

Каждый пользователь СПРВ может заранее согласовать с предполагаемым абонентом перечень (до 10-16) возможных сообщений и их простые цифровые коды.

Кодирование типовых текстов сообщений буквенными комбинациями позволяет эффективно защищать сообщения от радиоперехвата.

Например, более 4000 сообщений могут быть переданы при алфавите из 30 букв набором из трехбуквенных кодовых слов, что существенно ускоряет процесс передачи.

10.3. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ БЕСШНУРОВОЙ ТЕЛЕФОНИИ

В стандарте DECT имеются эффективные средства защиты от несанкционированного доступа — протоколы прописки и аутентификации, а концепция усовершенствованного кодирования обеспечивает защиту от прослушивания. Регистрация абонента (прописка (subscription)) позволяет допускать к обслуживанию системой только конкретного мобильного абонента. Абонентскому оборудованию присваивается секретный ключ (PIN-код), который вводится и в устройство доступа. В свою очередь, и аппаратура доступа также должна идентифицировать себя. После обмена идентификационными номерами через эфир (разовая кратковременная процедура) оба устройства вычисляют аутен-тификационный ключ. Секретный ключ аутентификации не передается по эфиру, но используется для аутентификации при каждом установлении связи. Принцип нераскрытия идентификационной информации по эфиру заключается в следующем: базовая станция посылает абонентскому терминалу случайное число — «запрос». Терминал вычисляет «ответ», комбинируя аутентификационный ключ с порученным «запросом», и передает его базовой станции. Последняя также просчитывает ожидаемый «ответ» и сравнивает его с полученным. В результате сравнения происходит либо продолжение установления связи, либо разъединение.

Мобильный телефон может быть прописан на нескольких базовых станциях. При каждом сеансе прописки абонентский терминал просчитывает новый ключ аутентификации, привязанный к сети, в которую он прописывается. Новые ключи и новая информация идентификации сети добавляются к списку, хранящемуся в памяти абонентского терминала, который используется в процессе соединения. Радиотелефоны могут подключиться только к той сети, в которую у них есть права доступа (информация идентификации сети содержится в списке).

10.4. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ

Беспроводные сети наследуют все уязвимости обыкновенных проводных сетей и добавляют к ним свои собственные. Распространение таких сетей идет одновременно с непрекращающейся информацией об их взломе. Подавляющее большинство атакующих действуют без злого умысла, воспринимая это как шалость или интеллектуальную игру, но среди них встречаются настоящие охотники за чужим трафиком, из которого можно извлечь различную конфиденциальную информацию (пароли на почтовые ящики, номера кредитных карт и т.д.). Встречаются и просто желающие подключиться к Интернету за чужой счет. Если точка беспроводного доступа принадлежит крупной компании, ущерб будет не так уж и велик, но вот в домашних сетях этим пренебрегать уже нельзя.

Это заставило разработчиков протоколов IEEE 802.11 предпринять целый комплекс защитных мер: аутентификацию, шифрование трафика, привязку к MAC-адресам. В беспроводных сетях существует два вида аутентификации: открытая аутентификация (open authentication) и аутентификация с общим ключом(shared key authentication).

Открытая аутентификация изначально разрабатывалась для аутентификации радио-абонентов на физическом уровне с использованием специальной логической связки называемой ESSID (Extended Service Set Identification), которая является именем сети. Но ESSID передается по радиоканалу в открытом виде, поэтому злоумышленникам не составляет труда его узнать или подделать.

Аутентификация с общим ключом проверяет соответствие специального ключа, который находится как у клиента, так и у точки доступа. Это происходит через «Тройное рукопожатие», оно заключается в том, что точка доступа отправляет клиенту специальный текст, который клиент должен зашифровать с использованием своего ключа и отправить обратно точке доступа, и если точка доступа в состоянии его расшифровать, то клиент считается легальным и проходит аутентификацию. Однако если злоумышленник сможет перехватить текст, отправленный точкой доступа, и шифротекст, возвращенный клиентом, то он получает возможность провести атаку по открытому тексту и узнать секретный ключ.

Привязку к MAC-адресам тоже нельзя считать хорошей защитой сети, так как MAC-адрес можно подделать. Поэтому в сетях стандарта IEEE 802.11 применяют шифрование всех передаваемых пакетов. Наиболее часто для таких целей используется WEP (Wired Equivalent Privacy) шифрование, которое основано на поточном алгоритме шифрования RC4 и использует ключи 40 или 104-битной длины. Алгоритм шифрования состоит в том, что сообщение с контрольной суммой, составляющие открытый текст побитно складывается с гаммой, сгенерированной алгоритмом RC4, на вход которому подается ключ, заданный пользователем, с приписанными 24 битами инициализирующего вектора, сгенерированного случайно. Поточное шифрование RC4 состоит их двух алгоритмов: алгоритма развертывания ключей KSA и псевдослучайной генерации RPGA. Стандарт WEP не может гарантировать безопасную передачу данных, так как в нем были обнаружены уязвимости, из-за которых сети, использующие данный тип защиты, могли быть скомпрометированы.

Самой простой атакой на WEP является атака прямым перебором. Существуют и другие криптографические атаки, такие как повторное использование гаммы, дешифрование по таблицам инициализирующих векторов, атака Флурера-Мантина-Шамира и ее различные оптимизации.

Таким образом, WEP не удалось обеспечить сетям стандарта IEEE 802.11 достойный уровень безопасности. Поэтому были разработаны новые стандарты безопасности WPA (Wi-Fi Protected Access) и WPA2. В них были исправлены все известные алгоритмические ошибки WEP-шифрования, и добавлены специальный протокол аутентификации 802.1x, который предусматривает возможность ассоциации клиентов с помощью RADIUS (Remote Authentication in Dial-In User Service) сервера, или с помощью использования специального общего ключа.

Проанализировав стандартные средства защита, можно прийти к выводу, что в основном они направлены на то, чтобы не дать злоумышлиннику возможности подключиться к сети. Такое положение дел привело к необходимости создания защиты последнего уровня, т.е. создания таких условий, при которых атакующий не сможет работать с сетью, даже если он смог к ней подключиться.

Наиболее часто для таких целей применяется технология VPN. Но она требует квалифицированного администрирования и ограничивает скорость передачи данных по сети.