Главная Коллекция "Revolution" Программирование, компьютеры и кибернетика Организация безопасности программного обеспечения компьютерных систем

Организация безопасности программного обеспечения компьютерных систем

Сущность безопасности программного обеспечения, разработка терминологии в этой области. Вредоносные программы как эффективные компьютерные программы. Угрозы безопасности программного обеспечения и примеры их реализации в современном компьютерном мире.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.11.2017
Размер файла 69,5 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация безопасности программного обеспечения компьютерных систем

ВВЕДЕНИЕ

Современный компьютерный мир представляет собой разнообразную и весьма сложную совокупность вычислительных устройств, систем обработки информации, телекоммуникационных технологий, программного обеспечения и высокоэффективных средств его проектирования. Вся эта многогранная и взаимосвязанная метасистема решает огромный круг проблем в различных областях человеческой деятельности, от простого решения школьных задач на домашнем персональном компьютере до управления сложными технологическими процессами.

Чем сложнее задача автоматизации и чем ответственнее область, в которой используются компьютерные информационные технологии, тем все более и более критичными становятся такие свойства как надежность и безопасность информационных ресурсов, задействованных в процессе сбора, накопления, обработки, передачи и хранения компьютерных данных. Вредоносные воздействия на информацию в процессе функционирования компьютерных систем (КС) различного назначения осуществляется с целью нарушения ее конфиденциальности, целостности и доступности. Решение задач, связанных с предотвращением воздействия непосредственно на информацию, осуществляется в рамках комплексной проблемы обеспечения безопасности информации и имеет достаточно развитую научно-методическую базу. При этом, рассматривая информацию как активный эксплуатируемый ресурс, можно говорить о том, что процесс обеспечения безопасности информации включает в себя и обеспечение безопасности программного обеспечения КС. Данный аспект обеспечения безопасности информации и средств ее обработки именуется эксплуатационной безопасностью, так как соответствует этапу применения КС. В то же время, в последнее время появились новые проблемы обеспечения безопасности, связанные с информационными технологиями, которые, по мнению ряда зарубежных и отечественных экспертов в области их создания и применения, в значительной степени определяют эффективность создаваемых компьютерных систем.

Мировые исследования последних лет показали, что функциональные и надежностные характеристики КС определяются качеством и надежностью программного обеспечения, входящего в их состав. Кроме проблем качества и надежности программного обеспечения при создании КС фундаментальная проблема его безопасности приобретает все большую актуальность. При этом в рамках данной проблемы на первый план выдвигается безопасность технологий создания программного обеспечения компьютерных систем. Данный аспект проблемы безопасности программных комплексов является сравнительно новым и связан с возможностью внедрения в тело программных средств на этапе их разработки (или модификации в ходе авторского сопровождения) так называемых "программных закладок". В связи с этим все более актуальным становится проблема обеспечения технологической безопасности программного обеспечения КС различного уровня и назначения.

Таким образом, необходимость внесение в программное обеспечение защитных функций на всем протяжении его жизненного цикла от этапа уяснения замысла на разработку программ до этапов испытаний, эксплуатации, модернизации и сопровождения программ не вызывает сомнений.

В связи с этим рассмотрены методологические основы построения защищенного программного обеспечения различных объектов автоматизации. Описаны жизненный цикл современных программных комплексов, модели угроз и принципы обеспечения безопасности программного обеспечения.

1.ЗАЧЕМ И ОТ КОГО НУЖНО ЗАЩИЩАТЬ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Безопасность программного обеспечения (ПО) в широком смысле является свойством данного ПО функционировать без проявления различных негативных последствий для конкретной компьютерной системы. Под уровнем безопасности ПО понимается вероятность того, что при заданных условиях в процессе его эксплуатации будет получен функционально пригодный результат. Причины, приводящие к функционально непригодному результату могут быть разными: сбои компьютерных систем, ошибки программистов и операторов, дефекты в ПО. При этом дефекты принято рассматривать двух типов: преднамеренные и непреднамеренные. Первые являются, как правило, результатом злоумышленных действий, вторые - ошибочных действий человека.

При исследовании проблем защиты ПО от преднамеренных дефектов неизбежна постановка следующих вопросов:

· кто потенциально может осуществить практическое внедрение программных дефектов деструктивного воздействия в исполняемый программный код;

· каковы возможные мотивы действий субъекта, осуществляющего разработку таких дефектов;

· как можно идентифицировать наличие программного дефекта;

· как можно отличить преднамеренный программный дефект от программной ошибки;

· каковы наиболее вероятные последствия активизации деструктивных программных средств при эксплуатации КС.

При ответе на первый вопрос следует отметить, что это: непосредственные разработчики алгоритмов и программ для компьютерных систем. Они хорошо знакомы с технологией разработки программных средств, имеют опыт разработки алгоритмов и программ для конкретных прикладных систем, знают тонкости существующей технологии отработки и испытаний программных компонентов и представляют особенности эксплуатации и целевого применения разрабатываемой КС. Кроме того, при эксплуатации программных комплексов возможен следующий примерный алгоритм внесения программного дефекта: дизассемблирование исполняемого программного кода, получение исходного текста, привнесение в него деструктивной программы, повторная компиляция, корректировка идентификационных признаков программы (в связи с необходимостью получения программы "схожей" с оригиналом). Таким образом, манипуляции подобного рода могут сделать и посторонние высококлассные программисты, имеющие опыт разработки и отладки программ на ассемблерном уровне.

В качестве предположений при ответе на второй вопрос следует отметить, что алгоритмические и программные закладки могут быть реализованы в составе программного компонента вследствие следующих факторов:

· в результате инициативных злоумышленных действий непосредственных разработчиков алгоритмов и программ;

· в результате штатной деятельности специальных служб и организаций, а также отдельных злоумышленников;

· в результате применения инструментальных средств проектирования ПО, несущих вредоносное свойство автоматической генерации деструктивных программных средств.

Для описания мотивов злоумышленных действий при разработке программных компонентов необходим психологический "портрет" злоумышленника, что требует проведения специальных исследований психологов и криминологов в области психологии программирования (психологии криминального программирования, см. раздел 4.4). Однако некоторые мотивы очевидны уже сейчас и могут диктоваться следующим:

· неустойчивым психологическим состоянием алгоритмистов и программистов, обусловленным сложностью взаимоотношений в коллективе, перспективой потерять работу, резким снижением уровня благосостояния, отсутствием уверенности в завтрашнем дне и т.п., в результате чего может возникнуть, а впоследствии быть реализована, мысль отмщения;

· неудовлетворенностью личных амбиций непосредственного разработчика алгоритма или программы, считающего себя непризнанным талантом, в результате чего может появиться стремление доказать и показать кому-либо (в том числе и самому себе) таким способом свои высокие интеллектуальные возможности;

· перспективой выезда за границу на постоянное место жительства (перспективной перехода в другую организацию, например, конкурирующую) с надеждой получить вознаграждение за сведения о программной закладке и механизме ее активизации, а также возможностью таким способом заблокировать применение определенного класса программных средств по избранному месту жительства;

· потенциальной возможностью получить вознаграждение за устранение возникшего при испытаниях или эксплуатации системы "программного отказа" и т.п.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что в конструировании вредоносной программы, так или иначе, присутствует притягательное творческое начало, которое само по себе может стать целью. При этом сам "творец" может слабо представлять все возможные результаты и последствия применения своей "конструкции", либо вообще не задумываться о них.

Таким образом, правомерно утверждать, что вредоносные программы, в отличие от широко применяемых электронных закладок, являются более изощренными объектами, обладающими большей скрытностью и эффективностью применения.

2.УГРОЗЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПРИМЕРЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ В СОВРЕМЕННОМ КОМПЬЮТЕРНОМ МИРЕ

Угрозы безопасности информации и программного обеспечения КС возникают как в процессе их эксплуатации, так и при создании этих систем, что особенно характерно для процесса разработки ПО, баз данных и других информационных компонентов КС.

Наиболее уязвимы с точки зрения защищенности информационных ресурсов являются так называемые критические компьютерные системы. Под критическими компьютерными системами будем понимать сложные компьютеризированные организационно-технические и технические системы, блокировка или нарушение функционирования которых потенциально приводит к потере устойчивости организационных систем государственного управления и контроля, утрате обороноспособности государства, разрушению системы финансового обращения, дезорганизации систем энергетического и коммуникационно - транспортного обеспечения государства, глобальным экологическим и техногенным катастрофам.

При решении проблемы повышения уровня защищенности информационных ресурсов КС необходимо исходить из того, что наиболее вероятным информационным объектом воздействия будет выступать программное обеспечение, составляющее основу комплекса средств получения, семантической переработки, распределения и хранения данных, используемых при эксплуатации критических систем.

В настоящее время одним из наиболее опасных средств информационного воздействия на компьютерные системы являются программы - вирусы или компьютерные вирусы.

Наибольшее распространение компьютерные вирусы получили с развитием персональных ЭВМ (ПЭВМ) и появлением микропроцессоров фирмы Intel. Это обусловлено тем, что для ПЭВМ наиболее распространенными операционными системами (ОС) были и используются по настоящее время (в новых версиях) ОС MS-DOS и ОС Windows, которые по многим параметрам открыты и беззащитны к вирусной угрозе. В известных классификациях вирусов [3,59] более 90% от их общего числа составляют именно вирусы для среды этих операционных систем. Для наиболее распространенных современных сетевых и многозадачных операционных систем ряда Windows, OS/2 и клона Unix по сравнению с этим вирусов обнаружено не столь много.

В последние 10-15 лет компьютерные вирусы нанесли значительный ущерб, как отдельным средствам вычислительной техники, так и сложным телекоммуникационным системам различного назначения. Интенсивные проявления вирусных заражений начались примерно в середине 80-х годов. Так, с 1986 по 1989 год было зарегистрировано 450 случаев проникновения через сеть INTERNET компьютерных вирусов в сеть Министерства обороны США DDN, из которых 220 были классифицированы как успешные. Только стоимость операций по выявлению источников вирусных атак в DDN превысила 100 тысяч долларов. Факты попыток проникновения с использованием компьютерных вирусов в информационные банки критических систем в первой половине 80-х были зарегистрированы в различных сетях США, Франции, Великобритании, ФРГ, Израиля, Пакистана и Японии. По мнению исследователей, после заражения одной ЭВМ в сети среднее время заражения следующего узла сети составляет от 10 до 20 минут. При такой интенсивности размножения некоторые вирусы способны за несколько часов вывести из строя всю сеть.

Классическим примером широкомасштабной вирусной угрозы является известный вирус Морриса, выведший 21 ноября 1988 на 24 часа из строя сеть ARPARNET. Промышленная ассоциация компьютерных вирусов (Computer Virus Industry Association - CVIA) выполнила детальный анализ расходов, связанных с действием этого вируса, заразившего 7,3% или 6200 из 85200 компьютеров сети. Пользователи потеряли свыше 8 млн. часов рабочего времени, а операторы и администраторы сети потратили около 1,13 млн. человеко-часов на то, чтобы привести сеть в рабочее состояние. Расходы от потерянной возможности доступа в сеть и средства, затраченные на ее восстановление, составили 98 млн. долларов. К декабрю 1988 г. в Ливерморской лаборатории США (Lawrence Livermore National Laboratories), которая занимается, в том числе, разработкой ядерного оружия 3-го поколения, было зафиксировано не менее 10 попыток проникновения в сеть лаборатории через каналы связи со Стэндфордским университетом, университетом штата Вашингтон и через сеть INTERNET. В результате было поражено 800 компьютеров. В том же году было зафиксировано 200 попыток заражения (из них 150 - успешных) глобальной компьютерной сети NASA. Причем 16 мая в течение 7 часов было заражено 70 ЭВМ, а после заражения в них была создана специальная программа для облегчения проникновения в сеть в будущем. Наиболее характерные исторические примеры проявления компьютерных вирусов и тенденции их роста в настоящее время можно найти в таблице 1.1 и на рис.1.1.

В качестве основных средств вредоносного (деструктивного) воздействия на КС необходимо, наряду с другими средствами информационного воздействия, рассматривать алгоритмические и программные закладки.

Под алгоритмической закладкой будем понимать преднамеренное завуалированное искажение какой-либо части алгоритма решения задачи, либо построение его таким образом, что в результате конечной программной реализации этого алгоритма в составе программного компонента или комплекса программ, последние будут иметь ограничения на выполнение требуемых функций, заданных спецификацией, или вовсе их не выполнять при определенных условиях протекания вычислительного процесса, задаваемого семантикой перерабатываемых программой данных. Кроме того, возможно появление у программного компонента функций, не предусмотренных прямо или косвенно спецификацией, и которые могут быть выполнены при строго определенных условиях протекания вычислительного процесса.

Под программной закладкой будем понимать совокупность операторов и (или) операндов, преднамеренно в завуалированной форме включаемую в состав выполняемого кода программного компонента на любом этапе его разработки. Программная закладка реализует определенный несанкционированный алгоритм с целью ограничения или блокирования выполнения программным компонентом требуемых функций при определенных условиях протекания вычислительного процесса, задаваемого семантикой перерабатываемых программным компонентом данных, либо с целью снабжения программного компонента не предусмотренными спецификацией функциями, которые могут быть выполнены при строго определенных условиях протекания вычислительного процесса.

Действия алгоритмических и программных закладок условно можно разделить на три класса: изменение функционирования вычислительной системы (сети), несанкционированное считывание информации и несанкционированная модификация информации, вплоть до ее уничтожения. В последнем случае под информацией понимаются как данные, так и коды программ. Следует отметить, что указанные классы воздействий могут пересекаться.

Год

События, цифры, факты

21.11. 1988

Вирус Морриса на 24 часа вывел из строя сеть ARPANET. Ущерб составил 98 млн. долларов.

1988

Зафиксировано 200 попыток заражения вирусами (150 - успешных) глобальной компьютерной сети NASA. Причем 16 мая в течение 7 часов было заражено 70 ЭВМ.

с 20.03. по 9.09. 1988

Промышленная ассоциация компьютерных вирусов (Computer Vi-rus Industry Association - CVIA) зарегистрировала 61795 случаев заражения вирусами различных информационных систем по всему миру.

1986 - 1989

Зарегистрировано 450 случаев попыток НСД и заражения вирусами (220 - успешные) сети МО США DDN. Длительность цикла проникновения и выборки информации не превышала 1 мин.

1992

В США было заражено чуть более одного из каждых десяти офисных компьютеров (данные для более, чем 60000 ПЭВМ фирм Mac, Atari, Amiga, PC)

1994

Национальная аудиторская служба Великобритании (National Audit Office - NAO) зарегистрировала 562 случая заражения вирусами компьютерных систем британских правительственных организаций, что в 3.5 раза превышает уровень 1993 г.

1995

В космическом центре Джонсона NASA зарегистрировано 52 случая заражения компьютеров Mac и PC вирусам. Время, затраченное на их устранение, составило более 350 часов

1995

Появление макровирусов. Изменение динамики процентного содержания макровирусов в общем числе компьютерных вирусов с 16% в январе 1995 г. до 44% в ноябре 1995 г.

1995

В сети Bitnet (международная академическая сеть) за 2 часа вирус, замаскированный под рождественское поздравление, заразил более 500 тысяч компьютеров по всему миру, при этом сеть IBM прекратила вообще работу на несколько часов.

Декабрь 1996

Компьютерная атака на WebCom (крупнейшего провайдера услуг WWW в США) вывела из строя на 40 часов больше 3000 абонентских пунктов WWW. Атака представляла собой "синхронный поток", которая блокирует функционирование сервера и приводит к "отказу в обслуживании". Поиск маршрута атаки длился 10 часов.

Рис. 1.1. График роста компьютерных вирусов

В первом классе воздействий выделим следующие:

· уменьшение скорости работы вычислительной системы (сети);

· частичное или полное блокирование работы системы (сети);

· имитация физических (аппаратурных) сбоев работы вычислительных средств и периферийных устройств;

· переадресация сообщений;

· обход программно-аппаратных средств криптографического преобразования информации;

· обеспечение доступа в систему с непредусмотренных периферийных устройств.

Несанкционированное считывание информации, осуществляемое в автоматизированных системах, направлено на:

· считывание паролей и их отождествление с конкретными пользователями;

· получение секретной информации;

· идентификацию информации, запрашиваемой пользователями;

· подмену паролей с целью доступа к информации;

· контроль активности абонентов сети для получения косвенной информации о взаимодействии пользователей и характере информации, которой обмениваются абоненты сети.

Несанкционированная модификация информации является наиболее опасной разновидностью воздействий программных закладок, поскольку приводит к наиболее опасным последствиям. В этом классе воздействий можно выделить следующие:

· разрушение данных и кодов исполняемых программ внесение тонких, трудно обнаруживаемых изменений в информационные массивы;

· внедрение программных закладок в другие программы и подпрограммы (вирусный механизм воздействий);

· искажение или уничтожение собственной информации сервера и тем самым нарушение работы сети;

· модификация пакетов сообщений.

Из изложенного следует вывод о том, что алгоритмические и программные закладки имеют широкий спектр воздействий на информацию, обрабатываемую вычислительными средствами в КС. Следовательно, при контроле технологической безопасности программного обеспечения необходимо учитывать его назначение и состав аппаратных средств и общесистемного программного обеспечения (программно-аппаратную среду) КС.

С точки зрения времени внесения программных закладок в программы их можно разделить на две категории: априорные и апостериорные, то есть закладки, внесенные при разработке ПО (или "врожденные") и закладки, внесенные при испытаниях, эксплуатации или модернизации ПО (или "приобретенные") соответственно. Хотя последняя разновидность закладок и относятся больше к проблеме обеспечения эксплуатационной, а не технологической безопасности ПО, однако методы тестирования программных комплексов, вероятностные методы расчета наличия программных дефектов и методы оценивания уровня безопасности ПО могут в значительной мере пересекаться и дополнять друг друга. Тем более что действие программной закладки после того как она была внесена в ПО либо на этапе разработки, либо на последующих этапах жизненного цикла ПО, практически не будет ничем не отличаться.

Таким образом, рассмотренные программные средства деструктивного воздействия по своей природе носят, как правило, разрушительный, вредоносный характер, а последствия их активизации и применения могут привести к значительному или даже непоправимому ущербу в тех областях человеческой деятельности, где применение компьютерных систем является жизненно необходимым. В связи с этим такие вредоносные программы будем называть разрушающими программными средствами (РПС), а их обобщенная классификация может выглядеть следующим образом:

· компьютерные вирусы - программы, способные размножаться, прикрепляться к другим программам, передаваться по линиям связи и сетям передачи данных, проникать в электронные телефонные станции и системы управления и выводить их из строя;

· программные закладки - программные компоненты, заранее внедряемые в компьютерные системы, которые по сигналу или в установленное время приводятся в действие, уничтожая или искажая информацию, или дезорганизуя работу программно-технических средств;

· способы и средства, позволяющие внедрять компьютерные вирусы и программные закладки в компьютерные системы и управлять ими на расстоянии.

3.БАЗОВЫЕ НАУЧНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ, ПРИНЯТАЯ АКСИОМАТИКА И ТЕРМИНОЛОГИЯ

Теоретические основы

Развитие теоретических основ создания и применения сложных систем управления существенно зависит от темпов развития информатики - комплекса наук, изучающих закономерности проявления и движения информации, ее источники, информационные потоки, информационные процессы в различных областях деятельности человека, методы и средства накопления, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ и других технических средств. В то же время, информатика является лишь обеспечивающим звеном в общей системе научных основ управления, которые опираются на теоретический фундамент кибернетики.

Кибернетический подход к созданию систем управления организационно-технического типа состоит в том, чтобы в необходимой мере были учтены информационные и динамические свойства всех элементов системы, функционирующей на основе принципов обратной связи, для выполнения целевых задач.

Теоретическим базисом информатики является теория информации, которая входит на правах самостоятельного раздела в кибернетику и включает методы математического описания и исследования информационных процессов различной природы, методы передачи, обработки, хранения, извлечения и классификации информации в различных областях деятельности. Информатика включает в себя методы теории информации, но применительно к техническим системам ее обработки.

Создание любой компьютерной системы невозможно без разработки и оптимизации алгоритмического обеспечения. Основой создания алгоритмического обеспечения является теория алгоритмов - раздел математики, изучающий процедуры (алгоритмы) вычислений и математические объекты, которые могут быть определены на базе методов теорий множеств, отношений и функционалов. Причем наиболее важными для решений проблем функционирования программного обеспечения КС являются такие разделы этой теории, как теория вычислительных процедур и теория сложности алгоритмов. Теория вычислительных процедур изучает различные классы автоматов с точки зрения их алгоритмических возможностей, а также процессы вычислений, порождаемые автоматами различных классов. Теория сложности алгоритмов изучает методы получения оценок сложности вычислений различных функций и классов функций. Эти две теории послужили основой создания в рамках информатики раздела, именуемого прикладной теорией алгоритмов и изучающего математические модели дискретных систем, входящих в состав систем управления. Прикладная теория алгоритмов в значительной мере определяет основное содержание процессов исследования функциональных свойств и характеристик элементов систем управления, а также может использоваться для синтеза алгоритмического обеспечения комплексов средств автоматизации, входящих в состав компьютерных систем.

Построение сложных программных комплексов для КС предполагает необходимость исследования не только методов повышения качества программного обеспечения, но и методов обеспечения его надежности на всех этапах жизненного цикла КС. Это обстоятельство обуславливает использование при исследовании и разработке КС методов теории управления качеством ПО и методов обеспечения надежности программ. Теория обеспечения качества программного обеспечения изучает методы подтверждения его качества и связанной с ним документации с целью получения гарантии, что создаваемые и используемые программы во всех отношениях соответствует своему назначению. Теория надежности программного обеспечения, являясь разделом теории надежности технических систем, изучает вероятностные и сложностные аспекты способности программ выполнять возложенные на нее функции при поступлении требований на их выполнение.

Совокупность этих теорий, хотя и охватывает различные области организации процессов разработки и эксплуатации компьютерных систем позволяет, тем не менее, структурировать проблему обеспечения безопасности программных комплексов, проводить анализ процессов во всех аспектах функционирования компьютерной системы (морфологическом, функциональном, информационном и прагматическом). Следовательно, возникает необходимость изучения научного направления, именуемого - теорией обеспечения безопасности программ и их комплексов, интегрирующей основные научные положения прикладной теории алгоритмов, теории управления качеством программного обеспечения, теории надежности и с единых системных позиций изучающей методы предотвращения случайного или преднамеренного раскрытия, искажения или уничтожения хранимой, обрабатываемой и передаваемой информации в компьютерных системах, а также предотвращения нарушения их функционирования.

Основные предположения и ограничения

В качестве вычислительной среды рассматривается совокупность установленных для данной КС алгоритмов использования системных ресурсов, программного и информационного обеспечения, которая потенциально может быть представлена пользователю для решения прикладных задач. Операционной средой является совокупность функционирующих в данный момент времени элементов вычислительной среды, участвующих в процессе решения конкретной задачи пользователя.

Принципиально возможность программного воздействия определяется открытостью вычислительной системы, под которой понимается предоставление пользователю возможности формировать элементную базу вычислительной среды под свои задачи, а также возможность использовать в полном объеме системные ресурсы, что является неотъемлемым признаком автоматизированных рабочих мест на базе персональных ЭВМ.

В качестве средства борьбы с "пассивными" методами воздействия допускается создание служб безопасности, ограничивающих доступ пользователей к элементам вычислительной среды, в первую очередь к программам обработки чувствительной информации. Предполагается, что возможности "активных" методов воздействия значительно шире.

Необходимым условием для отнесения программы к классу разрушающих программных средств является наличие в ней процедуры нападения, которую можно определить как процедуру нарушения целостности вычислительной среды, поскольку объектом нападения РПС всегда выступает элемент этой среды.

При этом необходимо учитывать два фактора:

· любая прикладная программа, не относящаяся к числу РПС, потенциально может содержать в себе алгоритмические ошибки, появление которых при ее функционировании приведет к непреднамеренному разрушению элементов вычислительной среды;

· любая прикладная или сервисная программа, ориентированная на работу с конкретными входными данными может нанести непреднамеренный ущерб элементам операционной или вычислительной среды в случае, когда входные данные либо отсутствуют, либо не соответствуют заданным форматам их ввода в программу.

Для устранения указанной неопределенности по отношению к испытываемым программам следует исходить из предположения, что процедура нарушения целостности вычислительной среды введена в состав ПО умышленно. Кроме условия необходимости, целесообразно ввести условия достаточности, которые обеспечат возможность описания РПС различных классов:

· достаточным условием для отнесения РПС к классу компьютерных вирусов является наличие в его составе процедуры саморепродукции;

· достаточным условием для отнесения РПС к классу средств несанкционированного доступа являются наличие в его составе процедуры преодоления защиты и отсутствия процедуры саморепродукции;

· достаточным условием для отнесения РПС к классу программных закладок является отсутствие в его составе процедур саморепродукции и преодоления защиты.

Предполагается наличие в РПС следующего набора возможных функциональных элементов:

· процедуры захвата (получения) управления;

· процедуры самомодификации ("мутации");

· процедуры порождения (синтеза);

· процедуры маскировки (шифрования).

Этих элементов достаточно для построения обобщенной концептуальной модели РПС, которая отражает возможную структуру (на семантическом уровне) основных классов РПС.

Используемая терминология

Разработка терминологии в области обеспечения безопасности ПО является базисом для формирования нормативно-правового обеспечения и концептуальных основ по рассматриваемой проблеме. Единая терминологическая база является ключом к единству взглядов в области, информационной безопасности, стимулирует скорейшее развитие методов и средств защиты ПО. Термины освещают основные понятия, используемые в рассматриваемой области на данный период времени. Определения освещают толкование конкретных форм, методов и средств обеспечения информационной безопасности.

Термины и определения

Непреднамеренный дефект - объективно и (или) субъективно образованный дефект, приводящий к получению неверных решений (результатов) или нарушению функционирования КС.

Преднамеренный дефект - криминальный дефект, внесенный субъектом для целенаправленного нарушения и (или) разрушения информационного ресурса.

Разрушающее программное средство (РПС) - совокупность программных и/или технических средств, предназначенных для нарушения (изменения) заданной технологии обработки информации и/или целенаправленного разрушения извне внутреннего состояния информационно-вычислительного процесса в КС.

Средства активного противодействия - средства защиты информационного ресурса КС, позволяющие блокировать канал утечки информации, разрушающие действия противника, минимизировать нанесенный ущерб и предотвращать дальнейшие деструктивные действия противника посредством ответного воздействия на его информационный ресурс.

Несанкционированный доступ - действия, приводящие к нарушению безопасности информационного ресурса и получению секретных сведений.

Нарушитель (нарушители) - субъект (субъекты), совершающие несанкционированный доступ к информационному ресурсу.

Модель угроз - вербальная, математическая, имитационная или натурная модель, формализующая параметры внутренних и внешних угроз безопасности ПО.

Оценка безопасности ПО - процесс получения количественных или качественных показателей информационной безопасности при учете преднамеренных и непреднамеренных дефектов в системе.

Система обеспечения информационной безопасности - объединенная совокупность мероприятий, методов и средств, создаваемых и поддерживаемых для обеспечения требуемого уровня безопасности информационного ресурса.

Информационная технология - упорядоченная совокупность организационных, технических и технологических процессов создания ПО и обработки, хранения и передачи информации.

Технологическая безопасность - свойство программного обеспечения и информации не быть преднамеренно искаженными и (или) начиненными избыточными модулями (структурами) диверсионного назначения на этапе создания КС.

Эксплуатационная безопасность - свойство программного обеспечения и информации не быть несанкционированно искаженными (измененными) на этапе эксплуатации КС.

Технические средства защиты

Методы можно классифицировать по способу распространения защищаемого программного обеспечения и типу носителя лицензии.

Локальная программная защита

Требование ввода серийного номера (ключа) при установке/запуске. История этого метода началась тогда, когда приложения распространялись только на физических носителях (к примеру, компакт-дисках). На коробке с диском был напечатан серийный номер, подходящий только к данной копии программы.

С распространением сетей очевидным недостатком стала проблема распространения образов дисков и серийных номеров по сети. Поэтому в настоящий момент метод используется только в совокупности одним или более других методов (к примеру, организационных).

Сетевая программная защита

· локальная

Сканирование сети исключает одновременный запуск двух программ с одним регистрационным ключом на двух компьютерах в пределах одной локальной сети.

Недостаток в том, что брандмауэр можно настроить так, чтобы он не пропускал пакеты, принадлежащие защищённой программе. Правда, настройка брандмауэра требует некоторых пользовательских навыков. Кроме того, приложения могут взаимодействовать по сети (к примеру, при организации сетевой игры). В этом случае брандмауэр должен пропускать такой трафик.

· глобальная

Если программа работает с каким-то централизованным сервером и без него бесполезна (например, сервера онлайн-игр, серверы обновлений антивирусов). Она может передавать серверу свой серийный номер; если номер неправильный, сервер отказывает в услуге. Недостаток в том, что, существует возможность создать сервер, который не делает такой проверки. Например, существовал сервер battle.da, который по функциям был аналогичен Battle.net(от компании Blizzard Entertainment), но пускал пользователей неавторизованных копий игр. Сейчас этот сервер закрыт, но существует немалое количество PvPGN-серверов, которые также не проверяют регистрационные номера.

Защита при помощи компакт-дисков

Программа может требовать оригинальный компакт-диск. В частности, такой способ применяется в играх. Стойкость таких защит невелика, ввиду широкого набора инструментов снятия образов компакт-дисков.[1]

Как правило, этот способ защиты применяется для защиты программ, записанных на этом же компакт-диске, являющимся одновременно ключевым.

Для защиты от копирования используется:

· запись информации в неиспользуемых секторах;

· проверка расположения и содержимого «сбойных» секторов;

· проверка скорости чтения отдельных секторов.

Первые два метода практически бесполезны из-за возможности снятия полного образа с диска с использованием соответствующего прикладного ПО. Третий метод считается более надежным (используется, в частности, в защите StarForce). Но существуют программы, которые могут эмулировать диски с учётом геометрии расположения данных, тем самым обходя и эту защиту. В StarForce, в числе прочих проверок, также выполняется проверка возможности записи на вставленный диск. Если она возможна, то диск считается не лицензионным. Однако, если образ будет записан на диск CD-R, то указанная проверка пройдет. Существует возможность скрыть тип диска, чтобы CD-R или CD-RW был виден как обычный CD-ROM. Однако, в драйвер защиты может быть встроена проверка на наличие эмуляции.

В настоящее время наибольшую известность в мире имеют системы защиты от копирования SecuROM, StarForce, SafeDisc, CD-RX и Tages.[2]

Для многих программ указанный метод защиты недоступен ввиду отличного способа распространения (например, shareware-программы).

Защита при помощи электронных ключей

Электронный ключ, вставленный в один из портов компьютера (с интерфейсом USB, LPT или COM) содержит ключевые данные, называемые также лицензией, записанные в него разработчиком

· информация для чтения/записи (в настоящий момент практически не применяется, так как после считывания ключ может быть сэмулирован)

· ключи аппаратных криптографических алгоритмов (используется наиболее часто)

· алгоритмы, созданные разработчиком программы (ставший доступным сравнительно недавно метод, в связи с появлением электронных ключей с микропроцессором, способным исполнять произвольный код; в настоящее время используется все чаще)

Достоинства защиты с использованием электронных ключей:

· Ключ можно вставлять в любой компьютер, на котором необходимо запустить программу

· Ключ не занимает/не требует наличия дисковода

· Электронный ключ умеет выполнять криптографические преобразования

· Современные ключи могут исполнять произвольный код, помещаемый в них разработчиком защиты (пример -- Guardant Code, Senselock)

Стойкость защиты основывается на том, что ключевая информация защиты (криптографические ключи, загружаемый код) не покидает ключа в процессе работы с ним.

Основные недостатки:

· Цена (15--30 долларов за штуку)

· Необходимость доставки ключа конечному пользователю

Ранее к недостаткам можно было также отнести невысокое быстродействие ключа (в сравнении с CPU компьютера). Однако современные ключи достигают производительности в 1.25 DMIPS (пример -- HASP,Guardant), а техника защиты с их помощью не предполагает постоянного обмена с ключом.

Существовавшие также ранее проблемы с установкой ключа на определенные аппаратные платформы в настоящий момент решены при помощи сетевых ключей (которые способны работать с одной или более копиями защищенного приложения, просто находясь с ним в одной локальной сети) и с помощью программных или аппаратных средств «проброса» USB-устройств по сети.

Привязка к параметрам компьютера и активация

Привязка к информации о пользователе / серийным номерам компонентов его компьютера и последующая активация программного обеспечения в настоящий момент используется достаточно широко (пример: ОС Windows).

В процессе установки программа подсчитывает код активации -- контрольное значение, однозначно соответствующее установленным комплектующим компьютера и параметрам установленной ОС. Это значение передается разработчику программы. На его основе разработчик генерирует ключ активации, подходящий для активации приложения только на указанной машине (копирование установленных исполняемых файлов на другой компьютер приведет к неработоспособности программы).

Достоинство в том, что не требуется никакого специфического аппаратного обеспечения, и программу можно распространять посредством цифровой дистрибуции (по Интернет).

Основной недостаток: если пользователь производит модернизацию компьютера (в случае привязки к железу), защита отказывает. Авторы многих программ в подобных случаях готовы дать новый регистрационный код. Например, Microsoft в Windows XP разрешает раз в 120 дней генерировать новый регистрационный код (но в исключительных случаях, позвонив в службу активации, можно получить новый код и после окончания этого срока).

В качестве привязки используются, в основном, серийный номер BIOS материнской платы, серийный номер винчестера. В целях сокрытия от пользователя данные о защите могут располагаться в неразмеченной области жесткого диска.

До недавнего времени такие защиты разрабатывались и внедрялись разработчиками самого программного продукта. Однако сейчас существуют SDK для работы с программными ключами, например HASP SL от компании Aладдин Р. Д. Также все большее распространение получают сервисы, предлагающие одновременно функционал «навесной» защиты и сервера активации/лицензирования (пример -- Guardant Online, Protect online).

Защита программ от копирования путём переноса их в онлайн

Другим направлением защиты программ является использование подхода SaaS, то есть предоставление функционала этих программ (всего или части), как сервиса. При этом код программы расположен и исполняется на сервере, доступном в глобальной сети. Доступ к нему осуществляется по принципу тонкого клиента. Это один из немногих случаев, когда реализуется защита от копирования.

Код исполняется на «доверенной» стороне, откуда не может быть скопирован.

Однако, и здесь возникает ряд проблем, связанных с безопасностью:

· стойкость такой защиты зависит, прежде всего, от защищенности серверов, на которых он исполняется (речь идет о Интернет-безопасности)

· важно обеспечение конфиденциальности запросов, аутентификации пользователей, целостности ресурса (возможности «горячего» резервирования), и доступности решения в целом

Возникают также вопросы доверия сервису (в том числе правовые), так как ему фактически «в открытом виде» передаются как само ПО, так и данные, которые оно обрабатывает (к примеру, персональные данные пользователей).

Защита кода от анализа

Можно выделить здесь отдельно средства защиты непосредственно кода приложения от анализа и использования в других программах. В частности, применяются обфускаторы -- программы нужны для запутывания кода с целью защиты от его анализа, модификации и несанкционированного использования.

Защита программного обеспечения на мобильных платформах

Способы защиты программного обеспечения для мобильных платформ от копирования обычно основываются на невозможности рядового пользователя считывать/изменять хранящиеся в ППЗУ аппарата данные. Может также использоваться активация программного обеспечения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

программный безопасность компьютерный

Количество и уровень деструктивности угроз безопасности для программных комплексов компьютерных систем как со стороны внешних, так и со стороны внутренних источников угроз постоянно возрастает. Это объясняется стремительным развитием компьютерных и телекоммуникационных средств, глобальных информационных систем, необходимостью разработки для них сложного программного обеспечения с применение современных средств автоматизации процесса проектирования программ. Кроме того, это объясняется значительным или даже резким повышением в последнее время активности деятельности хакеров и групп хакеров, атакующих компьютерные системы, криминальных групп компьютерных взломщиков, различных специальных подразделений и служб, осуществляющих свою деятельность в области создания средств воздействия на критически уязвимые объекты информатизации.

В настоящей работе излагаются научно-практические основы обеспечения безопасности программного обеспечения компьютерных систем, рассматриваются методы и средства защиты программ от воздействия разрушающих программных средств на различных этапах их жизненного цикла.

Значительная часть материала посвящена выявлению и анализу угроз безопасности программного обеспечения, рассмотрению основ формирования моделей угроз и их вербальному описанию, методов и средств обеспечения технологической и эксплуатационной безопасности программ.

Необходимой составляющей проблемы обеспечения информационной безопасности программного обеспечения является общегосударственная система стандартов и других нормативных и методических документов по безопасности информации (ознакомиться с большей их частью можно в главе 4), а также международные стандарты и рекомендации по управлению качеством программного обеспечения, которые позволяет предъявить к создаваемым и эксплуатируемым программных комплексам требуемый уровень реализации защитных функций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов С.А. Элементы анализа программ. Частичные функции на множестве состояний. - М.: Наука, 1986.

2. Ахо А., Хопкрофт Дж., Ульман Дж. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. - М.: Мир, 1979.

3. Безруков Н.Н. Компьютерная вирусология// Справ. - Киев: Издательство УРЕ, 1991.

4. Беневольский С.В., Бетанов В.В. Контроль правильности расчета параметров траектории сложных динамических объектов на основе алгоритмической избыточности// Вопросы защиты информации. - 1996.- №2.- С.66-69.

5. Белкин П.Ю. Новое поколение вирусов принципы работы и методы защиты// Защита информации. - 1997.- №2.-С.35-40.

6. Варновский Н.П. Криптографические протоколы// В кн. Введение в криптографию/ Под. Общ. Ред. В.В. Ященко М.: МЦНМО, "ЧеРо", 1998.

7. Вербицкий О.В. О возможности проведения любого интерактивного доказательства за ограниченное число раундов// Известия академии наук. Серия математическая. - 1993. - Том 57. - №3. - С.152-178.

8. Герасименко В.А. Защита информации в АСОД.- М.: Энергоиздат, 1994.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены