Система криптозащиты в стандарте DES. Система взаимодействия периферийных устройств Рис.6.3. Подпрограмма обработки прерываний от INT1(низкий приоритет) Ввод байта ключа Через Р0 по @R1 Сохранание PSW Сохранение Аккумулятора Установка RB3 R0- в начало ключа R1- в начало ключа в ПЗУ i=0,7 Формирование ключа Восстановление Акк Восстановление PSW Выход из подпрограммы Сохранение байта ключа по @R0 Инкремент R0 Инкремент R1 Рис6.4. Подпрограмма обработки прерываний от INT0 (низкий приоритет) Да Сохранание PSW Сохранение Аккумулятора Установка RB3 Гашение светодиода задержка Вкл светодиода задержка Гашение светодиода Ввод байта ключа Через Р0 по @R1 R0- в начало ключа R1- в начало ключа в ПЗУ i=0,7 Формирование ключа Восстановление Акк Восстановление PSW Выход из подпрограммы Сохранение байта ключа по @R0 Инкремент R0 Инкремент R1 Рис.6.5. Подпрограмма обработки прерываний от T/C0. (высокий приоритет) Сохранение PSW Установка RB1 Сброс RD(A/D) Установка RD(A/D) Сохранение Акк Да Выход из подпрограммы Считывание порта Р0 и запись в @R0 R0=адрес 1-го байта Уст. флага ''шифр'' Инкремент R0 Установка TB8 Передача в УАПП из @R1 Сброс TB8 Инкремент R1 Восстановление PSW Да Принятыйбайт=0? Декремент счетчика ''пауза в речи''(прд) Да В R0 адрес 8-го байта? В R1 адрес 1-го байта? Флаг ''потеря вх.сигнала'' Стираем байт из @R1 Да Нет Нет Нет Нет Дкеремент сч.приема Рис.6.6. Подпрограмма обработки прерываний от УАПП.(высокий приоритет) Да RI TI Передача в Р1 дешифрованной информации (@R0) R1=адрес 1-го байта Инкремент R1 Считывание УАПП и запись в @R1 Выход из подпрограммы Да Сброс RI Сброс TI Восстановление PSW Сохранение PSW Инкремент R0 Счетчик приема= нач.знач Уст.флага''дешифр'' Идентифи-кация источника Выбор RB2 Счетчик приема=нач.знач. Установление сигнала RD(D/A) Сброс сигнала RD(D/A) Принят 8-ой байт? Принятый байт=0? Декремент сч. ''пауза в речи''(прм) Гашение светодиода Нет Да Нет Нет Рис.6.1. Алгоритм работы системы взаимодействия с периферийными устройствами. (начало) Настройка прерываний INT0 и INT1 Настройка Т/С0 Настройка УАПП Инициализация переменных Установка начальных адресов Установка счетчика приема Разрешение прерываний 0 Флаг ‘шифр’ 1 1 Установка нач. адресов данных подлежащих шифрованию и зашифрованных данных 0 Перенос данных в буфер передачи без шифрования Шифрование Сброс флага ''шифр'' Флаг ''пауза в речи''(прд) 1 0 Сч. ''пауза в речи''(прд)=нач.значение Рис.6.2. Алгоритм работы системы взаимодействия с периферийными устройствами. (окончание). 0 Установка нач. адресов данных подлежащих дешифрованию и дешифрованных данных 1 1 Флаг ‘деш’ 0 Дешифрование Флаг ''пауза в речи''(прд) 0 Перенос данных из буфера приема без дешифрования без шифрования 1 Сброс флага ''деш.'' Сч. ''пауза в речи''(прм)=нач.значение Потеря входного сигнала Да Нет Вкл. светодиода 69 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ Московский технический университет связи и информатики Разрешаю допустить к защите Зав. кафедрой _________________ ____________ 2000г. ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ “Система криптозащиты в стандарте DES. Система взаимодействия периферийных устройств.” Дипломант __________________________________/Рычков А.И./ Консультант_________________________________/Шаврин С.С./ Рецензент __________________________________ Консультант по экологии и безопасности жизнедеятельности_____________/Деминский В.А./ Консультант по экономической части __________/Майофис Л.И./ МОСКВА. 2000г. Содержание. Введение. 3 Защита от несанкционированного доступа к информации, передаваемой по каналам электросвязи. 5 Стандарт шифрования DES. Алгоритм и основные свойства. 28 Разработка технических требований к системе взаимодействия с периферийными устройствами при обработке данных в стандарте DES. 44 Разработка функциональной схемы системы взаимодействия с периферийными устройствами. 48 Разработка электрической схемы системы взаимодействия с периферийными устройствами. 50 Разработка и отладка алгоритмического и программного обеспечения системы взаимодействия с периферийными устройствами. 61 Экология и безопасность жизнедеятельности. 7.1. Анализ опасностей и вредностей при разработке криптосистемы. 7.2. Расчет освещенности рабочего места при разработке криптосистемы. 76 76 82 Технико-экономическое обоснование. 8.1. Расчет технико-экономических показателей системы взаимодействия с периферийными устройствами. 8.2. Оценка экономической эффективности системы взаимодействия с периферийными устройствами. 84 84 88 Заключение. 89 Список использованной литературы. 90 Приложение. 92 Введение. В современных условиях информация играет решающую роль как в процессе экономического развития, так и в ходе конкурентной борьбы на национальном и международном рынках. Противоборство развернулось за превосходство в тех областях, которые определяют направления научно-технического процесса. В мире реального бизнеса конкуренция ставит участников рынка в такие жесткие рамки, что многим из них приходится поступать в соответствии с принципами «победителей не судят», «цель оправдывает средства». В этих условиях становится реальностью промышленный шпионаж как сфера тайной деятельности по добыванию, сбору, анализу, хранению и использованию конфиденциальной информации. Это обусловлено тем, что получение сколько-нибудь достоверной информации об объектах заинтересованности законным путем становится невозможным из-за создания и поддержания определенной системы защиты ценной информации от несанкционированного, то есть противоправного, доступа со стороны злоумышленников. Анализ различных способов получения информации о конкурентах позволил установить, что подслушивание телефонных переговоров в ряде случаев может являться одним из эффективных способов несанкционированного доступа к конфиденциальной информации. Это объясняется тем, что в настоящее время обмен информацией по телефону является очень распространенным и практически во всех случаях, когда абонентам не требуется письменного документа и имеется возможность воспользоваться телефонной связью, они ею пользуются. Мало того, даже в тех случаях, когда требуется письменный документ, абоненты довольно часто ведут по телефону предварительные переговоры, оправдывая это срочностью согласования определенных позиций. Самым эффективным способом защиты телефонных сообщений от несанкционированного доступа является криптографическое преобразование. Действительно, для того чтобы скрыть от злоумышленников смысловое содержание передаваемого телефонного сообщения, его необходимо определенным образом изменить. При этом изменить его так, чтобы восстановление исходного сообщения санкционированным абонентом осуществлялось очень просто, а восстановление сообщения злоумышленником было бы невозможным или требовало бы существенных временных или материальных затрат, что делало бы сам процесс восстановления неэффективным. Именно такими свойствами и обладают криптографические преобразователи, задачей которых является обеспечение математическими методами защиты передаваемых конфиденциальных телефонных сообщений. Даже в случае их перехвата злоумышленниками и обработки любыми способами с использованием самых быстродействующих супер-ЭВМ и последних достижений науки и техники смысловое содержание сообщений должно быть раскрыто только в течении заданного времени, например в течение нескольких десятков лет. 1. Защита от несанкционированного доступа к информации, передаваемой по каналам электросвязи. Следует отметить, что люди уже давно научились оценивать важность информации и важность сохранения ее в тайне. Люди уже давно поняли, что информация может быть сокровищем дороже золота, а владение ею может обеспечить благосостояние, влияние и власть. Всем известны многочисленные случаи, когда из-за потери информации многие люди, в том числе весьма высокопоставленные, теряли свободу и даже голову. Подсчитано, что потеря банком 20-25% конфиденциальной информации ведет к его разорению. Информация, которая не должна стать известной посторонним, по-английски называется sensitive (чувствительная, подлежащая защите), в отличие от официальной имеющей гриф секретности, которая по-английски называется classified. Методами скрытия самого факта передачи сообщения занимается стеганография (от греческих слов stege- ''крыша'' и grapho- ''пишу''), в то время как методами шифрования или кодирования сообщения занимается криптография (от греческих слов kryptos- ''тайный'' и grapho-''пишу''). Дисциплина, занимающаяся вскрытием шифров, называется криптоанализом, а криптография и криптоанализ вместе называются криптологией. По общепринятой терминологии слово ''конфиденциальный'' значит: доверительный, не подлежащий огласке, секретный. Применительно к современным условиям и назначению систем связи все виды информации можно подразделить на три группы: а)секретную, б)конфиденциальную, в)открытую. Секретной будем считать информацию, отнесенную к государственной тайне, сохранность которой регламентируется, соответствующими законами и за разглашение которой установлена уголовная ответственность. К конфиденциальной можно отнести информацию, которая предназначена для использования ограниченным кругом лиц (например: коммерческие секреты, которыми пользуются доверенные лица какой либо фирмы, банка и т.п.) и утечка которой, хотя и не наносит государственного ущерба, но может нанести значительный ущерб определенному кругу лиц или фирм. Использование открытой информации обычно не ограничивается. Обеспечение секретности передаваемой по сетям связи информации требует применения сложной аппаратуры засекречивания (аппаратура ЗАС) и строгих организационных мероприятий (прокладка специальных кабелей связи; контроль на отсутствие ''жучков'' и побочных излучений; использование телефонных аппаратов, коммутационной и другой техники в специально защищенном исполнении и т.п.), что приводит к большим материальным затратам на оснащение и эксплуатацию сети. Этим требованиям удовлетворяют сети Правительственной связи, а также некоторые ведомственные сети. Аппаратура и устройства для этих сетей создаются по техническим требованиям заказчиков, осуществляющих эксплуатацию. Обеспечение только конфиденциальности (без гарантии обеспечения секретности) требует значительно меньших материальных затрат и для подавляющего большинства абонентов сетей связи является более чем достаточным. Очевидно, что предотвратить случайное или преднамеренное подслушивание (обеспечить конфиденциальность) можно с помощью достаточно простых в эксплуатации устройств (в дальнейшем они будут именоваться устройствами или аппаратами конфиденциальной связи- УКС или АКС) и без проведения дорогостоящих организационных и технических мероприятий. Естественно, что для устройства конфиденциальной связи должны быть совместимы с аппаратурой, входящей в ЕАСС, и обеспечивать работу по стандартным каналам связи. Интерес к несанкционированному получению конфиденциальной информации проявляется с давних времен. В настоящее время созданы технические устройства подслушивания для прослушивания бесед с весьма большого расстояния, абсолютно безопасного с точки зрения беседующих на улице, в парке, в саду и т.п. В основе таких устройств лежат высокочувствительные направленные микрофоны соответствующей конструкции и специально разработанные малошумящие усилители. Такие устройства изготавливаются различными фирмами и в обычной жизни могут быть использованы для записи речи оператора, выступающего на митинге, или пения птиц в лесу, т.е. там, где к источнику звука нельзя подойти близко. Их также можно использовать и при проведении спасательных работ при завалах в шахтах, при поиске людей, оставшихся в живых, но погребенных под обломками зданий при землетрясениях и т.п. Специально для несанкционированного подслушивания конфиденциальных бесед и разговоров используются так называемые ''жучки'', которые представляют собой микрофон, совмещенный с УКВ передатчиком или включенный в телефонную или электрическую сеть. Такие ''жучки'', закамуфлированные под предметы быта или оргтехники или встроенные в них, имеют очень небольшие размеры и массу, и их обнаружение зачастую бывает очень затруднительно. Иногда они встраиваются в стену помещения, и тогда их можно обнаружить только с помощью специалистов и специализированной аппаратуры. Преднамеренно переговоры могут быть перехвачены не только в радиоканалах, но и путем гальванического подключения к проводам, а также с помощью бесконтактных индукционных или емкостных датчиков, устанавливаемых вблизи разговорных цепей, с помощью селективных радиоприемников и других технических средств. На всех участках телефонной цепи, где проходят сигналы канала ТЧ, для перехвата необходимо иметь лишь простейшие технические средства. Наиболее доступными для несанкционированного доступа являются радиоканалы в системах подвижной связи, спутниковые и радиорелейные каналы, телефонные радиоудлинители, бесшнуровые телефонные аппараты и т.п., а также абонентские телефонные линии, проложенные в неслужебных помещениях, например, в жилых домах, где часто размещаются различные офисы. По мнению зарубежных специалистов: ''подготовленные лица могут без особого труда осуществить перехват радиосвязи или съем сигналов с проводов. Сегодня подслушивание и перехват доступны даже радиолюбителям. Популярные радиолюбительские журналы печатают десятки рекламных объявлений о средствах перехвата сигналов домашнего спутникового телевидения и комплектах для негласного съема сигнала с проводных линий связи. А если уж радиолюбители получают доступ к средствам перехвата, то что можно говорить о профессионалах? Получить несанкционированный доступ к телефонному разговору сегодня оказывается сравнительно нетрудным делом. Аппаратура электронного перехвата и интерпретации телефонных переговоров, а также средства съема информации с телефонных проводов стоят сравнительно недорого. Техника ушла далеко вперед от простого подслушивания переговоров по медным проводам и в настоящее время имеется возможность перехвата любых каналов связи, инфракрасных систем передачи и даже оптоволоконных линий связи. Единственный способ предотвращения перехвата информации и раскрытия ее содержания посторонним- это шифрование или скремблирование (перемешивание)''. Рассмотрим подробнее основные пути утечки информации через технические средства, а затем методы скремблирования и шифрования. Под утечкой информации понимается ее получение посторонним лицам случайно или преднамеренно с использованием ими технических средств (в том числе специальных) без ведома владельцев информации. Иначе это можно назвать несанкционированным доступом к информации (НСД). Получение информации возможно тремя путями: а) прямым подслушиванием; б) подслушиванием с использованием устройств, аналогичных тем, которые используют владельцы информации (например: телефонный аппарат, факс, ПЭВМ); в) обработкой перехваченной информации с помощью специальных средств и методов. Известно, что цепь прохождения телефонной и других видов информации по телефонной сети общего пользования, состоит из нескольких участков: абонентский участок, участок местной сети, участок внутризоновой сети, участок магистральной сети. Последний является общим для обоих абонентов, обменивающихся телефонной информацией, а остальные повторяются со стороны каждого абонента. Канал тональной частоты (ТЧ), соединяющий абонентов, имеет стандартную ширину полосы 0,3…3,4 кГц. При этом на всех участках, кроме абонентского, по физическим цепям передается групповой сигнал, содержащий одновременно информацию от разных пар абонентов. Однако на границах участков и внутри участка местной сети там, где происходит транзит по низкой частоте, по физической цепи проходит тот же сигнал, что и на абонентском участке. На междугородной сети коммутируются групповые сигналы (в узлах автоматической коммутации). На остальных коммутационных станциях коммутируется канал ТЧ. В том числе на оконечных станциях , узловых (районных АТС), центровых (узлы исходящих и входящих сообщений) и на автоматических междугородных телефонных станциях (АМТС). Очевидно, что везде, где проходит канал ТЧ, возможно прямое прослушивание разговоров с помощью обычных наушников или телефонной трубки (телефонного аппарата). В остальных точках цепи для подслушивания необходимо иметь аппаратуру или устройства, выделяющие интересующей канал ТЧ. В цифровых сетях на абонентских участках и в местах транзита, эквивалентных транзитам ТЧ, вместо канала ТЧ может использоваться основной цифровой канал- ОЦК (транзит по импульсам на скорости 64кбит/с). В этом случае у абонентов должны быть телефонные аппараты, (или абонентские комплекты) в которых имеются соответствующие кодирующие устройства, в том числе аналогово-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Будем называть такие телефонные аппараты цифровыми. Аналогичное оборудование необходимо иметь при подслушивании, которое возможно на тех же участках, что и на аналоговой сети. Почти все технические средства имеют каналы побочной утечки информации. Например, при использовании обычных телефонных аппаратов и при положенной на рычаг микротелефонной трубке (телефон вроде бы отключен) на абонентских проводах, выходящих за пределы помещения, присутствуют электрические сигналы по которым можно узнать все, что говорится в помещении. При использовании специальных технических средств можно создать дополнительные пути утечки информации. Например, поместить в цифровой телефонный аппарат миниатюрный передатчик и подключить его к микрофонной цепи, с выхода такого передатчика аналоговые речевые сигналы могут быть переданы по эфиру или по абонентским соединительным линиям на большие расстояния. Побочными каналами утечки информации являются также системы пожарной сигнализации, часофикации, озвучения помещений, освещения и т.д. Вариантов таких устройств очень много. Существуют также акустические каналы утечки информации, проанализировать их все достаточно сложно, и в этом нет особой необходимости для дальнейшего рассмотрения в данном цикле лекций. В радиоканалах, например при использовании бесшнуровых телефонов или в сетях радиоподвижной связи, для подслушивания необходимо иметь радиоприемники, позволяющие настроится на соответствующую частотную полосу- сканирующие приемники. Могут использоваться и обычные бытовые приемники, если на их входе включить конвертор (устройство для переноса полосы в другой диапазон частот). Все основные методы защиты от утечки информации можно условно разделить на две группы: организационные или организационно- технические; аппаратные или программно- аппаратные. К первой группе относятся такие меры как: охрана помещений, где размещается аппаратура связи (коммутационное оборудование,