Безопасность в распределенных системах

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

Выполнил студент группы С-102 Курбатов К.А.	Руководитель Григорьева И.Б.
Подпись _____________________	Подпись _____________________

Москва 1998.

Оглавление

Введение 3

Безопасность в среде баз данных 4

Определение потребности в защите информации 5

Шифрование 6

Некоторые решения 7

Понятия идентификации и аутентификации в достоверных системах 9

Некоторые реализации 11

Перспективы развития 13

Защищенные СУБД других поставщиков 13

Система Kerberos 13

Клиент/ Kerberos/ Cepвep 13

Связь между Kerberos-областями 17

Целевой сервер 17

Kerberos-5 18

Заключение 19

Литература 20

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.

Сохранить требуемый уровень безопасности системы воз­можно при использовании операционных систем класса В1 (Trusted), которые позволяют администратору системы прис­воить каждому пользователю уровень доступности объектов системы (Secret, Confidential, Unclassified).

Обработка секретной и конфиденциальной информации требует от системы использовать механизм гарантии соответст­вующей идентификации и аутентификации пользователей. Все возможные подходы к идентификации и аутентификации' дол­жны быть идентифицированы, рассмотрены и сравнены с Кри­терием Оценки Достоверности Вычислительных Систем (TCSEC), или с «Оранжевой Книгой» (в Европе — Критерием Оценки Безопасности Информационных Технологий, или «Бе­лой Книгой»).

TCSEC делится на четыре класса: D, С, В и А. Эти классы упорядочены, причем самый высокий класс (А) зарезервиро­ван за системами, имеющими наивысший уровень защиты ин­формации. Внутри классов В и С имеются подклассы, которые тоже упорядочены в соответствии с обеспечиваемым уровнем защиты. Коротко говоря, принадлежность к классу D означа­ет, что система не имеет средств защиты информации (неклас­сифицированная), к классу С — что она имеет некоторые сред­ства избирательной защиты (классифицированная), к классу В — что к упомянутым ранее средствам добавляются гарантии безопасности и они описываются как «полномочные» (секрет­ная информация), ну а если система отнесена к классу А, зна­чит, средства защиты ранее проверены (совершенно секретная информация). Многие популярные операционные системы (например, различные варианты PС UNIX, Sun Solaris 2.3 и т.п.) соответствуют классу С.

В1 — первый в классификации уровень, в котором имеет место контроль доступа и переноса данных, основанный на уровнях конфиденциальности. Для непривилегированных пользователей используются данные идентификации и аутентификации для определения уровня авторизации текущего пользователя, которые Достоверная Компьютерная База (ТСВ — Trusted Computer Base) сравни­вает со своей базой данных пользователей, содержащей ранги авторизации для каждого пользователя. Если информация, указанная при вхождении в связь, корректна и ее уровень признан соответствующим запросу, ТСВ допускает пользова­теля в систему. При попытке доступа к файлам ТСВ выступа­ет в роли арбитра, при этом ТСВ основывается на уровне пользователя и метке файла или объекта, к которым пользова­тель пытается получить доступ. Поскольку уровень конфиденциальности представляется уровнем прозрачности и кате­горией доступа, а разрешение на доступ к объекту определяет­ся конфиденциальностью и объекта, и субъекта (внешний п ( отношению к ТСВ), авторизация субъекта становится компонентом требований к авторизации.

Оранжевая Книга фокусирует внимание на законченны вычислительных системах и определяет шесть ключевых требований безопасности информации:

1) система должна иметь четкий сертификат безопасности

2) каждый объект, ассоциированный с этим сертификате! должен иметь метку контроля доступа;

3) индивидуальные пользователи должны быть идентифицированы;

4) система должна поддерживать совокупность сведений накапливающихся со временем и используемых для упрощен проверки средств защиты;

5) система должна быть открыта для независимой оценки безопасности информации;

6) система должна быть постоянно защищена от измененений конфигурации или каких-либо других изменений.

Со времени выпуска Оранжевой книги было опубликовано множество других документов с различными цветами обложек. Эта «радужная серия» охватывает вопросы Интерпретации Достоверных Сетей (Trusted Network Interpretation), Интерпретации Достоверных Баз Данных (Trusted DataBase Interpretation), руководства по паролям, руководство по избирательному контролю доступа и Перечень Оцененных Средств.

Некоторые реализации

Корпорация Oracle разработала реляционную СУБД с обес­печением многоуровневой защиты информации (Multi-Level Security — MLS) — Trusted ORACLE7, обладающую, в том чис­ле, и всеми стандартными возможностями ORACLE7.

В прошлом компании, которые желали защитить секретную или конфиденциальную информацию, вынуждены были ис­пользовать для этих целей специальное или выделенное обору­дование. С появлением таких продуктов, как Trusted ORA­CLE7, эта необходимость отпала. Trusted ORACLE7 позволяет размещать важную для конкурентов информацию в базе дан­ных, в которой хранится общая информация, без всякого риска, что какой-то пользователь случайно или преднамеренно полу­чит доступ к секретной или конфиденциальной информации.

Trusted ORACLE7 функционирует с использованием двух наборов правил: Избирательное Управление Доступом (DAC — Discretionary Access Control) и Полномочное Управление Дос­тупом (MAC — Mandatory Access Control). Использование DAC ограничивается такими объектами баз данных, как табли­цы, виды, последовательности и хранимые процедуры, основан­ные на идентификации пользователей, и групповые ассоциа­ции. Создатель объектов баз данных — например, таблиц — мо­жет предоставлять доступ другому пользователю.

MAC представляет собой шаг вперед по сравнению с DAC и помечает содержание объектов баз данных. MAC ограничивает доступ к объекту путем сравнения так называемой метки объек­та с уровнем авторизации пользователя. Помимо меток MAC Trusted ORACLE7 помечает такие элементы объектов, как строки и таблицы. В результате этого свойства даже при усло­вии, что DAC пытается дать пользователю доступ к помеченно­му объекту, ему будет разрешен доступ, только если его уровень авторизации будет не ниже, чем уровень авторизации информа­ции, к которой пытается получить доступ пользователь.

Обратите внимание, что Trusted ORACLE7 должна функ­ционировать над ОС с многоуровневой защитой информации, чтобы обеспечить уровни защиты информации, заложенные в ней при проектировании. Обмен между системами с многоу­ровневой защитой (меточной), а также между системой с мно­гоуровневой защитой и обычной системой, не использующей метки, возможен только посредством меточного сетевого про­токола. Такие протоколы передают в дополнение к другим ат­рибутам защиты информации, подобно идентификаторам поль­зователей или групп, метки пакетов, которые обычно порожда­ются из меток передающего процесса. Большинство общих ме­точных протоколов являются вариантами протокола MaxSix, представляющего собой совокупность сетевых протоколов за­щиты информации и программных интерфейсов, теоретически спроектированного для поддержки сетей OSI и TCP/IP, хотя в настоящее время имеются только реализации MaxSix. Прото­колы MaxSix соответствуют RIPCO, CIPCO и DNSIX. Боль­шинство поставщиков рабочих станций MLS с Режимом Разделения на Секции (CMW — Compartamented Mode Workstation) реализовали протоколы MaxSix в своих защищен­ных ОС. MaxSix обеспечивает не только службы расставления меток и трансляции, но и допускает единственную заранее оп­ределенную метку MLS.

Таким образом, помеченный сервер в действительности действует как сторож; аналогично, БД Trusted ORACLE7 на этом сервере работает как сторож сервера СУБД.

Как и обычные протоколы, SQL* Net поддерживает эти ме­точные протоколы посредством протокольных адаптеров; нап­ример, имеются реализации адаптеров протоколов SQL* Net для TNET фирмы Sun, MaxSix фирмы DEC и MaxSix фирмы HP. На станциях, где многоуровневая среда соединяется с не­меточной средой, на одной стороне соединения (многоуровне­вой) работает адаптер SQL* Net для варианта MaxSix, а на дру­гой — адаптер SQL* Net для протокола TCP/IP (неметочная среда).

Все продукты корпорации Oracle Developer 2000, Designer 2000 и др. могут использоваться с Trusted ORACLE7.

Перспективы развития

С появлением Oracle RDBMS версии 7.2 разработчики при­ложений смогут поставлять код PL/SQL в свернутом (Wrapped) формате. Разработчик, который планирует распро­странять приложения на PL/SQL, больше не должен отправ­лять исходный код PL/SQL. Скрытие исходного кода облегча­ет защиту интеллектуальной собственности и уменьшает воз­можные злоупотребления или искажения приложений.

Защищенные СУБД других поставщиков

Informix поставляет OnLine/Secure 5.0, который, подобно другим конкурирующим продуктам в данной области, пред­ставляет собой реляционную СУБД, обеспечивающую многоу­ровневую защиту информации в БД и работающую с использо­ванием двух наборов правил DAC и MAC.

Аналогичные механизмы поддерживает Sybase в продукте Secure SQL Server Version 10.0.

Система Kerberos

Система Kerberos (по-русски — Цербер), разработанная участника­ми проекта Athena, обеспечивает защиту сети от несанкционированно­го доступа, базируясь исключительно на программных решениях, и предполагает многократную шифрование передаваемой по сети управ­ляющей информации. Kerberos обеспечивает идентификацию пользо­вателей сети и серверов, не основываясь на сетевых адресах и особенно­стях операционных систем рабочих станций пользователей, не требуя физической защиты информации на всех машинах сети и исходя из предположения, что пакеты в сети могут быть легко прочитаны и при желании изменены.

Клиент/ Kerberos/ Cepвep

Kerberos имеет структуру типа клиент/сервер и состоит из клиент­ских частей, установленных на все машины сети (рабочие станции пользователей и серверы), и Kerberos-сервера (или серверов), распола­гающегося на каком-либо (не обязательно выделенном) компьютере. Kerberos-сервер, в свою очередь, делится на две равноправные части:

сервер идентификации (authentication server) и сервер выдачи разре­шений (ticket granting server). Следует отметить, что существует в тре­тий сервер Kerberos, который, однако, не участвует в идентификации пользователей, а предназначен для административных целей. Область действия Kerberos (realm) распростра­няется на тот участок сети, все пользо­ватели которого зарегистрированы под своими именами и паролями в базе Kerberos-сервера и где все серверы об­ладают общим кодовым ключом с идентификационной частью Kerberos. Эта область не обязательно должна быть участком локальной сети, по­скольку Kerberos не накладывает огра­ничения на тип используемых комму­никаций (о способе доступа из области действия одного Kerberos-сервера в область действия другого будет сказа­но чуть ниже).

Упрощенно модель работы Kerberos можно описать следующим образом. Пользователь (Kerberos-клиент), желая получить доступ к ресурсу сети, направляет запрос идентифика­ционному серверу Kerberos. Послед­ний идентифицирует пользователя с помощью его имени и пароля и выдает разрешение на доступ к серверу выда­чи разрешений, который, в свою оче­редь, дает «добро» на использование необходимых ресурсов сети. Однако данная модель не отвечает на вопрос о надежности защиты информации, по­скольку, с одной стороны, пользова­тель не может посылать идентифика­ционному серверу свой пароль по сети, а с другой — разрешение на доступ к обслуживанию в сети не может быть послано пользователю в виде обычно­го сообщения. В обоих случаях инфор­мация может быть перехвачена и ис­пользована для несанкционированно­го доступа в сеть. Для того, чтобы избе­жать подобных неприятностей Kerberos, применяет сложную систему многократного шифрования при пере­даче любой управляющей информа­ции в сети.

Доступ пользователей к сетевым серверам, файлам, приложениям, принтерам и т.д. осуществляется по следующей схеме.

Клиент (под которым в дальней­шем будет пониматься клиентская часть Kerberos, установленная на рабо­чей станции пользователя) направляет запрос идентификационному серверу на выдачу «разрешения на получение разрешения» (ticket-granting ticket), которое даст возможность обратиться к серверу выдачи разрешений. Иден­тификационный сервер адресуется к базе данных, хранящей информацию о всех пользователях, и на основании со­держащегося в запросе имени пользо­вателя определяет его пароль. Затем клиенту отсылается «разрешение на получение разрешения» и специаль­ный код сеанса (session key), которые шифруются с помощью пароля поль­зователя как ключа. При получении этой информации пользователь на его рабочей станции должен ввести свой пароль, и если он совпадает с хранящи­мися в базе Kerberos-сервера, «разре­шение на получение разрешения» и код сеанса будут успешно расшифро­ваны. Таким образом решается про­блема с защитой пароля — в данном случае он не передается по сети.

После того как клиент зарегистри­ровался с помощью идентификацион­ного сервера Kerberos, он отправляет запрос серверу выдачи разрешений на получение доступа к требуемым ре­сурсам сети. Этот запрос (или «разре­шения на получение разрешения») со­держит имя пользователя, его сетевой адрес, отметку времени, срок жизни этого разрешения и код сеанса. «Раз­решение на получение разрешения» зашифровывается два раза: сначала с помощью специального кода, который известен только идентификационно­му серверу и серверу выдачи разреше­ний, а затем, как уже было сказано, с помощью пароля пользователя. Это предотвращает не только возможность использования этого разрешения при его перехвате, но и делает его недо­ступным самому пользователю. Для того чтобы сервер выдачи разрешений дал клиенту доступ к требуемым ре­сурсам, недостаточно только «разре­шения на получение разрешения». Вместе с ним клиент посылает так на­зываемый аутентикатор (authenticator), зашифровываемый с помощью кода сеанса и содержащий имя поль­зователя, его сетевой адрес и еще одну отметку времени.

Сервер выдачи разрешений рас­шифровывает полученное от клиента «разрешение на получение разреше­ния», проверяет, не истек ли срок его «годности», а затем сравнивает имя пользователя и его сетевой адрес, на­ходящиеся в разрешении, с данными, которые указаны в заголовке пакета пришедшего сообщения. Однако на этом проверки не заканчиваются. Сервер выдачи разрешений расшиф­ровывает аутентикатор с помощью кода сеанса и еще раз сравнивает имя пользователя и его сетевой адрес с предыдущими двумя значениями, и только в случае положительного ре­зультата может быть уверен наконец, что клиент именно тот, за кого себя выдает. Поскольку аутентикатор ис­пользуется для идентификации кли­ента всего один раз и только в тече­ние определенного периода времени, становится практически невозмож­ным одновременный перехват «раз­решения на получение разрешения» и аутентикатора для последующих по­пыток несанкционированного досту­па к ресурсам сети. Каждый раз, при необходимости доступа к серверу се­ти, клиент посылает «разрешение на получение разрешения» многоразо­вого использования и новый аутенти­катор.

После успешной идентификации клиента в качестве источника запроса сервер выдачи разрешений отсылает пользователю разрешение на доступ к ресурсам сети (которое может ис­пользоваться многократно в течение некоторого периода времени) и новый код сеанса. Это разрешение зашифро­вано с помощью кода, известного только серверу выдачи разрешений и серверу, к которому требует доступа клиент, и содержит внутри себя ко­пию нового кода сеанса. Все сообще­ние (разрешение и новый код сеанса) зашифровано с помощью старого кода сеанса, поэтому расшифровать его мо­жет только клиент. После расшиф­ровки клиент посылает целевому сер­веру, ресурсы которого нужны поль­зователю, разрешение на доступ и ау­тентикатор, зашифрованные с помо­щью нового кода сеанса.

Для обеспечения еще более высо­кого уровня защиты, клиент, в свою очередь, может потребовать иденти­фикации целевого сервера, чтобы обе­зопаситься от возможного перехвата информации, дающей право на доступ к ресурсам сети. В этом случае он тре­бует от сервера высылки значения от­метки времени, увеличенного на единицу и зашифрованного с помо­щью кода сеанса. Сервер извлекает копию кода сеанса, хранящуюся внут­ри разрешения на доступ к серверу, использует его для расшифровки ау­тентикатора, прибавляет к отметке времени единицу, зашифровывает по­лученную информацию с помощью кода сеанса и отсылает ее клиенту.

Расшифровка этого сообщения позво­ляет клиенту идентифицировать сер­вер. Использование в качестве кода отметки времени обеспечивает уве­ренность в том, что пришедший кли­енту ответ от сервера не является по­втором ответа на какой-либо преды­дущий запрос.

Теперь клиент и сервер готовы к передаче необходимой информации с должной степенью защиты. Клиент об­ращается с запросами к целевому сер­веру, используя полученное разреше­ние. Последующие сообщения зашиф­ровываются с помощью кода сеанса.

Более сложной является ситуа­ция, когда клиенту необходимо дать серверу право пользоваться какими-либо ресурсами от его имени. В каче­стве примера можно привести ситуа­цию, когда клиент посылает запрос серверу печати, которому затем необ­ходимо получить доступ к файлам пользователя, расположенным на файл-сервере. Кроме того, при входе в удаленную систему пользователю необходимо, чтобы все идентифика­ционные процедуры выполнялись так же, как и с локальной машины. Эта проблема решается установкой спе­циальных флагов в «разрешении на получение разрешения» (дающих од­норазовое разрешение на доступ к серверу от имени клиента для перво­го примера и обеспечивающих посто­янную работу в этом режиме для вто­рого). Поскольку, как было сказано выше, разрешения строго привязаны к сетевому адресу обладающей ими станции, то при наличии подобных флагов сервер выдачи разрешений должен указать в разрешении сетевой адрес того сервера, которому переда­ются полномочия на действия от име­ни клиента.

Следует отметить также, что для всех описанных выше процедур иден­тификации необходимо обеспечить до­ступ к базе данных Kerberos только для чтения. Но иногда требуется изме­нять базу, например, в случае измене­ния ключей или добавления новых пользователей. Тогда используется третий сервер Kerberos — администра­тивный (Kerberos Administration Server). He вдаваясь в подробности его работы, следует отметить, что его реа­лизации могут сильно отличаться (так, возможно ведение нескольких копий базы одновременно).

Связь между Kerberos-областями

Как уже было сказано выше, при использовании Kerberos-серверов сеть делится на области действия Kerberos. Схема доступа клиента, находящегося в области действия одного Kerberos-сервера, к ресурсам сети, расположен­ным в области действия другого Kerberos, осуществляется следующим образом.

Целевой сервер

Оба Kerberos-сервера должны быть обоюдно зарегистрированы, то есть знать общие секретные ключи и, следовательно, иметь доступ к базам пользователей друг друга. Обмен эти­ми ключами между Kerberos-серверами (для работы в каждом направле­нии используется свой ключ) позво-ляет зарегистрировать сервер выдачи разрешений каждой области как кли­ента в другой области. После этого клиент, требующий доступа к ресур­сам, находящимся в области действия другого Kerberos-сервера, может по­лучить разрешение от сервера выдачи разрешений своего Kerberos по опи­санному выше алгоритму. Это разре­шение, в свою очередь, дает право до­ступа к серверу выдачи разрешений другого Kerberos-сервера и содержит в себе отметку о том, в какой Kerberos-области зарегистрирован пользователь. Удаленный сервер вы­дачи разрешений использует один из общих секретных ключей для расши­фровки этого разрешения (который, естественно, отличается от ключа, ис­пользуемого в пределах этой области) и при успешной расшифровке может быть уверен, что разрешение выдано клиенту соответствующей Kerberos-области. Полученное разрешение на доступ к ресурсам сети предъявляется целевому серверу для получения со­ответствующих услуг.

Следует, однако, учитывать, что большое число Kerberos-серверов в сети ведет к увеличению количества передаваемой идентификационной информации при связи между разны­ми Kerberos-областями. При этом увеличивается нагрузка на сеть и на сами Kerberos-серверы. Поэтому бо­лее эффективным следует считать на­личие в большой сети всего несколь­ких Kerberos-серверов с большими областями действия, нежели исполь­зование множества Kerberos-серве­ров. Тая, Kerberos-система, установ­ленная компанией Digital Equipment для большой банковской сети, объе­диняющей отделения в Нью-Йорке, Париже и Риме, имеет всего один Kerberos-сервер. При этом, несмотря на наличие в сети глобальных комму­никаций, работа Kerberos-системы практически не отразилась на произ­водительности сети.

Kerberos-5

К настоящему времени Kerberos выдержал уже четыре модификации, из которых четвертая получила наи­большее распространение. Недавно группа, продолжающая работу над Kerberos, опубликовала спецификацию пятой версии системы, основные особенности которой отражены в стандарте RFC 1510. Эта модифика­ция Kerberos имеет ряд новых свойств, из которых можно выделить следующие.

Уже рассмотренный ранее меха­низм передачи полномочий серверу на действия от имени клиента, значитель­но облегчающий идентификацию в се­ти в ряде сложных случаев, является нововведением пятой версии.

Пятая версия обеспечивает более упрощенную идентификацию пользо­вателей в удаленных Kerberos-областях, с сокращенным числом передач секретных ключей между этими облас­тями. Данное свойство, в свою очередь, базируется на механизме передачи полномочий.

Если в предыдущих версиях Kerberos для шифрования использо­вался исключительно алгоритм DES (Data Encryption Standard — Стандарт Шифрования Данных), надежность которого вызывала некоторые сомне­ния, то в данной версии возможно ис­пользование различных алгоритмов шифрования, отличных от DES.

Заключение

Многие производители сетевого и телекоммуникационного оборудова­ния обеспечивают поддержку работы с Kerberos в своих устройствах.

Следует, однако, отметить, что ис­пользование Kerberos не является ре­шением всех проблем, связанных с по­пытками несанкционированного до­ступа в сеть (например, он бессилен, если кто-либо узнал пароль пользова­теля), поэтому его наличие не исклю­чает других стандартных средств под­держания соответствующего уровня секретности в сети.

Ни одна компьютерная система защиты информации не яв­ляется абсолютно безопасной. Однако адекватные меры защи­ты значительно затрудняют доступ к системе и снижают эф­фективность усилий злоумышленника (отношение средних затрат на взлом защиты системы и ожидаемых результатов) так, что проникновение в систему становится нецелесообраз­ным. Ключевым элементом в системе безопасности является администратор системы. Какие бы средства вы ни приобретали, качество защиты будет зависеть от способностей и усилий это­го человека.

Литература

Дьяченко В.И. “Теория систем безопасности данных”, ООО “Исток”, М.- 1995г.

Information Security Service DATAPRO International,

McGraw-HTl, Inc.

ORACLE7 Server Concepts Manual. P/N 6693-70.

Trusted ORACLE7 Server Administrator's Guide. P/N d610-70.

Trusted ORACLE7 Technical Overview. P/N Al 4774.

Computer Security and Evaluations Criteria White Paper. P/NA12944.

SQL* Net v. 4 Administrator's Guide. P/N 6545-20

Multiprotocol Interchange Administrator's Guide. P/N 6544-10.

Журналы (№3-10) “Сети” за 1998 год.

Журнал “Открытые системы” за 1997-1998 годы.