Безопасность распределенных сетей

Комитет по науке и высшему образованию

Московский Государственный Институт Электроники и Математики (ТУ).

Кафедра "Вычислительные машины,
комплексы, системы и сети".

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “Сети рабочих станций”.

Тема

Безопасность в распределенных системах

Москва 1998.

Оглавление

Введение

Безопасность в среде баз данных

Определение потребности в защите информации

Шифрование

Некоторые решения

Понятия идентификации и аутентификации в достоверных системах

Некоторые реализации

Перспективы развития

Защищенные СУБД других поставщиков

Система Kerberos

Клиент/ Kerberos/ Cepвep

Связь между Kerberos-областями

Целевой сервер

Kerberos-5

Заключение

Литература

Введение

Концентрация информации в компьютерах — аналогично концентрации наличных денег в банках — заставляет все бо­лее усиливать контроль в целях защиты информации. Юриди­ческие вопросы, частная тайна, национальная безопасность — все эти соображения требуют усиления внутреннего контроля в коммерческих и правительст­венных организациях. Работы в этом направлении привели к появлению новой дисциплины: безопасность информации. Специалист в области безопас­ности информации отвечает за разработку, реализацию и экс­плуатацию системы обеспече­ния информсционной безопас­ности, направленной на под­держание целостности, пригод­ности и конфиденциальности накопленной в организации ин­формации. В его функции вхо­дит обеспечение физической (технические средства, линии связи и удаленные компьюте­ры) и логической (данные, прикладные программы, опера­ционная система) защиты ин­формационных ресурсов.

Сложность создания системы защиты информации определяется тем, что данные могут быть похищены из компьютера и одновременно оставать­ся на месте; ценность некоторых данных заключается в обладании ими, а не в уничтожении или изменении.

Проблема защиты компьютер­ных сетей от несанкциониро­ванного доступа приобрела особую остроту. Развитие ком­муникационных технологий позволяет строить сети распре­деленной архитектуры, объеди­няющие большое количество сегментов, расположенных на значительном удалении друг от друга. Все это вызывает увели­чение числа узлов сетей, раз­бросанных по всему миру, и ко­личества различных линий свя­зи между ними, что, в свою оче­редь, повышает риск несанкци­онированного подключения к сети для доступа к важной ин­формации. Особенно неприят­ной такая перспектива может оказаться для банковских или государственных структур, об-ладающих секретной информа­цией коммерческого или любо­го другого характера. В этом случае необходимы специаль­ные средства идентификации пользователей в сети, обеспе­чивающие доступ к информа­ции лишь в случае полной уве­ренности в наличии у пользова­теля прав доступа к ней.

Существует ряд разработок, позволяющих с высокой степенью на­дежности идентифицировать пользователя при входе в систему. Сре­ди них, например, есть технологии, идентифицирующие пользователя по сетчатке глаза или отпечаткам пальцев. Кроме того, ряд систем ис­пользуют технологии, основанные на применении специального иден­тификационного кода, постоянно передаваемого по сети. Так, при ис­пользовании устройства SecureID (фирмы Security Dinamics) обеспе­чивается дополнительная информация о пользователе в виде шести­значного кода. В данном случае работа в сети невозможна без наличия специальной карты SecureID (похожей на кредитную), которая обес­печивает синхронизацию изменяющегося кода пользователя с храня­щимися на UNIX-хосте, При этом доступ в сеть и работа в ней может осуществляться лишь при знании текущего значения кода, который отображается на дисплее устройства SecureID. Однако основным не­достатком этой и ей подобных систем является необходимость в спе­циальном оборудовании, что вызывает неудобства в работе и дополни­тельные затраты.

В статье рассматриваются некоторые возможности обеспечения безопас­ности в системах — шифрование информации при передаче по каналам связи и использование надежных (достоверных, доверительных) (Trusted) систем — на примере СУБД ORACLE, а так же система защиты от несанкционированого доступа к сети Kerberos.

Безопасность в среде баз данных

Очевидные достоинства баз данных в современной среде обработки дан­ных служат гарантией их дальнейшего развития и использования. Конт­роль доступа в этой области важен ввиду колоссальной концентрации ин­формации.

В настоящий момент «хребтом» базовых систем обработки информации во многих больших организациях является локальная сеть, которая посте­пенно занимает такое же место и в фирмах меньшего размера. Растущая по­пулярность локальных сетей требует соответствующей защиты информа­ции, но исторически они были спроектированы как раз не для разграниче­ния, а для облегчения доступа и коллективного использования ресурсов. В среде локальных сетей в пределах здания или района (городка) сотрудник, имеющий доступ к физической линии, может просматривать данные, не предназначенные для него. В целях защиты информации в различных ком­бинациях используются контроль доступа, авторизация и шифрование ин­формации, дополненные резервированием.

Определение потребности в защите информации

Обеспечение безопасности информации — дорогое дело, и не столько из-за затрат на закупку или установку средств, сколько из-за того, что труд­но квалифицированно определить границы разумной безопасности и соот­ветствующего поддержания системы в работоспособном состоянии.

Если локальная сеть разрабатывались в целях совместного использова­ния лицензионных программных средсов, дорогих цветных принтеров или больших файлов общедоступной информации, то нет никакой потребности даже в минимальных системах шифрования/дешифрования информации.

Средства защиты информации нельзя проектировать, покупать или устанавливать до тех пор, пока не произведен соответствующий анализ.

Анализ риска должен дать объективную оценку многих фак­торов (подверженность появлению нарушения работы, веро­ятность появления нарушения работы, ущерб от коммерче­ских потерь, снижение коэффициента готовности системы, общественные отношения, юридические проблемы) и предо­ставить информацию для определения подходящих типов и уровней безопасности. Коммерческие организации все в боль­шей степени переносят критическую корпоративную инфор­мацию с больших вычислительных систем в среду открытых систем и встречаются с новыми и сложными проблемами при реализации и эксплуатации системы безопасности. Сегодня все больше организаций разворачивают мощные распределен­ные базы данных и приложения клиент/сервер для управле­ния коммерческими данными. При увеличении распределе­ния возрастает также и риск неавторизованного доступа к дан­ным и их искажения.

Шифрование данных традиционно использовалось прави­тельственными и оборонными департаментами, но в связи с изменением потребностей и некоторые наиболее солидные компании начинают использовать возможности, предоставляе­мые шифрованием для обеспечения конфиденциальности ин­формации.

Финансовые службы компаний (прежде всего в США) представляют важную и большую пользовательскую базу и ча­сто специфические требования предъявляются к алгоритму, ис­пользуемому в процессе шифрования. Опубликованные алго­ритмы, например DES (См. ниже), являются обязательными. В то же время, рынок коммерческих систем не всегда требует та­кой строгой защиты, как правительственные или оборонные ве­домства, поэтому возможно применение продуктов и другого типа, например PGP (Pretty Good Privacy).

Шифрование

Шифрование данных может осуществляться в режимах On-Line (в темпе поступления информации) и Off-Line (авто­номном). Остановимся подробнее на первом типе, представля­ющем больший интерес. Наиболее распространены два алго­ритма.

Стандарт шифрования данных DES (Data Encryption Standard) был разработан фирмой IBM в начале 70-х годов и в настоящее время является правительственным стандартом для шифрования цифровой информации. Он рекомендован Ассо­циацией Американских Банкиров. Сложный алгоритм DES ис­пользует ключ длиной 56 бит и 8 битов проверки на четность и требует от злоумышленника перебора 72 квадриллионов воз­можных ключевых комбинаций, обеспечивая высокую степень защиты при небольших расходах. При частой смене ключей ал­горитм удовлетворительно решает проблему превращения кон­фиденциальной информации в недоступную.

Алгоритм RSA был изобретен Ривестом, Шамиром и Альде-маном в 1976 году и представляет собой значительный шаг в криптографии. Этот алгоритм также был принят в качестве стандарта Национальным Бюро Стандартов.

DES, технически, является СИММЕТРИЧНЫМ алгорит­мом, а RSA — АСИММЕТРИЧНЫМ, то есть он использует разные ключи при шифровании и дешифровании. Пользовате­ли имеют два ключа и могут широко распространять свой отк­рытый ключ. Открытый ключ используется для шифрования сообщения пользователем, но только определенный получатель может дешифровать его своим секретным ключом; открытый ключ бесполезен для дешифрования. Это делает ненужными секретные соглашения о передаче ключей между корреспонден­тами. DES определяет длину данных и ключа в битах, а RSA мо­жет быть реализован при любой длине ключа. Чем длиннее ключ, тем выше уровень безопасности (но становится длитель­нее и процесс шифрования и дешифрования). Если ключи DES можно сгенерировать за микросекунды, то примерное время ге­нерации ключа RSA — десятки секунд. Поэтому открытые клю­чи RSA предпочитают разработчики программных средств, а секретные ключи DES — разработчики аппаратуры.

Некоторые решения

Примером архитектуры клиент/сервер, которую хорошо дополняют средства шифрования, могут служить Oracle Server, сетевые продукты (SQMNet) и программное обеспечение кли­ента.

Сетевая служба безопасности (SNS — Secure Network Services) предлагает стандартный, оптимизированный алго­ритм шифрования DES с ключом длиной 56 бит для организа­ций, от которых требуется использовать стандарт DES. Для за­казчиков вне пределов США или Канады SNS предлагает DES40, в котором комбинируется использование алгоритма шифрования DES с общепринятым ключом длиной 40 бит (эк­спорт технологий шифрования в США законодательно ограни­чен). Наряду с DES возможно также использование алгоритма шифрования RSA RC4.

Секретный, генерируемый случайным образом ключ для каждой сессии SQL* Net сохраняет весь сетевой трафик — включая пароли, значения данных, SQL-утверждения и сохра­няемые вызовы и результаты.

Для обнаружения модификации или подмены данных во время передачи SNS генерирует криптографически защищен­ное значение, вычисляемое по содержимому сообщения, и включает его в каждый пакет, передаваемый по сети. При полу­чении пакета в пункте назначения SNS немедленно производит проверку целостности каждого пакета.

Устойчивость к искажению данных обеспечивается следую­щим образом:

1) криптографически защищенная контрольная сумма в каждом пакете SQL* Net обеспечивает защиту от модификации данных и замены операции;

2) при обнаружении нарушений операции незамедлительно автоматически завершаются;

3) информация о всех нарушениях регистрируется в жур­нале.

Наряду с этим обеспечивается многопротокольная переко­дировка данных, т.е. полностью поддерживается Oracle Multiprotocol Interchange — при работе с зашифрованной сес­сией можно начинать работу с одним сетевым протоколом, а за­канчивать с другим, при этом не требуется дешифрование или перешифрование информации. SNS полностью поддерживает­ся сквозными шлюзами, Oracle Transparent Gateways, и проце­дурными шлюзами, Oracle Procedural Gateways, которые дают возможность организовывать полностью зашифрованные сес­сии клиент/сервер к отличным от Oracle источникам данных, включая Adabas, CA-Datacom, DB2, DRDA, FOCUS, IDMS, IMS, ISAM, MUMPS, QSAM, Rdb, RMS, SAP, SQL/DS, SQL/400, SUPRA, Teradata, TOTAL, VSAM и другие.

SNS работает со всеми основными протоколами, поддержи­ваемыми SQL* Net, включая AppleTalk, Banyan, DECnet, LU6.2, MaxSix, NetBIOS, SPX/IPX, TCP/IP, X.25 и другие.

Обеспечивается независимость от топологии сети — SNS работает во всех основных сетевых средах, поддерживаемых SQL-Net.

SNS представляет собой дополнительный продукт к стан­дартному пакету SQL* Net, то есть требуется предварительно приобрести лицензию на SQL* Net. Продукт надо покупать и для клиента, и для сервера.

Вместе тем СУБД Oracle, начиная с версии 7.1, пароль пере­дается по сети в зашифрованном виде.

Это означает, что при организации связи клиент/сервер ис­пользуется новый протокол установления связи, в котором применяется сеансовый ключ, пригодный только для единст­венной попытки соединения с базой данных и используемый в качестве ключа для шифрования пароля, прежде чем он будет передан клиентам. Oracle-сервер находит зашифрованный па­роль для этого пользователя и использует его в качестве клю­ча, которым он зашифровывает сеансовый ключ. Затем сервер пересылает этот зашифрованный сеансовый ключ клиенту. Клиент шифрует (применяя тот же самый односторонний ал­горитм, который используется сервером) пароль, введенный пользователем, и с его помощью дешифрует зашифрованный сеансовый ключ. Обнаружив этот сеансовый ключ, он исполь­зует его — это становится совместным секретом клиента и сер­вера — для шифрования пароля пользователя. Этот зашифро­ванный пароль затем передается через сеть серверу. Сервер де­шифрует пароль и затем зашифровывает его, используя одно­сторонний алгоритм сервера; результат этих вычислений све­ряется со значением, хранимым в словаре данных. Если они совпадают, клиенту предоставляется доступ. Такой подход ре­ализуется как в соединениях типа клиент/сервер, так и сер­вер/сервер, где сеансы устанавливаются через так называемые полномочные звенья баз данных (т.е. звенья баз данных без вложенных имен пользователей и паролей).

Понятия идентификации и аутентифи­кации в достоверных системах

Известны большие выгоды, которые дает переход к откры­тым системам. Но среди них не значится безопасность инфор­мации. Это и понятно — центр обработки данных передает не­которые из своих функций по контролю за системой отделам и пользователям и тем самым рассеивает объект безопасности.