Компьютерная безопасность и криптография

Основной вопрос идентификации заключается в следующем: если потенциальный пользователь (крипто) системы обращается к услугам компьютера (либо в том случае, когда он, например, захочет воспользоваться автоматическим кассиром, либо тогда, когда такому кассиру понадобится получить доступ к центральному компьютеру банка), то каким образом при каждом таком обращении этот центральный компьютер сможет удостовериться, что тот, кто к нему обращается, является именно тем абонентом, за которого он себя выдает? Классическое решение этой проблемы заключается в использовании паролей. Предполагая, что пользователь и компьютер распределили между собой некоторую конфиденциальную часть информации, последний может потребовать эту информацию от обратившегося к нему в том случае, когда его подлинность сомнительна. Ясно, что ценность такой схемы решающим образом зависит от ее способности сохранять пароли в секрете, что указывает на два потенциально слабых звена: существование где-то в памяти компьютера таблицы паролей и угрозу перехвата сообщений до их попадания в него.
Сам факт, что пароли находятся в какой-то области памяти компьютера, является очень опасным. Вне зависимости от того, насколько они хорошо спрятаны и защищены, искусный противник всегда найдет их, где бы они ни были (предпочтительно, но совсем не обязательно, если он имеет физический доступ к этому компьютеру, его оперативной памяти и файлу подкачки операционной системы). Более того, в составе персонала, обслуживающего работу большинства компьютеров, существует по крайней мере один человек, так называемый администратор системы, то есть тот ее (самый) привилегированный пользователь, который обладает всеми правами легального доступа к директории, где хранятся пароли. Сколь большим доверием другие пользователи могут облечь такого человека? Очевидно, что в самом крайнем случае в разных системах предусмотрительные пользователи должны использовать различные пароли.
Рассмотренная выше угроза может быть легко предотвращена на практике. Ключевая мысль заключается в том, что компьютеру в такой ситуации совершенно не обязательно знать действительные пароли пользователей — для него необходима лишь способность подтверждения данных паролей. Это может быть реализовано посредством использования однонаправленных функций. Компьютеру достаточно хранить лишь образы пользовательских паролей (хеши), являющиеся результатами вычисления некоторой фиксированной однонаправленной функции от каждого пароля как аргумента. Поскольку функция однонаправленна, то хранить в секрете ее саму совершенно не обязательно. Тогда всякий раз, как только какой-нибудь пользователь захочет доказать свою подлинность, он сообщает свой истинный пароль, а компьютер сразу же вычисляет от него значение этой однонаправленной функции. Затем результат вычислений сверяется с хранящейся в компьютере таблицей. Очевидно, что в данном случае противник в силу своей неспособности вычислять прообразы значений соответствующей однонаправленной функции будет вынужден признать бесполезным для определения истинных паролей пользователей распечатку такой преобразованной таблицы.
Эта схема может оказаться довольно слабой, если пользователи склонны употреблять пароли, которые можно легко угадать. В такой ситуации с помощью кого-то, кто имеет доступ к таблице (преобразованных) паролей и к алгоритму вычисления однонаправленной функции, может, зачастую довольно успешно, применяться следующая атака. Задавшись, скажем, тысячью предположительно наиболее употребимых паролей и вычислив значения однонаправленной функции от них, этот «кто-то» может затем эффективно сравнить полученные результаты с преобразованной таблицей паролей (используя при этом технику хеширования или сортировки). Тогда каждое такое успешное сравнение предоставит ему в распоряжение некоторый истинный пользовательский пароль. Ясно, что подобная атака не позволяет нарушителю раскрыть все пароли, которые он хотел бы узнать, но тем не менее она очень продуктивна в нахождении некоторых из них.
Подробнее »

Несмотря на то, что схема аутентификации позволяет Бобу достичь большой уверенности в том, что сообщение, которое он получил, исходило именно от Алисы, эта схема не позволяет ему убедить кого бы то ни было еще в том, что Алиса и в самом деле посылала полученное им сообщение. Таким образом, аутентификационные схемы могут использоваться в отношениях между двумя доверяющими друг другу сторонами, но они не способны обеспечивать улаживание возникающих между ними разногласий. Такая возможность предоставляется только благодаря существованию однонаправленных функций с потайным ходом и основанного на них более сильного понятия цифровой, или электронной, подписи.

Подробнее »

Очень часто разговаривая о аутентификации имеют ввиду лишь понятие пассивного криптоаналитика, то есть того, чья цель заключается только в прослушивании канала связи. Активный криптоаналитик (называемый также фальсификатором) идет дальше: не удовлетворяясь прослушиванием канала связи, он может также вводить свои собственные сообщения в надежде на то, что получатель при их расшифровке может поверить, что они были посланы кем-то другим. Излишне говорить, что, например, финансовые сделки должны быть защищены в первую очередь именно от подобной фальсификации, чем быть непременно засекреченными.

Подробнее »

Квантовая коммуникация [quantum key exchange] предполагает кодирование информации в квантовых состояниях, или кубитах (qubits), в отличие от классических коммуникаций, в которых используются биты (bits). Как правило, для этих квантовых состояний используются фотоны. Квантовая криптография использует определенные свойства этих квантовых состояний, для обеспечения безопасности канала связи. Есть несколько различных подходов к квантовым ключам распространения, но они могут быть разделены на две основные категории в зависимости от используемых особенностей.

Еще несколько лет назад сеть Internet использовалась в основном только для обмена почтовыми сообщениями и пересылки файлов. Однако в последние годы современные информационные технологии превратили Internet в развитую инфраструктуру, которая охватывает все основные информационные центры, мировые библиотеки, базы данных научной и правовой информации, многие государственные и коммерческие организации, биржи и банки. Любая организация может распространять информацию по всему миру, создав информационный абонентский пункт в WWW Internet.
Все большее значение приобретает электронная торговля. Число покупок по банковским картам будет расти по мере создания систем заказов в оперативном режиме Internet. Сегодня Internet может рассматриваться как огромный рынок, способный охватить практически все население планеты Земля. Пользование открытой компьютерной сетью Internet меняет способ доступа к информации о приобретении, предложении и оплате услуг, покупке товаров и расчетах. Места совершения сделок постепенно перемещаются от традиционных рынков к более комфортным для потребителя-в дом или офис. Именно поэтому производители программных и аппаратных средств, торговые и финансовые организации активно развивают различные виды и методы ведения коммерческой деятельности в Internet-электронной торговли, проявляя надлежащую заботу об обеспечении ее безопасности.
Подробнее »

Ряд социальных и экономических проблем, присущих России после распада СССР: наличие в стране высококвалифицированных специалистов, низкий уровень оплаты труда технической интеллигенции, высокий уровень криминальности в стране дают основание предположить, что проблемы мошенничества в электронных системах безналичных расчетов с использованием пластиковых карт могут стоять в России более остро по сравнению с Западом, где ежегодные потери составляют миллиарды долларов. Поэтому вопрос обеспечения безопасности функционирования электронной платежной системы и контроля доступа к финансовой информации приобретает особое значение. Ввиду недостаточного развития линий связи в России наиболее перспективны платежные системы, основанные на автономном принципе (off-line) обслуживания владельцев карточек в торговой точке или банкомате. Универсальная электронная платежная система UEPS (Universal Electronic Payment System) отвечает указанным требованиям и отличается высоким уровнем защищенности, что подтверждено результатами авторитетных международных экспертиз. Именно поэтому построение электронной платежной системы “Сберкарт” с использованием микропроцессорных карт в Сбербанке Российской Федерации базируется на технологии UEPS. Концепция и технология платежной системы UEPS разработана французской компанией NET1 International [85].
Основным технологическим принципом UEPS является осуществление всех финансовых транзакций в режиме off-line при непосредственном взаимодействии двух интеллектуальных пластиковых карт. Базовым алгоритмом шифрования информации служит алгоритм DES. Высокая криптостойкость обеспечивается использованием двойного шифрования на ключах длиной 8 байт.
В платежных системах, работающих в режиме off-line, большая часть функций по обеспечению контроля действий, по защите от мошенничества ложится на микропроцессорную карту-базовый элемент UEPS. В UEPS используются три основных типа микропроцессорных карт:
• служебные карты персонала,банка;
• торговые карты;
• карты клиента.
Все карты содержат 8-битовый микропроцессор. Приведем технические характеристики карты клиента системы UEPS.
• Процессор: SGS-Thompson, 8 бит, система команд Motorola 6805.
• Операционная система: Многозадачная операционная система чипа MCOS (Multitasking Chip Operation System).
• ОЗУ: 160 байт.
• ПЗУ: 6 Кбайт.
• ЭСППЗУ: 2 Кбайт (16 Кбит).
Подробнее »

Банкоматом называют банковский автомат для выдачи и инкассирования наличных денег при операциях с пластиковыми картами. Кроме того, банкомат позволяет держателю карты получать Информацию о текущем состоянии счета (в том числе и выписку на бумаге), а также проводить операции по перечислению средств с одного счета на другой.
Банкомат снабжен устройством для чтения- карты, а также дисплеем и клавиатурой для интерактивного взаимодействия с держателем карточки. Банкомат оснащен персональной ЭВМ, которая обеспечивает управление банкоматом и контроль его состояния. Последнее весьма важно, поскольку банкомат является хранилищем наличных денег. Для обеспечения коммуникационных функций банкоматы оснащаются платами Х.25, а иногда и модемами.
Денежные купюры в банкомате размещаются в кассетах, которые находятся в специальном сейфе. Число кассет определяет количество номиналов купюр, выдаваемых банкоматом. Размеры кассет регулируются, что позволяет заряжать банкомат практически любыми купюрами.
Банкоматы – это стационарные устройства больших габаритных размеров и веса. Примерные размеры: высота -1,5. 1,8 м, ширина и глубина-около 1 м, вес-около тонны. Более того, с целью пресечения возможных хищений их монтируют капитально. Банкоматы размещают как в охраняемых помещениях, так и непосредственно на улице.
На сегодняшний день большинство моделей банкоматов рассчитано на работу в режиме реального времени (on-line) с картами с магнитной полосой, однако появились банкоматы, способные работать со смарт-картами в автономном режиме (off-line).
Автономный режим (off-line) работы банкомата характерен тем, что банкомат функционирует независимо от компьютеров банка. Запись информации о транзакции производится на внутренний магнитный диск и выводится на встроенный принтер. Достоинствами автономного режима банкомата являются его относительная дешевизна и независимость от качества линий связи. Это весьма важно для стран с плохой телефонной связью. В то же время низкая стоимость установки напрямую обусловливает высокую стоимость эксплуатации таких банкоматов [22, 52]. Чтобы обновлять “черные списки” (стоп-списки) утраченных карточек, необходимо хотя бы раз в день специально выделенному человеку обходить и обслуживать такие банкоматы. При большом числе таких устройств подобное обслуживание затруднительно. Отказ же от ежедневного обновления списков может привести к значительным потерям для банка в случае подделки карты или при пользовании краденой картой.
Сложности возникают также при идентификации (аутентификации) клиента. Для защиты информации, хранящейся на карте с магнитной полосой, применяется ее шифрование. Для того чтобы банкоматы одного и того же банка воспринимали пластиковые карты с магнитной полосой, в них должен быть использован один ключ для шифрования (расшифрования). Компрометация его хотя бы на одном из банкоматов приведет к нарушению защиты на всех банкоматах.
Режим реального времени (on-line) характерен тем, что банкомат должен быть подсоединен непосредственно или через телефонную сеть к главному компьютеру банка. В этом случае регистрация транзакций осуществляется непосредственно на главном компьютере банка, хотя подтверждение о транзакции выдается на принтер банкомата. При реализации транзакции банкомат обменивается с главным компьютером банка тремя сообщениями
Подробнее »

Системы POS (Point-Of-Sale), обеспечивающие расчеты продавца и покупателя в точке продажи, получили широкое распространение в развитых странах и, в частности, в США. Системы POS осуществляют проверку и обслуживание дебетовых и кредитных карт покупателя непосредственно в местах продажи товаров и услуг в рамках системы электронных платежей. POS-терминалы, входящие в эти системы, размещаются на различных предприятиях торговли – в супермаркетах, на автозаправочных станциях и т.п.
POS-терминалы предназначены для обработки транзакций при финансовых расчетах с использованием пластиковых карт с магнитной полосой и смарт-карт. Использование POS-терминалов позволяет автоматизировать операции по обслуживанию этих карт и существенно уменьшить время обслуживания. Возможности и комплектация POS-терминалов варьируются в широких пределах, однако типичный современный POS-терминал снабжен устройствами считывания как с карт с магнитной полосой, так и со смарт-карт; энергонезависимой памятью; портами для подключения PIN-кла-виатуры (клавиатуры для набора клиентом PIN-кода); принтера; соединения с персональным компьютером или электронным кассовым аппаратом.
Обычно POS-терминал бывает также оснащен модемом с возможностью автодозвона. POS-терминал обладает “интеллектуальными” возможностями-его можно программировать. В качестве языков программирования используются язык ассемблера, а также диалекты языков Си и Бейсик. Все это позволяет проводить авторизацию карт с магнитной полосой в режиме реального времени (on-line) и использовать при работе со смарт-картами автономный режим (off-line) с накоплением протоколов транзакций. Эти протоколы транзакций передаются в процессинговый центр во время сеансов связи. Во время этих сеансов POS-терминал может также принимать и запоминать информацию, передаваемую ЭВМ про-цессингового центра. В основном это бывают стоп-листы.
Стоимость POS-терминалов в зависимости от комплектации и возможностей может меняться от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов, хотя обычно не превышает полутора-двух тысяч долларов. Размеры и вес POS-терминала сопоставимы с аналогичными параметрами телефонного аппарата.
Схема системы POS приведена на рис. 9.4. Покупатель для оплаты покупки предъявляет свою дебетовую или кредитную карту и вводит значение PIN для подтверждения личности. Продавец, в свою очередь, вводит сумму денег, которую необходимо уплатить
Подробнее »

Испытанным способом идентификации держателя банковской карты является использование секретного персонального идентификационного номера PIN. Значение PIN должно быть известно только держателю карты. Длина PIN должна быть достаточно большой, чтобы вероятность угадывания злоумышленником правильного значения с помощью атаки полного перебора значений была приемлемо малой. С другой стороны, длина PIN должна быть достаточно короткой, чтобы дать возможность держателям карт запомнить его значение. Рекомендуемая длина PIN составляет 4…8 десятичных цифр, но может достигать 12.
Предположим, что PIN имеет длину четыре цифры, тогда противник, пытающийся подобрать значение PIN к банковской карте, стоит перед проблемой выбора одной из десяти тысяч возможностей. Если число попыток ввода некорректного значения PIN ограничивается пятью на карту в день, этот противник имеет шансы на успех менее чем 1:2000. Но на следующий день противник может попытаться снова, и его шансы увеличиваются до 1:1000. Каждый следующий день увеличивает вероятность успеха противника. Поэтому многие банки вводят абсолютный предел на число неверных попыток ввода PIN на карту, чтобы исключить атаку такого рода. Если установленный предел превышен, считается, что данная карта неправильная, и ее отбирают.
Значение PIN однозначно связано с соответствующими атрибутами банковской карты, поэтому PIN можно трактовать как подпись держателя карточки. Чтобы инициировать транзакцию, держатель карты, который использует POS-терминал, вставляет свою карту в специальную щель считывателя и вводит свой PIN, используя специальную клавиатуру терминала. Если введенное значение PIN и номер счета клиента, записанный на магнитной полосе карты, согласуются между собой, тогда инициируется транзакция.
Защита персонального идентификационного номера PIN для банковской карты является критичной для безопасности всей платежкой системы. Банковские карты могут быть потеряны, украдены или подделаны. В таких случаях единственной контрмерой против несанкционированного доступа остается секретное значение PIN. Вот почему открытая форма PIN должна быть известна только законному владельцу карты. Она никогда не хранится и не передается в рамках системы электронных платежей. Очевидно, значение PIN нужно держать в секрете в течение всего срока действия карты.
Метод генерации значения PIN оказывает существенное влияние на безопасность электронной платежной системы. Вообще, персональные идентификационные номера могут формироваться либо банком, либо держателями карт. В частности, клиент различает два типа PIN [22]:
• PIN, назначенный ему банком, выдавшим карту;
• PIN, выбираемый держателем карты самостоятельно.
Если PIN назначается банком, банк обычно использует один из двух вариантов процедур генерации PIN.
При первом варианте PIN генерируется криптографически из номера счета держателя карточки. Процесс генерации назначаемого PIN из номера счета показан на рис. 9.3. Сначала номер счета клиента дополняется нулями или другой константой до 16 шестна-дцатеричных цифр (8 байт). Затем получившиеся 8 байт шифруются по алгоритму DES с использованием секретного ключа. Из полученного шифртекста длиной 8 байт поочередно выделяют 4-битовые блоки, начиная с младшего байта. Если число, образуемое этими битами, меньше 10, то полученная цифра включается в PIN, иначе это значение не используется. Таким путем обрабатывают все 64 бита (8 байт). Если в результате обработки не удалось получить сразу требуемое количество десятичных цифр, то обращаются к неиспользованным 4-битовым блокам, из которых вычитают 10.
Подробнее »

Применение POS-терминалов и банкоматов возможно при использовании некоторого носителя информации, который мог бы идентифицировать пользователя и хранить определенные учетные данные. В качестве такого носителя информации выступают пластиковые карты.
Пластиковая карта представляет собой пластину стандартных размеров (85,6×53,9×0,76 мм), изготовленную из специальной, устойчивой к механическим и термическим воздействиям пластмассы. Одна из основных функций пластиковой карты-обеспечение идентификации использующего ее лица как субъекта платежной системы. Для этого на пластиковую карту наносят логотипы банка-эмитента и платежной системы, обслуживающей эту карту, имя держателя карты, номер его счета, срок действия карты и т.п. Кроме того, на карте может присутствовать фотография держателя и его подпись. Алфавитно-цифровые данные-имя, номер счета и др.-могут быть эмбоссированы, т.е. нанесены рельефным шрифтом. Это дает возможность при ручной обработке принимаемых к оплате карт быстро перенести данные на чек с помощью специального устройства-импринтера, осуществляющего “прокатывание” карты (аналогично получению второго экземпляра при использовании копировальной бумаги).
По принципу действия различают пассивные и активные пластиковые карты. Пассивные пластиковые карты всего лишь хранят информацию на том или ином носителе. К ним относятся пластиковые карты с магнитной полосой.
Подробнее »

Электронной платежной системой называют совокупность методов и реализующих их субъектов, обеспечивающих в рамках системы использование банковских пластиковых карт в качестве платежного средства.
Пластиковая карта – это персонифицированный платежный инструмент, предоставляющий пользующемуся этой картой лицу возможность безналичной оплаты товаров и услуг, а также получения наличных средств в банковских автоматах и отделениях банков. Предприятия торговли и сервиса и отделения банков, принимающие карту в качестве платежного инструмента, образуют приемную сеть точек обслуживания карты.
При создании платежной системы одной из основных решаемых задач является выработка и соблюдение общих правил обслуживания карт, выпущенных входящими в платежную систему эмитентами, проведения взаиморасчетов и платежей. Эти правила охватывают как чисто технические аспекты операций с картами -стандарты данных, процедуры авторизации, спецификации на используемое оборудование и другие, так и финансовые аспекты обслуживания карт- процедуры расчетов с предприятиями торговли и сервиса, входящими в состав приемной сети, правила взаиморасчетов между банками и т.д.
Подробнее »

Ящик черный [black-box] — конечный автомат, у которого известны только входной и выходной алфавиты и доступны для наблюдения выходные последовательности при произвольных входных последовательностях. Если дополнительно известна оценка числа состояний автомата, то говорят о ящике черном относительном.

Шифрование сеанса [session encryption] — способ реализации сеанса связи между двумя сторонами, при котором все передаваемые в процессе его выполнения сообщения шифруются на специально сгенерированном для данного сеанса ключе сеансовом.

Шифрование программное [software encryption] — шифрование, выполняемое только с применением средств криптографических программных.

Шифрование аппаратное [hardware encryption] — шифрование, выполняемое с применением средств криптографических аппаратных

Энтропия алгоритмическая [algorithmic entropy, kolmogorov complexity entropy] — введенная А. Н. Колмогоровым мера количества информации, необходимого для описания конечного объекта. Под э. а. двоичного слова понимают сложность этого слова относительно оптимального способа его описания. (См. сложность последовательности по Колмогорову). Понятие алгоритмической энтропии связано с понятием энтропии случайной величины (по К.Шеннону).

Шифртекст [ciphertext] — текст, полученный в результате зашифрования текста открытого.

Шифрсистема RSA [RSA cryptosystem] — шифрсистема асимметричная, реализующая алгоритм шифрования RSA.

Шифрсистема симметричная [secret key cryptosystem, symmetric cryptosystem, син. шифрсистема с ключом секретным] — система шифрования, в которой симметричным образом используются секретные ключи зашифрования и ключи расшифрования. В ш. с. ключи зашифрования и расшифрования в большинстве случаев совпадают, а в остальных случаях один легко определяется по другому. Стойкость криптографическая ш. с. определяется трудоемкостью, с которой противник и/или нарушитель может вычислить любой из секретных ключей, и оценивается при общепринятом допущении, что противнику и/или нарушителю известны все элементы шифрсистемы, за исключением ключа секретного (правило Керкгоффса).

Шифрсистема поточная [stream ciphering system] — система шифрования, в которой функция зашифрования реализуется алгоритмом зашифрования поточным.

Шифрсистема блочная [block ciphering system] — система шифрования, в которой функция зашифрования реализуется алгоритмом зашифрования блочным.

Шифрсистема асимметричная [public-key cryptosystem, asymmetric cryptosystem, син. шифрсистема с ключом открытым] — система шифрования, в которой асимметричным образом используются ключи двух видов — ключи открытые и ключи секретные. Ключ открытый участника протокола задает процесс зашифрования направляемых в его адрес сообщений и является общедоступным. Ключ секретный участника протокола задает процесс расшифрования направляемых в его адрес сообщений и хранится им в тайне. Стойкость криптографическая ш. а. определяется трудоемкостью, с которой противник и/или нарушитель может вычислить ключ секретный, исходя из знания ключа открытого и другой дополнительной информации о шифрсистеме.

Подробнее »

Шифр совершенный [perfect cipher] — шифр, при использовании которого текст шифрованный не дает противнику, не знающему ключа секретного, никакой информации о тексте открытом, т.е. условное распределение на множестве текстов открытых при заданном тексте шифрованном совпадает с безусловным распределением на множестве текстов открытых.

Шифр перестановки [permutation cipher] — шифр, в котором текст (сообщение) шифрованный получается из текста (сообщения) открытого перестановкой блоков текста (сообщения) открытого.

Шифр замены простой [substitution cipher] — шифр, в котором функция зашифрования состоит в замене блоков текста (сообщения) открытого блоками текста (сообщения) шифрованного в соответствии с ключом, представляющим собой подстановку на множестве блоков текста. См. также ключ коммутаторный.