Эрик Байрс для InTech
Любой метод обеспечения информационной безопасности сам по себе недостаточен
- Постоянно возникают новые угрозы информационной безопасности
- Надежда на единое решение по информационной безопасности оборачивается большой уязвимостью
- Эшелонированная оборона повышает защищенность
Последние два года тревожные звонки в отрасли промышленной автоматизации звучат практически непрерывно. Впервые она стала целью изощренных кибератак, проводимых с помощью таких инструментов как Stuxnet, Night Dragon и Duqu.
Самой опасной угрозой после эпохи Stuxnet стало зловредное ПО известное как Shamoon. Как и в случаях со Stuxnet, Duqu и Flame, оно было нацелено на организации на Ближнем Востоке, такие как Saudi Aramco (Саудовская Аравия), RasGas (Катар), а также другие нефтегазовые концерны региона. Однако это было что-то новое - поскольку новое зловредное ПО не нарушало ход технологических процессов, подобно Stuxnet, и не похищало информацию, подобно Flame или Duqu.
Вместо этого, оно удалило и переписало заново информацию на десятках тысяч жестких дисков (было затронуто от 30 000 до 55 000 рабочих станций, да-да, эти числа верны!) по всей компании Saudi Aramco (и, можно только предполагать, сколько еще в других компаниях). Судя по всему, атака была осуществлена неким обозленным сотрудником, действовавшим изнутри корпоративного файрвола.
Shamoon и другие учат нас одному и тому же - надежда на одно единственное решение для защиты (такое как файрвол) означает, что вся система оказывается зависима от одной единственной уязвимой точки. Рано или поздно, вне зависимости от того, насколько хорошо это единственное защитное решение, либо предприимчивые недоброжелатели, либо очередное орудие Законов Мерфи прорвут защиту. И вся система окажется открытой для атак. Намного более эффективной стратегией защиты является т.н. «эшелонированная оборона» (англ.: defense in depth)
Возвращаемся к основам
Эшелонированная оборона не является чем-то уникальным для ИТ- или SCADA-систем. В сущности, она даже не уникальна для информационной безопасности. Это военная стратегия, известная со времен Древнего Рима. Поищите в сети Интернет и вы найдете следующее определение (Википедия):
Эшелонированная оборона это военная стратегия; ее целью является не столько предотвращение продвижения неприятеля, сколько его замедление. При этом защищающаяся сторона, медленно уступая территорию, выигрывает время, а также, наносит дополнительный ущерб атакующей стороне. Вместо того, чтобы стараться нанести атакующей стороне поражение с помощью единого и сильного защитного рубежа, эшелонированная оборона ослабляет наступательный порыв по мере его распространения на все большей территории.
Эшелонированная оборона на примере банковской отрасли
Если вам нужно обеспечить безопасность системы управления, вышеупомянутое определение, к сожалению, не сильно поможет. Давайте посмотрим на то, как обеспечивается безопасность в банках, и выясним, можно ли из их опыта взять для себя что-то полезное.
Никогда не задавали себе вопрос: почему типичный банк намного более безопасен, чем жилой дом или магазин? Это не из-за стальных дверей или вооруженной охраны. Сами по себе они конечно помогают, однако их ценность во многом нивелируется тем фактом, что грабители банков также намного лучше вооружены и настроены более решительно, по сравнению, скажем, с типичными грабителями.
Банк использует многочисленные меры безопасности для того, чтобы достичь ее максимального уровня. Например, в типичном банке есть стальные двери, пуленепробиваемые окна, охрана, сейфы размером с комнату, охранные сигнализации, камеры видеонаблюдения, кассиры, прошедшие соответствующее обучение. И наиболее важным является даже не то, что в банке много мер безопасности, а то, что каждая из них создана для борьбы с определенным видом угроз.
Например, банковские двери - эффективные, но простые устройства безопасности. Они или открыты, или закрыты. Они или предоставляют или предотвращают доступ клиентов, по принципу: все или ничего - вне зависимости от того, как посетитель выглядит или ведет себя.
На один уровень выше находится охрана. Охранники осуществляют контроль для «очистки» потока посетителей. Они гарантируют, что в банк войдут посетители с объективной необходимостью находится в нем, и которые будут вести себя в рамках общепринятых норм. Каждый посетитель оценивается по ряду критериев: носит или не носит он маску, подозрительно ли его поведение и т.д.
На следующем уровне - кассиры, пароли и т.д., которые не позволяют уже допущенным в банк клиентам получить доступ к чужим счетам. Кассиров не заботит, должен или не должен быть данный клиент в банке. Они определяют, имеет ли он право доступа к конкретному счету.
Уровни: много и разные
Банковская аналогия указывает на три важных аспекта «эшелонированной обороны»:
- Многочисленные уровни защиты. Нельзя полагаться только на единственный инструмент защиты, как бы хорош он ни был.
- Дифференцированные уровни защиты. Убедитесь в том, что каждый уровень защиты отличается от других. Это гарантирует, что даже если злоумышленник пройдет первый уровень, его способ не станет «волшебным ключом» к остальным уровням защиты.
- Адаптированность к конкретным контексту и угрозам. Каждый из уровней защиты должен быть разработан так, чтобы соответствовать определенному контексту и угрозе.
Последний момент, возможно, наименее очевиден, но, наиболее важен. Возвращаясь к примеру с банком: обратите внимание - там не просто расставляют дополнительную охрану на каждом уровне. В банковской отрасли понимают: угрозы могут быть очень разными - от отчаявшегося наркомана, размахивающего пистолетом, до изощренного мошенника. Поэтому в банках каждый уровень защиты адаптирован к конкретным угрозам.
Адаптация к угрозе
Каким образом все это касается проблемы безопасности на производстве? Как и банк, ИТ- и SCADA-системы могут быть подвержены различным угрозам безопасности: от разозленных сотрудников до зловредного ПО, DoS-атак и хищения информации. Необходимо учитывать все эти угрозы и защищаться от всех.
К примеру, пограничный файрвол можно сравнить с охранником. Сетевые сообщения, использующие определенные протоколы, либо пропускаются, либо не пропускаются в сеть управления. Идеальный вариант для защиты от таких атак, как обычные «черви» или неспециализированные DoS-атаки.
Более совершенные файрволы, предназначенные для работы со SCADA-системами, анализируют трафик, даже если он не принадлежит к основным сетевым протоколам. Это позволяет осуществлять защиту на основе поведения и контекста систем, использующих эти протоколы в системе управления. Например, если операторская рабочая станция неожиданно начинает попытки запрограммировать ПЛК, скорее всего, это действует червь вроде Stuxnet или обозленный сотрудник. Такие атаки должны немедленно предотвращаться и подниматься тревога, для предотвращения серьезного риска системе.
Наконец, серверы и контроллеры, с надлежащими настройками безопасности, могут действовать аналогично хорошо вышколенному кассиру. После успешного подсоединения пользователя к серверу или контроллеру, приложение безопасности гарантирует, что пользователь получает доступ только к тем приложениям и данным, для которых он авторизован. Попытки получить доступ к другим сервисам и данным должны блокироваться и регистрироваться.
Как в примере со стальными дверями, охранниками и кассирами, файрвол периметра, обеспечивающий защиту границы, файрвол ИТ- и SCADA-систем, обеспечивающий внутреннюю безопасность, а также сервер, обеспечивающий безопасность на уровне приложений, формируют эффективную команду. Например, файрвол может блокировать миллионы зловредных сообщений, направленных в систему управления в рамках DoS-атаки. В то же время, глубокая инспекция пакетов (англ.: Deep Packet Inspection или DPI) и проверка авторизации пользователей не позволят червю или пользователю внутри файрвола вносить изменения, которые могут подвергнуть риску имущество или жизни.
Обеспечиваем надежную безопасность на производстве
Зависимость от единственного решения обеспечения информационной безопасности, такого как файрвол периметра, означает, что ваша защита может быть прорвана одним ударом. Необходимо разрабатывать и внедрять системы эшелонированной защиты, в которых сеть, устройства управления, различные системы защищены - защищены все. Именно это позволит обеспечить информационную безопасность должного уровня на производстве.
Эрик Байрс (Eric Byres) ([email protected]), технический директор и вице-президент по производству Tofino Security (часть группы Hirschmann, бренд Belden), является признанным отраслевым экспертом в области информационной безопасности промышленных систем. Он возглавляет рабочую группу по технологиям безопасности в ISA99, а также, рабочую группу по анализу информационных угроз в ISA99. Вклад Эрика в развитие отрасли промышленной автоматизации, выдающиеся достижения в науке и технике, получили признание Международного Общества Автоматизации (International Society of Automation, ISA), присвоившего ему звание «Почетного члена ISA».
Аннотация: В лекции рассказывается о методологических аспектах защиты информационных систем.
Требования к архитектуре ИС для обеспечения безопасности ее функционирования
Идеология открытых систем существенно отразилась на методологических аспектах и направлении развития сложных распределенных ИС. Она базируется на строгом соблюдении совокупности профилей, протоколов и стандартов де-факто и де-юре. Программные и аппаратные компоненты по этой идеологии должны отвечать важнейшим требованиям переносимости и возможности согласованной, совместной работы с другими удаленными компонентами. Это позволяет обеспечить совместимость компонент различных информационных систем, а также средств передачи данных. Задача сводится к максимально возможному повторному использованию разработанных и апробированных программных и информационных компонент при изменении вычислительных аппаратных платформ, ОС и процессов взаимодействия.
При создании сложных, распределенных информационных систем, проектировании их архитектуры, инфраструктуры, выборе компонент и связей между ними следует учитывать помимо общих (открытость, масштабируемость , переносимость , мобильность, защита инвестиций и т.п.) ряд специфических концептуальных требований, направленных на обеспечение безопасности функционирования самой системы и данных:
- архитектура системы должна быть достаточно гибкой, т.е. должна допускать относительно простое, без коренных структурных изменений, развитие инфраструктуры и изменение конфигурации используемых средств, наращивание функций и ресурсов ИС в соответствии с расширением сфер и задач ее применения;
- должны быть обеспечены безопасность функционирования системы при различных видах угроз и надежная защита данных от ошибок проектирования, разрушения или потери информации, а также авторизация пользователей, управление рабочей загрузкой, резервированием данных и вычислительных ресурсов, максимально быстрым восстановлением функционирования ИС;
- следует обеспечить комфортный, максимально упрощенный доступ пользователей к сервисам и результатам функционирования ИС на основе современных графических средств, мнемосхем и наглядных пользовательских интерфейсов;
- систему должна сопровождать актуализированная, комплектная документация, обеспечивающая квалифицированную эксплуатацию и возможность развития ИС.
Подчеркнем, что технические системы безопасности, какими бы мощными они ни были, сами по себе не могут гарантировать надежность программно-технического уровня защиты. Только сфокусированная на безопасность архитектура ИС способна сделать эффективным объединение сервисов, обеспечить управляемость информационной системы, ее способность развиваться и противостоять новым угрозам при сохранении таких свойств, как высокая производительность , простота и удобство использования . Для того чтобы выполнить эти требования архитектура ИС должна строиться на следующих принципах.
Проектирование ИС на принципах открытых систем, следование признанным стандартам, использование апробированных решений, иерархическая организация ИС с небольшим числом сущностей на каждом уровне - все это способствует прозрачности и хорошей управляемости ИС.
Непрерывность защиты в пространстве и времени, невозможность преодолеть защитные средства, исключение спонтанного или вызванного перехода в небезопасное состояние - при любых обстоятельствах, в том числе нештатных, защитное средство либо полностью выполняет свои функции, либо полностью блокирует доступ в систему или ее часть
Усиление самого слабого звена, минимизация привилегий доступа, разделение функций обслуживающих сервисов и обязанностей персонала. Предполагается такое распределение ролей и ответственности, чтобы один человек не мог нарушить критически важный для организации процесс или создать брешь в защите по неведению или заказу злоумышленников.
Применительно к программно-техническому уровню принцип минимизации привилегий предписывает выделять пользователям и администраторам только те права доступа , которые необходимы им для выполнения служебных обязанностей. Это позволяет уменьшить ущерб от случайных или умышленных некорректных действий пользователей и администраторов.
Эшелонирование обороны, разнообразие защитных средств, простота и управляемость информационной системы и системой ее безопасности. Принцип эшелонирования обороны предписывает не полагаться на один защитный рубеж, каким бы надежным он ни казался. За средствами физической защиты должны следовать программно-технические средства, за идентификацией и аутентификацией - управление доступом , протоколирование и аудит .
Эшелонированная оборона способна не только не пропустить злоумышленника, но и в некоторых случаях идентифицировать его благодаря протоколированию и аудиту. Разнообразие защитных средств предполагает создание различных по своему характеру оборонительных рубежей, чтобы от потенциального злоумышленника требовалось овладение разнообразными и, по возможности, несовместимыми между собой навыками.
Простота и управляемость ИС в целом и защитных средств в особенности. Только в простой и управляемой системе можно проверить согласованность конфигурации различных компонентов и осуществлять централизованное администрирование . В этой связи важно отметить интегрирующую роль Web-сервиса, скрывающего разнообразие обслуживаемых объектов и предоставляющего единый, наглядный интерфейс . Соответственно, если объекты некоторого вида (например, таблицы базы данных ) доступны через Интернет , необходимо заблокировать прямой доступ к ним, поскольку в противном случае система будет уязвимой, сложной и плохо управляемой.
Продуманная и упорядоченная структура программных средств и баз данных. Топология внутренних и внешних сетей непосредственно отражается на достигаемом качестве и безопасности ИС, а также на трудоемкости их разработки. При строгом соблюдении правил структурного построения значительно облегчается достижение высоких показателей качества и безопасности, так как сокращается число возможных ошибок в реализующих программах, отказов и сбоев оборудования, упрощается их диагностика и локализация .
В хорошо структурированной системе с четко выделенными компонентами (клиент, сервер приложений, ресурсный сервер ) контрольные точки выделяются достаточно четко, что решает задачу доказательства достаточности применяемых средств защиты и обеспечения невозможности обхода этих средств потенциальным нарушителем.
Высокие требования, предъявляемые к формированию архитектуры и инфраструктуры на стадии проектирования ИС, определяются тем, что именно на этой стадии можно в значительной степени минимизировать число уязвимостей, связанных с непредумышленными дестабилизирующими факторами, которые влияют на безопасность программных средств, баз данных и систем коммуникации.
Анализ безопасности ИС при отсутствии злоумышленных факторов базируется на модели взаимодействия основных компонент ИС (рис. 6.1) [Липаев В. В., 1997]. В качестве объектов уязвимости рассматриваются:
- динамический вычислительный процесс обработки данных, автоматизированной подготовки решений и выработки управляющих воздействий;
- объектный код программ, исполняемых вычислительными средствами в процессе функционирования ИС;
- данные и информация, накопленная в базах данных;
- информация, выдаваемая потребителям и на исполнительные механизмы.
Рис.
6.1.
Полное устранение перечисленных угроз принципиально невозможно. Задача состоит в выявлении факторов, от которых они зависят, в создании методов и средств уменьшения их влияния на безопасность ИС, а также в эффективном распределении ресурсов для обеспечения защиты, равнопрочной по отношению ко всем негативным воздействиям.
Стандартизация подходов к обеспечению информационной безопасности
Специалистам в области ИБ сегодня практически невозможно обойтись без знаний соответствующих профилей защиты, стандартов и спецификаций. Формальная причина состоит в том, что необходимость следования некоторым стандартам (например, криптографическим и "Руководящим документам" Гостехкомиссии РФ) закреплена законодательно. Убедительны и содержательные причины: стандарты и спецификации - одна из форм накопления и реализации знаний, прежде всего о процедурном и программно-техническом уровнях ИБ и ИС, в них зафиксированы апробированные, высококачественные решения и методологии, разработанные наиболее квалифицированными компаниями в области разработки ПО и безопасности программных средств.
На верхнем уровне можно выделить две существенно отличающиеся друг от друга группы стандартов и спецификаций:
1. оценочные стандарты, предназначенные для оценки и классификации ИС и средств защиты по требованиям безопасности;
2. спецификации, регламентирующие различные аспекты реализации и использования средств и методов защиты.
Эти группы дополняют друг друга. Оценочные стандарты описывают важнейшие с точки зрения ИБ понятия и аспекты ИС, играя роль организационных и архитектурных спецификаций. Специализированные стандарты и спецификации определяют, как именно строить ИС предписанной архитектуры и выполнять организационные и технические требования для обеспечения информационной безопасности (рис. 6.2 , рис. 6.3).
Рис. 6.2.
Рис. 6.3.
Из числа оценочных необходимо выделить стандарт "Критерии оценки доверенных компьютерных систем" и его интерпретацию для сетевых конфигураций (Министерство обороны США), "Гармонизированные критерии Европейских стран", международный стандарт "Критерии оценки безопасности информационных технологий" и, конечно, "Руководящие документы" Гостехкомиссии РФ. К этой же группе относится и Федеральный стандарт США " Требования безопасности для криптографических модулей", регламентирующий конкретный, но очень важный и сложный аспект информационной безопасности.
Технические спецификации, применимые к современным распределенным ИС, создаются главным образом "Тематической группой по технологии Интернет " ( Internet Engineering Task Force - IETF ) и ее подразделением - рабочей группой по безопасности. Ядром технических спецификаций служат документы по безопасности на IP-уровне (IPSec). Кроме этого, анализируется защита на транспортном уровне ( Transport Layer Security - TLS ), а также на уровне приложений (спецификации GSS-API , Kerberos).
Интернет -сообщество уделяет должное внимание административному и процедурному уровням безопасности, создав серию руководств и рекомендаций: "Руководство по информационной безопасности предприятия", "Как выбирать поставщика Интернет -услуг", "Как реагировать на нарушения информационной безопасности" и др.
В вопросах сетевой безопасности востребованы спецификации X.800 " Архитектура безопасности для взаимодействия открытых систем", X.500 " Служба директорий : обзор концепций, моделей и сервисов" и X.509 " Служба директорий : каркасы сертификатов открытых ключей и атрибутов".
В последние 15 лет утверждена большая серия международной организацией по стандартизации ( International Organization for Standardization - ISO ) стандартов по обеспечению безопасности информационных систем и их компонентов. Подавляющее большинство из этих стандартов относятся к телекоммуникациям, процессам и протоколам обмена информацией в распределенных системах и защите ИС от несанкционированного доступа. В связи с этим при подготовке системы защиты и обеспечения безопасности из стандартов должны быть отобраны наиболее подходящие для всего жизненного цикла конкретного проекта ПС.
В следующей главе "Технологии и стандартизация открытых вычислительных и информационных систем" будет подробно рассказано о структуре и деятельности ISO и её технических комитетах, в частности об Объединенном техническом комитете № 1 ( Joint Technical Committee 1 - JTC1), предназначенном для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их расширений для конкретных сфер деятельности. В зависимости от проблем, методов и средств защиты вычислительных и информационных систем международные стандарты ISO можно разделить на несколько групп [В. Липаев., http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=55087 ].
Первая группа стандартов - ISO /IEC JTC1/SC22 " Поиск , передача и управление информацией для взаимосвязи открытых систем (ВОС)" - создана и развивается под руководством подкомитета SC22. Стандарты этой группы посвящены развитию и детализации концепции ВОС. Защита информации в данной группе рассматривается как один из компонентов, обеспечивающих возможность полной реализации указанной концепции. Для этого определены услуги и механизмы защиты по уровням базовой модели ВОС, изданы и разрабатываются стандарты, последовательно детализирующие методические основы защиты информации и конкретные протоколы защиты на разных уровнях открытых систем.
Вторая группа стандартов - ISO /IEC JTC1/SC27 - разрабатывается под руководством подкомитета SC27 и ориентирована преимущественно на конкретные методы и алгоритмы защиты. В эту группу объединены методологические стандарты защиты информации и криптографии, независимо от базовой модели ВОС. Обобщаются конкретных методов и средств защиты в систему организации и управления защитой ИС.
В процессе планирования и проектирования программной системы защиты ИС целесообразно использовать третью группу из представленных ниже наиболее общих методологических стандартов, регламентирующих создание комплексов защиты. Вследствие близких целей стандартов их концепции и содержание частично перекрещиваются и дополняют друг друга. Поэтому стандарты целесообразно использовать совместно (создать профиль стандартов), выделяя и адаптируя их компоненты в соответствии с требованиями конкретного проекта ИС.
1. ISO 10181:1996. Ч. 1-7. "ВОС. Структура работ по обеспечению безопасности в открытых системах". Часть 1. Обзор. Часть 2. Структура работ по аутентификации. Часть 3. Структура работ по управлению доступом. Часть 4. Структура работ по безотказности. Часть 5. Структура работ по конфиденциальности. Часть 6. Структура работ по обеспечению целостности. Часть 7. Структура работ по проведению аудита на безопасность .
2. ISO 13335:1996-1998. Ч. 1-5. ИТ. ТО. "Руководство по управлению безопасностью". Часть 1. Концепция и модели обеспечения безопасности информационных технологий. Часть 2. Планирование и управление безопасностью информационных технологий. Часть 3. Техника управления безопасностью ИТ. Часть 4. Селекция (выбор) средств обеспечения безопасности. Часть 5. Безопасность внешних связей.
3. ISO 15408:1999. Ч.26 1-3. "Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий". Часть 1. Введение и общая модель. Часть 2. Защита функциональных требований. Часть 3. Защита требований к качеству.
Первый стандарт этой группы, ISO 10181, состоит из семи частей и начинается с общей концепции обеспечения безопасности открытых информационных систем и развивает положения стандарта ISO 7498-2. В первой его части приводятся основные понятия и общие характеристики методов защиты и акцентируется внимание на необходимости сертификации системы обеспечения безопасности ИС при ее внедрении. Далее кратко описаны основные средства обеспечения безопасности ИС, особенности работ по их созданию, основы взаимодействия механизмов защиты, принципы оценки возможных отказов от обслуживания задач ИС по условиям защиты. Показаны примеры построения общих схем защиты ИС в открытых системах. Содержание частей стандарта достаточно ясно определяется их названиями.
Второй стандарт, ISO 13335, отражает широкий комплекс методологических задач, которые необходимо решать при проектировании систем обеспечения безопасности любых ИС. В его пяти частях внимание сосредоточено на основных принципах и методах проектирования равнопрочных систем защиты ИС от угроз различных видов. Это руководство достаточно полно систематизирует основные методы и процессы подготовки проекта защиты для последующей разработки конкретной комплексной системы обеспечения безопасности функционирования ИС.
Изложение базируется на понятии риска от угроз любых негативных воздействий на ИС. В первой части стандарта описаны функции средств защиты и необходимые действия по их реализации, модели уязвимости и принципы взаимодействия средств защиты. При проектировании систем защиты рекомендуется учитывать: необходимые функции защиты, возможные угрозы и вероятность их осуществления, уязвимость , негативные воздействия исполненияугроз, риски; защитные меры; ресурсы (аппаратные, информационные, программные, людские) и их ограниченность. В остальных частях стандарта предложены и развиваются концепция и модель управления и планирования построения системы защиты, взаимодействие компонентов которой в общем виде представлено на рис. 6.4 .
В стандарте ISO 13335 выделены функциональные компоненты и средства обеспечения безопасности, а также принципы их взаимодействия. Процессы управления защитой должны включать: управление изменениями и конфигурацией; анализ и управление риском; прослеживаемость функций; регистрацию, обработку и мониторинг инцидентов. Приводятся общие требования к оценке результатов обеспечения безопасности, а также возможные варианты организации работы специалистов для комплексного обеспечения безопасности ИС.
Систематизированы политика и техника планирования, выбора, построения и использования средств обеспечения безопасности для ограничения допустимого риска при различных схемах взаимодействия и средствах защиты. Рекомендуются различные подходы и стратегии при создании систем защиты и поддержке их последующего развития. Содержание частей стандарта детализирует общие концепции и достаточно точно определяется их названиями. Изложенную в стандарте модель планирования обеспечения безопасности целесообразно конкретизировать и использовать как фрагмент системного проекта разработки ИС.
Рис. 6.4.
Критерии оценки механизмов безопасности программно-технического уровня представлены в международном стандарте ISO 15408-1999 " Общие критерии оценки безопасности информационных технологий" ("The Common Criteria for Information Technology Security Evaluation "), принятом в 1999 году. Этот стандарт закрепил базовые основы стандартизации в области информационной защиты и получил дальнейшее развитие в серии стандартов, о которых будет сказано ниже.
В первой части стандарта представлены цели и концепция обеспечения безопасности, а также общая модель построения защиты ИС. Концепция базируется на типовой схеме жизненного цикла сложных систем, последовательной детализации требований и спецификаций компонентов. В ней выделены: окружающая среда; объекты; требования; спецификации функций; задачи инструментальных средств системы защиты. Изложены общие требования к критериям оценки результатов защиты, Профилю по безопасности, целям оценки требований и к использованию их результатов. Предложен проект комплекса общих целей, задач и критериев обеспечения безопасности ИС.
Во второй части представлена парадигма построения и реализации структурированных и детализированных функциональных требований к компонентам защиты ИС. Выделены и классифицированы одиннадцать групп (классов) базовых задач обеспечения безопасности ИС. Каждый класс детализирован наборами требований, которые реализуют определенную часть целей обеспечения безопасности и, в свою очередь , состоят из набора более мелких компонентов решения частных задач.
В классы включены и подробно описаны принципы и методы реализации требований к функциям безопасности: криптографическая поддержка ; защита коммуникаций и транспортировка (транзакции) информации; ввод, вывод и хранение пользовательских данных; идентификация и аутентификация пользователей; процессы управления функциями безопасности; защита данных о частной жизни; реализация ограничений по использованию вычислительных ресурсов; обеспечение надежности маршрутизации и связи между функциями безопасности, а также некоторые другие классы требований.
Для каждой группы задач приводятся рекомендации по применению набора наиболее эффективных компонентов и процедур обеспечения безопасности ИС. Для достижения целей безопасности ИС с определенным уровнем гарантии качества защиты компоненты функциональных требований и способов их реализации рекомендуется объединять в унифицированные "Профили защиты многократного применения".
Эти "Профили" могут служить базой для дальнейшей конкретизации функциональных требований в "Техническом задании по безопасности" для определенного проекта ИС и помогают избегать грубых ошибок при формировании таких требований. Обобщения оценок спецификации требований "Задания по безопасности" должны давать заказчикам, разработчикам и испытателям проекта возможность делать общий вывод об уровне его соответствия функциональным требованиям и требованиям гарантированности защиты ИС. В обширных приложениях изложены рекомендации
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность
1.2 Цель
1.3 Задачи
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2.1 Эшелонированная защита
2.2 Составляющие эшелонированной системы защиты информации
2.2.1 Антивирусные программы
2.2.2 Протоколирование и аудит
2.2.3 Физическая защита
2.2.4 Аутентификация и парольная защита
2.2.5 Межсетевые экраны
2.2.6 Демилитаризованная зона
2.2.7 VPN
2.2.8 Система обнаружения вторжений
3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ
эшелонированный защита информация антивирусный
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Изучение эшелонированной системы защиты информации в компьютерных системах «офисного» типа актуально в связи с постоянным ростом количества атак на сети крупных организаций с целью, например, копирования баз данных, содержащих конфиденциальную информацию. Такая система защиты является очень мощным средством против злоумышленников и может эффективно сдерживать их попытки несанкционированного доступа (НСД) к защищаемой системе.
1.2 Цель
Целью данной работы является изучение эшелонированной системы защиты компьютерных систем «офисного» типа.
1.3 Задачи
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Изучить принципы построения и работы эшелонированной системы безопасности;
Изучить независимые системы защиты, включаемые в эшелонированную систему защиты информации;
Определить требования, предъявляемые к системам защиты;
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2.1 Эшелонированная защита
Эшелонированная защита (англ. Defense in Depth) - концепция страхования информации, в которой несколько различных слоёв систем защиты установлены по всей компьютерной системе. Его предназначение - предоставлять избыточную защищенность компьютерной системы в случае неисправности системы контроля безопасности или при использовании злоумышленником некой уязвимости.
Идея эшелонированной защиты состоит в защите системы от любой атаки, используя, как правило, последовательно, ряд независимых методов.
Изначально эшелонированная защита являлась сугубо военной стратегией, позволяющей скорее не упредить и предотвратить, а отложить атаку противника, купить немного времени для того, чтобы правильно расположить различные меры защиты. Для более полного понимания можно привести пример: колючая проволока эффективно сдерживает пехоту, но танки легко переезжают её. Однако по противотанковым ежам танк проехать не может, в отличие от пехоты, которая их просто обходит. Но если их использовать вместе, то ни танки, ни пехота быстро пройти не смогут, и у защищающейся стороны будет время на подготовку.
Принцип эшелонированной обороны получает все более широкое распространение среди специалистов по безопасности. Однако, его практическая реализация часто неверна. Стратегия обороны не должна ограничиваться лишь нагромождением многочисленных контрольных проверок и технологий защиты. Сущность эшелонированной обороны - в продуманном расположении средств защиты. Для успешной организации эшелонированной обороны необходимо провести хороший анализ угрозы, в ходе которого необходимо определить:
- ресурсы и значение этих ресурсов;
- опасности, которым подвергаются ресурсы, и вероятность каждой угрозы;
- векторы угрозы, которые могут быть использованы для атаки на предприятие.
Концепция эшелонированной обороны существует тысячи лет, поэтому я приведу часто используемый пример средневекового замка, чтобы показать, что свойственно, и что несвойственно эшелонированной обороне. Для ясности изложения, упростим задачу и рассмотрим только один из векторов угрозы, против которого необходимо защитить замок: прямая атака через главные ворота. Замок располагает многочисленными средствами защиты против этого вектора угрозы. Если оборона правильно организована, взломщикам придется преодолеть каждый рубеж, прежде чем им удастся по-настоящему угрожать людским, военным, политическим или материальным ресурсам замка.
Во-первых, нападающие должны уклониться от града стрел на подходе к замку. Затем, если подвесной мост поднят, нападающие должны преодолеть ров и проникнуть в ворота, закрытые поднятым мостом. После этого нападающие должны пройти по узкому проходу, образованному стенами и попытаться пройти сквозь внутренние ворота под ударами защитников замка.
Этот сценарий - хороший пример многоуровневой обороны, организованной против одного вектора угрозы. Однако, простое наличие средств защиты не означает, что предприятие располагает действительно эшелонированной обороной против конкретных угроз. Например, еще один вектор угрозы против замка - подрыв стен. От этой опасности защищает ров, но как быть, если осаждающим удастся осушить его? Оборону замка вряд ли можно назвать эшелонированной, если нет дополнительных средств, например, глубоко уходящего в землю фундамента или готового запаса кипящей смолы, которую можно в любой момень вылить на противника со стен.
В мире ИТ не существует единого непреодолимого средства защиты, и ни одна стратегия информационной безопасности не будет полной без эшелонированной стратегии. Непросто реализовать эту стратегию в корпорации, которой необходимо защитить свои информационные ресурсы. Преимущество замков заключалось в наличии единственной точки входа, а в производственных сетях компаний существует множество входов (в частности, соединения с поставщиками, провайдерами услуг и потребителями), что делает оборону более пористой. Кроме того, в настоящее время число векторов угроз гораздо больше, чем несколько лет назад. В начале 1990-х безопасность сети сводилась, в сущности, к защите от атак на уровне пакетов, а брандмауэры были маршрутизаторами с дополнительными возможностями. Сегодня угрозы для внутренних ресурсов исходят от переполнений буфера, SQL-подмен, вредных Web-страниц, почтовых сообщений с активным контентом, беспроводных соединений, поддельных URL и многих других типов атаки.
В столь динамичной, сложной среде взломщик может обойти любое препятствие при наличии благоприятных обстоятельств. Рассмотрим, например, антивирусные программы. Новый вектор атаки может обойти классические проверки, также как программы IM обходят проверки со стороны антивирусных утилит. К сети предприятия может быть подключен единственный компьютер без обязательной антивирусной программы. Важное обновление вирусных сигнатур может выйти с опозданием или не будет применено в филиале. Антивирусный механизм может пропустить вирус, или произойдет сбой антивирусной программы из-за некорректного исправления. Все эти события случаются в действительности.
Стратегия исчерпывающей эшелонированной обороны
В современных условиях важнее, чем когда-либо в прошлом, применить несколько средств против каждой угрозы. На примере антивирусной программы можно рассмотреть, как использовать комбинированные приемы для формирования исчерпывающей эшелонированной обороны против вирусов и других вредных программ.
Начальный уровень представлен антивирусной программой, направленной против самых распространенных векторов (или входов) угрозы, к которым относятся электронная почта, Web и IM. Антивирусную технологию следует установить на шлюзовых серверах SMTP, которые обрабатывают входящий почтовый поток, и развернуть антивирусное программное обеспечение на брандмауэрах и входных устройствах, которые перехватывают данные, пересылаемые при перемещениях по Web и загрузке файлов. Средства безопасности IM менее зрелые, чем решения для электронной почты и Web. Кроме того, проблема усложняется из-за широкого распространения IM-служб и способности IM-клиентов обходить защитные меры шлюзов. Тем не менее, существуют решения, с помощью которых можно направить внутренние и внешние IM-сообщения через единый канал с антивирусным фильтром и другими функциями безопасности.
Но электронная почта, Web и IM - не единственные векторы распространения вредных программ. Например, ими могут быть сменные носители, в частности, гибкие диски, компакт диски, устройства USB и флэш-памяти. Пользователь может принести ноутбук в Internet-кафе, подключиться к Wi-Fi-сети, подвергнуться нападению, а затем вернуться с компьютером в офис и установить соединение с сетью предприятия, обойдя периметрическую защиту. Это лишь немногие из возможных путей распространения опасных программ. Невозможно блокировать все маршруты проникновения с помощью специализированных средств. В конечном итоге, в каждой организации появляются защищенные векторы и открытые векторы без превентивных мер.
Что происходит, если вредная программа обходит периметрическую защиту через незащищенный вектор, или специализированное средство безопасности оказывается неэффективным? Дальнейшее развитие событий зависит от наличия эшелонированной обороны. В средние века главной заботой защитников замка была круговая оборона от атаки по окружающей местности. Оборонительные укрепления начинались на дальних подходах к замку, и становились все более мощными по мере приближения к центру замка. Наиболее защищенной была главная башня, которая представляла собой замок в замке. Если изобразить оборонительные рубежи в виде концентрических кругов вокруг защищаемого объекта, то становится очевидной причина выбора данного подхода. Чем дальше от объекта, тем больше длина окружности и тем больше ресурсов требуется для организации круговой обороны.
Различные методы защиты от вирусов, рассмотренные выше, обеспечивают широту, но не глубину обороны. Например, зараженный файл проходит проверку не более, чем одним из антивирусных инструментом, в зависимости от вектора, из которого появился файл. Несмотря на важность ширины, нельзя надеяться блокировать любую опасность на физическом или логическом периметре сети. Поэтому блокируются самые простые или часто используемые векторы заражения, а затем формируется более глубокое кольцо обороны.
Второй уровень обороны может представлять собой комбинацию средств обнаружения, лечения и дополнительной профилактики. Пример средств обнаружения - сканирование файлов в процессе приема. Во многих антивирусных продуктах файлы проверяются прежде, чем их смогут открыть приложения. Антивирусное решение, которое отправляет в карантин или восстанавливает файлы, одновременно выполняет и функцию лечения. Если сканирование файлов в процессе приема приводит к заметному падению быстродействия пользовательских систем или процессоров, то можно регулярно сканировать тома серверов и рабочих станций, и другие хранилища файлов в периоды малой рабочей нагрузки.
Разнообразные другие средства обнаружения могут быть как сложными, так и простыми, но эффективными. К сложным относятся системы обнаружения и предотвращения несанкционированного доступа, которые контролируют трафик в сетях, отыскивая вирусы и "червей". Однако, в этих дорогостоящих системах используется база данных известных атак, которая нуждается в постоянном обновлении. Кроме того, при анализе пакетов существует проблема потерянных пакетов и некорректного восстановления потоков данных. Среди простых решений - организация папок-приманок, в которых содержатся легко доступные для модификации файлы. Затем специальные процессы обнаруживают изменения в файлах. Файлы представляют собой лишь наживку, и любая попытка изменить их может рассматриваться как свидетельство деятельности вредной программы.
Можно реализовать другой уровень превентивного контроля, разместив брандмауэры на хост-машинах, максимально ужесточив порядок изменения файлов и исключив или ограничив доступ к разделяемым папкам. В результате всех этих мер вирусам и "червям" труднее обнаруживать еще незараженные файлы и системы.
Оценка надежности защиты
Эшелонированная оборона - эффективный способ борьбы с многовекторными постоянно меняющимися опасностями в современной информационной среде. Защита должна быть не только широкой, но и глубокой. Не следует ограничиваться лишь физической зоной обороны, рассматривая только физическую сеть и границы систем. В отличие от архитектора замка, которому требовалось защитить единственную точку входа, администратору ИТ приходится иметь дело со множеством точек в виде отдельных компьютеров, приложений, хранилищ данных и процессов. Оборона будет действительно эшелонированной, если для каждого ресурса существует более одного средства защиты от конкретной угрозы.
Если речь идет о системах выявления нарушений следует помнить одно - системы подачи тревоги сами по себе не предотвращают прееступление. Их задача - доложить вам, что кто-то старается похитить имущество, ценности.
Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство: системы подачи сигналов тревоги обнаруживают попытки проникновения на территорю фирмы преступников, но также могут подавать сигналы тревоги и против собственного персонала, которому запрещен доступ в отдельные внутренние структуры (например, сейфы, хранилища, секретные участки и лаборатории и т.п.). Но нет еще технических систем, которые могли бы обнаруживать преступные намерения собственных работников фирмы. Это обстоятельство надо иметь в виду при формировании технических систем защиты.
Техническая система выявления нарушений и преступлений имеет определенные функции в общей системе безопасности объекта хозяйствования. С ее помощью необходимо решать следующие задачи:
а) установление факта возникновения опасной ситуации совершения преступления;
б) одача сигнала тревоги;
в) контроль и мониторинг развития опасной ситуации;
г) активизация реагирования на опасную ситуацию с целью прекращения преступления или нарушения.
Хорошая система подачи сигналов тревоги должна отвечать следующим требованиям:
1. Надежно обнаруживать присутствие человека без разрешения на охраняемом объекте.
2. Надежно обнаруживать проникновение нарушителей и преступников в фирму через технические барьеры охраны.
3. Своевременно приводить в действие системы прекращения нарушений и преступлений.
4. Исключение фальшивой тревоги.
Согласно ПППАОС , все системы подачи тривоги можно условно поделить на три группы:
Внешние системы подачи сигналов тревоги, которые устанавливаются независимо;
Внешние системы подачи сигналов тревоги, которые устанавливаются на изгородях;
Внутренние системы подачи сигналов тревоги.
Коротко охарактеризуем эти системы.
Во внешних системах подачи сигналов тревоги, устанавливаемых независимо, чаще всего используются следующие технические устройства:
Устройства инфракрасного излучения . В этих технических системах используются генераторы и приемники инфракрасного излучения, которые устанавливаются неприметно вне забора. В ясную, сухую погоду горизонтальные инфракрасные лучи дают четкое изображение на значительном расстоянии и фиксируют все факты их пересечение. Во время интенсивного дождя, или тумана, лучи могут ослабляться, или рассеиваться, что снижает их эффективность. Тайное и защищенное установление генераторов и приемников ИК излучения необходимо для того, чтобы они не использовались преступниками для преодоления защиты и умышленного причинения фальшивой тревоги, чтобы спланировать эффективное преодоление преграды. Стоят эти системы дорого.
Микроволновой «забор». Как и в предыдущем случае, используются генераторы и приемники, но микроволнового излучения. При пересечении лучей, изменяются их характеристики, что и фиксирует приемник. Считается, что эта система более надежная, чем системы ИК излучения. Недостатками ее является необходимость поддерживать чистой плоскость между приемником и генератором, а также возможные фальшивые сигналы тревоги, которые вызываются животными, легкими предметами, перемещаемыми ветром, а также искусственно создаваемые преступниками. Монтируется также тайно.
Системы контроля давления на грунт. Очень эффективные системы ночного контроля прохождения человека, или наземных транспортных средств. В грунт монтируются оптико-волокнистые кабели, которые запоняются специальной жидкостью, способной с помощью специальных детекторов фиксировать изменение давления и обнаруживать несанкционированное пересечение барьеров. Система дорогая, но практически не вызывает фальшивой тревога.
Во внешней среде также используются системы подачи сигналов тревоги, которые устанавливаются на изгородях. С реди них можно выделить микрофонные акустические кабели. Микрофоны на кабеле до 300 м монтируются на заборах. Они дают возможность обнаруживать вибрацию и шум, возникающие при попытке преодалеть забор, или его разобрать. Нарушения определяются на основании отклонения сигналов от нормального уровня. Система относительно дешевая.
Широко используются для определенной цели также датчики вибрации . Обычно такие устройства состоят из инерционных или пьезоэлектрических устройств, которые монтируются на заборах и подключаются к общей электрической или электронной сети. Если забор подвергается механическому воздействию, электрическая или электронная сеть размыкается, что фиксируется приборами.
Более усовершенствованной является система применения оптиковолоконных кабелей. Такой кабель монтируется в забор и по нему посылается световой сигнал. При механическом действии на забор, изменяются параметры светового сигнала, что фиксируется и оценивается специальными датчиками. Поскольку имеет высокую чувствительность, возможны ошибочные сигналы.
Также для подачи сигналов тревоги на заборах широко используются датчики электромагнитного поля . Это кабели – проводники, которые монтируются на заборе, или стене, но заизолированы от прямого контакта с ними. Когда в электромагнитное поле попадает посторонний предмет, изменяется его частота. Высокая чувствительность системы требует очистки окружающей среды возле забора от посторонних предметов, чтобы не было ошибочных сигналов.
Расположение технических приборов по периметру территории, или на здании охраняемого объекта, еще не гарантирует 100-процентного контроля доступа, так как каждое здание, или объект имеет шесть плоскостей, оборудование которых техническими приборами очень дорого. Поэтому, кроме технических средств выявления попыток проникнуть на объекты защиты, широкое применение имеют устройства, с помощью которых контролируется присутствие на нем человека или группы людей. Эти технические средства называются объемно-пространственными.
Для этого используют детекторы на пассивном инфракрасном излучении. Это наиболее распространенные приборы, которые дают возможность обнаруживать в помещении наличие или движение физических объектов. В основе их действия лежит способность принимать и фиксировать инфракрасное излучение, которое присуще каждому объекту в разной мере. Ранее использовали датчики, принимающие инфракрасное излучение, которые можно было блокировать, т.е. прикрывать, чем и пользовались преступники. Но в последнее время разработаны датчики, которые подают сигналы на диспетчерские пункты и при попытке блокирования.
С этой же целью используют и микроволновые датчики . Они посылают микроволны в контролируемое пространство, поэтому появление постороннего предмета отражает волны на приемник, который фиксирует изменения в волновом поле.
Для объемно-пространственного контроля также используются ультразвуковые детекторы . Они действуют аналогично микроволновым датчикам, но в диапазоне высокочастотных волн. Ультразвуковые детекторы особенно эффективны для контроля больших помещений, но имеют недостатки: не могут преодолеть стекла, или перегородки, подают фальшивые сигналы, когда близко есть источник ультразвукового излучения (например, от дисковых тормозов авто и т.п.).
Для избежания недостатков отдельных технических средств охраны часто используются приборы, которые называются «технологическими парами». Технологическая пара - это комбинирование двух датчиков в одном корпусе. Чаще всего используется комбинация инфракрасного детектора и микроволнового или ультразвукового датчика. Стоимость таких устройств высокая, но эффективность высока.
4. Организация технических систем контроля доступа к охраняемым объектам
Когда приборы, устройства и датчики фиксируют появление на охраняемом объекте нарушителя, с помощью других технических средств начинается контроль и мониторинг его действий с целью прекращения преступления.
Задачи, которые стоят перед этой группой устройств определяют следующим образом:
1. Постоянно контролировать состояние первичной информации, которая исходит от датчиков, и передавать ее для своевременного реагирования. Эти системы должны надежно питаться энергией и быть максимально трудоспособными.
2. Одновременно с прохождением информации на пункт мониторинга о нарушении и нарушителях, они должны подавать сигналы тревоги: от колокольчика до сирены.
3. Они должны обнаруживать место нарушения, для того, чтобы оператор организовал адекватное противодействие.
4. Они должны отличать нарушителей от тех, кому разрешен доступ на охраняемый объект.
5. Устройства контроля и мониторинга должны быть размещены на территории охраняемого объекта.
Среди технических средств контроля и мониторинга следует прежде всего определить системы контроля доступа. Они необходимы потому, что злоумышленники не ограничивают свою деятельность временем, когда на объекте, нет персонала и действуют приборы выявления несанкционированного пребывания на нем. Бывает и так, что преступник совершает преступление в то время, когда на объекте работает персонал. Поэтому, в организации охраны необходимо последовательно внедрять ключевой принцип стратегии обеспечения безопасности: «на объекте быть тому, кто должен быть ». Это означает, что присутствие работающих лиц, а тем более посторонних лиц в критических местах, с точки зрения безопасности, должно жестко контролироваться.
Обеспечение контроля доступа на объект работающих, или посторонних лиц, может быть осуществлено с помощью следующих средств:
а) с помощью механических устройств ограничения доступа (замки и т.п.);
б) с помощью специально обученных животных (собаки, птицы и т.д);
в) с помощью технических приборов;
г) с помощью специалистов-охранников.
Наиболее эффективными средствами контроля доступа являются специально обученные животные и специалисты-охранники. Но, они являются наиболее дорогими средствами. Менее дорогими являются технические средства. Но в практическом аспекте следует комбинировать все эти средства, отыскивая наиболее дешевый и эффективный вариант. Поэтому рассмотрим технические средства контроля доступа на охраняемые объекты. Сегодня широко используются электронные средства контроля доступа.
Все электронные средства контроля доступа на объекты обычно известны как системы автоматизированного контроля доступа и они состоят из трех основных элементов:
1. Элементы идентификации лиц, которым разрешено присутствие на охраняемом объекте. Это могут быть, например, карточка, или специальный знак, которые подтверждают разрешение, сканирование биометрических характеристик лица. Наконец, это может быть информация, которая предоставлена лицу о коде или идентификационном номере.
2. Устройства, которые обнаруживают элементы идентификации. Они располагаются на постах контроля доступа на объект и способны распознавать элементы идентификации лиц, которым разрешен доступ.
3. Устройства, которые способны воспринимать информацию, оценивать ее и снимать, или ставить физические препятствия на пути лица. Это, как правило, компьютер вместе с другими физическими устройствами.
Второй и третий элементы системы могут объединяться в одном устройстве, делающем ее более дешевой. Электронные средства контроля имеют некоторые преимущества перед специалистами и животными. Прежде всего, это быстрое блокирование доступа, когда элементы идентификации лица не отвечают разрешению. Электронная система осуществляет учет работников и посетителей, которые находились на объекте. Как преимущество считается возможность дистанционной идентификации лица.
Идентификация лиц, которые находятся на объекте, происходит с помощью их физических характеристик (отпечатков пальцев, голоса, сетчатки глаза и т.п.). Поскольку эти характеристики человека практически неповторимы, контроль допуска по их характеристикам является наиболее надежным и он применяется на очень важных и ценных объектах охраны. Но в процессе их применения надо помнить, что, во-первых, сегодня это пока очень дорогая техника, и, во-вторых, она имеет низкую «производительность», т.е. пропускную способность. Биометрический метод требует не менее 30 секунд времени, чтобы идентифицировать человека и пропустить, или заблокировать ее проход.
Соответственно элементам идентификации используют и устройства для чтения информации и принятие решения. Они бываю непосредственного контакта, если речь идет о карточках Виганда и карточки с магнитными лентами, идентификационные коды и биометрические и дистанционные методы.
В процессе конкретного решения вопроса о применении технических средств контроля следует учитывать следующие обстоятельства:
а) допустимость применения конкретной системы контроля доступа с учетом ценности охраняемого объекта, максимального количества лиц, которых надо идентифицировать, а также скорости обработки информации и принятия решения системой и количества пунктов контроля;
б) совместимость системы контроля с помещениями и оборудованием помещений (дверь, окна и т.п.). Часто технические устройства вступают в противоречие с помещениями, их архитектурой или естетикой;
в) пропускную способность технической системы;
г) адекватность стоимости системы ценности охраняемого объекта.
