1 of 69

Информационная безопасность

1

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

2 of 69

Информационная безопасность

§ 75. Основные понятия

2

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

3 of 69

Что такое информационная безопасность?

3

Информационная безопасность — это защищённость информации от любых действий, в результате которых владельцам или пользователям информации может быть нанесён недопустимый ущерб.

Причины ущерба:

  • искажение информации
  • утеря информации
  • неправомерный доступ к информации

Защита не должна стоить дороже возможных потерь!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

4 of 69

Что такое защита информации?

4

Защита информации — это меры, направленные на то, чтобы не потерять информацию, не допустить её искажения и неправомерного доступа к ней.

Нужно обеспечить:

  • доступность информации
  • целостность
  • конфиденциальность

Проблемы в сетях:

  • много пользователей
  • возможность незаконного подключения к сети
  • уязвимости сетевого ПО
  • атаки взломщиков и вредоносных программ

отказ оборудования или сайта

кража или искажение

доступ посторонних

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

5 of 69

Защита информации

5

Закон «Об информации, информационных технологиях и

о защите информации» от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ.

Средства защиты информации:

  • организационные: распределение помещений и прокладку линий связи; политика безопасности организации
  • технические: замки, решётки на окнах, системы сигнализации и видеонаблюдения и т.п.
  • программные: доступ по паролю, шифрование, удаление временных файлов, защита от вредоносных программ и др.

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

6 of 69

Ограничение прав доступа

6

Сотрудники

  • имеют право доступа только к тем данным, которые им нужны для работы
  • не имеют права устанавливать ПО
  • раз в месяц должны менять пароли

Один человек не должен иметь возможности причинить серьёзный вред!

!

инсайдеры!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

7 of 69

Кибервойны

7

Кибервойны — это использование Интернета и информационных технологий одним государством с целью причинения вреда военной, технологической, экономической, политической, информационной безопасности и суверенитету другого государства.

2015. Группа правительственных экспертов ООН

Нормы ответственного поведения в киберпространстве:

  • государство отвечает за работу всех информационных систем и компьютерных сетей на своей территории;
  • в киберпространстве необходимо соблюдать общие принципы международного права, закреплённые в Уставе ООН: суверенитет государств, невмешательство в их внутренние дела, мирное разрешение споров.

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

8 of 69

Информационная безопасность в России

8

2000 г. Доктрина информационной безопасности РФ

Национальные интересы России:

  • соблюдение конституционных прав и свобод человека в области получения и использования информации;
  • информационное обеспечение государственной политики РФ;
  • развитие отечественных средств информатизации, телекоммуникации и связи;
  • защиту информационных ресурсов от несанкционированного доступа, обеспечение безопасности информационных и телекоммуникационных систем.

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

9 of 69

Информационная безопасность

§ 76. Вредоносные программы

9

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

10 of 69

Что такое компьютерный вирус?

10

Компьютерный вирус — это программа, способная создавать свои копии (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в файлы и системные области компьютера.

Основная черта – способность распространяться при запуске!

!

Вредоносные программы — это программы, предназначенные для незаконного доступа к информации, для скрытого использования компьютера или для нарушения работы компьютера и компьютерных сетей.

malware

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

11 of 69

Зачем пишут вирусы?

11

  • вирусы-шутки
  • самоутверждение программистов
  • взлом сайтов через заражённый компьютер
  • перевод денег на другой счёт
  • платные SMS для разблокировки
  • рассылка спама
  • шпионаж (кража паролей ⇒ кража денег)
  • DoS-атака (Denial of Service) – отказ в обслуживании

ботнет – сеть из заражённых компьютеров, управляемая из единого центра

УК РФ, статья 273: до 7 лет лишения свободы!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

12 of 69

Признаки заражения вирусом

12

  • замедление работы компьютера
  • уменьшение объема свободной оперативной памяти
  • зависание, перезагрузка или блокировка компьютера
  • ошибки при работе ОС или прикладных программ
  • изменение длины файлов
  • появление новых файлов
  • рассылка спама

Чтобы выполнить какие-то действия, вирус должен оказаться в памяти и получить управление компьютером.

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

13 of 69

Что заражают вирусы?

13

Вирусы заражают программный код!

!

  • исполняемые программы (*.exe)
  • загрузочные секторы дисков (MBR = Master Boot Record)
  • пакетные командные файлы (*.bat)
  • драйверы (*.sys)
  • библиотеки динамической загрузки (*.dll)
  • документы c макросами
  • веб-страницы (внедрение программы-скрипта)

Вирусы НЕ заражают файлы с данными: тексты, рисунки, звук, видео!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

14 of 69

Как распространяются вирусы?

14

Основные источники заражения – флэшки и компьютерные сети!

!

  • запуск заражённого файла
  • загрузка с заражённого диска
  • автозапуск заражённого флэш-накопителя (autorun.inf)
  • открытие заражённого документа с макросами
  • открытие сообщения электронной почты
  • запуск программы, полученной в письме
  • открытие веб-страницы с вирусом
  • установка активного содержимого для просмотра веб-страницы
  • по сетям (вирусы-черви, без участия человека)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

15 of 69

Типы вредоносных программ

15

  • файловые
  • загрузочные
  • макровирусы

по среде обитания

Полиморфные вирусы: при создании копии немного изменяют код.

Сетевые черви: посылают�по сети пакеты (эксплойты), �позволяющие выполнить код удалённо.

Почтовые черви: �распространяются через �исполняемые программы в приложении к письму.

нужно ставить «заплатки» (исправления, «патчи»)

Google: запрет пересылки исполняемых файлов

  • скриптовые вирусы
  • сетевые вирусы

социальная инженерия: спровоцировать на запуск файла

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

16 of 69

«Троянские» программы

16

  • клавиатурные шпионы
  • похитители паролей
  • утилиты удалённого управления (backdoor)
  • логические бомбы (уничтожают информацию на дисках)

Распространяются вместе с кодеками, червями, «кряками»!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

17 of 69

Вирусы для мобильных устройств

17

  • похищение паролей (атака на мобильные приложения банков)
  • блокировка смартфона (вымогательство)
  • рассылка SMS и MMS
  • звонки на платные номера
  • удалённое управление смартфоном
  • ускорение разрядки батарей

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

18 of 69

Вирусы для мобильных устройств

18

  • Android: возможна установка файлов-приложений (*.apk) не из Google Play
  • ссылки во всплывающих окнах
  • ссылки в SMS
  • сети Wi-Fi, Bluetooth

Как получить вирус:

запрашивается разрешение �пользователя

«черви»

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

19 of 69

Информационная безопасность

§ 77. Защита от вредоносных программ

19

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

20 of 69

Что такое антивирус?

20

Антивирус — это программа, предназначенная для борьбы с вредоносными программами.

Задачи:

  • не допустить заражения
  • обнаружить присутствие вируса
  • удалить вирус без ущерба для остальных данных

Антивирусный комплекс

сканер

монитор

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

21 of 69

Антивирус-сканер («доктор»)

21

  • защита «по требованию» (нужен запуск)
  • поиск в файлах сигнатур вирусов, которые есть в базе данных
  • после обнаружения – лечение или удаление
  • эвристический анализ – поиск кода, похожего на вирус

нужно обновлять!

  • лечит известные вирусы
  • до запуска не занимает память и время процессора
  • не может предотвратить заражение

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

22 of 69

Антивирус-монитор

22

  • постоянная защита
  • проверка файлов при файловых операциях
  • проверка флэш-дисков
  • перехват подозрительных действий
  • проверка данных из Интернета
  • защита от «фишинга» и спама
  • предотвращает заражение, в том числе и неизвестными вирусами
  • замедляет работу компьютера
  • может мешать работе программ и ОС

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

23 of 69

Антивирусы

23

AVP = Antiviral Toolkit Pro (www.avp.ru) – Е. Касперский

DrWeb (www.drweb.com) – И. Данилов

NOD32 (www.eset.com)

Коммерческие

Бесплатные

Security Essential (http://www.microsoft.com/security_essentials/)

Avast Home (www.avast.com)

Antivir Personal (free-av.com)

AVG Free (free.grisoft.com)

Есть бесплатные пробные версии!

!

shareware

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

24 of 69

Онлайновые антивирусы

24

    • устанавливают на компьютер активный модуль (ActiveX), который проверяет файлы…
    • или файл пересылается на сайт разработчика антивирусов

чаще всего не умеют лечить, предлагает купить антивирус

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

25 of 69

Сетевой экран

25

Сеть

брандмауэр

Брандмауэр (файервол)

Фильтрация пакетов:

    • по адресам источника и приёмника
    • по портам (каналам подключения)

Контролирует

    • подключения из �внешней сети
    • передачу данных из �внутренней сети

не проверяет данные

Agnitum Outpost (www.agnitum.com)

Kerio Winroute Firewall (kerio.ru)

Comodo Personal Firewall�(www.personalfirewall.comodo.com)

бесплатно!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

26 of 69

Меры безопасности

26

    • делать резервные копии данных
    • использовать сетевой экран (брандмауэр)
    • использовать антивирус-монитор
    • проверять флэш-диски антивирусом
    • обновлять базы данных антивируса
    • отключать автозапуск флэш-дисков
    • не открывать подозрительные файлы (социальная инженерия!)
    • не переходить по ссылкам в письмах
    • использовать стойкие пароли
    • менять пароли (раз в месяц)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

27 of 69

Информационная безопасность

§ 78. Шифрование

27

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

28 of 69

Что такое шифрование?

28

Шифрование – это преобразование (кодирование) открытой информации в зашифрованную, недоступную для понимания посторонних.

Проблема: передать информацию по незащищенному каналу связи.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

Lorem ipsum

перехват

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

29 of 69

Криптология

29

криптология

криптография

криптоанализ

способы шифрования информации

способы дешифрования (вскрытия шифров)

Криптология – наука о способах шифрования и дешифрования сообщений.

История (более 4000 лет):

I (до IX в.) – замена одного алфавита на другой

II (до ХX в.) – многоалфавитные шифры

III (XX в.) – электромеханические устройства

IV (с 1970-х) – математическая криптология

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

30 of 69

Шифрование и кодирование

30

Кодирование – нужен только алгоритм.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

код

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

Шифрование – нужен алгоритм + ключ.

Ключ – это параметр алгоритма шифрования (шифра), позволяющий выбрать одно конкретное преобразование из всех возможных.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

?

?

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

31 of 69

Типы шифров

31

Симметричные – один ключ для шифрования и расшифрования.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

ключ

такой же ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

С открытым ключом – один (открытый) ключ для шифрования, второй (секретный) – для расшифрования.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

открытый ключ

секретный ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

связаны!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

32 of 69

Стойкость шифров

32

Криптостойкость – устойчивость шифра к расшифровке без знания ключа.

Криптостойкие шифры для расшифровки требуют:

  • недостижимой вычислительной мощности или…
  • недостижимого количества перехваченных сообщений или…
  • недопустимо большого времени (информация становится неактуальной)

Любой шифр вскрывается!

!

почти… Кроме одноразового блокнота (шифра Вернама)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

33 of 69

Шифр Цезаря

33

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Э

Ю

Я

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

сдвиг 3

Пример:

ПРИШЕЛ УВИДЕЛ ПОБЕДИЛ

?

Результат:

ТУЛЫИО ЦЕЛЗИО ТСДИЗЛО

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

34 of 69

Шифр Цезаря

34

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

Э

Ю

Я

0

1

2

3

4

5

6

7

29

30

31

Преобразование кодов (сдвиг 3):

Что служит ключом?

?

0→3

число символов (32, без Ё)

код буквы

код шифра

сдвиг

1→4

31→2

30→1

29→0

Если нумерацию начать с 1?

?

2→5

28→31

коды

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

35 of 69

Шифр Цезаря (расшифровка)

35

Для :

Преобразование кодов (k = 3):

0→29

1→30

31→28

30→27

4→1

2→31

3→0

Для :

Общая формула:

Как доказать?

?

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

36 of 69

Шифр Цезаря

36

  • простота
  • легко вскрывается частотным анализом (для достаточно больших текстов)

пробел

17,5%

О

9,0%

Е

7,2%

А

6,2%

И

6,2%

Т

5,3%

Н

5,3%

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

37 of 69

Шифр Виженера

37

Идея: при шифровании использовать несколько разных по величине сдвигов.

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

Э

Ю

Я

0

1

2

3

4

5

6

7

29

30

31

коды

Ключ – кодовое слово, определяющее сдвиги.

ЗАБЕГ: сдвиги 7 – 0 – 1 – 5 – 3

П

Р

И

Ш

Е

Л

У

В

И

Д

Е

Л

7

0

1

5

3

7

0

1

5

3

7

0

1

Ц

Р

Й

Э

И

Т

Ф

З

Л

Л

Е

М

сдвиг

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

38 of 69

Шифр Виженера

38

  • простота
  • если длина ключа равна длине сообщения и ключ – случайный набор букв, вскрыть практически невозможно
  • вскрытие основано на повторении ключа
  • если ключ – осмысленное слово, можно применить частотный анализ для данного языка

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

39 of 69

Информационная безопасность

§ 79. Хэширование и пароли

39

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

40 of 69

Проблема хранения паролей

40

  • Пароли нужно хранить, иначе пользователи не смогут получить доступ к данным.
  • Пароль нежелательно хранить, потому что базу паролей могут украсть, получив полный доступ к данным.

Задача:

  • обеспечить нормальную работу пользователей с данными
  • кража базы паролей не дает возможности получить доступ к данным

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

41 of 69

Что такое хэш-код?

41

Пароль: A123

Сумма кодов символов:

65 («A») + 49 («1») + 50 («2») + 51 («3») = 215

A123

215

хэширование

хэш-код

Хэширование – это преобразование массива данных произвольного размера в битовую цепочку заданного размера (например, число).

Можно ли по хэш-коду восстановить пароль?

?

Хэширование – необратимое шифрование!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

42 of 69

Коллизии

42

A123

215

B023

215

C013

215

Коллизия – это ситуация, когда разные исходные данные дают одинаковые хэш-коды.

Можно ли обойтись без коллизий?

?

4-байтный пароль

2-байтное число

232 = 4,2 млрд паролей

216 = 65536 кодов

Коллизии неизбежны!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

43 of 69

Хэш-функции

43

Хэш-функция H(M) – это правило построения хэш-кода m для произвольного массива данных M.

Требования:

  • хэш-код очень сильно меняется при малейшем изменении исходных данных
  • при известном хэш-коде m невозможно за приемлемое время найти сообщение M с таким хэш-кодом (H(M) = m)
  • при известном сообщении M невозможно за приемлемое время найти сообщение M1 с таким же хэш-кодом (H(M) = H(M1)).

Что значит «за приемлемое время»?

?

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

44 of 69

Хэширование на практике

44

Алгоритмы: MD5, SHA-3, ГОСТ Р 34.11–2012.

Длина хэш-кода: 128, 160 или 256 бит.

Области применения:

  • криптография (пароли)
  • проверка правильности передачи данных (контрольные суммы)
  • ускорение поиска (хэш-таблицы)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

45 of 69

Правильный выбор пароля

45

  • длина не менее 7-8 символов
  • заглавные и строчные буквы + цифры + знаки (@#$%%^&*())
  • случайный набор символов
  • длина менее 7 символов
  • только цифры
  • часто используемые последовательности: «12345», «qwerty»
  • дата рождения, номер телефона
  • осмысленные слова

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

46 of 69

Информационная безопасность

§ 80. Современные алгоритмы шифрования

46

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

47 of 69

Алгоритм RSA

47

Р. Райвест (R. Rivest), А. Шамир (A. Shamir) и Л. Адлеман (L. Adleman), 1977.

Шифрование с открытым ключом:

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

открытый ключ

секретный ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

связаны!

Идея: применение открытого и секретного ключа восстанавливает сообщение:

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

открытый ключ

секретный ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

связаны!

электронная цифровая подпись

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

48 of 69

Как построить ключи RSA?

48

  1. Выбрать два простых числа, например,

  1. Вычислить

  1. Выбрать число e (1< e < ϕ), которое не имеет общих делителей с ϕ :
  2. Найти число d, для которого при некотором целом k выполняется условие:

  • Открытый ключ:
  • Секретный ключ:

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

49 of 69

Алгоритм RSA

49

Шифрование: открытый ключ

Расшифровка: секретный ключ

  1. Сообщение – последовательность чисел в интервале [0,n1].
  2. Для каждого числа вычислить код

Для каждого кода вычислить число исходного сообщения:

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

50 of 69

Алгоритм RSA: вычисление

50

Проблема:

очень большое число

Упрощающая формула:

Как доказать?

?

Доказательство:

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

51 of 69

Алгоритм RSA: вычисление

51

Вычисление

y := 1;

k:= 1,e

конец

y := (y*x) mod n;

Как быстрее?

?

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

52 of 69

Быстрое возведение в степень

52

e – чётное

e – нечётное

Программирование:

Пример:

2 умножения

3 умножения

1 умножение

Вместо 99!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

53 of 69

Быстрое возведение в степень (+ mod)

53

def quickPowMod( x, e, n ):

b, k, y = x, e, 1

while k:

if k % 2 == 0:

k //= 2

b = (b * b) % n

else:

k -= 1

y = (b * y) % n

return y

def powMod( x, e, n ):

y = 1

for k in range(e):

y = (y*x) % n

return y

0,0000257 сек

28,5 сек

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

54 of 69

Алгоритм RSA: пример

54

открытый ключ

Шифрование:

Сообщение: 1 2 3

зашифрованное сообщение: 1 11 12

Расшифровка:

секретный ключ

расшифрованное сообщение: 1 2 3

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

55 of 69

Алгоритм RSA: вскрытие

55

Задача: при известном открытом ключе � найти секретный ключ

Способ:

  1. разложить n на взаимно-простые множители:

  • вычислить

  • найти d, такое что при некотором k

Проблема: разложение большого числа на простые множители требует недостижимого объема вычислений (при длине n > 1024 бита)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

56 of 69

Алгоритм RSA

56

  • для обмена открытыми ключами можно использовать незащищенный канал
  • много готовых реализаций
  • криптостойкость (при длине n > 1024 бита)
  • медленная шифровка и (особенно) расшифровка
  • при малом n взламывается

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

57 of 69

Электронная цифровая подпись

57

Электронная цифровая подпись (ЭЦП) – это набор символов, который получен в результате шифрования сообщения (или его хэш-кода) с помощью секретного ключа отправителя.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

1010100101010101010111

открытый ключ

секретный ключ

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

Применение:

  • доказательство авторства
  • невозможность отказа от авторства
  • защита от изменений (проверка целостности)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

58 of 69

Информационная безопасность

§ 81. Стеганография

58

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

59 of 69

Стеганография

59

Стеганография – это наука о скрытой передаче информации путем скрытия самого факта передачи информации.

Lorem

ipsum dolor sit amet

Lorem

ipsum dolor sit amet

МОЛОКО

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Cras neque mi, aliquam id molestie id

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Cras neque mi, aliquam id molestie id

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

60 of 69

Стеганография

60

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

сообщение

контейнер

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem. Integer a hendrerit ligula. Phasellus tortor lacus, porttitor in tincidunt quis, pellentesque id nunc. Curabitur turpis mauris, tempus accumsan suscipit vitae, iaculis id risus. Sed non ipsum magna. Suspendisse quis lacus sem, vel placerat neque. Nunc vitae enim elit. Proin suscipit fringilla cursus. Cras facilisis

сообщение

Изменение младших битов данных: «И» = 110010002

Можно ли восстановить контейнер?

?

10101100

10010100

00101010

01010010

10101010

10101011

10101011

10101111

10101101

10010101

00101010

01010010

10101011

10101010

10101010

10101110

1

1

0

0

1

0

0

0

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

61 of 69

Цифровые водяные знаки

61

Lorem ipsum dolor� sit amet, consectetur adipiscing elit. Curabitur ultrices vulputate hendrerit. Sed odio mauris, tempor quis euismod ac, rutrum at lacus. Sed augue justo, suscipit non interdum quis, tempor in sem.

Обычные водяные знаки:

  • «клеймо» изготовителя
  • защита от подделок

Цифровые водяные знаки:

  • «клеймо» автора
  • защита авторских прав

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

62 of 69

Цифровые водяные знаки

62

Видимые знаки:

  • «клеймо» автора или сайта
  • признак того, что информация�защищена авторским правом
  • затруднено незаконное использование

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

63 of 69

Информационная безопасность

§ 82. Безопасность в Интернете

63

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

64 of 69

Угрозы безопасности

64

Цели злоумышленников:

  • использование компьютера для взлома других компьютеров, атак на сайты, рассылки спама, подбора паролей
  • кража секретной информации — данных о банковских картах, паролей
  • мошенничество (хищение путём обмана)

– «нигерийские» письма (хищение денег)

– «фишинг» (выманивание паролей через подставные сайты)

– блокировка с требованием SMS

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

65 of 69

Правила личной безопасности

65

  • не работать с правами администратора
  • не запоминать пароли в браузере
  • использовать флажок «Чужой компьютер»
  • не использовать стандартные секретные вопросы (любимое блюдо, кличка собаки, девичья фамилия матери и т.п.)
  • не размещать информацию, которая может повредить
  • шифровать данные (архив с паролем)
  • денежные операции – по протоколу HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

66 of 69

Пароли

66

  • личная информация
  • подбор ответа на контрольный вопрос
  • подбор слова по словарю
  • полный перебор (brute force – метод грубой силы)

Методы взлома:

  • фамилия
  • телефон
  • слово из словаря
  • только цифры
  • последовательность букв с клавиатуры (qwerty)
  • длина < 6 символов

Плохие пароли:

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

67 of 69

Пароли

67

  • не менее 7-8 символов
  • заглавные и строчные буквы
  • + цифры
  • + специальные знаки
  • не осмысленное слово

Хорошие пароли:

Лучше – случайная цепочка символов!

!

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

68 of 69

Конец фильма

68

ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич

д.т.н., учитель информатики

ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург

kpolyakov@mail.ru

ЕРЕМИН Евгений Александрович

к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь

eremin@pspu.ac.ru

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru

69 of 69

Источники иллюстраций

69

  1. www.ntv.ru
  2. en.wikipedia.org
  3. иллюстрации художников издательства «Бином»
  4. авторские материалы

Информационная безопасность, 10 класс

© К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018 http://kpolyakov.spb.ru