Методы парольной защиты, организация парольной защиты, одноразовые пароли. Технологии взлома защит. Методы защиты от атаки

Методы проверки подлинности на основе динамически меняющегося пароля обеспечивают большую безопасность, так как частота смены паролей в них максимальна - пароль для каждого пользователя меняется ежедневно или через несколько дней. При этом каждый следующий пароль по отношению к предыдущему изменяется по правилам, зависящим от используемого метода проверки подлинности.

Существуют следующие методы парольной защиты, основанные на использовании динамически меняющегося пароля:

Методы модификации схемы простых паролей;

Методы идентификации и установления подлинности субъектов и различных объектов;

Метод "запрос-ответ";

Функциональные методы.

Наиболее эффективными из данных методов являются функциональные.

Методы модификации схемы простых паролей. К методам модификации схемы простых паролей относят случайную выборку символов пароля и одноразовое использование паролей.

При использовании первого метода каждому пользователю выделяется достаточно длинный пароль, причем каждый раз для опознавания используется не весь пароль, а только некоторая его часть. В процессе проверки подлинности система запрашивает у пользователя группу символов под заданным порядковым номерам. Количество символов и их порядковые номера для запроса определяются с помощью датчика псевдослучайных чисел.

При одноразовом использовании паролей каждому пользователю выделяется список паролей. В процессе запроса номер пароля, который необходимо ввести, выбирается последовательно по списку или по схеме случайной выборки.

Недостатком методов модификации схемы простых паролей является необходимость запоминания пользователями длинных паролей или их списков. Запись паролей на бумагу приводит к появлению риска потери или хищения носителей информации с записанными на них паролями.

Методы идентификации и установления подлинности субъектов и различных объектов.

При обмене информацией рекомендуется в любом случае предусмотреть взаимную проверку подлинности полномочий объекта или субъекта. Если обмен информацией производится по сети, то процедура должна выполняться обязательно. Для этого необходимо, чтобы каждому из объектов и субъектов присваивалось уникальное имя. Каждый из объектов (субъектов) должен хранить в своей памяти (недоступной для посторонних лиц) список, содержащий имена объектов (субъектов), с которыми будут производить процессы обмена защищаемыми данными.

Метод "запрос-ответ". При использовании метода "запрос-ответ" в информационной системе заблаговременно создается и особо защищается массив вопросов, включающий в себя как вопросы общего характера, так и персональные вопросы, относящиеся к конкретному пользователю, например, вопросы, касающиеся известных только пользователю случаев из его жизни.

Для подтверждения подлинности пользователя система последовательно задает ему ряд случайно выбранных вопросов, на которые он должен дать ответ. Опознание считается положительным, если пользователь правильно ответил на все вопросы.

Основным требованием к вопросам в данном методе аутентификации является уникальность, подразумевающая, что правильные ответы на вопросы знают только пользователи, для которых эти вопросы предназначены.

Функциональные методы. Среди функциональных методов наиболее распространенными является метод функционального преобразования пароля, а также метод "рукопожатия".

Метод функционального преобразования основан на использовании некоторой функции F, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

· для заданного числа или слова Х легко вычислить Y= F(X),

· зная Х и Y , сложно или невозможно определить функцию Y= F(X).

Необходимым условием выполнения данных требований является наличие в функции F(X) динамически изменяющихся параметров, например текущих даты, времени, номера дня недели или возраста пользователя.

Пользователю сообщается:

· исходный пароль - слово или число X, например число 31;

· функция F(X), например, Y= (X mod 100) D+ W, где (X mod 100) - операция взятия остатка от целочисленного деления Х на 100, D - текущий номер дня недели, a W - текущий номер недели в текущем месяце;

· периодичность смены пароля, например каждый день, каждые три дня или каждую неделю.

Паролями пользователя для последовательности установленных периодов действия одного пароля будут соответственно X, F(Х), F(F(X)), F(F(F(X))) и т.д., т.е., для i- го периода действия одного пароля паролем пользователя будет Fi-1(X). Поэтому для того чтобы вычислить очередной пароль по истечении периода действия используемого пароля, пользователю не нужно помнить начальный (исходный) пароль, важно лишь не забыть функцию парольного преобразования и пароль, используемый до настоящего момента времени.

С целью достижения высокого уровня безопасности функция преобразования пароля, задаваемая для каждого пользователя, должна периодически меняться, например, каждый месяц. При замене функции целесообразно устанавливать и новый исходный пароль.

Согласно методу "рукопожатия", существует функция F , известная только пользователю и информационной системе. Данная функция должна удовлетворять тем же требованиям, которые определены для функции, используемой в методе функционального преобразования.

При входе пользователя в информационную систему системой защиты генерируется случайное число или случайная последовательность символов Х, и вычисляется функция F(X), заданная для данного пользователя.

Далее Х выводится пользователю, который должен вычислить F"(X) и ввести полученное значение в систему. Значения F(X), F"(X) сравниваются системой, и если они совпадают, то пользователь получает доступ.

Например, в информационной системе генерируется и выдается пользователю случайное число, состоящее из семи цифр. Для заблуждения злоумышленника в любое место числа может вставляться десятичная точка. В качестве функции F принимается:

Y =(<сумма 1-й, 2-й и 5-й цифр числа>)2 - <сумма 3-й, 4-й, 6-й и 7-й цифр числа> + <сумма цифр текущего времени в часах>.

Для высокой безопасности функцию "рукопожатия" целесообразно циклически менять через определенные интервалы времени, например, устанавливать разные функции для четных и нечетных чисел месяца.

Достоинством метода "рукопожатия" является то, что никакой конфиденциальной информации между пользователем и информационной системой не передается. По этой причине эффективность данного метода особенно велика при его применении в сетях для подтверждения подлинности пользователей, пытающихся осуществить доступ к серверам или центральным ЭВМ.

В некоторых случаях пользователю может оказаться необходимым проверить подлинность той информационной системы, к которой он хочет осуществить доступ. Необходимость во взаимной проверке может возникнуть и тогда, когда два пользователя системы хотят связаться друг с другом по линии связи. Методы простых паролей, а также методы модификации схем простых паролей в этом случае не подходят. Наиболее подходящим здесь является метод "рукопожатия". При его использовании ни один из участников сеанса связи не будет получать никакой секретной информации.

Для идентификации и аутентификации пользо­вателей в подавляющем большинстве операционных систем используются имя и пароль. Для идентификации пользователь должен ввести свое имя, а для аутентификации ввести пароль - текстовую строку, известную только ему. Имя пользователя, как правило, назначается ему администратором системы.

Процедура идентификации и аутентификации с использованием имени и пароля предельно проста. Пользователь вводит с клавиатуры имя и пароль, операционная система ищет в списке пользователей запись, относящуюся к этому пользователю, и сравнивает пароль, хранящийся в списке пользователей, с паролем, введенным пользователем. Если за­пись, относящаяся к входящему в систему пользователю, присутствует в списке пользователей и содержащийся в этой записи пароль совпадает с введенным, считается, что идентификация и аутентификация прошли ус­пешно и начинается авторизация пользователя. В противном случае поль­зователь получает отказ в доступе и не может работать с операционной системой до тех пор, пока он не будет успешно идентифицирован и аутентифицирован. Если идентификация и аутентификация пользователя происходят в процессе входа пользователя на удаленный сервер, имя и па­роль пользователя пересылаются по сети (как правило, в зашифрованном виде).

Для обеспечения надежной защиты операционной системы пароль каждого пользователя должен быть известен только этому пользователю и никому другому, в том числе и администраторам системы. На первый взгляд то, что администратор знает пароль некоторого пользователя, не отражается негативно на безопасности системы, поскольку администра­тор, войдя в систему от имени обычного пользователя, получает права, меньшие, чем те, которые он получит, зайдя в систему от своего имени. Однако, входя в систему от имени другого пользователя, администратор получает возможность обходить систему аудита, а также совершать дей­ствия, компрометирующие этого пользователя, что недопустимо в защи­щенной системе.

Из вышеизложенного следует, что пароли пользователей не должны храниться в операционной системе в открытом виде. Поскольку админист­ратор системы для выполнения своих обязанностей должен иметь доступ к списку пользователей (это необходимо, например, для регистрации новых пользователей), то, если пароли хранятся там открыто, администратор получает к ним доступ. Тем самым администратор получает возможность входить в систему от имени любого зарегистрированного пользователя.

Обычно для шифрования паролей в списке пользователей исполь­зуют одну из известных криптографически стойких хеш-функций - легко­вычислимую функцию f, для которой функция f1 (возможно, неоднознач­ная) не может быть вычислена за приемлемое время. В списке пользова­телей хранится не сам пароль, а образ пароля, являющийся результатом применения к паролю хеш-функции. Однонаправленность хеш-функции не позволяет восстановить пароль по образу пароля, но позволяет, вычислив хеш-функцию, получить образ введенного пользователем пароля и таким образом проверить правильность введенного пароля. В простейшем слу­чае в качестве хеш-функции используется результат шифрования некото­рой константы на пароле.

Хеш-функция, используемая при генерации образов паролей, обя­зательно должна быть криптографически стойкой. Дело в том, что обеспе­чить хранение образов паролей в тайне от всех пользователей системы практически невозможно. Администратор операционной системы, исполь­зуя свои привилегии, легко может прочитать образы паролей из файла или базы данных, в которой они хранятся. При сетевой аутентификации поль­зователя на сервере образ пароля передается по открытым каналам связи и может быть перехвачен любым сетевым монитором. Если злоумышлен­ник, зная значение хеш-функции (образ пароля пользователя), может за приемлемое время подобрать аргумент функции, соответствующий этому значению (пароль пользователя или эквивалентный ему пароль), ни о ка­кой защите информации в операционной системе не может быть и речи. Это не означает, что образы паролей должны быть общедоступны. Хране­ние образов паролей в файле или базе данных, к которой имеют доступ только системные процессы, создает дополнительный эшелон защиты.

В процедуре генерации образа пароля обязательно должен участ­вовать маркант – число или строка, генерируемая случайным образом и хранящаяся в открытом виде вместе с образом пароля. Это необходимо для того, чтобы одинаковым паролям соответствовали разные образы. В противном случае злоумышленник может осуществить ряд атак на опера­ционную систему, наиболее опасная из которых заключается в следую­щем.

Злоумышленник берет какой-либо электронный словарь и для каж­дого слова из этого словаря генерирует в точности такую же хеш-функцию, которая используется при генерации образа пароля. Слова и соответст­вующие им хеш-функции сохраняются в базе данных. Перехватив образ пароля некоторого пользователя, злоумышленник ищет в этой базе дан­ных слово, соответствующее перехваченному образу пароля. Это и есть искомый пароль (или пароль, эквивалентный искомому). Вероятность ус­пешного получения пароля по образу может быть сделана сколь угодно высокой -для этого нужно всего лишь иметь достаточно большой словарь. При этом для пополнения словаря злоумышленнику совсем не обязатель­но иметь доступ к атакуемой операционной системе. Более того, зло­умышленник может хранить словарь вне атакуемой системы, например на своем домашнем компьютере. Эта атака может быть реализована только в том случае, когда одинаковым паролям соответствуют одинаковые образы паролей. Если при генерации образа пароля используется маркант, дан­ная атака нереализуема.

Если пользователь, входящий в систему, неправильно ввел свое имя или пароль, операционная система должна выдать ему сообщение об ошибке, не указывая, какая именно информация некорректна. В противном случае подбор пароля существенно упрощается.

Если для аутентификации пользователей используются пароли, су­ществуют две основные угрозы для подсистемы аутентификации операци­онной системы - кража пароля и подбор пароля.

Для обеспечения надежной защиты от кражи паролей подсистема защиты операционной системы должна удовлетворять следующим требо­ваниям:

Пароль, вводимый пользователем, не отображается на экране компьютера;

Ввод пароля из командной строки недопустим.

Кроме того, пользователи операционной системы должны быть проинструктированы о:

Необходимости хранения пароля в тайне от других пользователей, включая администраторов операционной системы;

Необходимости немедленной смены пароля после его компрометации;

Необходимости регулярной смены пароля;

Недопустимости записи пароля на бумагу или в файл.

Что же касается подбора паролей, прежде чем перейти к описанию средств защиты от этой угрозы, следует более подробно рассмотреть ме­тоды подбора паролей.

3.2.1. Методы подбора паролей

Существуют следующие методы подбора паролей пользователей.

1. Тотальный перебор. В этом случае злоумышленник последова­тельно опробует все возможные варианты пароля. Если пароль длиннее четырех - шести символов, данный метод абсолютно неэффективен.

2. Тотальный перебор, оптимизированный по статистике встре­чаемости символов. Разные символы встречаются в паролях пользовате­лей с разной вероятностью. Например, вероятность того, что в пароле пользователя встретится буква "а", гораздо выше вероятности того, что в пароле присутствует символ "А". Согласно различным исследованиям ста­тистика встречаемости символов в алфавите паролей близка к статистике встречаемости символов в естественном языке.

При практическом применении данного метода злоумышленник вна­чале опробует пароли, состоящие из наиболее часто встречающихся сим­волов, за счет чего время перебора существенно сокращается. Иногда при подборе паролей используется не только статистика встречаемости сим­волов, но и статистика встречаемости биграмм и триграмм - комбинаций двух и трех последовательных символов соответственно.

Для подбора паролей по данному методу в разное время было на­писано множество программ. Одни из них поочередно подают на вход под­системы аутентификации операционной системы различные варианты па­роля, другие опробуют варианты пароля путем генерации хеш-функции и ее последующего сравнения с известным образом пароля. В первом слу­чае скорость подбора пароля определяется производительностью опера­ционной системы. Во втором случае среднее время подбора пароля из 6 -8 символов, не включающего ни цифр, ни знаков препинания, варьируется от нескольких десятков секунд до нескольких часов в зависимости от вы­числительной мощности компьютера и эффективности реализации алго­ритма генерации хеш-функции в программе, подбирающей пароли.

3. Тотальный перебор, оптимизированный с помощью словарей. В большинстве случаев пароли пользователей представляют собой слова английского или русского языка. Поскольку пользователю гораздо легче запомнить осмысленное слово, чем бессмысленную последовательность символов, пользователи предпочитают применять в качестве паролей ос­мысленные слова. При этом количество возможных вариантов пароля рез­ко сокращается. Действительно, английский язык содержит всего около 100 000 слов (не считая научных, технических, медицинских и других тер­минов), что в 6,5 раз меньше количества всех комбинаций из четырех анг­лийских букв.

При использовании данного метода подбора паролей злоумышлен­ник вначале опробует в качестве паролей все слова из словаря, содержа­щего наиболее вероятные пароли. Такой словарь злоумышленник может составить сам, а может взять, например, в Internet, где имеется огромное количество подобных словарей, адаптированных для различных стран ми­ра. Если подбираемый пароль отсутствует в словаре, злоумышленник оп­робует всевозможные комбинации слов из словаря, слова из словаря с добавленными к началу и/или к концу одной или несколькими буквами, цифрами и знаками препинания и т.д.

Обычно данный метод используется в комбинации с предыдущим.

4. Подбор пароля с использованием знаний о пользователе . Выше уже говорилось, что пользователи стараются использовать легко запоминаемые пароли. Многие пользователи, чтобы не забыть пароль, выбирают в качестве пароля свое имя, фамилию, дату рождения, номер телефона, номер автомобиля и т.д. В этом случае, если злоумышленник хорошо зна­ет пользователя, ему, как правило, достаточно провести всего 10-20 оп­робований.

5. Подбор образа пароля. Если подсистема аутентификации опера­ционной системы устроена так, что образ пароля существенно короче са­мого пароля, злоумышленник может подбирать не пароль, а его образ. Однако в этом случае злоумышленник, подобрав образ пароля, должен получить сам пароль, соответствующий подобранному образу, а это воз­можно только в том случае, если хеш-функция, применяемая в системе, не обладает достаточной стойкостью.

3.2.2. Защита от компрометации паролей

Мы будем говорить, что произошла компрометация пароля, если пароль пользователя стал из­вестен некоторому другому пользователю. Компрометация может проис­ходить в результате либо неосторожности пользователя, либо кражи или подбора пароля злоумышленником. Существует целый ряд методов, по­зволяющих несколько уменьшить угрозу компрометации паролей пользо­вателей, некоторые из которых мы сейчас рассмотрим.

1. Ограничение срока действия пароля. При применении данного метода каждый пользователь операционной системы обязан менять па­роль через определенные интервалы времени. Максимальный срок дейст­вия пароля целесообразно ограничить 30-60 днями. Менее сильные ог­раничения не дают желаемого эффекта, а при использовании более силь­ных ограничений резко повышается вероятность того, что пользователь забудет свой пароль. После того как срок действия пароля истек, пользо­ватель должен сменить свой пароль в течение некоторого времени (обыч­но 1-2 дня) после первого входа в систему по истечении этого срока. Ес­ли пользователь не сменил пароль за отведенное время, операционная система запрещает ему входить в систему до тех пор, пока это явно не разрешит администратор системы.

Срок действия пароля должен ограничиваться не только сверху, но и снизу. В противном случае пользователь, сменив пароль, может немед­ленно вернуться к старому паролю, сменив пароль еще раз.

Также целесообразно проверять при каждой смене пароля уникаль­ность нового пароля. Для этого операционная система должна хранить не только образ текущего пароля пользователя, но и образы последних 5-10 паролей, им применявшихся.

2. Ограничения на содержание пароля. Данный метод заключается в том, что пользователь может выбрать себе в качестве пароля не произ­вольную строку символов, а только строку, удовлетворяющую определенным условиям. Обычно используются следующие условия:

– длина пароля не должна быть меньше некоторого количества си­мволов; в литературе по компьютерной безопасности и в документации по операционным системам обычно рекомендуется запрещать исполь­зование паролей короче 6-8 символов, но с учетом быстрого прогресса вычислительной техники, в настоящее время целесообразно ограничивать длину паролей уже 10-14 символами;

– в пароль должно входить по крайней мере 5-7 различных символов;

– в пароль должны входить как строчные, так и заглавные буквы;

– пароль пользователя не должен совпадать с его именем;

– пароль не должен присутствовать в списке "плохих" паролей, хранимом в системе.

Как правило, администраторы операционной системы, могут варьи­ровать эти ограничения как в пределах всей операционной системы, так и для отдельных пользователей. Например, если некоторое имя пользова­теля используется для гостевого входа, устанавливать ограничения на ис­пользуемый пароль нецелесообразно.

При выборе ограничений на пароли следует учитывать, что, если ограничения на пароли слишком сильны, пользователям будет трудно за­поминать свои пароли.

3. Блокировка терминала. При использовании данного метода, ес­ли пользователь несколько раз подряд ошибся при вводе имени и пароля, терминал, с которого пользователь входит в систему, блокируется, и поль­зователь не может продолжать дальнейшие попытки входа в систему. Па­раметрами данного метода являются:

– максимально допустимое количество неудачных попыток входа в си­стему с одного терминала;

– интервал времени, после которого счетчик неудачных попыток входа обнуляется;

– длительность блокировки терминала (может быть сделана неограниченной в этом случае блокировка терминала может быть снята только администратором системы).

4. Блокировка пользователя. Этот метод отличается от предыду­щего только тем, что блокируется не терминал, с которого пользователь входит в систему, а учетная запись пользователя.

5. Генерация паролей операционной системой. В этом случае пользователи не могут самостоятельно придумывать себе пароли - это за них делает операционная система. Когда пользователю нужно сменить пароль, он вводит соответствующую команду и получает новый пароль от операционной системы. Если предложенный вариант пароля пользователя не устраивает, он может потребовать у операционной системы другой ва­риант. Основным преимуществом данного метода является то, что опера­ционная система генерирует пароли случайным образом, и подобрать та­кие пароли практически невозможно. С другой стороны, такие пароли обычно трудны для запоминания, что вынуждает пользователей записы­вать их на бумаге. Если это не является угрозой безопасности системы (например, если пользователь входит в систему только через Internet со своего домашнего компьютера), данная модель аутентификации близка к идеальной. В противном случае применять ее нецелесообразно.

6. Пароль и отзыв. При использовании этой схемы аутентификации при входе пользователя в систему операционная система выдает ему слу­чайное число или строку, на которую пользователь должен дать правиль­ный отзыв. Фактически паролем являются параметры алгоритма преобра­зования запроса операционной системы в корректный ответ пользователя. Эти параметры выбираются операционной системой случайным образом для каждого пользователя, что фактически сводит данную схему аутенти­фикации к предыдущей.

7. Разовый пароль. В этом случае пароль пользователя автомати­чески меняется после каждого успешного входа в систему. Эта схема ау­тентификации надежно защищает от подбора паролей, поскольку, даже если злоумышленник и подобрал некоторый пароль, он сможет им вос­пользоваться только один раз. Кроме того, пользователь, пароль которого скомпрометирован, не сможет войти в систему в следующий раз, так как он будет пытаться вводить предыдущий пароль, уже использованный зло­умышленником. Недостатком этой схемы является то, что запомнить мно­жество постоянно меняющихся паролей практически невозможно. Кроме того, пользователи часто "сбиваются со счета", пытаясь при входе в сис­тему вводить пароль, который уже устарел или еще не начал действовать. Из-за этих и некоторых других недостатков на практике данная схема прак­тически не применяется.

Некоторые из перечисленных методов могут применяться в сово­купности.

Никто не хочет терять доступ к аккаунтам социальных сетей или почтовым ящикам, но очень часто такое всё же происходит. Чаще всего причиной этой неприятности служит недостаточная стойкость использованного пароля. Многие сайты не допускают к использованию пароли короче 8-и символов, но эта мера не всегда эффективна.

Оптимальным вариантом является генерация пользовательского пароля специализированной программой, однако следует учитывать, что даже самый взломоустойчивый пароль может быть похищен или банально утерян. Защита конфиденциальной информации должна осуществляться комплексно, но начинать её нужно с создания надёжного пароля. Рассмотрим основные методы, применяемые злоумышленниками для вскрытия паролей:

Перебор словарного запаса

Использование вредоносного ПО

Метод позволяет злоумышленнику похитить файл паролей из браузера, или просто зафиксировать и сохранить последовательность вводимых данных при входе в систему (для этой цели используется ) с последующей отправкой для обработки на любой адрес. Для предотвращения подобной атаки следует устанавливать ПО только проверенных поставщиков и максимально ограничить доступ посторонних к своему компьютеру;

Прямое похищение паролей

Простой, но удивительно эффективный метод. В офис солидной компании заходит сантехник, связист или электрик, на которого никто не обращает внимания. Он же наоборот, внимательно фиксирует всё, что может заметить его камера или опытный взгляд. В любом офисе можно заметить на мониторах стикеры с каллиграфически выведенными логинами и паролями, особенно у милых дам… Такое пренебрежительное отношение к безопасности легко может разорить компанию. Бороться можно и нужно, укрепляя внутреннюю дисциплину;

Метод «Пауков»

Профессиональные хакеры давно заметили, что большинство слов и фраз, используемых в качестве паролей, связаны с основными направлениями деятельности компаний или отдельных лиц. Прошерстив всемирную паутину, сайты конкурентов или специальную литературу удаётся значительно сократить поисковую базу. Бороться бесполезно, но воспользовавшись автоматической генерацией пароля, пользователь сводит на нет попытки применения этой методики против него.

Все остальные методики представляют модификации перечисленных способов. Целью данной статьи была необходимость заострить внимание пользователей не только на создании взломоустойчивых паролей, но и на необходимость их тщательного хранения.

Проверка надежности пароля

Проблема безопасности паролей актуальна во всём мире, поэтому существует множество сайтов, предлагающих осуществить примерный подсчёт времени их взлома. Предлагаем пользователю самостоятельно поэкспериментировать со своими паролями. Очень многое для понимания методов повышения взломоустойчивости можно узнать потестировав разные пароли на устойчивость ко взлому сайте. При анализе используются основные методы, применяемые программами автоматического взлома.

С его помощью можно значительно упростить процесс регистрации и авторизации на любых сайтах, форумах, соц. сетях. Для этого при регистрации на каком-либо сайте генерируем профиль, копируем из него нужные поля на сайт, удаляем ненужные поля в профиле, скачиваем и сохраняем на компьютере созданный профиль с пометкой названия сайта, где его использовали. Готово.

Кроме этого, с его помощью можно придумать себе интересное фото на аватар для инстаграмма, Вконтакте и других соц.сетей.

Сохраняем в закладки, пользуемся и делимся в соцсети с друзьями!

Видение проблем, возникающих в связи с необходимостью обеспечения информационной безопасности современного предприятия, радикально отличается от тех представлений, которые доминировали всего лет десять назад. Формально комплекс требований к системам безопасности по-прежнему укладывается в классическую триаду - конфиденциальность (confidentiality), целостность (integrity) и готовность (availability). Однако к этим «трем китам» прибавилось (в основном из-за активизации обмена электронными документами) еще одно требование - аccountability.

В отечественных специализированных словарях данный термин переводят как «возможность для ответственных за защиту информации лиц восстанавливать процесс нарушения или попытки нарушения безопасности информационной системы», что не отражает его смысла в полном объеме. В это понятие входят и обязательства источника за переданную им информацию, в том числе невозможность от нее отказаться, и ответственность адресата за принятые сведения, прежде всего - невозможность отказа от них. Но реализация этих требований в современных условиях заметно изменяется, и одна из тенденций состоит в существенно иной, чем прежде, интеграции информационных систем.

Одним из проявлений нового отношения к культуре обеспечения безопасности следует считать направление secure content management, название которого можно перевести как «безопасное управление контентом» или, скорее, как «управление безопасностью контента». Иногда его еще называют «политической безопасностью контента» (policy-based content security).

В состав соответствующих технологий в обязательном порядке входят антивирусные механизмы, инструменты борьбы со спамом и фишингом. Кроме того, относят к данной категории и фильтрации контента, в том числе обеспечивающие контроль над доступом пользователей в Internet, управление доступом сотрудников в Internet, сканирование (точнее, перлюстрация) исходящих и входящих электронных писем, анализ вредоносных мобильных кодов и защита от них.

2.1.Идентификация и аутентификация

Основой любых систем защиты информационных систем являются идентификация и аутентификация, так как все механизмы защиты информации рассчитаны на работу с поименованными субъектами и объектами АС. Напомним, что в качестве субъектов АС могут выступать как пользователи, так и процессы, а в качестве объектов АС – информация и другие информационные ресурсы системы.

Присвоение субъектам и объектам доступа личного идентификатора и сравнение его с заданным перечнем называется идентификацией . Идентификация обеспечивает выполнение следующих функций:

установление подлинности и определение полномочий субъекта при его допуске в систему;

контролирование установленных полномочий в процессе работы;

регистрация действий и др.

Аутентификацией (установлением подлинности) называется проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора и подтверждение его подлинности . Другими словами, аутентификация заключается в проверке: является ли подключающийся субъект тем, за кого он себя выдает.

Если в процессе аутентификации подлинность субъекта установлена, то система защиты информации должна определить его полномочия (совокупность прав). Это необходимо для последующего контроля и разграничения доступа к ресурсам.

По контролируемому компоненту системы способы аутентификации можно разделить на аутентификацию партнеров по общению и аутентификацию источника данных. Аутентификация партнеров по общению используется при установлении (и периодической проверке) соединения во время сеанса. Она служит для предотвращения таких угроз, как маскарад и повтор предыдущего сеанса связи. Аутентификация источника данных – это подтверждение подлинности источника отдельной порции данных.

По направленности аутентификация может быть односторонней (пользователь доказывает свою подлинность системе, например при входе в систему) и двусторонней (взаимной).

Обычно методы аутентификации классифицируют по используемым средствам. В этом случае указанные методы делят на четыре группы:

1. Основанные на знании лицом, имеющим право на доступ к ресурсам системы, некоторой секретной информации – пароля.

2. Основанные на использовании уникального предмета: жетона, электронной карточки и др.

3. Основанные на измерении биометрических параметров человека – физиологических или поведенческих атрибутах живого организма.

4. Основанные на информации, ассоциированной с пользователем, например, с его координатами.

Рассмотрим эти группы.

1. Наиболее распространенными простыми и привычными являются методы аутентификации, основанные на паролях – секретных идентификаторах субъектов. Пароли давно встроены в операционные системы и иные сервисы. Здесь при вводе субъектом своего пароля подсистема аутентификации сравнивает его с паролем, хранящимся в базе эталонных данных в зашифрованном виде. В случае совпадения паролей подсистема аутентификации разрешает доступ к ресурсам АС.

Парольные методы следует классифицировать по степени изменяемости паролей:

Методы, использующие постоянные (многократно используемые) пароли,

Методы, использующие одноразовые (динамично изменяющиеся) пароли.

В большинстве АС используются многоразовые пароли. В этом случае пароль пользователя не изменяется от сеанса к сеансу в течение установленного администратором системы времени его действительности. Это упрощает процедуры администрирования, но повышает угрозу рассекречивания пароля.

Известно множество способов вскрытия пароля: от подсмотра через плечо до перехвата сеанса связи. Вероятность вскрытия злоумышленником пароля повышается, если пароль несет смысловую нагрузку, небольшой длины, набран на одном регистре, не имеет ограничений на период существования и т. д. Важно, разрешено ли вводить пароль только в диалоговом режиме или есть возможность обращаться из программы.

Более надежный способ – использование одноразовых или динамически меняющихся паролей. Известны следующие методы парольной защиты, основанные на одноразовых паролях:

Методы модификации схемы простых паролей;

Методы «запрос-ответ»;

Функциональные методы.

В первом случае пользователю выдается список паролей. При аутентификации система запрашивает у пользователя пароль, номер в списке которого определен по случайному закону. Длина и порядковый номер начального символа пароля тоже могут задаваться случайным образом. При использовании метода «запрос-ответ» система задает пользователю некоторые вопросы общего характера, правильные ответы на которые известны только конкретному пользователю.

Функциональные методы основаны на использовании специальной функции парольного преобразования . Это позволяет обеспечить возможность изменения (по некоторой формуле) паролей пользователя во времени. Указанная функция должна удовлетворять следующим требованиям:

Для заданного пароля x легко вычислить новый пароль ;

Зная х и y, сложно или невозможно определить функцию

Наиболее известными примерами функциональных методов являются: метод функционального преобразования и метод «рукопожатия» .

Идея метода функционального преобразования состоит в периодическом изменении самой функции . Последнее достигается наличием в функциональном выражении динамически меняющихся параметров, например, функции от некоторой даты и времени. Пользователю сообщается исходный пароль, собственно функция и периодичность смены пароля. Нетрудно видеть, что паролями пользователя на заданных -периодах времени будут следующие: x, f(x), f(f(x)), ..., f(x)n-1.

Наиболее известным программным генератором одноразовых паролей является система S/ KEYкомпании Bellcore. Система S/KEY имеет статус Internet-стандарта (RFC 1938).

Метод «рукопожатия» состоит в следующем. Функция парольного преобразования известна только пользователю и системе защиты. При входе в АС подсистема аутентификации генерирует случайную последовательность x , которая передается пользователю. Пользователь вычисляет результат функции y =f (x ) и возвращает его в систему. Система сравнивает собственный вычисленный результат с полученным от пользователя. При совпадении указанных результатов подлинность пользователя считается доказанной.

Достоинством метода является то, что передача какой-либо информации, которой может воспользоваться злоумышленник, здесь сведена к минимуму.

В последнее время получили распространение комбинированные методы идентификации, требующие, помимо знания пароля, наличие карточки (token) – специального устройства, подтверждающего подлинность субъекта .

Карточки разделяют на два типа:

Пассивные (карточки с памятью);

Активные (интеллектуальные карточки).

Самыми распространенными являются пассивные карточки с магнитной полосой, которые считываются специальным устройством, имеющим клавиатуру и процессор. При использовании указанной карточки пользователь вводит свой идентификационный номер. В случае его совпадения с электронным вариантом, закодированным в карточке, пользователь получает доступ в систему. Это позволяет достоверно установить лицо, получившее доступ к системе и исключить несанкционированное использование карточки злоумышленником (например, при ее утере). Такой способ часто называют двухкомпонентной аутентификацией.

Иногда (обычно для физического контроля доступа) карточки применяют сами по себе, без запроса личного идентификационного номера.

К достоинству использования карточек относят то, что обработка аутентификационной информации выполняется устройством чтения, без передачи в память компьютера. Это исключает возможность электронного перехвата по каналам связи.

Недостатки пассивных карточек следующие: они существенно дороже паролей, требуют специальных устройств чтения, их использование подразумевает специальные процедуры безопасного учета и распределения. Их также необходимо оберегать от злоумышленников, и, естественно, не оставлять в устройствах чтения. Известны случаи подделки пассивных карточек.

Биометрия представляет собой совокупность автоматизированных методов идентификации и/или аутентификации людей на основе их физиологических и поведенческих характеристик. Методы аутентификации, основанные на измерении биометрических параметров человека (см. таблицу 2.1), обеспечивают почти 100 % идентификацию, решая проблемы утраты паролей и личных идентификаторов.

Однако такие методы нельзя использовать при идентификации процессов или данных (объектов данных), так как они только начинают развиваться (имеются проблемы со стандартизацией и распространением), требуют пока сложного и дорогостоящего оборудования. Это обусловливает их использование пока только на особо важных объектах и системах.

Примерами внедрения указанных методов являются системы идентификации пользователя по рисунку радужной оболочки глаза, отпечаткам ладони, формам ушей, инфракрасной картине капиллярных сосудов, по почерку, по запаху, по тембру голоса и даже по ДНК.

Примеры методов биометрии Таблица 2.1.

Новым направлением является использование биометрических характеристик в интеллектуальных расчетных карточках, жетонах-пропусках и элементах сотовой связи. Например, при расчете в магазине предъявитель карточки кладет палец на сканер в подтверждение, что карточка действительно его.

Назовем наиболее используемые биометрические атрибуты и соответствующие системы.

· Отпечатки пальцев. Такие сканеры имеют небольшой размер, универсальны, относительно недороги. Биологическая повторяемость отпечатка пальца составляет 10-5 %. В настоящее время пропагандируются правоохранительными органами из-за крупных ассигнований в электронные архивы отпечатков пальцев.

· Геометрия руки. Соответствующие устройства используются, когда из-за грязи или травм трудно применять сканеры пальцев. Биологическая повторяемость геометрии руки около 2 %.

· Радужная оболочка глаза. Данные устройства обладают наивысшей точностью. Теоретическая вероятность совпадения двух радужных оболочек составляет 1 из 1078.

· Термический образ лица . Системы позволяют идентифицировать человека на расстоянии до десятков метров. В комбинации с поиском данных по базе данных такие системы используются для опознания авторизованных сотрудников и отсеивания посторонних. Однако при изменении освещенности сканеры лица имеют относительно высокий процент ошибок.

· Голос. Проверка голоса удобна для использования в телекоммуникационных приложениях. Вероятность ошибки составляет 2 – 5%. Данная технология подходит для верификации по голосу по телефонным каналам связи, она более надежна по сравнению с частотным набором личного номера. Сейчас развиваются направления идентификации личности и его состояния по голосу – возбужден, болен, говорит правду, не в себе и т.д.

· Ввод с клавиатуры. Здесь при вводе, например, пароля отслеживаются скорость и интервалы между нажатиями.

· Подпись. Для контроля рукописной подписи используются дигитайзеры.

Новейшим направлением аутентификации является доказательство подлинности удаленного пользователя по его местонахождению. Данный защитный механизм основан на использовании системы космической навигации, типа GPS (Global Positioning System). Пользователь, имеющий аппаратуру GPS, многократно посылает координаты заданных спутников, находящихся в зоне прямой видимости. Подсистема аутентификации, зная орбиты спутников, может с точностью до метра определить месторасположение пользователя. Высокая надежность аутентификации определяется тем, что орбиты спутников подвержены колебаниям, предсказать которые достаточно трудно. Кроме того, координаты постоянно меняются, что сводит на нет возможность их перехвата .

Аппаратура GPS проста и надежна в использовании и сравнительно недорога. Это позволяет ее использовать в случаях, когда авторизованный удаленный пользователь должен находиться в нужном месте.

Суммируя возможности средств аутентификации, ее можно классифицировать по уровню информационной безопасности на три категории:

1. Статическая аутентификация;

2. Устойчивая аутентификация;

3. Постоянная аутентификация.

Первая категория обеспечивает защиту только от НСД в системах, где нарушитель не может во время сеанса работы прочитать аутентификационную информацию. Примером средства статической аутентификации являются традиционные постоянные пароли. Их эффективность преимущественно зависит от сложности угадывания паролей и, собственно, от того, насколько хорошо они защищены.

Для компрометации статической аутентификации нарушитель может подсмотреть, подобрать, угадать или перехватить аутентификационные данные и т. д.

Устойчивая аутентификация использует динамические данные аутентификации, меняющиеся с каждым сеансом работы. Реализациями устойчивой аутентификации являются системы, использующие одноразовые пароли и электронные подписи. Усиленная аутентификация обеспечивает защиту от атак, где злоумышленник может перехватить аутентификационную информацию и пытаться использовать ее в следующих сеансах работы.

Однако устойчивая аутентификация не обеспечивает защиту от активных атак, в ходе которых маскирующийся злоумышленник может оперативно (в течение сеанса аутентификации) перехватить, модифицировать и вставить информацию в поток передаваемых данных.

Постоянная аутентификация обеспечивает идентификацию каждого блока передаваемых данных, что предохраняет их от несанкционированной модификации или вставки. Примером реализации указанной категории аутентификации является использование алгоритмов генерации электронных подписей для каждого бита пересылаемой информации.

Назад

ГЛАВА IV

ТЕХНОЛОГИИВЗЛОМАПРОГРАММНЫХ ЗАЩИТ

Препятствование распространению информации об атаках приводит к опасной иллюзии безопасности…

Крис Касперски. Техника и философия хакерских атак.

Программист, владеющий методами технической защиты, несомненно, должен знать технологии взлома защит для того, чтобы, во-первых, не повторять ошибки существующих систем и, во-вторых, создавать более эффективные и надежные механизмы. Автор защиты также должен быть хорошо знаком с инструментарием современных взломщиков и учитывать возможности существующих средств исследования программ (отладчиков, дисассемблеров, просмотрщиков) при проектировании механизмов и систем защиты программного обеспечения.

В этой главе рассмотрим основные идеи, приемы, алгоритмы и технологии, позволяющие снимать, обходить или взламывать программную защиту. А также дадимнекоторые рекомендации по улучшению защитных механизмов.

Широко известны эксперименты со взломом знаменитого криптографического стандарта США - DES -алгоритма (Data Encryption Standart ). 56-битный ключ DES -алгоритма был невскрываем около двадцати лет. «... он пал 17 июня 1997 г., через 140 дней после начала конкурса (при этом было протестировано около 25% всех возможных ключей и затрачено ≈ 450 MIPS -лет » . В 1998 году появилось сообщение о взломе DES -алгоритма за 56 часов .

С резким скачком производительности вычислительной техники сначала столкнулся алгоритм RSA, для вскрытия которого необходимо решать задачу факторизации. В марте 1994 была закончена длившаяся в течение 8 месяцев факторизация числа из 129 цифр (428 бит6). Для этого было задействовано 600 добровольцев и 1600 машин, связанных посредством электронной почты. Затраченное машинное время было эквивалентно примерно 5000 MIPS-лет .

29 января 1997 фирмой RSA Labs был объявлен конкурс на вскрытие симметричного алгоритма RC5. 40-битный ключ был вскрыт через 3.5 часа после начала конкурса! (Для этого даже не потребовалась связывать компьютеры через Интернет - хватило локальной сети из 250 машин в Берклевском университете). Через 313 часов был вскрыт и 48-битный ключ [ 24].

Написать программу, строящую все возможные последовательности символов из заданного последовательного перечислимого множества, может даже начинающий программист. Очевидно, что расчет автора защиты должен быть основан на том, чтобы полный перебор занял промежуток времени, выходящий за рамки разумного. И первое, что используют для этого разработчики, - увеличение длины ключа (пароля). По-своему они правы. Но

Во-первых, как уже отмечалось, растут мощности компьютеров, и, если на полный перебор еще вчера требовался большой промежуток времени, то время, которое потребуется компьютеру завтра, вероятнее всего, будет уже приемлемым для снятия защиты.

С связи с резким ростом вычислительных мощностей атаки полным перебором имеют гораздо больше шансов на успех, чем раньше. Если для системы UNIX функция crypt(), которая отвечает за хеширование паролей, была реализована так, что выполнялась почти 1 секунду на машину класса PDP, то за двадцать лет скорость ее вычисления увеличилась в 10000 раз (!). Поэтому если раньше хакеры (и разработчики, которые ограничили длину пароля 8 символами) и представить себе не могли полный перебор, то сегодня такая атака в среднем приведет к успеху за 125 дней .

Во-вторых, для увеличения скорости перебора уже предложены и могут быть усовершенствованы эффективные алгоритмы (как правило, основанные на формальной логике и использующие теорию множеств, теорию вероятностей и другие области математики). Кроме этого, применяются и алгоритмы быстрого поиска. (Например, для атаки на RSA и подобные системы предлагается использовать самоорганизующийся табличный поиск.)

Более того, уже создана специальная аппаратура, выполняющая функции перебора.

Важно отметить, что хранение хеш-функции пароля не исключает возможности полного перебора, а только изменяет необходимое для взлома время. В самом деле, теперь программу, осуществляющую перебор паролей, необходимо дополнить вычислением хеш-функции каждого варианта и сравнивать результат с хеш-эталоном.

Обратим внимание на еще одно обстоятельство, связанное с защитой на основе хеширования пароля. Некоторые хеш-функции могут возвращать результат, совпадающий с оригиналом, и дляневерного пароля. Для снятия защиты в данном случае достаточно найти любой подходящий пароль, что, очевидно, ослабляет защиту, снижает затраты на взлом. (Таким свойством обладают хеш-функции, дающие результат, сравнимый по длине (в битах) с паролем.)

Остановимся еще на разновидности техники полного перебора паролей - так называемой атаке по словарю . Это метод, с помощью которого можно вскрыть осмысленный пароль. Метод основан на том, что пользователь для более легкого запоминания выбирает существующее в некотором языке (словарное) слово. Если учесть, что в любом языке не более 100.000 слов, очевидно, что полный перебор словарных слов произойдет в течение небольшого промежутка времени.

Сейчас широко распространены программы, подбирающие пароли на основе словарных слов. Теперь только безответственный или ленивый пользователь может остановиться на осмысленном пароле. Напомним, что, кроме проверки по словарю, такие программы «умеют» изменять регистры символов, «знают» знаки препинания, «догадываются», что пользователь может перевернуть слово, склеить два слова с помощью знака препинания или цифры и т.п. преобразования.

Примечательно, что современные развитые средства защиты от несанкционированного доступа, предоставляющие пользователю самостоятельно выбирать пароль для доступа, снабжены модулями, осуществляющими проверку выбранного пароля на принадлежность к такого рода словарям и не допускающими в таком случае пароль к применению.

Программы, осуществляющие атаку по словарю, достаточно быстро работают, так как реализовывают эффективные алгоритмы поиска и сравнения. Например, используют не медленное сравнение строк, а сравнение контрольных сумм и т.п. Многие из них даже не содержат базу слов, а пользуются встроенными в распространенные текстовые редакторы словарями.

_____________________________

* Защиту паролем следует применять в тех случаях, когда либо атака методом перебора будет неэффективной, либо злоумышленнику заведомо не будут доступны достаточно мощные вычислительные средства для осуществления полного перебора (нельзя забывать о возможности использования сетевых технологий).

* Для усиления парольной защиты следует применять любые оригинальные приемы, уменьшающие скорость перебора паролей.

* Немного усилить парольную защиту можно, осуществляя в программе две (зависимые) проверки: и пароля, и результата хеш-функции пароля, при этом на должном уровня «спрятав» защитный механизм, или, как минимум, отказавшись от прямого сравнения. При этом желательно специально выбрать хеш-функцию, дающую большое количество подходящих под хеш-эталон паролей. При такой реализации защитного механизма взломщику необходимо будет атаковать два параметра.

* Еще эффективнее работает защита, если пароль (а лучше функция пароля) служит ключом шифрования некоторой части кода программы. В этом случае взломщику после перебора всех возможных паролей (дающих заданный результат хеширования) придется еще дешифровать код.

Заметим, что в таком варианте защиты, то есть при одновременной проверке нескольких параметров, хеш-функция, дающая требуемый результат для большого количества паролей, значительно усложняет взлом.

___________________________________________________________

Подробнее

1. Примеры атак на механизмы защиты - Крис Касперски «Техника и философия хакерских атак» .

2. Генерирование псевдослучайных последовательностей чисел - Ю.С. Харин, В.И. Берник, Г.В. Матвеев «Математические основы криптологии» , стр. 153-188; В. Жельников «Криптография от папируса до компьютера» , стр. 181-207.