Виртуальный канал как средство
В предыдущем пункте рассматривались возможные наиболее безопасные варианты физического построения сети: как в РВС необходимо соединять объекты для обеспечения наиболее безопасного взаимодействия. Однако, для создания защищенного взаимодействия удаленных объектов подобных мер явно недостаточно, так как, во-первых, на практике обеспечить взаимодействие всех объектов по выделенному каналу достаточно сложно и, во-вторых, нельзя не предусмотреть вариант физического подключения к каналу. Следовательно, разработчик защищенной системы связи в распределенной ВС должен исходить из следующего принципа:
Утверждение 2.
При построении защищенной системы связи в распределенной ВС необходимо исходить из того, что все сообщения, передаваемые по каналу связи, могут быть перехвачены, но это не должно повлечь за собой нарушения безопасности системы в целом.
Таким образом, данное утверждение накладывает на разработчика следующие требования: необходимость введения дополнительных средств идентификации объектов в распределенной ВС и криптозащита передаваемых по каналу связи сообщений.
В п. 5.1.2 доказывалось, что идентификация объектов РВС, в отсутствие статической ключевой информации, возможна только при взаимодействии объектов с использованием виртуального канала (заметим, что в дальнейшем рассматривается только распределенная ВС, у объектов которой отсутствует ключевая информация для связи друг с другом - в подобной системе решить задачу безопасного взаимодействия несколько сложнее). Следовательно, для того, чтобы ликвидировать причину успеха удаленных атак, описанную в п. 5.1.2.1, а также, исходя из Утверждения 2, необходимо руководствоваться следующим правилом:
Утверждение 3.
Любое взаимодействие двух объектов в распределенной ВС должно проходить по виртуальному каналу связи.
Рассмотрим, как в распределенной ВС виртуальный канал (ВК) связи может использоваться для надежной, независимой от топологии и физической организации системы, идентификации ее удаленных объектов.
Для этого при создании ВК могут использоваться криптоалгоритмы с открытым ключом (например, недавно в Internet принят подобный стандарт защиты ВК, называемый Secret Socket Layer - SSL). Данные криптоалгоритмы основаны на результатах исследований, полученных в 70-х годах У. Диффи. Он ввел понятие односторонней функции с потайным входом. Это не просто вычисляемая в одну сторону функция, обращение которой невозможно, она содержит потайной вход (trapdoor), который позволяет вычислять обратную функцию лицу, знающему секретный ключ. Сущность криптографии с открытым ключом (или двухключевой криптографии) в том, что ключи, имеющиеся в криптосистеме, входят в нее парами и каждая пара удовлетворяет следующим двум свойствам:
- текст, зашифрованный на одном ключе, может быть дешифрован на другом;
- знание одного ключа не позволяет вычислить другой.
Поэтому один из ключей может быть опубликован. При опубликованном (открытом) ключе шифрования и секретном ключе дешифрования получается система шифрования с открытым ключом. Каждый пользователь сети связи может зашифровать сообщение при помощи открытого ключа, а расшифровать его сможет только владелец секретного ключа. При опубликовании ключа дешифрования получается система цифровой подписи. Здесь только владелец секретного ключа создания подписи может правильно зашифровать текст (т.е. подписать его), а проверить подпись (дешифровать текст) может любой на основании опубликованного ключа проверки подписи.
В 1976 г. У. Диффи и М. Хеллман предложили следующий метод открытого распределения ключей. Пусть два объекта A и B условились о выборе в качестве общей начальной информации большого простого числа p и примитивного корня степени p - 1 из 1 в поле вычетов по модулю p. Тогда эти пользователи действуют в соответствии с протоколом (рис. 6.4):
A вырабатывает случайное число x, вычисляет число ax (mod p) и посылает его B;
B вырабатывает случайное число y, вычисляет число ay (mod p) и посылает его A;
затем A и B возводят полученное число в степень со своим показателем и получают число axy (mod p).
Рис. 6.4. Алгоритм У. Диффи и М. Хеллмана открытого распределения ключей
Это число и является сеансовым ключом для одноключевого алгоритма, например, DES. Для раскрытия этого ключа криптоаналитику необходимо по известным ax (mod p), ay (mod p) найти axy (mod p) , т.е. найти x или y. Нахождение числа x по его экспоненте ax (mod p) называется задачей дискретного логарифмирования в простом поле. Эта задача является труднорешаемой, и поэтому полученный ключ, в принципе, может быть стойким [11].
Особенность данного криптоалгоритма состоит в том, что перехват по каналу связи пересылаемых в процессе создания виртуального канала сообщений ax (mod p) и ay (mod p) не позволит атакующему получить конечный ключ шифрования axy (mod p). Этот ключ далее должен использоваться, во-первых, для цифровой подписи сообщений и, во-вторых, для их криптозащиты. Цифровая подпись сообщений позволяет надежно идентифицировать объект распределенной ВС и виртуальный канал. Шифрование сообщений необходимо для соблюдения Утверждения 2. В заключении к данному пункту сформулируем следующее требование к созданию защищенных систем связи в распределенных ВС и два следствия из него:
Утверждение 4.
Для обеспечения надежной идентификации объектов распределенной ВС при создании виртуального канала необходимо использовать криптоалгоритмы с открытым ключом.
Следствие 4.1.
Необходимо обеспечить цифровую подпись сообщений.
Следствие 4.2.
Необходимо обеспечить возможность шифрования сообщений.
