2007 г.
Управление рисками: обзор употребительных подходов
Информационный бюллетень JET INFO
Обзор подготовлен по материалам учебного курса "Основы информационной безопасности" доктора физ.-мат. наук, заведующего сектором в отделе информационной безопасности НИИ системных исследований РАН В.А. Галатенко
Назад Оглавление Вперёд
Знание возможных угроз, а также уязвимых мест защиты, которые эти угрозы обычно эксплуатируют, необходимо для выбора наиболее экономичных средств обеспечения безопасности.
Угроза — это потенциальная возможность определенным образом нарушить информационную безопасность. Попытка реализации угрозы называется атакой, а тот, кто предпринимает такую попытку, — злоумышленником. Потенциальные злоумышленники называются источниками угрозы.
Чаще всего угроза возникает из-за уязвимостей в защите информационных систем (таких, например, как возможность доступа посторонних лиц к критически важному оборудованию или ошибки в программном обеспечении). Промежуток времени от момента, когда появляется возможность использовать уязвимость, и до того, когда она ликвидируется, называется окном опасности, ассоциированным с данной уязвимостью. Пока существует окно опасности, возможны успешные атаки на информационную систему.
Если речь идет об ошибках в ПО, то окно опасности образуется с появлением средств использования ошибки и ликвидируется при наложении "заплат", ее исправляющих. Для большинства уязвимостей окно опасности существует довольно долго (несколько дней, иногда — недели). За это время должны произойти следующие события:
- появляется информация о средствах использования уязвимости;
- выпускаются соответствующие "заплаты";
- "заплаты" устанавливаются в защищаемой информационной системе.
Новые уязвимости и средства их использования появляются постоянно. Это означает, что, во-первых, почти всегда существуют окна опасности, и во-вторых, отслеживание таких окон должно производиться непрерывно, а выпуск и наложение "заплат" — как можно более оперативно.
Отметим, что некоторые угрозы нельзя назвать следствием каких-то ошибок или просчетов; они существуют в силу самой природы современных ИС. Например, угроза отключения электричества или выхода его параметров за допустимые границы происходит по причине зависимости аппаратного обеспечения информационных систем от электропитания.
Рассмотрим наиболее распространенные угрозы, которым подвержены современные информационные системы. Существует много мифов в информационных технологиях о возможных угрозах и уязвимостях (вспомним хотя бы пресловутую "Проблему-2000"). Незнание в данном случае ведет к перерасходу средств и, что еще хуже, к концентрации ресурсов там, где они не особенно нужны, за счет ослабления действительно уязвимых направлений.
Отметим, что само понятие "угроза" в разных ситуациях трактуется по-разному. Например, для подчеркнуто открытой организации может просто не существовать угроз конфиденциальности, так как вся информация считается общедоступной. И все же в большинстве случаев нелегальный доступ считается серьезной опасностью.
Рассмотрим отношение к угрозам с точки зрения типичной (по нашему мнению) организации. Их можно классифицировать по нескольким критериям:
- аспект информационной безопасности (доступность, целостность, конфиденциальность), против которого они (угрозы) направлены в первую очередь;
- компонент информационных систем, на который угрозы нацелены (данные, программы, аппаратура, поддерживающая инфраструктура);
- способ осуществления угроз (случайные/преднамеренные действия природного/техногенного характера);
- расположение источника угроз (внутри/вне рассматриваемой ИС).
В качестве основного критерия мы будем использовать первый (аспект ИБ), привлекая при необходимости остальные.
Самыми частыми и опасными (с точки зрения размера ущерба) являются непреднамеренные ошибки штатных пользователей, операторов, системных администраторов и других лиц, обслуживающих информационные системы. Иногда такие ошибки являются непосредственными угрозами (неправильно введенные данные или ошибка в программе, вызвавшие крах системы), иногда они создают уязвимости, которыми могут воспользоваться злоумышленники (таковы обычно ошибки администрирования). По некоторым данным, до 65% потерь — следствие непреднамеренных ошибок. Пожары и наводнения можно считать пустяками по сравнению с безграмотностью и неорганизованностью.
Очевидно, самый радикальный способ борьбы с непреднамеренными ошибками — это максимальная автоматизация и строгий контроль за правильностью совершаемых действий.
Другие угрозы доступности классифицируем по компонентам ИС, на которые нацелены угрозы:
- отказ пользователей;
- внутренний отказ информационной системы;
- отказ поддерживающей инфраструктуры.
Обычно применительно к пользователям рассматриваются следующие угрозы:
- нежелание работать с информационной системой (чаще всего проявляется при необходимости осваивать новое и при расхождении между запросами пользователей и фактическими возможностями и техническими характеристиками);
- невозможность работать с системой, так как нет соответствующей подготовки (недостаток общей компьютерной грамотности и культуры, неумение интерпретировать диагностические сообщения, неумение работать с документацией и т.п.);
- невозможность работать с системой из-за отсутствия технической поддержки (неполнота документации, невозможность получения справочной информации и т.п.).
Основными источниками внутренних отказов являются:
- отступление (случайное или умышленное) от установленных правил эксплуатации;
- выход системы из штатного режима эксплуатации в силу случайных или преднамеренных действий пользователей или обслуживающего персонала (превышение расчетного числа запросов, чрезмерный объем обрабатываемой информации и т.п.);
- ошибки при (пере)конфигурировании системы;
- отказы программного и аппаратного обеспечения;
- разрушение данных;
- разрушение или повреждение аппаратуры.
По отношению к поддерживающей инфраструктуре рекомендуется рассматривать следующие угрозы:
- нарушение работы (случайное или умышленное) систем связи, электропитания, водо- и/или теплоснабжения, кондиционирования;
- разрушение или повреждение помещений;
- невозможность или нежелание выполнения обслуживающим персоналом и/или пользователями своих обязанностей (гражданские беспорядки, аварии на транспорте, террористический акт или его угроза, забастовка и т.п.).
Весьма опасны так называемые обиженные сотрудники — нынешние и бывшие. Как правило, их действиями руководит желание нанести вред организации-обидчику, например: повредить оборудование; встроить логическую "бомбу", которая со временем разрушит программы и/или данные; удалить данные и т.д. Обиженные сотрудники, даже бывшие, знакомы с порядками в организации и способны вредить весьма эффективно. Необходимо следить за тем, чтобы при увольнении сотрудника его права доступа (логического и физического) к информационным ресурсам аннулировались.
Опасны, разумеется, стихийные бедствия и события, воспринимаемые как стихийные бедствия — пожары, наводнения, землетрясения, ураганы. По статистике, на долю огня, воды и аналогичных "злоумышленников" (среди которых самый опасный — низкое качество электропитания и его перебои) приходится 13% потерь, нанесенных информационным системам.
Угрозы доступности могут выглядеть грубо — как повреждение или даже разрушение оборудования (в том числе носителей данных). Такое повреждение, как правило, происходит по естественным причинам (чаще всего из-за грозы).
К сожалению, находящиеся в массовом использовании источники бесперебойного питания не защищают от мощных кратковременных импульсов, поэтому не редки случаи выгорания оборудования.
В принципе, мощный кратковременный импульс, способный разрушить данные на магнитных носителях, можно сгенерировать и искусственным образом — с помощью так называемых высокоэнергетических радиочастотных пушек. Но, наверное, в наших условиях подобную угрозу следует признать экзотической и, следовательно, надуманной. Действительно опасны протечки водопровода и отопительной системы. Часто организации, чтобы сэкономить на арендной плате, снимают помещения в домах старой постройки, делают косметический ремонт, но не меняют ветхие трубы. Автору довелось быть свидетелем прорыва трубы отопления, в результате чего системный блок компьютера (это была рабочая станция производства Sun Microsystems) оказался заполненным кипятком. Справедливости ради стоит отметить, что когда кипяток вылили, а компьютер просушили, он возобновил нормальную работу, однако лучше такие опыты не ставить...
Летом в сильную жару, когда они больше всего нужны, норовят сломаться кондиционеры, установленные в серверных залах, набитых критически важным и дорогостоящим оборудованием. В результате весьма чувствительный ущерб наносится и репутации, и кошельку организации.
Теоретически все (или почти все) знают, что периодически необходимо производить резервное копирование данных. Однако, даже если такое копирование осуществляется на практике, резервные носители зачастую хранятся небрежно, не обеспечивая их элементарной сохранности, защиты от вредного влияния окружающей среды. И когда требуется восстановить данные, оказывается, что эти самые носители никак не желают читаться.
Перейдем теперь к угрозам доступности. Речь пойдет о программных атаках на доступность.
В качестве средства вывода системы из штатного режима эксплуатации может использоваться агрессивное использование ресурсов (полосы пропускания сетей, вычислительных возможностей процессоров или оперативной памяти). По расположению источника угрозы такое потребление подразделяется на локальное и удаленное. При просчетах в конфигурации системы локальная программа способна практически монополизировать процессор и/или физическую память, сведя скорость выполнения других программ к нулю.
Простейший пример удаленного потребления ресурсов — атака, получившая наименование "SYN-наводнение". Ее идея состоит в попытке переполнить таблицу "полуоткрытых" TCP-соединений сервера (установление соединений начинается, но не заканчивается). Такая атака, по меньшей мере, затрудняет установление новых соединений со стороны легальных пользователей, то есть сервер выглядит как недоступный.
По отношению к атаке "Papa Smurf" уязвимы сети, воспринимающие ping-пакеты с широковещательными адресами. Ответы на такие пакеты "съедают" полосу пропускания (сеть как бы самовозбуждается).
Удаленное потребление ресурсов в последнее время проявляется в особенно опасной форме — как скоординированные распределенные атаки, когда на сервер с множества разных адресов в максимально возможном темпе направляются вполне легальные запросы на соединение и/или обслуживание. Начало "моды" на подобные атаки можно отнести к февралю 2000 года, когда жертвами оказались несколько крупнейших систем электронной коммерции (точнее, владельцы и пользователи систем). Отметим, что если имеет место архитектурный просчет, нарушающий баланс между пропускной способностью сети и производительностью сервера, то защититься от распределенных атак на доступность крайне трудно.
Для выведения систем из штатного режима эксплуатации могут использоваться программные и аппаратные ошибки. Например, известная ошибка в процессоре Pentium I дает возможность локальному пользователю путем выполнения определенной команды "завесить" компьютер, так что помогает только аппаратный RESET.
Программа "Teardrop" удаленно "завешивает" компьютеры, эксплуатируя ошибку в сборке фрагментированных IP-пакетов.
Одним из опаснейших видов атак является внедрение в атакуемые системы вредоносного программного обеспечения.
Мы выделим следующие грани вредоносного ПО:
- вредоносная функция;
- способ распространения;
- внешнее представление.
Часть, осуществляющую вредоносную функцию, будем называть "бомбой". Вообще говоря, спектр вредоносных функций неограничен, поскольку "бомба", как и любая другая программа, может характеризоваться сколь угодно сложной логикой, но обычно "бомбы" предназначаются для:
- внедрения другого вредоносного ПО;
- получения контроля над атакуемой системой;
- агрессивного потребления ресурсов;
- изменения или разрушения программ и/или данных.
По механизму распространения различают:
- вирусы — код, обладающий способностью к распространению (возможно, с изменениями) путем внедрения в другие программы;
- "черви" — код, способный самостоятельно, то есть без внедрения в другие программы, вызывать распространение своих копий по информационной системе и их выполнение (для активизации вируса требуется запуск зараженной программы).
Обычно вирусы распространяются локально, в пределах узла сети; для передачи по сети им требуется внешняя помощь, такая как пересылка зараженного файла. "Черви", напротив, ориентированы в первую очередь на сетевые "путешествия".
Иногда само распространение вредоносного ПО вызывает агрессивное потребление ресурсов и, следовательно, является вредоносной функцией. Например, "черви" "съедают" полосу пропускания сети и ресурсы почтовых систем. По этой причине для атак на доступность они не нуждаются во встраивании специальных "бомб".
Вредоносный код, обладающий внешним представлением в виде функционально полезной программы, называется троянским. Например, некогда "нормальная" программа, будучи пораженной вирусом, становится троянской. Порой троянские программы изготавливают вручную и подсовывают доверчивым пользователям в какой-либо привлекательной упаковке.
Отметим, что данные нами определения и приведенная классификация вредоносного ПО отличаются от общепринятых. Например, в ГОСТ Р 51275-99 "Защита информации. Объект информатизации. Факторы, воздействующие на информацию. Общие положения" содержится следующее определение:
"Программный вирус — исполняемый или интерпретируемый программный код, обладающий свойством несанкционированного распространения и самовоспроизведения в автоматизированных системах или телекоммуникационных сетях с целью изменить или уничтожить программное обеспечение и/или данные, хранящиеся в автоматизированных системах".
На наш взгляд, подобное определение неудачно, поскольку в нем смешаны функциональные и транспортные аспекты.
Окно опасности для вредоносного ПО появляется с выпуском новой разновидности "бомб", вирусов и/или "червей" и перестает существовать с обновлением базы данных антивирусных программ и наложением других необходимых "заплат".
Вероятно, по какой-то традиции, из всего вредоносного ПО наибольшее внимание общественности приходится на долю вирусов. Однако до марта 1999 года с полным правом можно было утверждать, что несмотря на экспоненциальный рост числа известных вирусов, аналогичного роста количества инцидентов, вызванных ими, не зарегистрировано. Соблюдение несложных правил компьютерной гигиены сводит риск заражения практически к нулю. Там где работают, а не играют, число зараженных компьютеров составляет лишь доли процента.
В марте 1999 года, с появлением вируса Melissa, ситуация кардинальным образом изменилась. Melissa — это макровирус для файлов MS-Word, распространяющийся посредством электронной почты в присоединенных файлах. Когда такой (зараженный) присоединенный файл открывают, он рассылает свои копии по первым 50 адресам из адресной книги Microsoft Outlook. В результате почтовые серверы подвергаются атаке на доступность.
В данном случае отметим два момента.
- Пассивные объекты уходят в прошлое; так называемое активное содержимое становится нормой. Файлы, которые по всем признакам должны были бы относиться к данным (например, документы в форматах MS-Word или Postscript, тексты почтовых сообщений), способны содержать интерпретируемые компоненты, которые могут запускаться неявным образом, при открытии файла. Как и всякое в целом прогрессивное явление, такое "повышение активности данных" имеет свои оборотные стороны (в рассматриваемом случае — отставание в разработке механизмов безопасности и ошибки в их реализации). Еще не скоро рядовые пользователи научатся применять интерпретируемые компоненты "в мирных целях" (или хотя бы узнают об их существовании), а перед злоумышленниками открылось по существу неограниченное поле деятельности. Как ни банально это звучит, но если для стрельбы по воробьям устанавливают пушку, то пострадает стреляющий.
- Интеграция разных сервисов, наличие среди них сетевых, всеобщая связность многократно увеличивают потенциал для атак на доступность, облегчают распространение вредоносного ПО (вирус Melissa — классический тому пример). Образно говоря, многие информационные системы, если не принять защитных мер, оказываются "в одной лодке" (точнее — в одном корабле без переборок), так что достаточно одной небольшой казалось бы "пробоины", чтобы "лодка" стала стремительно тонуть, заливаемая бурным, все усиливающимся потоком.
Как это часто бывает, Melissa дала толчок к быстрому появлению на свет целой серии вирусов, "червей" и их комбинаций: Explorer.zip (июнь 1999), Bubble Boy (ноябрь 1999), ILOVEYOU (май 2000) и т.д. и т.п. Не то чтобы от них был особенно большой ущерб, но общественный резонанс, как это свойственно вирусам, они вызвали немалый.
Активное содержимое, помимо интерпретируемых компонентов документов и других файлов данных, имеет еще одно популярное обличье — так называемые мобильные агенты. Это программы, которые загружаются на другие компьютеры и там выполняются. Наиболее известные примеры мобильных агентов — Java-аплеты, загружаемые на пользовательский компьютер и интерпретируемые Интернет-навигаторами. Оказалось, что разработать для них модель безопасности, оставляющую достаточное количество возможностей для полезных действий, не так-то просто; еще сложнее безошибочно реализовать такую модель. В августе 1999 года стали известны недочеты в реализации технологий ActiveX и Java в рамках Microsoft Internet Explorer, которые давали возможность размещать на Web-серверах вредоносные аплеты, позволяющие получать полный контроль над системой-визитером.
Для внедрения "бомб" часто используются ошибки типа "переполнения буфера", когда программа, работая с областью памяти, выходит за допустимые границы и записывает в нужные злоумышленнику места нужное ему содержимое. Так действовал еще в 1988 году знаменитый "червь Морриса"; в июне 1999 года нашли способ использовать аналогичный метод по отношению к Microsoft Internet Information Server (IIS), чтобы получить контроль над Web-сервером. Окно опасности охватило сразу около полутора миллионов серверных систем...
Не забыты современными злоумышленниками и "старые, но недобрые" троянские программы. Например, "троянцы" Back Orifice и Netbus позволяют получить контроль над пользовательскими системами с различными вариантами MS-Windows. Актуальной и весьма опасной угрозой является внедрение руткитов (набор файлов, устанавливаемых в системе с целью изменения ее стандартной функциональности вредоносным и скрытным образом), ботов (программа, автоматически выполняющая некоторую миссию; группа компьютеров, на которой функционируют однотипные боты, называется ботсетью), потайных ходов (вредоносная программа, слушающая команды на определенных TCP-или UDP-портах) и шпионского программного обеспечения (вредоносное ПО, нацеленное на компрометацию конфиденциальных данных пользователя.
Таким образом, вредоносное ПО может быть направлено не только против доступности, но и против других основных аспектов информационной безопасности. К рассмотрению соответствующих угроз мы и переходим.
На втором месте по размерам ущерба (после непреднамеренных ошибок и упущений) располагаются кражи и подлоги. По данным газеты USA Today, еще в 1992 году в результате подобных противоправных действий с использованием персональных компьютеров американским организациям был нанесен суммарный ущерб в размере 882 миллионов долларов. Можно предположить, что подлинный ущерб был гораздо больше, поскольку многие организации по понятным причинам скрывают такие инциденты. Не вызывает сомнений, что в наши дни ущерб от такого рода действий вырос многократно.
В большинстве расследованных случаев виновниками оказывались штатные сотрудники организаций, отлично знакомые с режимом работы и защитными мерами. Это еще раз подтверждает опасность внутренних угроз, хотя говорят и пишут о них значительно меньше, чем о внешних.
Целесообразно провести различие между статической и динамической целостностью. С целью нарушения статической целостности злоумышленник (являющийся, как правило, штатным сотрудником) может:
- ввести неверные данные;
- изменить данные.
Иногда изменяются содержательные данные, порой — служебная информация. Показательный случай нарушения целостности имел место в 1996 году. Служащая Oracle (личный секретарь вице-президента) возбудила судебный иск против президента корпорации, обвиняя его в незаконном увольнении после того, как она отвергла его ухаживания. В доказательство своей правоты женщина привела электронное письмо, якобы отправленное ее боссом президенту. Содержание письма для нас сейчас не важно; важно время отправки.
Дело в том, что вице-президент предъявил, в свою очередь, файл с регистрационной информацией компании сотовой связи, из которого явствовало, что он (босс) в указанное время разговаривал по мобильному телефону, находясь за рулем автомобиля вдалеке от своего рабочего места. Таким образом, в суде состоялось противостояние "файл против файла". Очевидно, один из них был фальсифицирован или изменен, то есть была нарушена его целостность. Суд решил, что подделали электронное письмо (секретарша знала пароль своего босса, поскольку ей было поручено его регулярное изменение), и иск был отвергнут...
(Теоретически существует возможность, что оба фигурировавших на суде файла были подлинными, корректными с точки зрения их целостности, а письмо отправили пакетными средствами, однако, на наш взгляд, это было бы очень странное для вице-президента действие.)
Помимо прочих, из приведенного случая можно сделать вывод не только об угрозах нарушения целостности, но и об опасности слепо доверять компьютерную информацию. Заголовки электронного письма могут быть подделаны; письмо в целом может быть фальсифицировано лицом, знающим пароль отправителя. Отметим, что последняя угроза актуальна даже тогда, когда целостность контролируется криптографическими средствами. Здесь имеет место взаимодействие разных аспектов информационной безопасности: если нарушена конфиденциальность, может пострадать целостность.
Еще один урок: угрозой целостности является не только фальсификация или изменение данных, но и отказ от совершенных действий. Если нет средств обеспечить "неотказуемость", то компьютерные данные не могут рассматриваться в качестве доказательства.
Потенциально уязвимы по отношению к нарушению целостности не только данные, но и программы. Внедрение рассмотренного выше вредоносного ПО — пример подобного нарушения.
Угрозами динамической целостности являются нарушение атомарности транзакций, переупорядочение, кража, дублирование или внесение дополнительных сообщений (сетевых пакетов и т.п.). Соответствующие действия в сетевой среде называются активным прослушиванием.
Конфиденциальную информацию можно разделить на два класса — предметную и служебную. Служебная информация (такая, например, как пароли пользователей) не относится к определенной предметной области, в информационной системе она играет техническую роль, но ее раскрытие особенно опасно, поскольку оно чревато несанкционированным доступом ко всей информации, в том числе предметной.
Даже если информация хранится в компьютере или предназначена для компьютерного использования, угрозы ее конфиденциальности могут носить некомпьютерный и вообще нетехнический характер.
Многим людям приходится выступать в качестве пользователей не одной, а целого ряда систем (информационных сервисов). Если для доступа к таким системам используются (многоразовые) пароли или иная конфиденциальная информация, то можно быть уверенным, что она будет храниться не только в голове, но и в записной книжке или на листках бумаги, которые пользователь часто оставляет на своем рабочем столе или попросту теряет. И дело здесь не в неорганизованности людей, а в изначальной непригодности парольной схемы. Невозможно помнить много разных паролей; рекомендации по их регулярной (по возможности — частой) смене только ухудшают положение, заставляя применять несложные схемы чередования или вообще стараться свести дело к двум-трем легко запоминаемым (и столь же легко угадываемым) паролям.
Описанный класс уязвимостей можно назвать размещением конфиденциальных данных в среде, где им не обеспечена (зачастую и не может быть обеспечена) необходимая защита. Угроза же состоит в том, что кто-то не откажется взять секреты, которые сами просятся в руки. Помимо паролей в головах и записных книжках пользователей, в этот класс попадает передача конфиденциальных данных в открытом виде (в разговоре, в письме, по сети), которая делает вполне возможной реализацию угрозы перехвата данных. Для атаки могут использоваться разные технические средства (подслушивание или прослушивание разговоров, пассивное прослушивание сети и т.п.), но идея тут одна — осуществить доступ к данным в тот момент, когда они наименее защищены.
Угрозу перехвата данных следует принимать во внимание не только при начальном конфигурировании ИС, но и, что очень важно, при всех изменениях. Весьма опасной угрозой являются... выставки, на которые многие организации, недолго думая, отправляют оборудование из производственной сети, со всеми хранящимися на этих носителях данными. Остаются прежними пароли, при удаленном доступе они по-прежнему передаются в открытом виде. Это плохо даже в пределах защищенной сети организации; в объединенной же сети выставки это слишком суровое испытание честности всех участников.
Еще один пример изменения, о котором часто забывают, — хранение данных на резервных носителях. Для защиты данных на основных носителях применяются развитые системы управления доступом; копии же нередко просто лежат в шкафах, и получить доступ к ним могут многие.
Перехват данных — очень серьезная угроза, и если конфиденциальность действительно является критичной, а данные передаются по многим каналам, их защита может оказаться весьма сложной и дорогостоящей. Технические средства перехвата хорошо проработаны, доступны, просты в эксплуатации, установить их, например, на кабельную сеть может даже уборщица, так что эту угрозу нужно принимать во внимание не только по отношению к внешним, но и к внутренним коммуникациям.
Кражи оборудования являются угрозой не только для резервных носителей, но и для компьютеров, особенно портативных. Часто ноутбуки оставляют без присмотра на работе или в автомобиле, иногда просто теряют.
Опасной нетехнической угрозой конфиденциальности являются методы морально-психологического воздействия, такие, как "маскарад" — выполнение действий под видом лица, обладающего полномочиями для доступа к данным (см., например, статью Айрэ Винклера "Задание: шпионаж" в Jet Info, N19, 1996г. http://www.jetinfo.ru/1996/19/1/article1.19.1996.html).
К неприятным угрозам, от которых трудно защищаться, можно отнести злоупотребление полномочиями. На многих типах систем привилегированный пользователь (например, системный администратор) способен прочитать любой (незашифрованный) файл, получить доступ к почте любого пользователя и т.д. Другой пример — злоумышленные действия при сервисном обслуживании. Обычно сервисный инженер получает неограниченный доступ к оборудованию и имеет возможность действовать в обход программных защитных механизмов.
Таковы основные угрозы, на долю которых приходится львиная доля ущерба, наносимого субъектам информационных отношений.
Назад Оглавление Вперёд