С точки зрения хранения и применения криптографических ключей в Автоматизированной системе принципиальное значение имеют 2 фактора:
- защищенное хранение ключа (и, соответственно, носитель ключа)
- условия доступа к ключу и работы с ним при непосредственном выполнении СКЗИ функций по обработке данных (то есть среда функционирования криптографии).
В части доступа к ключу очевидна необходимость учитывать как условия доступа пользователя (человека), так и условия доступа СКЗИ и другого системного и функционального программного обеспечения.
В части среды функционирования криптографии необходимо учитывать особенности сред и систем, в которых пользователи выполняют задачи, связанные с криптографическими преобразованиями: работа в различных ОС, загруженных на СВТ различных архитектур из различных источников различными способами – может иметь целый ряд особенностей, существенно влияющих на безопасность ключа.
Отсюда вытекают требования к защищенному ключевому носителю.
Требования к защищенному ключевому носителю
Защищенный носитель ключа в идеальном случае должен быть способен контролировать
- доступ к ключу через любые интерфейсы, в том числе и путем применения разрушающего программного воздействия (РПВ),
- среду, в которой производится попытка доступа к ключу.
При этом очевидно, что в любом случае, если применяется внешнее СКЗИ, защищенный ключевой носитель не должен контролировать корректность его работы или собственно обеспечивать среду его функционирования (это функция средства доверенной загрузки).
Иными словами, задача «контроля» среды, из которой осуществляется доступ к ключу, сводится к тому, чтобы доступ к ключу предоставлялся не только исключительно легальному пользователю, но и исключительно на заданных рабочих местах (наличие «правильной» среды на которых обеспечивается в установленном в организации порядке).
Итак, защищенный ключевой носитель должен:
Основные требования
1) быть персональным устройством,
2) быть специализированным именно для хранения ключей устройством (то есть обеспечивать возможность защищенного хранения криптографических ключей с применением интерфейсов работы со смарт-картой (ccid или pkcs#11)),
3) предоставлять доступ к ключам только легальному пользователю после успешной аутентификации в устройстве,
4) предоставлять легальному пользователю доступ к ключам только на тех СВТ, на которых данному пользователю разрешено работать с данным ключевым хранилищем,
5) удовлетворять требованию патентной чистоты.
Устройства, применяемые в настоящее время в качестве ключевых хранилищ, проанализированы с этой точки зрения в Приложении 1. Здесь приведем только вывод.
На основании анализа вариантов устройств на предмет соответствия сформулированным требованиям можно однозначно порекомендовать для защищенного хранения ключей именно специализированные носители. К выбору же такого носителя может быть два подхода: ШИПКА-лайт Slim, если можно гарантировать применение пользователем ключей только и исключительно в доверенной среде, и ПАК Секрет, если нужно гарантировано технически исключить попытки их некорректного применения.
Оба устройства серийно выпускаются и протестированы в качестве хранилища ключей наиболее популярных отечественных СКЗИ.
Вместе с тем, оба устройства не лишены ограничений:
ШИПКА-лайт Slim не ограничивает возможности работы с ключами легальным пользователем, но на нелегальном компьютере (а значит, потенциально – с нарушением Правил пользования СКЗИ – вне доверенной среды);
ПАК Секрет (в любой из модификаций) – характеризуется довольно высокой по сравнению с привычными ключевыми носителями стоимостью и включает в себя флеш-диск нерационально большого для хранения ключей объема.
«Идеальным токеном» представляется соединение этих двух устройств в одном – на базе ШИПКА-лайт Slim, но с реализованным механизмом защищенного доступа ПАК «Личный Секрет», когда доступ к ключевому носителю будет предоставляться только на тех компьютерах, которые зарегистрированы в данном конкретном носители, и на которых зарегистрирован данный конкретный носитель.
Именно такой подход реализован в новом продукте ОКБ САПР «Идеальный токен»:
«Идеальный токен» является специализированным устройством, предназначенным именно для хранения ключей СКЗИ и поддерживающим все необходимые для этого интерфейсы. Использование «Идеального токена» возможно только после успешного завершения взаимной аутентификации токена и компьютера, к которому его подключили, а затем – успешной аутентификации пользователя в токене и СКЗИ.
Таким образом, при корректной настройке системы управляющим персоналом, исключена возможность сознательной или случайной компрометации ключей из-за подключения к незащищенному компьютеру, на котором могут быть предустановлены программные закладки, предназначенные для перехвата ключей или перехвата управления компьютером. А также, что не менее важно, исключено несанкционированное использование ключей легальным пользователем токена – вне рамок его служебных задач, что невозможно предотвратить при использовании обычных токенов, не различающих служебные и любые другие ПК.
В то же время «Идеальный токен» лишен каких бы то ни было избыточных функций, негативно влияющих на цену изделия.
Приложение 1.
Обзор ключевых хранилищ
Для безопасного хранения ключей сегодня принято применять различные технические средства, как относительно универсальные по своему назначению (то есть такие, для которых хранение ключей не является единственной, и даже основной функцией): смарт-карты, токены, обычные флэш-накопители, а также специализированные устройства: ШИПКА-лайт Slim и ПАК Секрет. Данные типы носителей различаются объемом памяти, они по-разному организуют защиту данных (pin-код, привязка к АРМ), естественно, у них различные цены. Рассмотрим каждый из этих типов, выделим соответствующие особенности и попробуем разобраться, какое из решений лучше.
Смарт-карты
Смарт-карты обычно обладают весьма скромным объемом памяти данных, десятки килобайт, однако этого достаточно для хранения ключей или сертификатов. Для доступа к данным необходим ввод PIN-кода. Устройство может быть заблокировано после некоторого количества неверных вводов PIN подряд, что делает затруднительным подбор PIN. Смарт-карты обладают хорошей совместимостью, так как используют стандартный протокол, но для их использования требуется кардридер. Одна из основных проблем смарт-карт — их возможный отказ, так как тонкий пластиковый корпус чипа не может обеспечить надежную защиту при физических воздействиях.
Если злоумышленник завладел и смарт-картой, и ее PIN-кодом, он сможет получить доступ к данным. Владелец смарт-карты технически может (хотя и не должен бы) использовать ее вне доверенной среды, при этом PIN-код может быть перехвачен с устройства ввода, ключи могут быть списаны из оперативной памяти или из памяти смарт-карты после разблокировки хозяином.
Разумеется, хранение ключей — это не единственная функция смарт-карты, но одна из основных.
Токены
Токены могут иметь более широкие возможности по сравнению со смарт-картами. Например, устройство может содержать свою собственную клавиатуру для ввода PIN-кода, что значительно усложняет перехват. Обычно для работы с токеном необходима установка драйверов.
Если злоумышленник завладел и токеном, и необходимым кодом доступа, он сможет получить доступ к данным. Владелец токена технически может (хотя и не должен) использовать его вне доверенной среды, при этом ключи могут быть списаны из оперативной памяти или прямо из устройства после его разблокировки хозяином.
Хранение ключей — это не единственная, и не основная функция токенов, их основное назначение — двухфакторная аутентификация.
Флэш-накопители
Обычные флэш-накопители не обладают никакой защитой. Могут быть украдены или утеряны, в этом случае любой человек сможет получить доступ к данным. Зато флэш-накопители обладают значительным объемом памяти, совместимы практически со всеми устройствами, имеющими USB порты. Флэш-накопитель может быть использован на любом АРМ в любых условиях.
Было бы нелепо даже рассматривать вопрос о том, является ли хранение ключей сколь-нибудь специальной функцией флэш-накопителей.
ТМ-идентификаторы
В основном так же, как и флешки, не обладают никакими защитными механизмами, кроме необходимости наличия специального считывающего устройства, впрочем свободно продаваемого.
Содержимое ТМ-идентификаторов можно копировать, поэтому данные, хранящиеся в устройстве в открытом виде (в том числе и ключи) могут быть легко скомпрометированы.
Основное предназначение ТМ-идентификаторов, как и токенов – двухфакторная аутентификация. Если аутентифицирующей информацией являются не непосредственно хранящиеся в ТМ-идентификаторе данные, а результат преобразования, которое производится резидентным компонентом безопасности с данными, полученными по разным каналам, то копируемость памяти ТМ-идентификатора не является критичным фактором. В отличие от считывания хранящихся в «таблетке» в открытом виде ключей.
ШИПКА-лайт Slim
Использует такой же протокол обмена, как и кардридеры для смарт-карт, поэтому совместимы со всеми системами, которые могут работать с кардридерами. В отличие от смарт-карты, чип в данном хранилище надежно защищен корпусом. Кардридер для ШИПКи не требуется. При этом от токенов ШИПКу-лайт Slim отличает отсутствие избыточных для защищенного хранилища функций, следовательно, за них не нужно переплачивать. Для доступа к данным применяется PIN-код. Устройство может быть заблокировано после некоторого количества неверных вводов PIN подряд, что делает затруднительным подбор PIN. Если злоумышленник завладел и ШИПКой, и ее PIN-кодом, он сможет получить доступ к данным на любом ПК.
ШИПКА-лайт Slim — это специализированное устройство, предназначенное именно для хранения ключей.
ПАК Секрет
Обладает значительным объемом памяти, при этом доступ к данным возможен только после ввода PIN-кода и только на тех АРМ, на которых Секрет был предварительно зарегистрирован. Требует установки драйверов и программного обеспечения.
Известно, что криптографические ключи допускается использовать только в доверенной среде, в среде функционирования криптографии. Однако ничто не мешает пользователю попытаться использовать их где-то еще, ни одно из перечисленных выше хранилищ никак не может препятствовать этому, слабо могут помешать неправомерному применению ключей легальными пользователями и организационный меры. ПАК Секрет же физически не будет функционировать на недоверенных АРМ (так как не зарегистрирован на них администратором). Таким образом, не только злоумышленник, даже если он завладел и Секретом, и его PIN-кодом, все равно не сможет получить доступ к данным, но и легальный пользователь, пожелай он воспользоваться собственными ключами в нарушение правил пользования СКЗИ.
Защищенное хранение данных — единственная функция ПАК Секрет, хотя такими данными могут быть и не только криптографические ключи.
