Развитие систем информационной безопасности. Неизвлекаемые ключи в облаке

Конфигурация тестового стенда

Соберем тестовый стенд с конфигурацией, типовой для машин, участвующих в электронном документообороте (ЭДО):

1. ОС MS Windows 7 SP1
2. СКЗИ КриптоПРО CSP 3.9.8423
3. Драйверы Рутокен для Windows (x86 и x64). Версия: v. 4.1.0.0 от 20.06.2016, WHQL-certified
4. Единый Клиент JaCarta и JaCarta SecurLogon. Версия 2.9.0 сборка 1531
5. КриптоАРМ Стандарт Плюс 5. Версия 5.2.0.8847.

Для тестирования будут использоваться токены с неизвлекамым ключом:

1. Рутокен ЭЦП. Версия 19.02.14.00 (02)
2. JaCarta ГОСТ. Номер модели JC001–2.F09 v2.1

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

В последней строке указана фраза «Поддержка КриптоПРО ФКН: Нет», а это значит, что на токене нет апплета, с которым умеет работать СКЗИ КриптоПРО CSP. Таким образом, реализация технологии ФКН с использованием СКЗИ и токенов, описанных в конфигурации тестового стенда, невозможна.

Аналогичная ситуация и с JaCarta ГОСТ. Более того, СКЗИ КриптоПРО CSP, по крайней мере та версия, которая использовалась в тестовом стенде, использует данные ключевые носители как «обычные токены», которые, в свою очередь, являются просто носителями ключа.

Это утверждение очень просто подтвердить. Для этого надо поставить СКЗИ КриптоПРО CSP на чистую машину без драйверов от токенов и подключить токен JaCarta ГОСТ. ОС Windows 7 обнаружит токен JaCarta ГОСТ как «Устройство чтения смарт-карт Microsoft Usbccid (WUDF)». теперь можно попробовать создать ключ на токене и скопировать его в реестр компьютера. Весь функционал СКЗИ успешно отработает.

Неизвлекаемые ключи в облаке – путь через криптопровайдер

Заместитель генерального директора, кандидат физико-
математических наук (КриптоПро)

заместитель начальника отдела разработки, кандидат технических наук (КриптоПро)

ведущий инженер-программист (КриптоПро)

Программные и программно-аппаратные хранилища

Исторически первым распространенным методом хранения ключей в компьютерных системах прикладной криптографии стало использование обычной файловой системы. Этот подход имел много достоинств. Прежде всего, чтобы поместить ключевой контейнер (ключевую пару с дополнительной идентифицирующей информацией) в файловую систему не нужны дополнительные устройства.

Основными криптографическими системами, использующими данный подход с самого начала своего существования, являются криптографические провайдеры – модули, реализующие интерфейс Microsoft CryptoAPI. Данный интерфейс оказался настолько удобным для использования в прикладных приложениях Windows, что до сих пор значительное количество приложений полагаются именно на него, а сам интерфейс даже портирован компанией КриптоПро на Unix-платформы. В России первой системой, которая на него полагалась, являлся криптографический провайдер «КриптоПро CSP», появившийся в 2001 году.

Со временем стало ясно, что хранение ключей в постоянной памяти компьютера или на дискете хоть и является удобным подходом, но имеет ряд недостатков с точки зрения устойчивости к моделям нарушителя, предполагающим возможность кратковременной компрометации системы. Таким образом, следующим шагом стало использование в качестве хранилища ключей пассивных смарт-карт и USB-токенов.

Несмотря на то, что данные устройства могут встраиваться в автоматизиованные системы через независимые библиотеки, бесшовный переход на их использование возможен только через соответствующие криптопровайдеры. Одним из них стал, например, «КриптоПро Рутокен ФКН», который в связке с «Актив Рутокен ЭЦП» мог легко заменить связку «КриптоПро CSP» с «Актив Рутокен Лайт», если пользователи хотели начать использовать неизвлекаемые ключи.

Однако, несмотря на большое количество преимуществ, которыми на первый взгляд обладает токен с неизвлекаемыми ключами, у него, помимо высокой цены и низкой производительности, есть еще ряд недостатков по сравнению с другими методами хранения ключей. Прежде всего, самое очевидное – поломка или потеря токена автоматически приводят к нарушению рабочих процессов.

Повышение уровня безопасности при использовании данных токенов также является достаточно спорным: если раньше нарушитель мог «встать посередине» между токеном и криптопровайдером и украсть ключ, то теперь его задачей стала просто кража ПИН-кода, который в большинстве случаев предъявляется либо в открытом виде, либо с использованием тривиального алгоритма, который легко может быть восстановлен опытным злоумышленником.

Удаленные и облачные хранилища

Еще одним распространенным видом ключевых хранилищ являются HSM (Hardware Security Module) – защищенные программно-аппаратные комплексы. По сути они представляют собой полноценные защищенные ЭВМ (уровень безопасности вплоть до KB2), доступ к которым осуществляется по защищенным сетевым протоколам. Несмотря на то, что они обеспечивают практически предельную степень безопасности ключей, их удобство использования оставляет желать лучшего: размещение HSM возможно только в защищенных помещениях внутри компании, а для доступа используются специальные утилиты.

Развитием идеи HSM стало появление удобных удаленных сервисов электронной подписи (Digital Signature Service – DSS). Подход DSS заключается в том, что все ключи пользователей хранятся в защищенном хранилище HSM, который может принадлежать как компании-работодателю, так и независимой доверенной организации, например, удостоверяющему центру, а доступ к ключам осуществляется через Web-интерфейс. Одним из таких комплексов является, например, «КриптоПро DSS», на который было получено положительное заключение на соответствие уровню КС3.

Данный подход позволил расширить использование HSM с одной небольшой выделенной локальной сети до крупной сети компании и даже сети Интернет. При использовании DSS пользователи могут подписывать документы с любой точки земного шара, будучи полностью уверенными, что их ключи находятся в безопасности, а доступ к ним может быть осуществлен любым удобным защищенным способом.

Разумеется, у DSS остается существенный недостаток – сложность встраивания в существующие системы. Web-интерфейс – это хорошо, но что делать компаниям, которые хотят повысить безопасность своей автоматизированной системы без серьезных затрат в разработку нового прикладного ПО взамен существующего, которое уже много лет использует CryptoAPI?

Как нам видится, естественным путем решения данной проблемы является встраивание поддержки DSS в существующие криптопровайдеры. Если подключение такого «облачного токена» будет не сложнее подключения физического токена, то единственным, что нужно будет сделать пользователю, чтобы начать работать с данными защищенными ключами в рамках своей системы, – обновить криптопровайдер. Принципиальная схема подобной системы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема системы использования «облачного токена»

Этот подход обладает всеми преимуществами остальных подходов и практически лишен недостатков. Единственное, пожалуй, чего он не в состоянии обеспечить – спокойствие людей, которые в силу каких-либо причин предпочитают не передавать свои данные на удаленный сервис. Однако, как показывает опыт других сфер информационных технологий, адекватных альтернатив переходу к облачным сервисам с каждым днем остаётся всё меньше.

Опять нет. Данные устройства могут реализовывать функционал ФКН (но, возможно, в меньшем объеме, чем при использовании их совместно с СКЗИ КриптоПРО), но для этого нужен софт, который умеет работать с апплетами размещенными на токенах. Таким софтом может быть КриптоАРМ Стандарт 5 Плюс. Он это умеет.

Проведение тестирования

Смоделируем типовой процесс подготовки Администратором информационной безопасности ключевых документов для организации ЭДО:

1. генерируется контейнер закрытого ключа и запрос на сертификат открытого ключа;
2. после прохождения в удостоверяющем центре процедуры сертификации из запроса получается сертификат;
3. сертификат в совокупности с контейнером закрытого ключа образует готовую для использования ключевую информацию. Данную ключевую информацию, записанную на носителе, будем называть исходным ключевым документом;
4. с исходного ключевого документа изготавливаются копии, которые записываются на отчуждаемые носители (далее будем называть их рабочими ключевыми документами) и передаются уполномоченным пользователям;
5. после изготовления необходимого количества рабочих ключевых документовисходный ключевой документ уничтожается или депонируется на хранение в орган криптографической защиты информации.

В нашем случае мы не будем пользоваться услугами центров сертификации, а сгенерируем ключевой контейнер с самоподписанным сертификатом и разместим его в реестре компьютера (АРМа генерации ключевой информации), это и будет

. Затем скопируем ключевую информацию на Рутокен ЭЦП и JaCarta ГОСТ, изготовив

. После этого уничтожим

, удалив из реестра ключевой контейнер. И, наконец, попробуем скопировать ключевую информацию с рабочих ключевых документов обратно в реестр.

1. Создадим

2.Сформируем

3.Уничтожим исходный ключевой документ

4. Скопируем ключевую информацию из 

Как мы видим, ключевая информация успешно скопирована или, другим языком, извлечена из токенов с неизвлекаемым ключом. Получается, что производители токенов и СКЗИ врут? На самом деле нет, и ситуация сложнее, чем кажется на первый взгляд. Исследуем матчасть по токенам.

Матчасть

То, что на рынке принято называть токеном с неизвлекаемым ключом, правильно называется функциональным ключевым носителем (ФКН) (доп. инфо).

Главным отличием ФКН от обычных токенов (Рутокен S, JaCarta PKI, …) в том, что при выполнении криптографических преобразований (например, формирование электронной подписи) закрытый ключ не покидает устройство. В то время как при использовании обычных токенов закрытый ключ копируется с токена в память комптьютера.

Использование ФКН требует особой организации взаимодействия между прикладным криптографическим ПО и библиотекой СКЗИ (криптопровайдером или, по-другому, CSP).

Здесь важно увидеть, что программная часть библиотеки СКЗИ должна знать о существовании на токене апплета, реализующего криптографический функционал (например, генерация ключа, подпись данных и т.д.) и уметь с ним работать.

Как сделать, чтобы все было хорошо?

Чтобы с помощью продуктов

1. Купить специальную версию библиотеки СКЗИ: — для Рутокен ЭЦП — СКЗИ КриптоПРО Рутокен CSP. — для JaCarta ГОСТ — СКЗИ КриптоПро ФКН CSP.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

2. Одновременно с библиотекой СКЗИ необходимо приобрести специально подготовленные токены, содержащие в себе программные части (апплеты), с которыми умеет работать КриптоПРО Рутокен CSP или КриптоПро ФКН CSP соответственно.