Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

Реферат

на тему:

Средства безопасности Windows Server 2003

2010

Содержание

Введение

Общие понятия безопасности

Шифрование с открытым ключом

Обеспечение истинности открытых ключей

Применение алгоритмов шифрования с открытым ключом в Windows Server 2003

Компоненты Windows Server 2003, обеспечивающие шифрование

Политики безопасности

Протокол аутентификации Kerberos

Основные понятия

Аутентификация Kerberos в доменах Active Directory

Безопасность IP (IPSec)

Достоинства IP Security

Базовые механизмы и концепции

Архитектура безопасности IP

Разработка плана безопасности

Администрирование безопасности IP

Шифрующая файловая система EFS

Архитектура EFS

Система EFS и Windows Server 2003

Работа с EFS

Сертификаты

Использование сертификатов для обеспечения безопасности

Центры сертификации

Использование сертификатов в Интернете

Хранилища сертификатов

Запрос сертификата

Установка центра сертификации

Введение

В данной работе описываются базовые технологии безопасности, обеспечивающие защиту сетей и доменов Windows Server 2003. Большое внимание уделяется шифрованию с открытыми ключами, поскольку оно лежит в основе многих решений, примененных как внутри самой операционной системы, так и используемых ею в сетевых взаимодействиях. Рассмотрим сначала некоторые общие понятия и термины, относящиеся к защите данных и методам шифрования, без которых невозможно описывать средства безопасности Windows Server 2003.

Общие понятия безопасности

• Аутентификация (проверка подлинности). Это процесс надежного определения подлинности поддерживающих связь компьютеров. Аутентификация основана на методах криптографии, и это гарантирует, что нападающий или прослушивающий сеть не сможет получить информацию, необходимую для рассекречивания пользователя или другого объекта. Аутентификация позволяет поддерживающему связь объекту доказать свое тождество другому объекту без пересылки незащищенных данных по сети. Без "сильной" (strong) аутентификации и поддержания целостности данных любые данные и компьютер, который их послал, являются подозрительными.

• Целостность (integrity). Правильность данных, т. е. их неизменность по сравнению с первоначально посланными. Службы, поддерживающие целостность, защищают данные от несанкционированного изменения по пути их следования.

• Конфиденциальность (privacy). Гарантия того, что данные будут раскрыты только тем получателем, которому они были предназначены. Это свойство не является обязательным.

• Предотвращение повторного использования (anti-replay). Предотвращение повторного использования гарантирует, что каждая посланная IP-датаграмма (IP-пакет) отличается от любой другой, чтобы помочь предотвратить атаки, в которых сообщение прерывается и сохраняется атакующим, а затем многократно используется им позже для организации попытки нелегального доступа к информации.

Шифрование с открытым ключом

Криптография — это наука о защите данных. Алгоритмы криптографии с помощью математических методов комбинируют входной открытый текст и ключ шифрования, в результате чего получаются зашифрованные данные. Применение криптографии обеспечивает надежную передачу данных и предотвращение их получение несанкционированной стороной. Применяя хороший алгоритм шифрования, можно сделать практически невозможным, с точки зрения необходимых вычислительных и временных ресурсов, взлом защиты и получение открытого текста подбором ключа. Для быстрого выполнения подобного преобразования необходим расшифровывающий ключ.

В традиционном шифровании с секретным ключом (secret key) (симметричное шифрование) зашифровывающий и расшифровывающий ключи совпадают. Стороны, обменивающиеся зашифрованными данными, должны знать общий секретный ключ. Процесс обмена информацией о секретном ключе представляет собой брешь в безопасности вычислительной системы.

Фундаментальное отличие шифрования с открытым ключом (асимметричное шифрование) заключается в том, что зашифровывающий и расшифровывающий ключи не совпадают. Шифрование информации является односторонним процессом: открытые данные шифруются с помощью зашифровывающего ключа, однако с помощью того же ключа нельзя осуществить обратное преобразование и получить открытые данные. Для этого необходим расшифровывающий ключ, который связан с зашифровывающим ключом, но не совпадает с ним. Подобная технология шифрования предполагает, что каждый пользователь имеет в своем распоряжении пару ключей — открытый ключ (public key) и личный или закрытый ключ (private key). Свободно распространяя открытый ключ, вы даете возможность другим пользователям посылать вам зашифрованные данные, которые могут быть расшифрованы с помощью известного только вам личного ключа. Аналогично, с помощью личного ключа вы можете преобразовать данные так, чтобы другая сторона убедилась в том, что информация пришла именно от вас. Эта возможность применяется при работе с цифровыми или электронными подписями. Шифрование с открытым ключом имеет все возможности шифрования с закрытым ключом, но может проходить медленнее из-за необходимости генерировать два ключа. Однако этот метод безопаснее.

Появление пары "личный ключ/открытый ключ" привело к возникновению нескольких новых технологий, наиболее важными из которых являются цифровые подписи, распределенная аутентификация, соглашение о секретном ключе, достигаемое с применением открытого ключа, и шифрование больших объемов данных без предварительного соглашения о секретном ключе.

Существует несколько хорошо известных алгоритмов шифрования с открытым ключом. Некоторые из них, например RSA (Rivest-Shamir-Adelman) и шифрование с помощью эллиптической кривой (Elliptic Curve Criptography, ECC), являются алгоритмами общего употребления в том смысле, что они поддерживают все упомянутые выше операции. Другие алгоритмы поддерживают только некоторые операции. К ним относятся: алгоритм цифровой подписи (Digital Signature Algorithm, DSA), используемый только для работы с цифровыми подписями, и алгоритм Diffie-Hellman (D-H), применяемый только для соглашений о секретных ключах. Алгоритмы шифрования, используемые безопасностью IP (IP Security), подробнее описаны в данной главе в разд. "Безопасность IP".

Ниже кратко рассмотрены основные области применения шифрования с открытым ключом.

Цифровые (электронные) подписи

Наверное, наиболее ярким проявлением всех преимуществ шифрования с открытым ключом является технология цифровых или электронных подписей. Она основана на математическом преобразовании, комбинирующем данные с секретным ключом таким образом, что:

• только владелец секретного ключа может создать цифровую подпись;

• любой пользователь, обладающий соответствующим открытым ключом, может проверить истинность цифровой подписи;

• любая модификация подписанных данных (даже изменение одного бита) делает неверной цифровую подпись.

Цифровые подписи гарантируют целостность (integrity) и подлинность (nonrepudiation) данных. Когда данные распространяются открытым текстом (без шифрования), получатели должны иметь возможность проверки, что данные в сообщении не были изменены. Добавление подписи не изменяет содержания данных: в этом случае генерируется цифровая подпись, которая может быть связана с данными или передаваться отдельно. Для выполнения этой операции клиентская программа создает дайджест, снимок данных, используя метод хэширования (например, MDS). Программа использует ваш личный ключ для шифрования дайджеста и подписывает данные или сообщение с помощью вашего сертификата, добавляя ваш открытый ключ. Соответствующая программа адресата сообщения использует открытый ключ для расшифровки дайджеста, затем использует тот же алгоритм хэширования для создания другого дайджеста данных. Данная программа затем сравнивает два дайджеста сообщений. Если они идентичны, то подтверждаются целостность и подлинность данных сообщения.

Распределенная аутентификация

Шифрование с открытым ключом применяется для создания надежной службы распределенной аутентификации, гарантирующей, что данные пришли получателю от истинного корреспондента. Соглашение о секретном ключе, достигаемое с помощью открытого ключа. Шифрование с открытым ключом позволяет двум сторонам, используя открытый ключ в незащищенной сети, договориться о секретном ключе. Обе стороны посылают друг другу половины секретного ключа, зашифрованного соответствующими открытыми ключами. Каждая из сторон получает возможность расшифровать полученную половину секретного ключа и на ее основе, с учетом своей половины ключа, получить весь секретный ключ.

Обеспечение истинности открытых ключей

При шифровании с открытым ключом жизненно важна абсолютно достоверная ассоциация открытого ключа и передавшей его стороны, поскольку в обратном случае возможна подмена открытого ключа и осуществление несанкционированного доступа к передаваемым зашифрованным данным. Необходим механизм, гарантирующий достоверность корреспондента, например, применение сертификата, созданного авторизованным генератором сертификатов.

Что такое сертификат

Сертификат — это средство, позволяющее гарантированно установить связь между переданным открытым ключом и передавшей его стороной, владеющей соответствующим личным ключом. Сертификат представляет собой набор данных, зашифрованных с помощью цифровой, или электронной, подписи. Информация сертификата подтверждает истинность открытого ключа и владельца соответствующего личного ключа.

Обычно сертификаты содержат дополнительную информацию, позволяющую идентифицировать владельца личного ключа, соответствующего данному открытому ключу. Сертификат должен быть подписан авторизованным генератором сертификатов.

Наиболее распространенным на данный момент стандартом сертификатов является ITU-T X.509. Эта фундаментальная технология применяется в Windows 2000 и Windows Server 2003. Однако это не единственная форма сертификатов.

Центр сертификации

Центр сертификации (ЦС), или поставщик сертификатов (Certificate Authority, CA), — это организация или служба, создающая сертификаты. ЦС выступает в качестве гаранта истинности связи между открытым ключом субъекта и идентифицирующей этот субъект информацией, содержащейся в сертификате. Различные ЦС могут применять для проверки связи различные средства, поэтому перед выбором достойного доверия ЦС важно хорошо понять политику данного ЦС и применяемые им процедуры проверки.

Применение алгоритмов шифрования с открытым ключом в Windows Server 2003

Операционные системы Windows 2000 и Windows Server 2003 обладают развитыми средствами шифрования данных с открытым ключом. На данный момент эти системы располагают интегрированным набором служб и инструментов администрирования, предназначенных для создания, реализации и управления приложениями, использующими алгоритмы шифрования с открытым ключом. Это позволит независимым разработчикам программного обеспечения интенсивно применять в своих продуктах технологию общего ключа (shared key).

Компоненты Windows Server 2003, обеспечивающие шифрование

На рис. 1 схематично показана логическая взаимосвязь средств Windows 2000, позволяющих применять шифрование с открытым ключом.

Изображенные на рис. 1 средства необязательно должны размещаться на отдельных компьютерах. Несколько служб могут эффективно работать на одном компьютере. Ключевое звено схемы — службы сертификатов Microsoft (Microsoft Certificate Services). Они позволяют создать один или несколько ЦС предприятия, поддерживающих создание и отзыв сертификатов. Они интегрированы в Active Directory, где хранится информация о политике ЦС и их местоположении. Кроме того, с помощью Active Directory выполняется публикация информации о сертификатах и их отзыве. Средства работы с открытым ключом не заменяют существующих механизмов доверительных отношений между доменами и аутентификации, реализованных с помощью контроллеров доменов и центров распространения ключей Kerberos (Key Distribution Center, KDC). Напротив, данные средства взаимодействуют с этими службами, что позволяет приложениям безопасно передавать конфиденциальную информацию через Интернет и корпоративным глобальным каналам.

Рисунок.1. Взаимосвязь средств Windows 2000 и Windows Server 2003, предназначенных для работы с открытым ключом

Поддержка прикладных средств шифрования информации с открытым ключом включена в состав программного обеспечения всех операционных систем Windows. Основой архитектуры поддержки прикладных программ шифрования информации с открытым ключом является библиотека CryptoAPI. Она позволяет работать со всеми устанавливаемыми поставщиками услуг шифрования (Cryptographic Service Providers, CSP) через стандартный интерфейс. CSP могут быть реализованы на программном уровне или с помощью специального оборудования. Они поддерживают различные длины ключей и алгоритмы шифрования. Один из CSP поддерживает смарт-карты. Услугами служб шифрования пользуются службы управления сертификатами. Они соответствуют стандарту Х.509 v3 и позволяют организовывать принудительное хранение, службы подсчета и дешифрования. Кроме того, эти службы предназначены для работы с различными отраслевыми стандартами сообщений. В основном они поддерживают стандарты PKCS и разработанный в IETF (Internet Engineering Task Force) набор предварительных стандартов PKIX (Public Key Infrastructure, X.509). Остальные службы используют CryptoAPI для придания дополнительной функциональности прикладным программам. Защищенный канал (Secure Channel) поддерживает сетевую аутентификацию и шифрование в соответствии со стандартными протоколами TLS и SSL, обращение к которым может быть выполнено с помощью интерфейсов Microsoft Winlnet и SSPI. Служба Authenticode предназначена для проверки и подписи объектов и в основном используется при получении информации через Интернет.

Политики безопасности

Политики безопасности действуют в рамках сайта, домена или контейнера (подразделения, или организационной единицы, OU) и распространяются на группы, компьютеры и пользователей — т. е. на все объекты администрирования. Безопасность шифрования с открытым ключом является одним из аспектов общей политики безопасности Windows 2000/Server 2003 и интегрирована в ее структуру. Это механизм, с помощью которого можно посредством объектов политики безопасности централизованно осуществлять настройку и управление глобальной политикой работы с открытым ключом. С помощью политики открытого ключа можно определять следующие аспекты безопасности Windows 2000/Server 2003:

• доверенные корни ЦС;

• процесс регистрации и обновления сертификатов;

• регистрация в системе с помощью смарт-карты.

Протокол аутентификации Kerberos

Протокол аутентификации Kerberos является основным механизмом аутентификации, используемым в среде Windows 2000/Server 2003. Этот протокол был разработан в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology, MIT) в начале 1980-х гг. Существует несколько версий протокола Kerberos. В среде Windows 2000/Server 2003 применяется пятая версия протокола Kerberos, спецификация которого определена в стандарте RFC 1510.

Основные понятия

Проблема аутентификации пользователя заключается в необходимости проверки того факта, что он является тем, за кого себя выдает. Наука знает множество различных способов проверки подлинности личности, которые упрощенно можно разделить на две группы:

• проверка личности на факт соответствия некоторым индивидуальным характеристикам человека (проверка отпечатков пальцев, снимков радужки глаза, код ДНК и т. д.). Для применения этой группы методов аутентификации необходимо задействовать специальное оборудование;

• проверка личности на факт знания некоторого секрета (пароли, цифровые комбинации и последовательности). В данном случае под секретом понимается некая символьная или цифровая последовательность, факт знания которой позволяет судить о подлинности пользователя. Указанные методы аутентификации наиболее просты в технологическом исполнении. Именно эти методы получили широкое распространение в современных операционных системах. Протокол аутентификации Kerberos также относится к этой группе методов.

При реализации метода аутентификации, базирующегося на проверке факта знания некоторого секрета, необходимо решить следующие вопросы:

• каким образом клиент будет получать информацию о секрете?

• каким образом клиент будет предоставлять серверу аутентификации информацию о своих полномочиях?

• каким образом клиент будет проверять полномочия сервера?

• каким образом сервер сможет убедиться в том, что полномочия, предоставленные клиентом, подлинные?

• каким образом будет обеспечиваться безопасность взаимодействия сервера и клиента в ходе проверки полномочий?

• каким образом будет исключаться возможность использования перехваченных пакетов?

В процедуре аутентификации участвуют три стороны;

• клиент, запрашивающий соединение и предоставляющий сведения о своих полномочиях. В качестве клиента может рассматриваться любой субъект системы безопасности. Клиент может подключаться к неограниченному числу различных серверов, используя для аутентификации один "секрет";

• сервер, предоставляющий доступ к ресурсу и проверяющий полномочия клиента. К серверу может подключаться неограниченное количество клиентов, каждый из которых предоставляет информацию о собственном "секрете";

• сервер, хранящий информацию о секретах всех клиентов. В терминологии Kerberos этот сервер получил название Центра распределения ключей (Key Distribution Center, KDC). Центр распределения ключей берет на себя роль посредника между серверами и их клиентами. Каждое подключение должно иметь уникальный секрет, поскольку к любому серверу может обращаться произвольное число пользователей. Центр распределения ключей решает эту задачу, обеспечивая каждое подобное подключение собственным уникальным секретом, известным только клиенту и серверу.

Протокол Kerberos представляет собой набор методов идентификации и проверки истинности партнеров по обмену информацией (рабочих станций, пользователей или серверов) в открытой (незащищенной) сети. Процесс идентификации не зависит от аутентификации, выполняемой сетевой операционной системой, не основывается в принятии решений на адресах хостов и не предполагает обязательную организацию физической безопасности всех хостов сети. Кроме того, допускается, что пакеты информации, передаваемые по сети, могут быть изменены, прочитаны и переданы в любой момент времени. Следует, однако, отметить, что большинство приложений использует функции протокола Kerberos только при создании сеансов передачи потоков информации. При этом предполагается, что последующее несанкционированное разрушение потока данных невозможно. Поэтому применяется прямое доверие, основанное на адресе хоста. Kerberos выполняет аутентификацию как доверенная служба третьей стороны, используя шифрование с помощью общего секретного ключа (shared secret key).