Kryptografia a bezpieczeństwo danych

Stosowanie technik kryptograficznych nadal jest mało popularne w Polsce. Wynika to
zarówno ze słabej znajomości tematu, jak i z braku wiedzy o zagrożeniach, na jakie na-
rażone są dane przechowywane w systemach komputerowych oraz transmitowane za
pośrednictwem rozmaitych mediów.

Niewielu użytkowników systemów komputerowych zdaje sobie sprawę z faktu, iż większość
informacji przesyłanych za pośrednictwem sieci lokalnych i rozległych może być w stosun-
kowo łatwy sposób przechwycona bądź też zmodyfikowana.

Często spotykam się z przeświadczeniem użytkowników systemów komputerowych, że
ochrona zasobów przy użyciu prostej identyfikacji użytkownika, polegającej na podaniu sys-
temowi zdalnemu odpowiedniego identyfikatora i hasła, zapewnia wysoki poziom bezpie-
czeństwa. Jest to jednak dalekie od prawdy. Postaram się pokazać, jak złudne jest przekonanie
o rzekomym bezpieczeństwie danych przesyłanych za pośrednictwem sieci komputerowych i
jakie najczęstsze zagrożenia czyhają na Wasze dane, a także jak można zabezpieczyć się
przed tymi zagrożeniami, stosując dostępne techniki kryptograficzne, czyli mówiąc wprost
poprzez odpowiednie szyfrowanie przesyłanych informacji, zapewniające odpowiedni poziom
ich poufności, oraz właściwą identyfikację systemu i użytkownika.

MNOŻĄ SIĘ ZAGROŻENIA

Obecnie sprawne funkcjonowanie przedsiębiorstwa jest najczęściej uzależnione od dobrze
działającego systemu informatycznego. Systemy te, zainstalowane w firmach, zawierają naj-
bardziej istotne dla działania i istnienia przedsiębiorstwa informacje - wszelkiego rodzaju
systemy finansowo-księgowe, kadrowe, magazynowe, bazy danych gromadzące dane o klien-
tach i kontrahentach, dokumenty wewnętrzne o różnym stopniu poufności, a w tym projekty i
dokumentację. Niejednokrotnie firma ma wiele oddziałów położonych w różnych częściach
kraju lub świata, które muszą wymieniać poufne informacje między sobą. Nie należy się więc
dziwić, że mogą znaleźć się zarówno osoby, jak i instytucje pragnące w sposób nie autoryzo-
wany dotrzeć do poufnych informacji zgromadzonych w systemie informatycznym naszej
firmy.

O ile właściwie skonstruowana polityka bezpieczeństwa może chronić istotne dane przed
użytkownikami wewnętrznymi i częściowo zewnętrznymi, komputery można umieścić w
bezpiecznych pomieszczeniach i zatrudnić odpowiednią liczbę uzbrojonych strażników, a
bezpieczeństwo sieci lokalnej można zapewnić przez instalację i właściwą konfigurację od-
powiednio dobranego systemu firewall, o tyle najczęściej nie jesteśmy w stanie odpowiadać
za bezpieczeństwo naszych poufnych danych w chwili, gdy muszą one z różnych przyczyn
opuścić firmę i dotrzeć do innego oddziału lub innej, współpracującej z naszą firmą instytucji.

Istnieje wiele zagrożeń czyhających na dane transmitowane za pośrednictwem sieci kompute-
rowej. Do najważniejszych z nich należą:

- Możliwość bezpośredniej kradzieży danych na terenie firmy - poczynając od zwykłe-

go skopiowania tych informacji z niezbyt dobrze zabezpieczonego komputera (np. PC
pracującego pod kontrolą Windows), poprzez "podsłuchiwanie" ruchu w sieci lokalnej
przy użyciu zwykłej karty Ethernet i odpowiedniego oprogramowania (tzw. sniffera),

aż do metod bardziej zaawansowanych, takich jak "podsłuchiwanie" danych przesyła-
nych kablem sieciowym przy użyciu odpowiedniej przystawki zaopatrzonej w ela-
styczny drut, którym ściśle owija się kabel sieciowy, lub też innej metody "nasłuchu"
fal elektromagnetycznych.

- Kradzież danych i/lub ich modyfikacja w wyniku naruszenia systemu autoryzacji

przez intruza. Intruz może m.in. korzystając z ww. technik "nasłuchu" sieci kompute-
rowej, zdobyć ważne identyfikatory użytkowników i hasła, nie włamując się uprzed-
nio na żaden z serwerów sieciowych. Rzecz jasna przechwycenie takich haseł może
odbyć się na wiele innych sposobów - jest ich dostatecznie dużo, aby zapełniły odręb-
ny artykuł poświęcony wyłącznie tym technikom. Intruz - mający ważny identyfikator
użytkownika systemu i właściwe hasło - może podszyć się pod danego użytkownika i
korzystając z jego zasobów próbować nielegalnie zdobyć uprawnienia wystarczające
do kradzieży i/lub modyfikacji istotnych informacji. Może też, podszywając się pod
legalnego użytkownika systemu, wprowadzać w błąd inne osoby poprzez dezinforma-
cję - np. za pomocą odpowiednio spreparowanej poczty elektronicznej.

- Możliwość "podkładania" przez intruza zmodyfikowanych informacji do strumienia

transmitowanych danych, co w efekcie może wpływać na wadliwe, często zakończone
utratą ważnych informacji bądź włamaniem do systemu, działanie wybranych elemen-
tów sieci komputerowej np. serwerów - tzw. spoofing.

JAK CHRONIĆ INFORMACJE

Przed tego typu zagrożeniami możemy chronić nasze dane, korzystając z obecnie dostępnych
narzędzi kryptograficznych. Co może wydać się dziwne, efektywne narzędzia tego rodzaju
mogą okazać się dość tanie lub wręcz bezpłatne. Istnieją także rozwiązania drogie, a nawet
bardzo drogie, bazujące na specjalizowanym sprzęcie współpracującym z odpowiednim opro-
gramowaniem. Dziś przedstawię pokrótce rozwiązania najbardziej dostępne - bezpłatne i ta-
nie, co wcale nie musi oznaczać, że mało wartościowe. Podstawową zaletą tych rozwiązań
jest ich dostępność i niekiedy bardzo wysoka jakość i efektywność.

Zacznijmy od bezpiecznej pracy zdalnej przy użyciu zwykłego identyfikatora i hasła użyt-
kownika. Bardzo często do otwarcia sesji na zdalnym komputerze wykorzystuje się protokół
telnet (najczęściej program umożliwiający otwarcie zdalnej sesji również nazywa się telnet)
lub rlogin (od ang. Remote Login). Obie te metody mają zasadniczą wadę - zarówno identyfi-
kator, jak i hasło użytkownika przesyłane są za pośrednictwem sieci (niejednokrotnie rozle-
głej - np. Internetu) w postaci czystego tekstu ASCII. Wystarczy więc, by intruz przechwycił
tego typu informację i włamanie do systemu gotowe! Goryczy dopełnia fakt, iż cały dialog
użytkownika z komputerem zdalnym również jest przesyłany przez sieć w formie czytelnego
tekstu. Podobnie wygląda sprawa transmisji plików za pośrednictwem FTP lub też rcp (od
ang. Remote Copy).

O ile autoryzację użytkownika możemy wzbogacić o mechanizm jednorazowego hasła (ang.
One Time Password), o tyle nadal nie załatwia nam to sprawy "podsłuchiwania" sesji robo-
czej, a nawet prób jej modyfikacji (np. prób podstawienia polecenia systemowego, które zo-
stanie wykonane przez zdalny komputer jako polecenie wydane przez autoryzowanego, aktu-
alnie pracującego użytkownika - m.in. w tym celu hakerzy wykorzystują wspomniany spoo-
fing).

Jak zwykle, potrzeba jest matką wynalazku. Przed kilkoma laty powstało oprogramowanie o
nazwie SSH (ang. Secure Shell), którego źródła w języku C zostały udostępnione w Interne-
cie. SSH jest typowym pakietem klient-serwer, który ma, w założeniu, zastąpić rlogin i telnet
oraz umożliwić bezpieczną transmisję danych i bezpieczne tunelowanie (za pośrednictwem
szyfrowanego kanału) dowolnej, innej usługi sieciowej, wykorzystującej protokół TCP/IP.
(Więcej o tunelowaniu w artykule "Tunelowanie - cóż to jest?").
SSH wykorzystuje technikę kluczy asymetrycznych w powiązaniu z takimi algorytmami szy-
frującymi, jak RSA, 3DES, Blowfish czy MD5. Podczas nawiązywania zdalnego połączenia
najpierw tworzony jest szyfrowany kanał danych, później użytkownik podaje swoje hasło i
rozpoczyna pracę. W efekcie nie jest możliwe "podsłuchanie" ani hasła użytkownika, ani też
całości dialogu użytkownika z systemem. Można też powiedzieć inaczej - "podsłuchanie" jest
możliwe, lecz podsłuchane informacje są bezwartościowe dla intruza zarówno w czasie trwa-
nia sesji roboczej, jak i po jej zakończeniu. SSH wykorzystuje w procesie autoryzacji klucze
1024-bitowe. Ponadto istnieje możliwość kompresji przesyłanych danych w locie, co jest
istotne szczególnie dla użytkowników kiepskich połączeń sieciowych. Kompresja stanowi też
dodatkowe zabezpieczenie danych. Więcej informacji na temat SSH można znaleźć m.in. na
stronie WWW:

http://www.cs.hut.fi/ssh/

ZABEZPIECZ SWOJĄ POCZTĘ

Świat nie kończy się jednak na tradycyjnej pracy zdalnej. Ogromną rolę we współczesnych
systemach informatycznych odgrywa przesyłanie dokumentów - najczęściej w formie poczty
elektronicznej. Najpopularniejszy obecnie protokół transmisji poczty elektronicznej - SMTP
(ang. Simple Mail Transfer Protocol), stosowany powszechnie w Internecie i w sieciach wy-
korzystujących technologie intranetowe - nie zawiera praktycznie żadnych mechanizmów,
umożliwiających zapewnienie bezpieczeństwa przesyłanej informacji.
Podobnie jest z autoryzacją. Użytkownik otrzymujący tradycyjną pocztę internetową nigdy
nie może być pewien, że konkretny list napisał nadawca, którego dane można odczytać z na-
główka wiadomości. Co gorsza, nie można mieć pewności, że wiadomość nie jest zmodyfi-
kowana. Autorzy programów obsługujących pocztę internetową próbowali w ciągu ostatnich
lat nieco poprawić mechanizmy autoryzacji. W efekcie wysyłanie tzw. fakemails stało się
nieco trudniejsze, ale nadal nie niemożliwe. Sytuacja nie jest jednak tragiczna!

Użytkownikom Internetu i intranetów pomocny staje sie słynny program PGP (ang. Pretty
Good Privacy), którego autorem jest Amerykanin - Philip R. Zimmermann, znany specjalista
z zakresu kryptografii i inżynierii oprogramowania, nagrodzony wieloma prestiżowymi na-
grodami. P. Zimmermann jest również założycielem firmy PGP Inc., która obecnie wchodzi
w skład konsorcjum o nazwie Network Associates.

Program PGP jest dostępny zarówno w postaci źródeł w języku C, jak i wersji przystosowa-
nych do pracy w różnych systemach operacyjnych, w tym na platformę Windows oraz różne
odmiany systemu Unixa. Dostępne są zarówno komercyjne, jak i darmowe wersje tego pro-
gramu, różniące się typem licencji. Wersje komercyjne mogą być wykorzystywane w celach
komercyjnych, natomiast bezpłatne wyłącznie do użytku prywatnego. Program PGP stosuje
technikę kluczy asymetrycznych (klucz prywatny i publiczny), co rozwiązuje problem za-
chowania poufności przy przekazywaniu klucza, umożliwiającego szyfrowanie informacji
innym osobom.

Ze względu na silne metody szyfrowania danych użyte w programie PGP, jest on objęty ogra-
niczeniami eksportowymi nałożonymi przez rząd USA. Ograniczenia te ominięto poprzez

wywiezienie z USA wersji źródłowej PGP w postaci drukowanej (dotyczą one eksportu wer-
sji elektronicznej) i ponowne odtworzenie źródeł w języku C już w Europie przy użyciu ska-
nerów i oprogramowania OCR. W ten sposób powstała legalna wersja PGP możliwa do wy-
korzystania poza USA bez konieczności otrzymywania zgody rządu USA. Wersja międzyna-
rodowa zawiera w nazwie literę "i" (od ang. International - międzynarodowy). Obecnie obo-
wiązującą wersją PGP jest PGP 5.5i.

Program PGP był pierwotnie opracowany jako narzędzie umożliwiające zarówno szyfrowanie
przesyłanych wiadomości e-mail, jak i tworzenie tzw. podpisu elektronicznego pod dokumen-
tem przesyłanym w formie elektronicznej. Kryptograficzny podpis elektroniczny jest bardziej
wiarygodny niż podpis odręczny. Największą zaletą podpisu elektronicznego jest to, że jego
stosowanie uniemożliwia zmodyfikowanie przesyłanej informacji po zaopatrzeniu jej w pod-
pis, a także podszywanie się intruza pod prawdziwego nadawcę listu e-mail. Oczywiście,
możliwe jest zakodowanie informacji i dodatkowe zaopatrzenie jej w podpis elektroniczny, co
w efekcie podwyższa wiarygodność. Jedyne, o co musi się troszczyć użytkownik, jest to, aby
jego klucz prywatny PGP (tworzony przez użytkownika przy użyciu programu PGP podczas
rozpoczynania pracy z nim) nie wpadł w ręce osób niepowołanych. Klucz PGP jest dodatko-
wo zabezpieczony hasłem, co utrudnia jego wykorzystanie przez osoby postronne, nawet w
przypadku przejęcia przez nie klucza użytkownika - mimo to należy trzymać klucz prywatny
w możliwie najpewniejszym miejscu. Natomiast klucz publiczny należy rozesłać do wszyst-
kich osób, z którymi zamierzamy utrzymywać poufną korespondencję - klucz publiczny moż-
na nawet umieścić na swojej, publicznie dostępnej stronie WWW.

Program PGP jest dostępny w Internecie. Do programu dołączona jest dokładna dokumenta-
cja wraz z opisem bezpiecznego posługiwania się nim. Program PGP może być wykorzysty-
wany do kodowania dowolnych rodzajów plików komputerowych. Więcej informacji na ten
temat można znaleźć na stronach WWW:

http://www.pgpi.com/

oraz

http://www.pgp.com/

SSH i PGP to obecnie najbardziej popularne i najważniejsze rozwiązania programowe, mają-
ce na celu zapewnienie bezpieczeństwa danych przesyłanych za pośrednictwem sieci kompu-
terowych. Jak już wspomniałem, rozwiązań tego typu jest wiele - w tym bardzo dobrych
urządzeń sieciowych, takich jak szyfrujące karty sieciowe czy routery, umożliwiające łącze-
nie oddalonych od siebie fizycznie sieci lokalnych za pośrednictwem zakodowanego kanału
informacyjnego. Stosowanie takich urządzeń umożliwia łączenie rozproszonych geograficz-
nie sieci lokalnych w jedną, bezpieczną sieć wirtualną za pośrednictwem publicznych sieci
rozległych - takich jak choćby Internet.