Криптографические методы защиты информации

Криптология – наука, состоящая из двух направлений: криптографии и криптоанализа. Криптоанализ – это наука (и практика ее применения) о методах и способах вскрытия шифров. Соотношение криптографии и криптоанализа очевидно: криптография – это защита, т.е. разработка шифров, а криптоанализ – нападение, т.е. вскрытие шифров.[9]

Сущность криптографических методов заключается в следующем. Готовое к передаче информационное сообщение, первоначально открытое и незащищенное, зашифровывается и тем самым преобразуется в шифрограмму, т.е. в закрытый текст или графическое изображение документа. В таком виде сообщение и передается по каналу связи, пусть даже и незащищенному. Санкционированный пользователь после получения сообщения дешифрует его (т.е. раскрывает) посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный, открытый вид сообщения, доступный для восприятия санкционированным пользователям. Таким образом, даже в случае перехвата сообщения взломщиком текст сообщения становится недоступным для него.

Методу преобразования в криптографической системе соответствует использование специального алгоритма. Действие такого алгоритма запускается уникальным числом (последовательностью бит), обычно называемым шифрующим ключом.

Каждый используемый ключ может производить различные шифрованные сообщения, определяемые только этим ключом. Для большинства систем закрытия схема генератора ключа может представлять собой набор инструкций и команд либо узел аппаратуры, либо компьютерную программу, либо все вместе взятое, но в любом случае процесс шифрования (дешифрования) определяется только этим специальным ключом. Чтобы обмен зашифрованными данными проходил успешно, как отправителю, так и получателю необходимо знать правильную ключевую установку и хранить ее в тайне.

Стойкость любой системы закрытой связи определяется степенью секретности используемого в ней ключа. Тем не менее, этот ключ должен быть известен другим пользователям сети, чтобы они могли свободно обмениваться зашифрованными сообщениями. В этом смысле криптографические системы также помогают решить проблему аутентификации принятой информации. Взломщик в случае перехвата сообщения будет иметь дело только с зашифрованным текстом, а истинный получатель, принимая закрытые известным только ему и отправителю ключом сообщения, будет надежно защищен от возможной дезинформации.

Современная криптография знает два типа криптографических алгоритмов: классические алгоритмы, основанные на использовании закрытых, секретных ключей, и новые алгоритмы с открытым ключом, в которых используются один открытый и один закрытый ключи (эти алгоритмы называются также асимметричными). Кроме того, существует возможность шифрования информации и более простым способом – с использованием генератора псевдослучайных чисел.

Метод криптографической защиты с открытым ключом реализуется достаточно легко и обеспечивает довольно высокую скорость шифрования, однако недостаточно стоек к дешифрованию и поэтому неприменим для таких серьезных информационных систем, каковыми являются, например, банковские системы.

Наиболее перспективными системами криптографической защиты данных сегодня считаются асимметричные криптосистемы, называемые также системами с открытым ключом. Их суть состоит в том, что ключ, используемый для зашифровывания, отличен от ключа расшифровывания. При этом ключ зашифровывания не секретен и может быть известен всем пользователям системы. Однако расшифровывание с помощью известного ключа зашифровывания невозможно. Для расшифровывания используется специальный, секретный ключ. При этом знание открытого ключа не позволяет определить ключ секретный. Таким образом, расшифровать сообщение может только его получатель, владеющий этим секретным ключом.

Специалисты считают, что системы с открытым ключом больше подходят для шифрования передаваемых данных, чем для защиты данных, хранимых на носителях информации. Существует еще одна область применения этого алгоритма – цифровые подписи, подтверждающие подлинность передаваемых документов и сообщений. Асимметричные криптосистемы наиболее перспективны, так как в них не используется передача ключей другим пользователям, и они легко реализуются как аппаратным, так и программным способом.

В системах передачи и обработки информации все чаще возникает вопрос о замене рукописной подписи, подтверждающей подлинность того или иного документа, ее электронным аналогом – электронной цифровой подписью (ЭЦП). Сформулируем три свойства ЭЦП:

1. Подписать документ может только «законный» владелец подписи.

2. Автор подписи не может от нее отказаться.

3. В случае возникновения спора, возможно, участие третьих лиц (например, суда) для установления подлинности подписи.[10]

Ею могут скрепляться всевозможные электронные документы, начиная с различных сообщений и кончая контрактами. ЭЦП может применяться также для контроля доступа к особо важной информации. К ЭЦП предъявляются два основных требования: высокая сложность фальсификации и легкость проверки.

Для реализации ЭЦП можно использовать как классические криптографические алгоритмы, так и асимметричные, причем именно последние обладают всеми свойствами, необходимыми для ЭЦП.

ЭЦП чрезвычайно подвержена действию обобщенного класса «троянских» программ с преднамеренно заложенными в них потенциально опасными последствиями, активизирующимися при определенных условиях. Например, в момент считывания файла, в котором находится подготовленный к подписи документ, эти программы могут изменить имя подписывающего лица, дату, какие-либо данные (например, сумму в платежных документах) и т.п.

Практика использования систем автоматизированного финансового документооборота показала, что программная реализация ЭЦП наиболее подвержена действию «троянских» программ, позволяющих проводить заведомо ложные финансовые документы, а также вмешиваться в порядок разрешения споров по факту применения ЭЦП. Поэтому при выборе системы ЭЦП предпочтение безусловно должно быть отдано ее аппаратной реализации, обеспечивающей надежную защиту информации от несанкционированного доступа, выработку криптографических ключей и ЭЦП. Следовательно, надежная криптографическая система должна удовлетворять следующим требованиям:

• процедуры зашифровывать и расшифровывания должны быть прозрачны» для пользователя;

• дешифрование закрытой информации должно быть максимально затруднено;

• содержание передаваемой информации не должно сказываться на эффективности криптографического алгоритма;

• надежность криптозащиты не должна зависеть от содержания в секрете самого алгоритма шифрования.

Процессы защиты информации, шифрования и дешифрования связаны с кодируемыми объектами и процессами, их свойствами, особенностями перемещения. Такими объектами и процессами могут быть материальные объекты, ресурсы, товары, сообщения, блоки информации, транзакции (минимальные взаимодействия с базой данных по сети). Кодирование кроме целей защиты, повышая скорость доступа к данным, позволяет быстро определять и выходить на любой вид товара и продукции, страну производителя и т.д. Таким образом, связываются в единую логическую цепочку операции, относящиеся к одной сделке, но географически разбросанные по сети.

Например, штриховое кодирование используется как разновидность автоматической идентификации элементов материальных потоков, например товаров, и применяется для контроля за их движением в реальном времени. При этом достигается оперативность управления потоками материалов и продукции, повышается эффективность управления предприятием. Штриховое кодирование позволяет не только защитить информацию, но и обеспечивает высокую скорость чтения и записи кодов. Наряду со штриховыми кодами в целях защиты информации используют голографические методы.

Методы защиты информации с использованием голографии являются актуальным и развивающимся направлением. Голография представляет собой раздел науки и техники, занимающийся изучением и созданием способов, устройств для записи и обработки волн различной природы. Оптическая голография основана на явлении интерференции волн. Интерференция волн наблюдается при распределении в пространстве волн и медленном пространственном распределении результирующей волны. Возникающая при интерференции волн картина содержит информацию об объекте. Если эту картину фиксировать на светочувствительной поверхности, то образуется голограмма. При облучении голограммы или ее участка опорной волной можно увидеть объемное трехмерное изображение объекта. Голография применима к волнам любой природы и в настоящее время находит все большее практическое применение для идентификации продукции различного назначения.

В совокупности кодирование, шифрование и защита данных предотвращают искажения информационного отображения реальных производственно-хозяйственных процессов, движения материальных, финансовых и других потоков и тем самым способствуют повышению обоснованности формирования и принятия управленческих решений.

Заключение

В настоящее время организация режима информационной безопасности становится критически важным стратегическим фактором развития любой отечественной компании. При этом, как правило, основное внимание уделяется требованиям и рекомендациям соответствующей российской нормативно-методической базы в области защиты информации.[11]

Главными требованиями к организации эффективного функционирования системы защиты информации являются: персональная ответственность руководителей и сотрудников за сохранность носителя и конфиденциальность информации, регламентация состава конфиденциальных сведений и документов, подлежащих защите, регламентация порядка доступа персонала к конфиденциальным сведениям и документам, наличие специализированной службы безопасности, обеспечивающей практическую реализацию системы защиты и нормативно-методического обеспечения деятельности этой службы.

Обеспечение информационной безопасности достигается организационными, организационно-техническими и техническими мероприятиями, каждое из которых обеспечивается специфическими силами, средствами и мерами, обладающими соответствующими характеристиками.

Практической реализацией концепции информационной безопасности организации является технологическая система защиты информации. Защита информации представляет собой жестко регламентированный и динамический технологический процесс, предупреждающий нарушение доступности, целостности, достоверности и конфиденциальности ценных информационных ресурсов и, в конечном счете, обеспечивающий достаточно надежную безопасность информации в процессе управленческой и производственной деятельности фирмы.