Зарубежные средства криптографической защиты информации. Системы криптозащиты

В этой статье вы узнаете, что такое СКЗИ и для чего это нужно. Это определение относится к криптографии - защите и хранению данных. Защиту информации в электронном виде можно сделать любым способом - даже путем отключения компьютера от сети и установки возле него вооруженной охраны с собаками. Но намного проще это осуществить, используя средства криптозащиты. Давайте разберемся, что это и как реализуется на практике.

Основные цели криптографии

Расшифровка СКЗИ звучит как «система криптографической защиты информации». В криптографии канал передачи информации может быть полностью доступен злоумышленникам. Но все данные конфиденциальны и очень хорошо зашифрованы. Поэтому, невзирая на открытость каналов, информацию злоумышленники получить не могут.

Современные средства СКЗИ состоят из программно-компьютерного комплекса. С его помощью обеспечивается защита информации по самым важным параметрам, которые мы и рассмотрим далее.

Конфиденциальность

Прочесть информацию невозможно, если нет на это прав доступа. А что такое СКЗИ и как он шифрует данные? Главный компонент системы - это электронный ключ. Он представляет собой комбинацию из букв и чисел. Только при вводе этого ключа можно попасть в нужный раздел, на котором установлена защита.

Целостность и аутентификация

Это важный параметр, который определяет возможность несанкционированного изменения данных. Если нет ключа, то редактировать или удалить информацию нельзя.

Аутентификация - это процедура проверки подлинности информации, которая записана на ключевом носителе. Ключ должен соответствовать той машине, на которой производится расшифровка информации.

Авторство

Это подтверждение действий пользователя и невозможность отказа от них. Самый распространенный тип подтверждения - это ЭЦП (электронная цифровая подпись). Она содержит в себе два алгоритма - один создает подпись, второй ее проверяет.

Обратите внимание на то, что все операции, которые производятся с электронными подписями, проходят обработку сертифицированными центрами (независимыми). По этой причине подделать авторство невозможно.

Основные алгоритмы шифрования данных

На сегодняшний день распространено немало сертификатов СКЗИ, ключи при шифровании используются различные - как симметричные, так и ассиметричные. И длина ключей достаточна для того, чтобы обеспечить необходимую криптографическую сложность.

Самые популярные алгоритмы, которые используются в криптозащите:

Симметричный ключ - DES, AES, RC4, российский Р-28147.89.
С хеш-функциями - например, SHA-1/2, MD4/5/6, Р-34.11.94.
Асимметричный ключ - RSA.

Во многих странах имеются свои стандарты для шифровальных алгоритмов. Например, в Соединенных Штатах применяют модифицированное AES-шифрование, ключ может быть длиной от 128 до 256 бит.

В Российской Федерации существует свой алгоритм - Р-34.10.2001 и Р-28147.89, в котором применяется ключ размером 256 бит. Обратите внимание на то, что существуют элементы в национальных криптографических системах, которые запрещено экспортировать в другие страны. Вся деятельность, связанная с разработкой СКЗИ, нуждается в обязательном лицензировании.

Аппаратная криптозащита

При установке тахографов СКЗИ можно обеспечить максимальную защиту информации, которая хранится в приборе. Все это реализуется как на программном, так и на аппаратном уровнях.

Аппаратный тип СКЗИ - это устройства, которые содержат специальные программы, обеспечивающие надежное шифрование данных. Также с их помощью происходит хранение информации, ее запись и передача.

Аппарат шифрации выполняется в виде шифратора, подключаемого к портам USB. Существуют также аппараты, которые устанавливаются на материнские платы ПК. Даже специализированные коммутаторы и сетевые карты с криптозащитой можно использовать для работы с данными.

Аппаратные типы СКЗИ устанавливаются довольно быстро и способны с большой скоростью обмениваться информацией. Но недостаток - это достаточно высокая стоимость, а также ограниченная возможность модернизации.

Программная криптозащита

Это комплекс программ, позволяющий осуществлять шифрование информации, которая хранится на различных носителях (флешках, жестких и оптических дисках, и т. д.). Также, если имеется лицензия на СКЗИ такого типа, можно производить шифрование данных при передаче их по сети Интернет (например, посредством электронной почты или чата).

Программ для защиты большое количество, причем существуют даже бесплатные - к таким можно отнести DiskCryptor. Программный тип СКЗИ - это еще и виртуальные сети, позволяющие осуществлять обмен информацией «поверх Интернет». Это известные многим VPN-сети. К такому типу защиты можно отнести и протокол HTTP, поддерживающий шифрование SSL и HTTPS.

Программные средства СКЗИ по большей части используются при работе в Интернете, а также на домашних ПК. Другими словами, исключительно в тех областях, где нет серьезных требований к стойкости и функциональности системы.

Программно-аппаратный тип криптозащиты

Теперь вы знаете, что такое СКЗИ, как работает и где используется. Нужно еще выделить один тип - программно-аппаратный, в котором собраны все самые лучшие свойства обоих видов систем. Такой способ обработки информации на сегодняшний день является самым надежным и защищенным. Причем идентифицировать пользователя можно различными способами - как аппаратными (путем установки флеш-носителя или дискеты), так и стандартным (путем введения пары логин/пароль).

Программно-аппаратными системами поддерживаются все алгоритмы шифрования, которые существуют на сегодняшний день. Обратите внимание на то, что установку СКЗИ должен производить только квалифицированный персонал разработчика комплекса. Понятно, что такое СКЗИ не должно устанавливаться на компьютеры, на которых не осуществляется обработка конфиденциальной информации.

Средства криптографической защиты информации применяются для защиты личных или секретных сведений, передающихся по линиям связи. Чтобы сохранить конфиденциальность данных, рекомендуется пройти авторизацию, аутентификацию сторон при помощи протоколов TLS, IPSec, обеспечить безопасность электронной подписи и самого канала связи.

Компания ISBC предлагает эффективные решения под брендом , касающиеся применения безопасных хранилищ для важной информации, электронной подписи, охраны доступа при использовании систем контроля. С нами сотрудничают крупнейшие государственные организации, включая ФНС России, ведущие производители средств криптографической защиты информации и разработчики программного обеспечения, удостоверяющие центры, работающие в разных регионах России.

СКЗИ: виды, применение

При использовании СКЗИ применяются следующие методы:

Авторизация данных, обеспечение криптозащиты их юридической значимости в процессе передачи, хранения. Для этого используются алгоритмы формирования электронного ключа, его проверки в соответствии с указанным регламентом.
Криптографическая защита личной или секретной информации, контроль над ее целостностью. Применение ассиметричного шифрования, имитозащита (исключение вероятности подмены данных).
Криптографическая защита прикладного, системного программного обеспечения. Обеспечение контроля над несанкционированными изменениями, некорректной работой.
Управление основными элементами системы согласно установленному регламенту.
Аутентификация сторон, которые обмениваются данными.
Криптографическая защита передачи информации с применением протокола TLS.
Использование средств криптографической защиты IP-соединений путем использования ESP, IKE, AH.

Полное описание применения средств криптографической защиты информации содержится в профильных документах.

Решения СКЗИ

В процессе обеспечения информационной безопасности СКЗИ применяют нижеперечисленные методы:

Аутентификация в приложениях осуществляется благодаря Blitz Identity Provider. Сервер аутентификации позволяет, используя единую учетную запись, управлять подключенными ресурсами любых типов (приложения Native, Web, Desktop), обеспечивает строгую проверку подлинности пользователи при помощи токена, смарт-карты.
В момент установления связи опознание сторон обеспечивается благодаря электронной подписи. Inter-PRO обеспечивает защиту HTTP-трафика, возможность редактирования, контроля цифровой подписи онлайн.
Средства для криптографической защиты, применяемые для конфиденциальности цифрового документооборота, также используют электронную подпись. Для работы с электронным ключом в формате веб-приложения применяется плагин Blitz Smart Card Plugin.
Применение криптографических средств защиты позволяет исключить внедрение закладных устройств и вредоносного ПО, модификацию системы.

Классификация СКЗИ

Средства, используемые для криптографической защиты открытой информации в разных системах, обеспечения конфиденциальности в открытых сетях, нацелены на защиту целостности данных. Важно, что применение подобных инструментов для хранения государственной тайны запрещено законодательством, но вполне подходит для обеспечения сохранности персональных сведений.

Средства, используемые для криптографической защиты информации, классифицируются в зависимости от вероятной угрозы, оценки вероятного способа взлома системы. Они зависят от наличия недокументированных возможностей или несоответствия заявленным характеристикам, которые могут содержать:

системное ПО;
прикладное ПО;
прочие недостатки носителя информации.

Программная защита представлена комплексом решений, предназначенных для шифрования сообщений, размещенных на разных носителях информации. Такими носителями информации могут быть карты памяти, флешки или жесткие диски. Самые простые из них можно найти в открытом доступе. К программной криптозащите можно отнести виртуальные сети, предназначенные для обмена сообщениями, работающими «поверх Интернета», например, VPN, расширения, имеющие протокол HTTP, поддерживающие расширения для шифрования HTTPS, SSL. Протоколы, используемые для обмена сведениями, применяются для создания интернет-приложений, в IP-телефонии.

Программную криптозащиту удобно использовать на домашних компьютерах, для серфинга по сети Интернет, в других областях, где не предъявляются высокие требования к функциональности, надежности системы. Или, как при использовании сети интернет, требуется создание большого количества различных защищенных соединений.

Системы аппаратной криптозащиты

Средства аппаратной криптографической защиты представляют собой физические приборы, связанные с системой передачи данных, обеспечивающие шифрование, запись, передачу сведений. Аппараты могут представлять собой персональные устройства или выглядеть в качестве:

USB-шифраторов, флеш-дисков.

Используя эти устройства можно построить идеально защищенные компьютерные сети.

Средства аппаратной криптозащиты легко устанавливаются, выдают высокую скорость отклика. Информация, необходимая для обеспечения высокого уровня криптографической защиты, размещается в памяти устройства. Она может быть считана контактным или бесконтактным способом.

При использовании СКЗИ, выпускаемых под брендом ESMART, вы получите эффективные технологии, осуществляющие эффективную криптографическую защиту в режимах онлайн или оффлайн, аутентификацию пользователя при помощи токенов, смарт-карт или биометрических данных. Сочетание аппаратных методов с программными решениями позволяет получить самый высокий уровень защиты при небольших затратах времени, сил в процессе обмена информацией.

Важной особенностью продуктовой линейки средств криптографической защиты ESMART® является наличие единственного в своем роде продукта – , основанного на отечественной микросхеме MIK 51 от ПАО «Микрон», с помощью которого можно эффективно решить многие проблемы, связанные с безопасностью и защитой данных. Он представляет собой СКЗИ с аппаратной поддержкой российских криптографических алгоритмов ГОСТ на базе отечественной микросхемы.

СКЗИ ESMART® Token ГОСТ выпускается в виде смарт-карт и токенов. Разработка компании ESMART сертифицирована ФСБ России по классам КС1/КС2/КС3. Сертификат №СФ/124-3668 удостоверяет, что СКЗИ ESMART Token ГОСТ, соответствует требованиям ФСБ России к шифровальным (криптографическим) средствам класса КС1/КС2/КС3, требованиям к средствам электронной подписи, утвержденным приказом ФСБ №796 и может использоваться для криптографической защиты информации, не содержащий сведений, составляющих государственную тайну. Извещение АБПН.1-2018 допускает использовать ГОСТ Р 34.10-2001 в СКЗИ ESMART Token ГОСТ в течении срока действия сертификата в связи переносом сроков перехода на ГОСТ Р 34.10-2012 до 1 января 2020 года. Также ESMART® Token ГОСТ может использоваться для генерации ключей, формирования и проверки электронной подписи, строгой многофакторной аутентификации пользователей и др.

Компания ESMART предлагает приобрести современные СКЗИ по лучшим ценам от производителя. Наш инженерный R&D центр и производство расположены в Зеленограде. Использование чипов российского производства позволяет предложить лучшие максимально конкурентоспособные цены на средства криптографической защиты информации для государственных проектов, предприятий и организаций.

Определение 1

Криптографическая защита информации – это механизм защиты посредством шифрования данных для обеспечения информационной безопасности общества.

Криптографические методы защиты информации активно используются в современной жизни для хранения, обработки и передачи информации по сетям связи и на различных носителях.

Сущность и цели криптографической защиты информации

Сегодня самым надежным способом шифрования при передаче информационных данных на большие расстояния является именно криптографическая защита информации.

Криптография – это наука, изучающая и описывающая модели информационной безопасности (далее – ИБ) данных. Она позволяет разрешить многие проблемы, что присущи информационной безопасности сети: конфиденциальность, аутентификация, контроль и целостность взаимодействующих участников.

Определение 2

Шифрование – это преобразование информационных данных в форму, которая будет не читабельной для программных комплексов и человека без ключа шифрования-расшифровки. Благодаря криптографическим методам защиты информации обеспечиваются средства информационной безопасности, поэтому они являются основной частью концепции ИБ.

Замечание 1

Ключевой целью криптографической защиты информации является обеспечение конфиденциальности и защиты информационных данных компьютерных сетей в процессе передачи ее по сети между пользователями системы.

Защита конфиденциальной информации, которая основана на криптографической защите, зашифровывает информационные данные посредством обратимых преобразований, каждое из которых описывается ключом и порядком, что определяет очередность их применения.

Важным компонентом криптографической защиты информации является ключ, отвечающий за выбор преобразования и порядок его реализации.

Определение 3

Ключ – это определенная последовательность символов, которая настраивает шифрующий и дешифрующий алгоритм системы криптозащиты информации. Каждое преобразование определяется ключом, задающим криптографический алгоритм, который обеспечивает безопасность информационной системы и информации в целом.

Каждый алгоритм криптозащиты информации работает в разных режимах, которые обладают, как рядом преимуществ, так и рядом недостатков, что влияют на надежность информационной безопасности государства и средства ИБ.

Средства и методы криптографической защиты информации

К основным средствам криптозащиты информации можно отнести программные, аппаратные и программно-аппаратные средства, которые реализуют криптографические алгоритмы информации с целью:

защиты информационных данных при их обработке, использовании и передаче;
обеспечения целостности и достоверности обеспечения информации при ее хранении, обработке и передаче (в том числе с применением алгоритмов цифровой подписи);
выработки информации, которая используется для аутентификации и идентификации субъектов, пользователей и устройств;
выработки информации, которая используется для защиты аутентифицирующих элементов при их хранении, выработке, обработке и передаче.

В настоящее время криптографические методы защиты информации для обеспечения надежной аутентификации сторон информационного обмена являются базовыми. Они предусматривают шифрование и кодирование информации.

Различают два основных метода криптографической защиты информации:

симметричный, в котором один и тот же ключ, что хранится в секрете, применяется и для шифровки, и для расшифровки данных;
ассиметричный.

Кроме этого существуют весьма эффективные методы симметричного шифрования – быстрый и надежный. На подобные методы в Российской Федерации предусмотрен государственный стандарт «Системы обработки информации. Криптографическая защита информации. Алгоритм криптографического преобразования» - ГОСТ 28147-89.

В ассиметричных методах криптографической защиты информации используются два ключа:

Несекретный, который может публиковаться вместе с другими сведениями о пользователе, что являются открытыми. Этот ключ применяется для шифрования.
Секретный, который известен только получателю, используется для расшифровки.

Из ассиметричных наиболее известным методом криптографической защиты информации является метод RSA, который основан на операциях с большими (100-значными) простыми числами, а также их произведениями.

Благодаря применению криптографических методов можно надежно контролировать целостность отдельных порций информационных данных и их наборов, гарантировать невозможность отказаться от совершенных действий, а также определять подлинность источников данных.

Основу криптографического контроля целостности составляют два понятия:

Электронная подпись.
Хэш-функция.

Определение 4

Хэш-функция – это одностороння функция или преобразование данных, которое сложно обратить, реализуемое средствами симметричного шифрования посредством связывания блоков. Результат шифрования последнего блока, который зависит от всех предыдущих, и служит результатом хэш-функции.

В коммерческой деятельности криптографическая защита информации приобретает все большее значение. Для того чтобы преобразовать информацию, используются разнообразные шифровальные средства: средства шифрования документации (в том числе для портативного исполнения), средства шифрования телефонных разговоров и радиопереговоров, а также средства шифрования передачи данных и телеграфных сообщений.

Для того чтобы защитить коммерческую тайну на отечественном и международном рынке, используются комплекты профессиональной аппаратуры шифрования и технические устройства криптозащиты телефонных и радиопереговоров, а также деловой переписки.

Кроме этого широкое распространение получили также маскираторы и скремблеры, которые заменяют речевой сигнал цифровой передачей данных. Производятся криптографические средства защиты факсов, телексов и телетайпов. Для этих же целей применяются и шифраторы, которые выполняются в виде приставок к аппаратам, в виде отдельных устройств, а также в виде устройств, которые встраиваются в конструкцию факс-модемов, телефонов и других аппаратов связи. Электронная цифровая подпись широкое применяется для того, чтобы обеспечить достоверность передаваемых электронных сообщений.

Криптографическая защита информации в РФ решает вопрос целостности посредством добавления определенной контрольной суммы или проверочной комбинации для того, чтобы вычислить целостность данных. Модель информационной безопасности является криптографической, то есть она зависит от ключа. По оценкам информационной безопасности, которая основана на криптографии, зависимость вероятности прочтения данных от секретного ключа является самым надежным инструментом и даже используется в системах государственной информационной безопасности.

Криптография (от древне-греч. κρυπτος – скрытый и γραϕω – пишу) – наука о методах обеспечения конфиденциальности и аутентичности информации.

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные бесполезными для злоумышленника. Такие преобразования позволяют решить два главных вопроса, касающихся безопасности информации:

защиту конфиденциальности;
защиту целостности.

Проблемы защиты конфиденциальности и целостности информации тесно связаны между собой, поэтому методы решения одной из них часто применимы для решения другой.

Известны различные подходы к классификации методов криптографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы:

Отправитель генерирует открытый текст исходного сообщения М , которое должно быть передано законному получателю по незащищённому каналу. За каналом следит перехватчик с целью перехватить и раскрыть передаваемое сообщение. Для того чтобы перехватчик не смог узнать содержание сообщения М , отправитель шифрует его с помощью обратимого преобразования Ек и получает шифртекст (или криптограмму) С=Ек(М) , который отправляет получателю.

Законный получатель, приняв шифртекст С , расшифровывает его с помощью обратного преобразования Dк(С) и получает исходное сообщение в виде открытого текста М .

Преобразование Ек выбирается из семейства криптографических преобразований, называемых криптоалгоритмами. Параметр, с помощью которого выбирается отдельное преобразование, называется криптографическим ключом К .

Криптосистема имеет разные варианты реализации: набор инструкций, аппаратные средства, комплекс программ, которые позволяют зашифровать открытый текст и расшифровать шифртекст различными способами, один из которых выбирается с помощью конкретного ключа К .

Преобразование шифрования может быть симметричным и асимметричным относительно преобразования расшифрования. Это важное свойство определяет два класса криптосистем:

симметричные (одноключевые) криптосистемы;
асимметричные (двухключевые) криптосистемы (с открытым ключом).

Симметричное шифрование

Симметричное шифрование, которое часто называют шифрованием с помощью секретных ключей, в основном используется для обеспечения конфиденциальности данных. Для того чтобы обеспечить конфиденциальность данных, пользователи должны совместно выбрать единый математический алгоритм, который будет использоваться для шифрования и расшифровки данных. Кроме того, им нужно выбрать общий (секретный) ключ, который будет использоваться с принятым ими алгоритмом шифрования/дешифрования, т.е. один и тот же ключ используется и для зашифрования, и для расшифрования (слово "симметричный" означает одинаковый для обеих сторон).

Пример симметричного шифрования показан на рис. 2.2 .

Сегодня широко используются такие алгоритмы шифрования, как Data Encryption Standard (DES), 3DES (или "тройной DES") и International Data Encryption Algorithm (IDEA). Эти алгоритмы шифруют сообщения блоками по 64 бита. Если объем сообщения превышает 64 бита (как это обычно и бывает), необходимо разбить его на блоки по 64 бита в каждом, а затем каким-то образом свести их воедино. Такое объединение, как правило, происходит одним из следующих четырех методов:

электронной кодовой книги (Electronic Code Book, ECB);
цепочки зашифрованных блоков (Cipher Block Changing, CBC);
x-битовой зашифрованной обратной связи (Cipher FeedBack, CFB-x);
выходной обратной связи (Output FeedBack, OFB).

Triple DES (3DES) – симметричный блочный шифр, созданный на основе алгоритма DES, с целью устранения главного недостатка последнего – малой длины ключа (56 бит), который может быть взломан методом полного перебора ключа. Скорость работы 3DES в 3 раза ниже, чем у DES, но криптостойкость намного выше. Время, требуемое для криптоанализа 3DES, может быть намного больше, чем время, нужное для вскрытия DES.

Алгоритм AES (Advanced Encryption Standard), также известный как Rijndael – симметричный алгоритм блочного шифрования – шифрует сообщения блоками по 128 бит, использует ключ 128/192/256 бит.

Шифрование с помощью секретного ключа часто используется для поддержки конфиденциальности данных и очень эффективно реализуется с помощью неизменяемых "вшитых" программ (firmware). Этот метод можно использовать для аутентификации и поддержания целостности данных.

С методом симметричного шифрования связаны следующие проблемы:

необходимо часто менять секретные ключи, поскольку всегда существует риск их случайного раскрытия (компрометации);
достаточно сложно обеспечить безопасность секретных ключей при их генерировании, распространении и хранении.

Криптографическая защита информации - защита информации с помощью ее криптографического преобразования.

Криптографические методы в настоящее время являются базовыми для обеспечения надежной аутентификации сторон информационного обмена, защиты.

К средствам криптографической защиты информации (СКЗИ) относятся аппаратные, программно-аппаратные и программные средства, реализующие криптографические алгоритмы преобразования информации с целью:

Защиты информации при ее обработке, хранении и передаче;

Обеспечения достоверности и целостности информации (в том числе с использованием алгоритмов цифровой подписи) при ее обработке, хранении и передаче;

Выработки информации, используемой для идентификации и аутентификации субъектов, пользователей и устройств;

Выработки информации, используемой для защиты аутентифицирующих элементов защищенной АС при их выработке, хранении, обработке и передаче.

Криптографические методы предусматривают шифрование и кодирование информации . Различают два основных метода шифрования: симметричный и асимметричный. В первом из них один и тот же ключ (хранящийся в секрете) используется и для зашифрования, и для расшифрования данных.

Разработаны весьма эффективные (быстрые и надежные) методы симметричного шифрования. Существует и национальный стандарт на подобные методы - ГОСТ 28147-89 «Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования».

В асимметричных методах используются два ключа. Один из них, несекретный (он может публиковаться вместе с другими открытыми сведениями о пользователе), применяется для шифрования, другой (секретный, известный только получателю) - для расшифрования. Самым популярным из асимметричных является метод RSA, основанный на операциях с большими (100-значными) простыми числами и их произведениями.

Криптографические методы позволяют надежно контролировать целостность как отдельных порций данных, так и их наборов (таких как поток сообщений); определять подлинность источника данных; гарантировать невозможность отказаться от совершенных действий ("неотказуемость").

В основе криптографического контроля целостности лежат два понятия:

Электронная подпись (ЭП).

Хэш-функция - это труднообратимое преобразование данных (односторонняя функция), реализуемое, как правило, средствами симметричного шифрования со связыванием блоков. Результат шифрования последнего блока (зависящий от всех предыдущих) и служит результатом хэш-функции.

Криптография как средство защиты (закрытия) информации приобретает все более важное значение в коммерческой деятельности.

Для преобразования информации используются различные шифровальные средства: средства шифрования документов, в том числе и портативного исполнения, средства шифрования речи (телефонных и радиопереговоров), средства шифрова-ния телеграфных сообщений и передачи данных.

Для защиты коммерческой тайны на международном и отечественном рынке предлагаются различные технические устройства и комплекты профессиональной аппаратуры шифрова-ния и криптозащиты телефонных и радиопереговоров, деловой переписки и пр.

Широкое распространение получили скремблеры и маскираторы, заменяющие речевой сигнал цифровой передачей данных. Производятся средства защиты те-летайпов, телексов и факсов. Для этих целей использу-ются шифраторы, выполняемые в виде отдельных уст-ройств, в виде приставок к аппаратам или встраивае-мые в конструкцию телефонов, факс-модемов и других аппаратов связи (радиостанции и другие). Для обеспечения достоверности передаваемых электронных сообщений широко применяется электронная цифровая подпись.