Защита инвариантов подобия

В случае передачи вектора (sK7 , sK6 , … , sK1) по открытому каналу передачи данных необходимо обеспечить требуемую целостность сообщений. Без дополнительных средств защиты рассматриваемый метод обнаружения аномалий на основе инвариантов подобия уязвим на этапе передачи вектора X и возможны фальсификации сообщений, а также атаки методом повтора (от англ. reply attack).

Поэтому для защиты сообщений от фальсификации предлагается использовать алгоритмы электронно-цифровой подписи (ЭЦП), основанные на методах асимметричной криптографии, или алгоритмы имитозащиты, основанные на методах симметричной криптографии. В силу требования очень высокой скорости процессов вычисления и проверки тегов целостности более приемлемыми являются симметричные криптопреобразования.

Согласно методу обеспечения имитозащиты над открытым сообщением, которым в данном случае является вектор X, выполняются симметричные криптопреобразования. В процесс необратимым образом вовлекается блок секретной информации, известный только агенту-отправителю и датчику СОАФ, - ключ выработки имитовставки. Результат преобразований - блок фиксированной длины (имитовставка) добавляется к открытому сообщению. В качестве практической реализации для выработки имитовставки может быть использован алгоритм ГОСТ 28147-89 согласно спецификации либо любой алгоритм криптостойкой хеш-суммы (например, MD5 или SHA-1). Во втором варианте ключ выработки имитовставки добавляется конкатенацией к защищаемым данным (вектору X) перед выполнением хеширования.

Атака методом повтора заключается в изменении или замене злоумышленником пакета (в данном случае - позволяющего обнаружить несанкционированную активность в сети) на значение, ранее уже передававшееся в сети и приводящее к исчислению положительного значения критерия (28). При реализации данной атаки злоумышленнику не требуется производить подбор имитовставки или ключа ее генерации, его цель - сокрытие от системы своей несанкционированной активности. Возможность проведения подобных действий без атаки криптоалгоритма имитовставки делает задачу защиты от подобного класса атак актуальной для разрабатываемого способа.
Для защиты от атаки методом повтора в защищаемое сообщение до выработки имитовставки добавляется:

либо порядковый номер сообщения, уникальный для данной пары рабочих станций в пределах разумного периода времени;

Возможна комбинация первого и второго метода с соответствующим уменьшением разрядности порядкового номера и загрублением точности системы синхронизации времени.

Параметры алгоритма обеспечения целостности дополнительного информационного потока рассчитываются из следующих соображений. Ключ выработки имитовставки является долгосрочным (функционирует в неизменном виде в течение достаточно долгого периода), в силу этого на него должны распространяться общие требования для симметричных криптоалгоритмов. В частности, считается стойкой на современном этапе развития электронно-вычислительной техники длина ключа в 256 бит.

Само содержимое имитовставки не является предметом какой-либо из известных криптоатак. Однако, генерируя хаотичным образом имитовставку для несанкционированного пакета, злоумышленник может случайно создать валидное ее значение. Данная атака является определяющей для выбора минимальной длины имитовставки: между двумя станциями за разумный временной интервал при использовании максимальной пропускной способности сети не должно быть возможным случайно сгенерировать валидную имитовставку.

Максимальное количество пакетов, которые можно создать на данном физическом носителе за определенный интервал времени, определяется формулой

где BW - максимально возможная пропускная способность сети между злоумышленником и абонентом (в битах в секунду), Y - длина интервала времени (в годах), L - минимально необходимая для атаки длина пакета (в байтах). Для определения верхней границы NMAX примем значения BW = 109, Y = 20, L = 56. Тогда NMAX равняется (1,4·1015), что соответствует по порядку величины 250, и для достижения уровня надежности ? = 0,999 длина имитовставки должна быть не менее

С учетом требуемого аппаратной платформой округления данной величины до границы байта, получаем длину имитовставки в 8 байт. Данное дополнение является вполне приемлемым для предложенного способа. Так, например, при длине информационного сообщения в 16 кбайт, доля добавляемой информации об инвариантах будет составлять в среднем 5,43%, а доля векторов имитозащиты - 0,54% от общего трафика.

Таким образом, выбор конкретной схемы реализации СОАФ зависит от топологии сети и характеристик рабочих станций-абонентов. Задача обеспечения целостности дополнительного информационного потока является разрешимой на основе общеизвестных технологий и не несет критического увеличения требуемых ресурсов.

Содержание раздела