Базовые механизмы и концепции
Алгоритмы шифрования
Для защиты данных применяются математические алгоритмы шифрования. Безопасность IP в Windows 2000/Server 2003 использует стандартные криптографические алгоритмы, перечисленные ниже.
- Методика Diffie-Hellman (D-H). Алгоритм шифрования с открытым ключом (названный по имени изобретателей – Diffie и Hellman), который позволяет двум поддерживающим связь объектам договариваться об общедоступном ключе без требования шифрования во время порождения ключа. Процесс начинают два объекта, обменивающиеся общедоступной информацией. Затем каждый объект объединяет общую информацию другой стороны со своей собственной секретной информацией, чтобы сгенерировать секретное общедоступное значение.
- Код аутентификации хэшированного сообщения (НМАС, Hash Message Authentication Code). НМАС – алгоритм шифрования с закрытым ключом, обеспечивающий целостность сообщений, установление их подлинности и предотвращение повторного использования. Установление подлинности, использующее функции хэширования (перемешивания), объединено с методом закрытого ключа. Хэшированное значение, известное также как дайджест (digest), или выборка сообщений, используется для создания и проверки цифровой подписи. Это уникальное значение намного меньше, чем первоначальное сообщение, созданное из цифровой копии кадра данных. Если передаваемое сообщение изменилось по пути следования, то хэшированное значение будет отличаться от оригинала, а IP-пакет будет отброшен.
- HMAC-MD5. Дайджест сообщений-5 (MD5, Message Digest) – функция хэширования, которая порождает 128-разрядное значение, являющееся подписью данного блока данных. Эта подпись служит для установления подлинности, целостности и предотвращения повторного использования.
- HMAC-SHA. Безопасный алгоритм хэширования (SHA, Secure Hash Algorithm) – еще одна функция хэширования, которая порождает 160-разрядное значение подписи, необходимое для установления подлинности, целостности и предотвращения повторного использования.
- DES-CBC. Стандарт шифрования данных (Data Encryption Standard, DES) – формирование цепочки шифрованных блоков (Cipher Block Chaining, CBC) – алгоритм шифрования с закрытым ключом, обеспечивающий конфиденциальность. Генерируется случайное число, которое используется совместно с закрытым ключом для шифрования данных.
Ключи
Для обеспечения безопасности данных в криптографии совместно с алгоритмами используются ключи. Ключ – это некоторое значение, применяемое для шифрования или дешифрования информации. Для шифрования в системах безопасности могут использоваться как закрытые, так и открытые ключи. Даже если алгоритм известен, без ключа данные нельзя просмотреть или изменить. Безопасность IP в Windows Server 2003 использует ключи большой длины, чтобы обеспечить повышенную безопасность. Если длину ключа увеличить на один бит, число возможных комбинаций удваивается.
Безопасность IP в Windows Server 2003 также применяет динамическое обновление ключей; это означает, что после определенного интервала для продолжения обмена данными генерируется новый ключ. Такое решение позволяет защититься от злоумышленника, который получил доступ к части информации во время ее передачи.
Протоколы безопасности
На базе протоколов безопасности реализуются различные службы, обеспечивающие безопасный обмен информацией по сети. Windows 2000 и Windows Server 2003 используют протоколы безопасности, описанные далее.
- Протокол ассоциаций безопасности и управления ключами Интернет (ISAKMP, Internet Security Association and Key Management Protocol) Прежде чем IP-пакеты будут переданы от одного компьютера другому, должна быть установлена ассоциация, или сопоставление, безопасности (Security Association, SA). SA – набор параметров, который определяет необходимые для защищенной связи услуги и механизмы, типы ключей для безопасных протоколов. SA должна существовать между двумя поддерживающими связь сторонами, использующими безопасность IP. ISAKMP определяет основу для поддержки и установления ассоциаций безопасности. Протокол ISAKMP не связан ни с одним конкретным алгоритмом, методом порождения ключей или протоколом безопасности.
- Oakley. Протокол определения ключей, который использует алгоритм обмена ключами Diffie-Hellman (D-H). Oakley генерирует ключи, необходимые для безопасного обмена информацией.
- Заголовок аутентификации IP (АН, Authentication Header). АН обеспечивает целостность, установление подлинности и защиту от повторного использования. Также при помощи АН поддерживается конфиденциальность. АН основан на некотором алгоритме вычисления ключевого кэшированного значения сообщения (НМАС) для каждого IP-пакета.
- Протокол инкапсуляции безопасности (ESP, Encapsulating Security Protocol). В дополнение к услугам АН, описанным выше, ESP обеспечивает конфиденциальность, используя алгоритм DES-CBC.