13 февраля 2013
Организация криптографической защиты информации
Часть 5
Терминологический минимум
Рассматривая ранее вопросы использования СКЗИ, мы периодически использовали некоторые термины, такие как «СКЗИ», «информация конфиденциального характера» («конфиденциальная информация»), «информационная система (ресурс)», «собственник / владелец / обладатель информации / информационного ресурса», «шифровальные / криптографические средства», «криптоключи» и пр. Какие-то из данных терминов были нами раскрыты, основываясь на рассматриваемых документах Регулятора, а для раскрытия иных пришлось обращаться к дополнительным источникам. Трактовка некоторых терминов была отложена до определенного времени. И этот момент времени наступил.
С использованием неких специфических терминов сталкиваемся уже при прочтении названия рассматриваемых документов. Например, «безопасность хранения / обработки / передачи», «канал связи», «средства криптографической защиты информации». По тексту документов начинаем встречать «ключевой документ / носитель», «криптоключ» и др. Часть из них имеет непосредственное отношение к области криптографии, а часть носит общий характер. Постараемся разобраться с ними.
Некоторый набор терминов раскрыт в ГОСТ 28147-89, который является действующим стандартом на территории Российской Федерации. Схема взаимосвязей использованных терминов приведена на нижеследующем рисунке.
Взаимосвязь терминов, определяемых в ГОСТ 28147-89
В самом названии стандарта мы встречаемся с термином «криптографическая защита», который обозначает использование «криптографического преобразования» для защиты «данных»1. Что касается последних, то под ними понимается «…информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека»2. Если же говорить непосредственно о «защите данных», то полагается уместным считать данную конструкцию синонимом к термину «защита информации», который трактуется как «деятельность, направленная на предотвращение утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию»3. Такое предположение сделано исходя из того, что принимая во внимание Федеральный закон от 27.07.2006 № 149-ФЗ, на который в данном определении ссылается ГОСТ Р 50922-2006, «данные», определенные ГОСТ 28147-89, есть частный случай «информации», которая в указанном Федеральным законе трактуется более широко. Кроме того, в п.2.2.3 ГОСТ Р 50922-2006 вводится термин «криптографическая защита информации», как одного из видов защиты. При этом его определение точно «ложится» на определение «криптографической защиты», раскрываемое ГОСТ 28147-89.
Отличительной особенностью упомянутого преобразования является использование «шифрования» данных и выработки «имитовставки» (собственно это и описывает данный стандарт)4.
Под «шифрованием» понимаются два взаимообратных процесса – «зашифрование» данных, состоящий в преобразовании открытых данных в зашифрованные, и «расшифрование» данных, соответственно выполняющего преобразование зашифрованных данных в открытые5.
Никакого особого таинства в термине «открытые данные» нет – всё логично следует из описываемых в ГОСТ 28147-89 операций, а именно: открытые данные – это данные, не подвергнутые криптографическому преобразованию. Соответственно «зашифрованные данные» - это данные подвергнутые криптографическому преобразованию.
Что касается термина «расшифрование», то он в стандарте (точнее - в приложении 1 к стандарту) «сокрыт» под «расшифровкой данных». Полагается, что это опечатка, т.к. по основному тексту применяется именно термин «расшифрование» и разрабатывая свои внутренние документы целесообразно использовать именно его.
При этом нельзя ставить знак равенства между терминами «расшифрование» и «дешифрование», но это уже обсудим далее.
В указанных процессах одну из важных ролей играет «шифр» – «…совокупность обратимых преобразований множества возможных открытых данных на множество возможных зашифрованных данных, осуществляемых по определенным правилам с применением ключей»6.
В рамках ГОСТ 28147-89 термин «ключ» определяется как «…конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор одного преобразования из совокупности возможных для данного алгоритма преобразований»7. Вместе с тем в рамках Инструкции, утвержденной Приказом ФАПСИ от 13.06.2001 № 152, используются термины «криптоключ» и «криптографический ключ»8.
Понятие ключа по ГОСТ 28147-89
«Упор» в определении делается именно на то, что в рамках некоторой криптосистемы возможны разные преобразования и необходим некий механизм, который укажет, какое именно преобразование в данном конкретном случае необходимо сделать. Тот, кто знает какое преобразование выполнить, тот и сможет корректно обработать данные и получить к ним доступ, а кто не знает – тот окажется в затруднительном состоянии (либо пытаться осуществить атаку на криптографическую систему, либо отказаться от попыток доступа к этим данным).
Из определения ГОСТ 28147-89 следует, что ключ хранится в тайне (исходим из того, что это «…конкретное секретное состояние параметров…»). В тоже время, в указанной нами Инструкции такого утверждения нет. Дело в том, что данная Инструкция применима не только в случае шифрования данных, но и когда речь идет о так называемой «электронной подписи» (об этом подробнее далее). В рамках же «криптографического ГОСТирования» существует два отдельных документа – ГОСТ 28147-89, где речь идет только о шифровании и защите от навязывания ложной информации, и ГОСТ Р 34.10-2012, в котором рассматриваются процедуры формирования и проверки электронной подписи. В последнем ГОСТ-е как раз и выделяют ключ, подлежащий сохранности в тайне («ключ подписи») и ключ, к которому требование к конфиденциальности не предъявляется («ключ проверки подписи»). Получается, что в зависимости от конкретной описываемой ситуации под термином «криптоключ» может пониматься «ключ», «ключ подписи» и «ключ проверки подписи». На этот нюанс следует обращать внимание при разработке внутренних документов, чтобы читающим было однозначно понятно какие из его ключей используются для шифрования, а какие – для формирования подписи и её проверки.
Ключевая информация
Совокупность криптоключей именуется как «ключевая информация». При этом следует обратить внимание, что в данном определении говорится о временном ограничении в отношении ключевой информации – с течением времени она подлежит замене9.
А как же узнать сколько по времени мы можем пользоваться конкретными ключами? Где отражается этот срок? В данном случае, поскольку речь идет о сертифицированных средствах защиты, срок жизни ключей устанавливает ФСБ России в ходе сертификации указанных средств защиты и прописывает его в сопроводительной документации на продукт. Поэтому, при написании внутреннего регламента, при организации работ по защите информации, составлении проектного задания и пр. необходимо обязательно учитывать данный факт: используемые ключи подлежат замене не позднее срока установленного в сопроводительной документации на средства криптографической защиты. О порядке смены, о том, что делать с «устаревшими» ключами – тема дальнейшего разговора. Вернемся к нашим терминам.
Ключевая информация помещается на так называемые «ключевые носители» -физические устройства, со структурой, которая понятна средствам их использующих, и которые планируется применять для размещения на них ключевой информации10. Разумеется в такой интерпретации мы спокойно назовем и ученическую тетрадь ключевым носителем. Да, при одном условии – если данная тетрадь предусматривается для использования в качестве ключевого носителя. Откуда мы узнаем, что может быть ключевым носителем в конкретной ситуации? - из сопроводительной документации на выбранное средство криптозащиты. В частности, с СКЗИ компании «КриптоПро», возможно использование таких физических устройств, как 3.5” дискеты, USB-диски, электронные ключи e-token/rutoken, идентификаторы TouchMemory, и даже – реестр ОС Windows (да простят меня работники данной организации за ссылку на не совсем новую версию продукта – но для понимания сути данного вопроса – это не так и важно)11. А, например, при использовании средства криптозащиты компании «ИнфоКрипт», мы столкнёмся с немного другим перечнем. В части дискет, устройств TouchMemory, USB – дисков – полное единодушие, а вот в отношении VPN-Key, e-token/rutoken – различия12.
Как только на ключевой носитель будет помещена ключевая информация - он «превращается» в «ключевой документ»13. Однако этот процесс должен сопровождаться регистрацией ключевого носителя, т.к. он является «…единицей поэкземплярного учета ключевых документов»14.
Закончим наш экскурс по «ключевым вопросам» и вернемся к началу повествования. С термином «криптографическое преобразование данных» связан еще один термин – «имитовставка», определяющий некие данные, полученные по определенному правилу из открытых данных и ключа, добавленные к зашифрованным данным, с целью обеспечения защиты «…системы шифрованной связи от навязывания ложных данных» (т.е. – обеспечения «имитозащиты»)15. В чем суть этого процесса?
Пояснение процесса имитозащиты
Пусть у нас две взаимодействующие стороны: А и Б. Сторона А собирается передать некое сообщение стороне Б, причем, в данном случае, в сообщении нет никакой конфиденциальной информации. Однако, стороне Б хотелось бы быть уверенным в том, что в процессе передачи сообщение не изменилось, например, в следствии действий злоумышленника. Для решения указанной задачи на стороне А по некоторому известному обеим сторонам (и всему миру) алгоритму вычисляется контрольное значение для сформированного сообщения. Далее, вычисленное значение зашифровывается на известном обеим сторонам ключе. В адрес стороны Б уходит и сформированное сообщение и зашифрованное контрольное значение этого сообщения.
На стороне Б, используя общий ключ, выполняется расшифрование контрольного значения, вычисленного на стороне А. Кроме того, от принятого сообщения по тому же самому алгоритму вычисляется контрольное значение, которое и сравнивается с расшифрованным значением. В результате получается следующее: если в процесс передачи «встроилась» третья сторона (злоумышленник), то он безусловно может перехватить сообщение, модифицировать его и вычислить от модифицированного сообщения новое контрольное значение. Но, для реализации дальнейшей атаки потребуется это значение зашифровать, а здесь злоумышленник сталкивается с тем, что взаимодействующие стороны хранят используемый ключ в тайне, т.е. воспользоваться им никто кроме них не может. Вот это самое контрольное значение и ассоциируется с «имитовставкой», а описанный процесс – «имитозащитой». Сама процедура определена ГОСТ 28147-89.
Т.е. получается, что с помощью криптографической защиты можно обеспечить не только конфиденциальность данных, но также решить задачу контроля их неизменности или «целостности» (что означает такое состояние информации, при котором «…отсутствует любое ее изменение либо изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право»16).
Но, указанный порядок не сможет помочь в решении задачи, связанной с необходимостью ответа на вопрос: «кто автор электронного документа»? Представьте себе, что на сервере размещен электронный образ документа, содержащий текст некой инструкции с вычисленным контрольным значением. Использованный ключ находится в общем доступе более чем у двух взаимодействующих сторон, одна из которых решила ознакомиться с этим документом. Она может быть уверена, что документ не модифицирован незаконным образом? Безусловно, но … только от противоправных действий, не владеющих данным ключом. А как быть с внутренними угрозами? Любая из взаимодействующих сторон может модифицировать этот документ, пересчитать контрольное значение и зашифровать его на общем ключе. Чтобы этого не произошло нужно вводить добавочные защитные механизмы. А как быть если файл направляется «по эстафете»? Где гарантия, что на своем пути его никто не отредактировал? Как определить авторство редакции? И вот тут как раз при необходимости определения авторства и возникает потребность в использовании пары ключей для каждой стороны – ключа подписи и ключа проверки подписи (ГОСТ Р 34.10-2012).
Можно и дальше продолжать экскурс по терминам и их сути, но закончим его различием в терминах «дешифрование» и «расшифрование». На сколько криптографическая система устойчива к атакам (т.е. оценка криптостойкости) выясняется в ходе так называемого «криптоанализа»17. Криптоанализ может выполняться как с целью оценки эффективности системы криптографической защиты против воздействий потенциальных злоумышленников, так и самими злоумышленниками с целью подготовки и реализации атаки на криптосистему. Процесс аналитического получения противником открытого текста без предварительного полного знания всех элементов криптографической системы есть «дешифрование»18. Именно поэтому ранее была определена необходимость различать термины «расшифрование» и «дешифрование», поскольку по сути они определяют абсолютно разные процессы.
Пояснения другим терминам будем давать в процессе дальнейшего рассмотрения материала, а сейчас возвращаемся к предмету нашего внимания – документам Регулятора.
Продолжение следует
1 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Приложение 1.
2 ГОСТ 15971-90. Системы обработки информации. Термины и определения. П. 5, табл. 1, п 1.
3 ГОСТ Р 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения. П.2.1.1.
4 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Вводная часть.
5 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Приложение 1.
6 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Приложение 1.
7 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Приложение 1.
8 Инструкция, утвержденная Приказом ФАПСИ при Президенте РФ от 13.06.2001 № 152, Раздел II, п. 7.
9 Инструкция, утвержденная Приказом ФАПСИ при Президенте РФ от 13.06.2001 № 152, Раздел II, п. 7.
10 Инструкция, утвержденная Приказом ФАПСИ при Президенте РФ от 13.06.2001 № 152, Раздел II, п. 7.
11 ЖТЯИ.00050-02 90 02. КриптоПро CSP. Версия 3.6. Руководство администратора безопасности. Общая часть. 2010 г.
12 ИНФК.11485466.4012.009.30. Средство криптографической защиты информации «Бикрипт-КСБ-С».Формуляр. 2007 г.
13 Инструкция, утвержденная Приказом ФАПСИ при Президенте РФ от 13.06.2001 № 152, Раздел II, п. 7.
14 Инструкция, утвержденная Приказом ФАПСИ при Президенте РФ от 13.06.2001 № 152, Раздел II, п. 26.
15 ГОСТ 28147-89. Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования. Приложение 1.
16 ГОСТ Р 50922-2006. Защита информации. Основные термины и определения. Приложение А, п. А.17.
17 Словарь криптографических терминов / Под ред. Б.П. Погорелова и В.Н. Сачкова. – М.: МЦНМО, 2006. – 94 с.
18 Словарь криптографических терминов / Под ред. Б.П. Погорелова и В.Н. Сачкова. – М.: МЦНМО, 2006. – 94 с.
