Из тех систем, которые сейчас находятся в употреблении, практически ни одна не создана по формальной модели безопасности. Системы используют некоторые формальные идеи безопасности – так, все операционные системы имеют надежную вычислительную базу, – но для того, чтобы системы оставались полезными и пригодными, приходится искать компромисс. Только это и имеет смысл.

Безопасность операционной системы, а значит, и защита компьютера имеет несколько ключевых компонентов. Один из них – это жесткий мандатный механизм безопасности более общего типа, чем в формальных моделях. Этот мандатный механизм безопасности реализует политику администратора, который не обязательно является пользователем. Более того, стратегия политики безопасности заключается также в контроле доступа и шифрования. То есть политика должна устанавливать, кто (человек или процесс) и к каким данным (или другим процессам) может иметь доступ и какие средства управления шифрованием должны быть применены к этим данным. Такого рода стратегия (как и ничто другое) не может перекрыть тайные каналы, но полезна для прекращения тех злоупотреблений, с которыми мы имеем дело сегодня.

Вторым ключевым компонентом безопасной операционной системы является выверенный канал. Это механизм, с помощью которого пользователь (или процесс) напрямую взаимодействует с надежной вычислительной базой, который может быть задействован пользователем или проверенными программами и который не может быть подменен посторонним программным обеспечением. Например, разве это не здорово, если пользователь видит экран входа в систему и уверен, что это настоящий экран входа, а не троянский конь, пытающийся выудить его пароль? Механизмы реализации выверенного канала также будут иметь большое значение для снижения ущерба, ожидаемого от программ злоумышленников.

На рынке существуют надежные операционные системы, которые снабжены этими компонентами, но они все еще мало известны потребителям. Мне хотелось бы увидеть, как большинство этих идей реализуются в основных операционных системах, таких как Microsoft Windows. Но не похоже, что это случится в ближайшее время.

Независимо от того, какую систему защиты вы используете, чаще всего первым шагом работы является идентификация и подтверждение подлинности (аутентификация): кто вы такой и можете ли это доказать? Как только компьютер узнает вас, он сможет выяснить, что вам разрешено и чего не позволено делать. Другими словами, контроль доступа не может начаться прежде, чем завершатся идентификация и аутентификация.

Давайте поговорим об этом. У Алисы есть некие возможности для работы на компьютере, и мы хотим быть уверены в том, что эти возможности есть только у нее. Иногда это – возможность получить доступ к какой-либо информации: файлам, балансу счетов и т. д. Иногда – получение доступа ко всему компьютеру: никто другой не сможет включить его и воспользоваться данными Алисы и ее программами. В других случаях возможность носит более конкретный характер: получить деньги из банкомата, воспользоваться сотовым телефоном, отключить охранную сигнализацию. Эта возможность может быть связана с веб-сайтом: например, доступ к странице Алисы или банковским документам. Иногда эта возможность – доступ к шифровальному ключу, который слишком длинен для запоминания. (Система PGP – набор алгоритмов и программ для высоконадежного шифрования, применяет контроль доступа для защиты частных ключей.) Не важно, что из перечисленного мы рассматриваем, – важно то, что некоторые меры контроля доступа требуют идентификации Алисы.

На самом деле меры контроля доступа должны обеспечить две вещи. Во-первых, Алиса должна попасть в систему, а во-вторых, система должна оставить других снаружи. Сделать только первое или только второе легко – открытая дверь позволит и Алисе, и кому-нибудь другому войти; а заложенная кирпичом дверь будет держать снаружи как остальных, так и Алису, – но выполнить оба условия сразу сложнее. Нам нужно что-нибудь, что даст возможность узнавать Алису и пускать ее внутрь, но так, чтобы другие не смогли в это повторить. Мы должны уметь идентифицировать Алису, а после этого проверить подлинность идентификации. (На самом деле меры контроля доступа обязаны осуществлять еще и третью функцию – протоколирование всего, что происходило.)

Традиционно опознавательные и проверочные меры основываются на чем-то одном из трех: «что вы знаете», «кто вы такой» и «что вам позволено». Это реализуется в виде паролей, биометрических методов распознавания и опознавательных знаков доступа. Иногда системы используют совместно любые две из этих вещей. Параноидальные системы используют все три.

Традиционным подходом к проверке подлинности является применение пароля. Вы наблюдаете повсеместно. Когда вы регистрируетесь в компьютерной системе, то вводите имя пользователя и пароль. Чтобы сделать звонок по телефону с использованием телефонной карты, вам необходимо набрать номер своего счета и пароль. Чтобы получить деньги в банкомате, вы вставляете свою карту и набираете идентификационный номер (пароль).

Два шага, применяемые в каждом из этих примеров, отражены в названии данной главы. Первый шаг называется идентификацией (опознаванием): вы сообщаете компьютеру, кто вы (имя пользователя). Второй шаг называется аутентификацией (подтверждением подлинности): вы доказываете компьютеру, что вы именно тот, кем себя назвали (пароль).

Компьютер, который вас опознает, имеет список имен пользователей и паролей. Когда вы вошли под своим именем пользователя и паролем (или номером вашего счета и идентификационным номером), компьютер сличил введенные данные с записями, хранящимися в его списке. Если вы ввели имя пользователя, имеющееся в списке, и пароль, соответствующий этой записи, то попадете внутрь. Если нет, вы останетесь вне системы. Иногда система будет повторно спрашивать вас об имени пользователя и пароле. Иногда она будет заблокирована после определенного числа неудачных попыток. (Вы ведь не хотите, чтобы кто-нибудь, укравший карточку банкомата, затем пробовал перебрать все десятки тысяч возможных идентификационных номеров, один за другим, в попытке найти единственный подходящий.)

К несчастью, система имен пользователей и паролей работает не столь хорошо, как предполагают люди.

Понятие паролей, вообще говоря, основывается на попытке совместить несовместимое. Идея в том, чтобы набрать легкую для запоминания случайную последовательность. К сожалению, если нечто легко запомнить, то оно не будет случайным, например «Сюзанна». А если это будет набрано наугад, например «r7U2*Qnpi», то оно запоминается нелегко.

В главе 7, когда я говорил о длине ключей и безопасности, я обсуждал проблемы изобретения и запоминания пользователями ключей. Пароль – это форма запоминания пользователем ключа, и словарные нападения на пароли поразительно эффективны.

Как работает это нападение? Подумаем о системе контроля доступа к компьютеру или веб-сайту. У компьютера есть файл имен пользователей и паролей. Если нападающий получит доступ к этому файлу, то узнает все пароли. В середине 70-х годов эксперты по компьютерной безопасности пришли к лучшему решению: вместо хранения всех паролей в файле они решили хранить хэш-функцию пароля. Теперь, когда Алиса набирает свой пароль в компьютере или на веб-сайте, программное обеспечение вычисляет хэш-значение и сравнивает его с сохраненным в файле. Если они совпадают, Алиса допускается в систему. Теперь нет файла паролей, который можно было бы украсть, – есть только файл хэшированных паролей. И так как назначение хэш-функции – воспрепятствовать незваному гостю зайти слишком далеко в своих намерениях, злоумышленник не сможет восстановить настоящие пароли из хэшированных.

И тут ему на помощь приходят словарные нападения. Предположим, что нападающий владеет копией файла хэшированных паролей. Он берет словарь и подсчитывает хэш-значение каждого слова в словаре. Если хэш-значение какого-либо слова соответствует одной из записей файла, тогда он нашел пароль. Он попробует перебрать таким образом все слова, попытается переставлять буквы, набирать некоторые буквы прописными и т. п. В конце концов он попробует все характерные комбинации короче заданной длины.