15
осознанные, деструктивные действия лиц, целью которых является
искажение, уничтожение или хищение программ, данных и документов системы;
дестабилизация каналов передачи информации, поступающей от
внешних источников;
неправильная работа или вообще останов аппаратуры
вычислительных средств;
вирусы и иные деструктивные программные элементы,
распространяемые с использованием систем телекоммуникаций,
обеспечивающих связь с внешней средой или внутренними коммуникациями
информационной системы;
изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей
аппаратуры системы за пределами, проверенными при тестировании или
сертификации системы.
Среди внутренних угроз можно выделить следующие атаки:
атаки со стороны авторизованных пользователей с целью увеличения
уровня привилегий в системе управления базами данных;
непреднамеренные ошибки сотрудников, нарушающих по разным
причинам установленную политику безопасности, или применение ими
неправильных методов безопасности;
умышленное изменение или искажение хранимых данных;
угрозы, возникающие из-за ошибок в программном обеспечении и
неверной конфигурации системы;
угрозы, возникающие из-за ошибок в аппаратном обеспечении и
неверной их настройки.
Кроме классификации согласно модели безопасности угрозы
классифицируют по типам воздействия:
угрозы проникновения в операционную среду компьютера;
программно-аппаратные (преднамеренное изменение служебных
данных, не выполнение требований к характеристикам обрабатываемой
информации, изменение данных и т.п.;
16
программно-математические воздействия (путем внедрения
вредоносных программ).
При использовании специализированных программных и аппаратных
средств возникает угроза доступа или проникновения. Общую схему реализации
угрозы доступа можно представить в виде (рисунок 1).
Внешние
угрозы
Внутренние
угрозы
Источник угрозы
Объект воздействия
Деструктивное
действие
Методы защиты
Уязвимость
Способ реализации
Рисунок 1. Модель реализации угрозы доступа ИБ
Соответственно классификация может быть проведена на основании
деления по [6]:
источникам угроз;
уязвимостям;
способам реализации;
объектам воздействия;
деструктивным действиям.
Классификация угроз доступа представлена в таблице 1.
Таблица 1
Классификация угроз доступа
Источник угрозы
Угроза
Человек
разглашение, передача или утрата
атрибутов разграничения доступа
(паролей, ключей шифрования,
электронных замков и т. п.)
зарегистрированными пользователями
системы;
получение информации по
прохождению процедуры
17
Источник угрозы
Угроза
идентификации от зарегистрированных
пользователей системы;
получение копий данных
зарегистрированным пользователем
системы с целью получения выгоды;
восстановление данных по
идентификации в системе на основе
сохраненных или переданных данных
системой, лицом, не имеющим прав на
пользование системой;
получение должностей сотрудников
информационной безопасности лицами
ведущими работу на конкурирующие
фирмы.
Программно-аппаратные средства
используемые в системе
ошибочное изменение параметров
программ или не должного уровня
использование, которое может вызвать
нарушение в работе системы или
вызвать необратимые последствия;
нарушения в процессе работы
программного обеспечения, которое
включает операционную систему,
прикладные программы и систему
управления базами данных.
Программно-аппаратные средства
используемые
незарегистрированными
пользователями
использование программного
обеспечения вне рамок должностных
функций нарушителя;
несанкционированное внедрение,
вызванное не должным уровнем
выполнения должностных функций
зарегистрированным пользователем;
внедрение в систему вирусов
деструктивного характера;
использование устройств по
изменению уровня шумов и
электромагнитного излучения.
Программная и аппаратная
поддержка системы (среда
обитания и зона расположения
объектов воздействия)
нарушение энергоснабжения;
изменения электромагнитных полей,
вызванные природными явлениями;
нарушения, вызванные техногенными
изменениями;
нарушения, связанные с некорректной
работой каналов связи.
Источник доступа к серверам и
коммуникационной аппаратуре
механическое нарушение работы
оборудования;
приостановка работы устройств,
обеспечивающих поддержку системы;
удаление или модификация файлов
базы данных или компонентов
операционной системы;
18
Источник угрозы
Угроза
запуск процессов повышающих общую
нагрузку на систему;
осуществление дезорганизующей
рассылки пользователям системы.
В 2014 году в мире зафиксировано 42,8 млн. инцидентов, связанных с
проблемами информационной безопасности. Российский аналитический центр
«InfoWatch» констатирует: в 2006 году отмечено 198 случаев утечки
информации, в 2010-м — 794, в 2014-м — 1395.
Поиск уязвимостей программного обеспечения – одна из ключевых задач
современной информационной безопасности. Эксплуатация уязвимостей
программ позволяет злоумышленникам воровать деньги с банковских счетов,
делать «дефейсы» веб-сайтов, блокировать работу банков и городских служб. К
уязвимостям приводят программистские ошибки, которые есть в любом
программном продукте. Уязвимости в программном обеспечении ищут разными
способами: автоматическими тестировщиками, анализаторами кода, ручной
проверкой.
Таким образом, задача поиска уязвимости в программном обеспечении,
является многогранной, неоспоримо актуальной и имеющей конкретное
практическое значение для исследователей, работающих в области
информационной безопасности.
1.2. Проблемы обеспечения безопасности баз данных
1.2.1 Угрозы безопасности баз данных
Среди всех угроз информационной безопасности особое внимание
должно быть уделено угрозам информационной безопасности для баз данных.
В соответствии с вышеприведенной классификации угроз (нарушение
конфиденциальности, доступности и целостности) могут быть определены
несколько направлений, однако в качестве основного инструмента
злоумышленниками обычно используется язык структурированных запросов,
лежащий в основе технологии манипулирования информацией в базе данных.
Для реализации могут быть применены расширения прав доступа к базе данных
(различными способами) или SQL-инъекции.
19
Первый вариант заключается в получении доступа к информации
закрытого характера путем манипулирования доступной информацией более
низкого уровня. Такая угроза может появиться при необходимости получения
злоумышленником более подробной информации при наличии совокупности
иных возможностей, например, создания или обработки различных
представлений. Тогда, основываясь на логических выводах, появляется
возможность получения данных по скрытой информации.
Сущность второго варианта – осуществление агрегирования данных с
последующим формированием на их основе сложной отчетности, которая
позволяет сделать достаточно развернутые выводы по данным.
Третий вариант заключается в реализации покушения на доступность,
используемой злоумышленниками (применяя оперирование языком SQL в базе
данных) для затруднения работы других пользователей базы данных. В качестве
естественного варианта первичной защиты в подобных случаях можно
использовать серверы приложений, которые способствуют ограждению
клиентских приложений от прямого взаимодействия с базой данных.
Наконец, четвертым вариантом является угроза искажения или подмены
данных в ходе пересылки от сервера к клиенту. В таких случаях для защиты
требуется организация защиты данных при установлении соединения сервера с
клиентом, формирование запросов на подтверждение подлинности источника
данных и целостности конфиденциальных данных.
1.2.2 Методы обеспечения безопасности баз данных
Эволюция баз данных под управлением различных ситсем управления
базами данных (СУБД) постоянно видоизменяла и требования к безопасности
хранимой в них информации. С точки зрения архитектуры существуют
несколько подходов к доступу пользователей к ресурсам базы данных, а именно
[5]:
организация полного доступа для всех пользователей (на практике
используется только для небольших баз данных и групп с малым числом
пользователей);
20
выделение зараегистрированных пользователей, имеющих больший
набор прав;
ведение журналов действий пользователей средствами СУБД;
использование шифрования данных и перенос средств, которые
проводят идентификацию пользователей, на иные ресурсы вне СУБД.
Современные базы данных характеризуются наличием совокупности
особенностей по сравнению с файлами и другими возможными объектами
защиты, некоторые из таких особенностей описаны ниже:
необходимость осуществления поддержки логически
согласованного набора данных;
необходимость реализация технологии восстановления информации
после сбоев;
необходимость наличия технологии параллельной работы
пользователей с данными в БД;
необходимость в наличии языка манипулирования данными.
Самой технологией построения базы данных предполагается принцип
разделения способов защиты по двум направлениям: защита данных и,
соответственно, защита структур управления (фактически, находящихся в
зависимости или независимыми от данных) [16].
Следовательно, совокупность требований к безопасности баз данных,
незавимых от самих данных, включает в себя:
реализацию технологий, которые дают возможность проведения
быстрой и актуальной настройки системы управления базами данных, в том
числе, использования эффективной политики разграничения доступа
пользователей;
организацию физической безопасности базы данных;
обеспечениефункционирования базы данных в доверенной среде, то
есть без нарушения созданной политики безопасности.
При этом, в соответствии с используемыми данными, можно выделить
следующие требования:
21
необходимость реализации технологий для обеспечения
безопасности пользовательского слоя (методики работы с механизмами доступа
к данным и интарфейсам вызова данных);
необходимость реализации механизмов безопасной организации
данных и манипулирования данными (защита от таких кгроз безопасности базы
данных, как логический вывод, гарушение целостности).
Постоянное совершенствование методов поиска уязвимостей и
устранения последствий действий злоумышленников нельзя считать хорошим
примером построения политики безопасности баз данных.
Современные системы нуждаются уже скорее не в технологиях,
закрывающих конкретные уязвимости, а в комплексной программе,
направленной на построение политики безопасности. Один из современных
подходов в построении подобной политики заключается в следующем:
формировании методик, позволяющих обеспечить безопасность для
хранилищ данных, включающих в себя технологии защиты, которые
ориентированы на наиболее распространенные уязвимости;
проведении в обязательном порядке анализа уязвимостей и оценке
степени возможного воздействия, что дает возможность осуществлять
прогнозирование деструктивных воздействий и планировать защиту от них;
формировании определенного стандарта безопасности баз данных,
позволяющего ориентироваться на него при возникновении базовых ситуаций и
вносить изменения исключительно при необходимости нестандартных решений.
Технологии защиты согласно типовым уязвимостям баз данных
приведены в таблице 2 [15, 18].
Таблица 2
Способы противодействия типовым рискам
Вид угрозы
Методы защиты
Хищение информации из СУБД
со стороны неавторизованного
пользователя
Шифрование базы данных и ролевое
управление доступом: организация системы
управления доступом в соответствии с
цифровыми сертификатами, шифрование
сегментов базы, являющихся критическими
22
Вид угрозы
Методы защиты
Копирование или хищение
ключевого контейнера или его
резервной копии
Хранение закрытого ключа в неэкспортируемом
виде в защищенной памяти токена или
интеллектуальной смарт-карты
Копирование закрытых ключей
в другой токен (дублирование
смарт-карты)
Защита PIN-кодом доступа к защищенной
памяти смарт-карты, где производится хранение
закрытых ключей. Исключение возможности
экспорта закрытых ключей из смарт-карты:
закрытые ключи, которые генерируются смарт-
картой, или импортированы в нее, содержатся в
закрытой памяти смарт-карты с невозможностью
извлечения из нее
Перехват данных,
передаваемых по сети
Применение закрытых протоколов шифрования,
передача данных с помощью алгоритмов
симметричного шифрования, которые встроены
в СУБД MS SQL Server
Перехват закрытого ключа (с
помощью программного
обеспечения специального типа
в момент его применения)
Криптографические операции в токене или
смарт-карте должны быть реализованы на
аппаратном уровне; применение технологий для
аппаратного выполнения криптографических
операций (SSL) в процессоре токена без
возможности «выхода» закрытых ключей
наружу
Использование или хищение
чужой учетной записи за счет
перебора или кражи пары
логин-пароль
Выполнение аутентификации в соответствии с
цифровым сертификатом
1.2.3 Технологии создания защищенных СУБД
Анализируя методы противодействия типовым угрозам безопасности
(таблица 2), можно сформулировать очевидную идею построения особого
подхода, в котором сочетаются шифрование данных и организация
многофакторной аутентификации пользователей.
Выполнение шифрования информации обычно влечет за собой
перегрузку сервера базы данных и, как следствие, опасность потери данных при
передаче, поэтому целесообразным является использование современных
методик шифрования, в которых дешифрование производится исключительно на
стороне клиента, что исключает необходимость в дополнительной защите
информации при передаче.
23
Манипулирование зашифрованной информацией для уполномоченных
пользователей осуществляется в полном объеме, то есть работа приложений
пользователя выполняется полностью «прозрачно».
Также выполняется разделение функций системного администратора в
сфере безопасности за счет передачи части полномочий с использованием
технических средств и административных регламентов.
Данная технология позволяет рассматривать схему защиты системы
управления базами данных в виде, который приведен на рисунке 2.
Обеспечение
«прозрачности» для
приложений
Шифрование данных
Криптографическое
ядро
Безопасность ключей
шифрования
Контроль целостности
Управление ключами
шифрования
Аудит и мониторинг
доступа к
информации
Рисунок 2. Методика защиты СУБД (схематичное представление)
При построении защиты учтены основные принципы ее работы:
построение политики безопасности предусматривает сохранение
логики работы СУБД и технического окружения БД;
необходимость мониторинга действий пользователей в ходе работы
с защищенными данными;
необходимость соблюдения контроля целостности собственных
процедур для исключения возможности копирования незашифрованных данных
администратором базы данных.
24
Помимо вышеприведенной методики следует коснуться и некоторых
достаточно тривиальных, но хорошо зарекомендовавших себя методов защиты
баз данных.
Самый настраиваемый, гибкий и получивший наибольшее
распространение метод защиты базы данных – это метод защиты на уровне
пользователя. В данном методе предполагается осуществление различных
уровней доступа к наиболее важным данным и компонентам базы данных.
Очевидно, что полноценная работа с базой данных, защищенной на уровне
пользователя, требует предварительного ввода пароля на открытие базы данных.
После этого производится анализ файла рабочей группы, в котором каждый из
пользователей помечен уникальным, неповторяющимся кодом. После этого,
основываясь на коде и введенном пароле, определяется совокупность
компонентов базы данных и непосредственно данных, к которым этот
пользователь имеет право получения доступа.
Реализация данного метода на практике является достаточно трудоемкой
задачей, однако способна обеспечить достаточно высокий уровень защиты базы
данных.
Также одним из способов защиты базы данных является периодическое
выполнение резервного копирования БД, что дает возможность восстановления
информации, хранящейся в базе данных, в случае осуществления
несанкционированного изменения, удаления или обновления информации в БД.
Причинами таких изменений могут быть как угрозы нарушения
конфиденциальности, так и угрозы нарушения целостности [13, 14].
Применение такого механизма, как репликация, позволяет конечному
пользователю осуществлять создание копии общей базы данных с изменением
или добавлением отдельных полей в таблицы, а также внесением других
изменений в основную базу данных. Кроме этого, в некоторых случаях
актуальным является запрет на установку пароля на открытие базы данных
конечными пользователями. Это связано с тем, что при установленном пароле не
зная его – вход в базу данных не представляется возможным.