сложная проблема. Она не решается автоматически, даже если на каждой
ПЭВМ все обстоит благополучно, но системе в целом должного внимания не
уделялось. Да и сам подход к построению защиты иной. Сначала
необходимо разобраться: во-первых, к каким блокам имеющейся информации
доступ должен быть максимально открыт (общая часть), ограничен
(дополнительные сведения) или полностью закрыт (управление сетью,
списки абонентов и их паролей); во-вторых, какие способы проникновения
в базы данных возможны для легальных корреспондентов, включая сетевые
серверы, и для хакеров. Теоретически всегда допустима ситуация, когда
два защитившиеся друг от друга абонента контактируют с третьим через
общие устройства - тут-то и возникают любопытные варианты похищения
или порчи данных. Поистине неоценим зарубежный опыт борьбы и с
сетевыми вирусами, автономно живущими в узловых компьютерах и
накапливающими передаваемую информацию. Но поскольку сети в нашей
стране только начинают развиваться, теория и практика их безопасности
разработаны пока недостаточно.
Решение некоторых из этих проблем - вы найдете в этом выпуске
приложения "ТМ", а остальные - в последующих.
1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ: "СВОЙ" - "ЧУЖОЙ"?
Почерк уникален, это знают все. Но немногие догадываются, что в
общении с компьютером индивидуальность пользователя проявляется также:
скорость, привычка использовать основную или дополнительную часть
клавиатуры, характер "сдвоенных" и "строенных" нажатий клавиш,
излюбленные приемы управления компьютером..., с помощью которых можно
выделить конкретного человека среди всех работавших на данной машине.
И ничего удивительного, - это сродни способности меломанов различать
на слух пианистов, исполняющих одно произведение.
Как же выявить индивидуальные особенности клавиатурного почерка?
Также, как и при графологической экспертизе: нужны эталонный и
исследуемый образцы текста. Лучше, если их содержание будет одинаковым
(так называемая, парольная или ключевая фраза). Разумеется, по
двум-трем, даже по десяти нажатым клавишам отличить пользователя
невозможно, нужна статистика.
При наборе ключевой фразы компьютер позволяет зафиксировать много
различных параметров, но для идентификации наиболее удобно
использовать время, затраченное на ввод отдельных букв. А повторив
ввод фразы несколько раз, в результате будем иметь множество временных
интервалов для каждого символа. На базе полученных значений всегда
можно рассчитать среднее время ввода каждого символа, допустимое
отклонение от среднего, и хранить эти результате в качесте эталонов
для каждого пользователя.
Уникальные особенности клавиатурного почерка выявляются двумя
методами: по набору ключевой фразы или по "свободному" тексту. Каждый
обязательно имеет режимы настройки и идентификации. При настройке
определяются и запоминаются эталонные характеристики ввода
пользователем ключевых фраз, например, время, затраченное на отдельные
буквы. А в режиме идентификации, после исключения грубых ошибок,
эталонное и полученное множества сопоставляются (проверяется гипотеза
о равенстве их центров распределения).
Обе методики различаются лишь выбором парольной фразы. В первом
случае это всегда одно и то же, а во втором - самый разнообразный
текст, что имеет свои преимущества, позволяя получать те же
характеристики незаметно, не акцентируя внимание пользователя на
парольной фразе. Впрочем, на выбор схемы проверки влияет тематика
защищаемого ПО. Предположим, некий владелец фирмы, желая узнать
текущий финансовый оборот, запустил программу бухгалтерского учета, а
компьютер, вместо короткой справки с коммерческой и потому секретной
информацией, предлагает набрать 2 - 3 странички "свободного текста",
дабы убедиться, что перед ним действительно директор или главбух. То
есть, здесь лучше применить метод "парольной фразы". С другой стороны,
лицо, имеющее допуск к секретам, может работать с такой программой
целый день, время от времени отлучаясь от компьютера, а чтобы в этот
момент злоумышленники не воспользовались раскрытой системой,
желательно периодически проводить "негласную проверку" (просьба
перенабрать "пароль" через каждые полчаса будет слишком назойлива).
Правильной идентификации помогает также рисунок почерка. Под этим
понимается ряд значений, представляющих собой разность между соседними
временными интервалами - своего рода "производная" по почерку,
показывающая относительные замедления или ускорения при работе с
клавиатурой. Характеристика достаточно индивидуальна, что
подтверждается рядом экспериментов.
НАСТРОЙКА
Для определения эталонных характеристик пользователя необходимо
выбрать ключевую фразу. Желательно, чтобы буквы были равномерно
распределены по клавиатуре, например: "Внимание - идентификация
пользователя по клавиатурному почерку". Затем раз десять набрать ее на
клавиатуре, определить время, затраченное на ввод каждой буквы, и
исключить грубые ошибки (те значения, которые резко выделяются из
каждой десятки имеющихся). Рассчитать и запомнить величины
математического ожидания (M), дисперсии (S) и число наблюдений (n).
Эти значения и называются эталонными (на блок-схеме - с индексом "э").
Блок-схема алгоритма режима настройки приведена на рис. 1.1.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПО НАБОРУ КЛЮЧЕВОЙ ФРАЗЫ
Определение математических параметров пользователя (на блок-схеме:
M, S и n с индексом "и") при его идентификации проводится аналогично,
как и в режиме настройки. Единственное отличие - множества по каждому
символу будут состоять из меньшего количества значений (если фразу
набирают несколько раз) или даже из единичных величин (при однократном
наборе). Затем сравниваются дисперсии двух множеств (эталонного и
только что расчитанного) и величины математического ожидания - равны
ли, то есть совпадают ли центры распределения этих двух совокупностей.
Разумеется, полного равенства не будет, потому алгоритм заканчивается
оценкой вероятности того, что пользователь - тот же (если она больше
50%, то все несоответствия можно отнести за счет случайных факторов).
Алгоритмы обоих вариантов набора ключевой фразы приведены на
блок-схемах - рис. 1.2 (неоднократный) и рис. 1.3 (однократный).
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПО "СВОБОДНОМУ" ТЕКСТУ
В отличие от первого метода, здесь получаемый ряд значений сильно
отличается от эталона (любой символ "ключа" даже если и встретится, то
окажется не на "своем" месте). Поэтому при составлении множеств в
качестве базисных используются величины, которые можно подобрать и в
ключевой, и в случайной фразах, например, - время между нажатием двух
клавиш в одинаковых сочетаниях (если слово эталона "Внимание", то в
свободном тексте ищем "Вн", "ни", "им" и т.д. и определяем размер
паузы, прошедшей с момента нажатия "В" до нажатия "н"), считая, что
пользователь будет переносить руку от одной клавиши к другой одинаково
в обоих случаях (при настройке и идентификации).
А сравнение математического ожидания и дисперсии с эталонными
такое же, как и раньше (если базисные величины двух множеств выбраны
правильно, то они хорошо коррелируют), но прежде необходимо исключить
грубые ошибки, которых в данном случае будет больше.
Приведенные методы достаточно просты и опираются на известные
разделы математической статистики [1-3], в различных вариациях они
используются во многих системах. Разумеется, можно воспользоваться
дисперсионным, регрессионным и другими видами анализа и усложнить
решения, доведя их до совершенства. Но это усложнит и жизнь
пользователя, ведь затруднительно каждый раз перед началом работы
вводить солидные куски парольных текстов.
Вполне естественно, что с течением времени характеристики
пользователя меняются. Поэтому рекомендуется после каждой успешной
идентификации корректировать эталоны по формуле Mи=(n*Mэ+X)/(n+1), где
Mи, Mэ - характеристики исправленного и эталонного множеств, X -
величина, полученная в ходе идентификации, n - количество опытов,
вошедших в эталонное множество.
ДРУГИЕ СПОСОБЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ
Люди по разному воспринимают происходящие события. Предложи за
короткое время прикинуть количество точек или гласных букв в длинных
словах, размеры горизонтальных и вертикальных линий, - сколько
испытуемых, столько и мнений.
Эти особенности человеческой психики также подходят для
идентификации. Правда, в зависимости от состояния и самочувствия
человека полученные значения будут "плавать", поэтому в практике
разумнее положиться на интегральный подход, когда итог подводится по
нескольким проверкам, учитывая и работу с клавиатурой. Результирующий
тест мог бы быть таким: на экране, на несколько секунд, появляются
вертикальные линии. Их размер и количество случайны. Пользователь
набирает соответствующие, на его взгляд, цифры. Таким образом,
выясняем: характеристики клавиатурного почерка, оцениваем память
(насколько указанные длина и число линий близки к действительности),
внимание и точность подсчета (насколько длина одной линии правильно
сопоставлена с соседней). Сравниваем результаты с эталоном. В этом
методе не так важны ошибки в определении размеров, главное - чтобы они
повторялись и при настройке, и при идентификации.
x 3 БЛОК-СХЕМА РЕЖИМА
"НАСТРОЙКА"
Выбрать ключевую START
фразу, буквы которой равно-
мерно "расбросаны" по
клавиатуре
¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДД¬
¦набрать ее n раз ¦
АДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДЩ
¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД¬
¦определить время, затраченное на ввод од-ГДДДДДДДДД¬
¦ной буквы: X =(tS1T, tS2T, ..., tSiT, ..., tSnT),¦ ¦
¦где X - множество, определяющее одну из ¦ ¦
¦букв; tSiT - время ввода этого символа при ¦ ¦
¦i-том повторе ¦ ¦
АДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ ¦
¦ ¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД¬ ¦
¦преобразовать неупорядоченную последова-¦ ¦
¦тельность X в упорядоченную Y, где Y = ¦ ¦
¦= (yS11T, yS2T, ..., ySiT, ..., ySnT); ySiT < ySi+1T,¦ ¦
¦т.е. предыдущее значение меньше послед. ¦ ¦
АДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ ¦
¦ ¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД¬ ¦
¦принять значения: j = 1, mim = 2, max = nГД¬ ¦
АДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ ¦ ¦
¦ ¦ ¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД¬ ¦ ¦
¦исключить из множества Y значение ySjT ¦ ¦ ¦
АДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ ¦ ¦
¦ ¦ ¦
ЪДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДД¬ ¦ ¦
¦ Si=minT ГДДДДДДДДДДДДДДДДДД†ДДДДДД¬¦
¦M= (ySiT)/(n-1) ¦ ¦ ¦¦
¦ S i=maxT ¦ ¦ ¦¦
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ ¦ ¦¦
¦ ДДДДДДДДДДДДДДДД¬ ¦ ¦ ¦¦
¦ Si=minT ¦ ¦ ¦¦
¦S= (ySiT-M)S 2T/(n-2) ¦ ¦ ¦¦
¦ S i=maxT ¦ ¦ ¦¦
