Защита информации в системах дистанционного обучения с монопольным доступом

приложения.

В первой главе рассмотрены трудности разработки автоматизированных

систем дистанционного обучения с точки зрения их защиты. Проведен обзор

публикаций по данной тематике, выделены задачи, возлагаемые на

разрабатываемую систему защиты.

Во второй главе предложены методы реализации требований, предъявленных

системе защиты. Выбраны объекты защиты, рассмотрены асимметрические методы

шифрования и предложен адаптированный метод для разрабатываемой системы.

В третьей главе внимание уделено непосредственно реализации системы

защиты. Выбраны средства разработки, рассмотрен процесс создания

компонентов системы защиты.

Четвертая глава описывает возможности разработанной системы и содержит

руководство программиста по ее использованию, ряд примеров. Также даны

общие рекомендации по интеграции разработанной системы.

В заключении подведены итоги проделанной работы.

В приложении приведен исходный текст модуля защиты.

ГЛАВА 1. СОЗДАНИЕ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ПРОГРАММНЫХ ПАКЕТОВ, НА

ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

1.1. Вопросы защиты информации, стоящие перед автоматизированными системами

дистанционного обучения

Все большее внимание уделяется новому направлению в образовании –

дистанционному обучению. Дистанционное образование с одной стороны

открывает новые возможности, с другой ставит новые задачи. Одной из задач

является построение защиты в системе контроля и передачи знаний.

Примером может служить контроль за достоверностью результатов

компьютерного тестирования. Сюда же, относится проблема построения системы

разграничения доступа в различных программных комплексах, предназначенных

для автоматизации процесса обучения. Рассмотрим часто встречающуюся на

данный момент ситуацию. На кафедре создана система, включающая виртуального

лектора и подсистему тестирования. В случае использования данной системы в

аудиториях кафедры, никаких сложностей не возникает, так как студенты

находятся под контролем преподавательского состава. Но ориентация

образования на дистанционное обучение вносит свои коррективы. Возникает

потребность в возможности использования данного программного обеспечения

студентом на своей локальной машине. Такая задача может быть решена (и

решается достаточно хорошо) с применением сетевых технологий. В такой

системе студент заходит на сайт, где он может заниматься обучением или

проходить различные виды тестирования. Но система неудобна тем, что

требует постоянного подключения к сети. Имеют место следующие негативные

стороны:

а) немалые финансовые затраты;

б) необходимость, чтобы каждый студент имел возможность находиться в

сети;

в) низкая пропускная способность, если брать во внимание качество

отечественных телефонных линий;

г) вынужденное ограничение учебного материала, вызванного его объемом.

Например, придется ограничиться картинкой, где совсем бы не помешало

показать видеоролик.

Отсюда возникает потребность сделать эту систему автономной с

возможностью распространения ее на носителях, таких, как CD-ROM.

Естественно, сразу встает проблема защиты данных, которые служат для

проведения тестирования. Если обучающую информацию можно хранить свободно,

то доступ к информации, предназначенной для проведения тестирования, должен

быть закрыт для студента. Еще один вопрос состоит в том, как организовать

сбор информации о проведенном тестировании – проблема достоверности

полученных результатов. Предположим, что студент приносит результат (отчет,

сгенерированный программой) своего тестирования на дискете в виде файла.

Следовательно, он не должен иметь возможность его модифицировать. Да и как

быть уверенным, что он не воспользовался системой, специально измененной

для фальсификации результатов тестирования.

Сформулируем основные проблемы, связанных с защитой, и ряд других

вопросов, относящихся к системам дистанционного обучения.

1. Отсутствие возможности достоверно определить, прошел ли студент

тестирование самостоятельно. Для этой задачи он вполне мог использовать

другого человека (например, более подготовленного студента).

2. Неизвестно, сколько раз студент предпринял попытку пройти

тестирование. Студент имеет возможность устанавливать систему

дистанционного обучения в нескольких экземплярах и/или копировать ее, тем

самым сохраняя ее текущее состояние. Так студент получает возможность

неограниченного количества попыток прохождения тестирования и возможность

выбрать из них попытку с наилучшим результатом.

3. Существует возможность создания универсального редактора файлов

результатов тестирования. Он может использоваться студентом для

корректировки оценок выставленных программой тестирования.

4. Существует угроза создания универсальной программы просмотра файлов

с заданиями и ответами. Тем самым, студент имеет возможность узнать верные

ответы на вопросы в тестах.

5. Возможность модификации программного кода системы тестирования, с

целью изменения алгоритма выставления оценок.

6. Необходима легкая адаптация уже существующих систем дистанционного

обучения и тестирования. Это в первую очередь связанно с тем, что к этим

системам уже существуют базы с лекциями, тестовыми заданиями и так далее.

1.2. Обзор публикаций по данной проблеме

В предыдущем разделе были сформулированы ряд основных проблем систем

дистанционного обучения и контроля, с точки зрения защиты. Эти или подобные

проблемы возникают у всех, кто занимается созданием систем дистанционного

обучением. Вопрос дистанционного обучения сейчас становится все более

популярным. И практически все ВУЗы заняты созданием своих систем

дистанционного обучения. В интернете имеется огромное количество информации

по этим разработкам. Интересно, что, говоря о преимуществах той или иной

системы, обычно как-то умалчивается о том, каким образом система защищена.

Конечно, некоторые системы при проведении тестирования подразумевают

видеоконференцию. Но это весьма дорогой метод и, естественно, он вряд ли в

скором времени получит распространение.

В качестве подхода к решению некоторых проблем, можно привести пример

системы, описанной в еженедельнике "Закон. Финансы. Налоги." в статье

"Компьютер-экзаменатор" [13]:

"Ученые СГУ разработали новую тест-систему. Для контроля знаний

студентов в Современном гуманитарном университете применяется оригинальная

система тестирования, использующая печатные материалы.

Для повышения качества учебного процесса внедрена система с

применением персонального компьютера преподавателя и индивидуальных

электронных приборов тестирования. При ее использовании полностью

исключается рутинная ручная проверка и проставление оценок методистом.

Система обеспечивает индивидуальное (а не групповое) тестирование в

любое удобное студенту время и по любому предмету. У студентов нет

возможность доступа к печатным ключам тестов и изменения оценки за тест.

Кроме того, абсолютно исключается несанкционированное копирование и

последующее использование ПО, обслуживающего систему тестирования.

В состав системы входят личные идентификаторы студентов и

преподавателей, ПК, прибор тестирования и устройство ввода-вывода

информации.

В качестве личных идентификаторов используются бесконтактные

пластиковые электронные карты, вырабатывающие уникальный код. Прибор

тестирования, который раздается каждому студенту, обеспечивает контроль

времени, а также прием и передачу данных от компьютера и обратно по

оптическому каналу. Устройство ввода-вывода информации в прибор

тестирования, подключаемое к ПК, преобразует данные, поступающие от

компьютера, в оптические сигналы, передаваемые в прибор тестирования. Одно

устройство ввода-вывода информации может поддерживать работу любого числа

приборов тестирования.

Работа электронной системы происходит по следующему сценарию. Системе

предъявляется личный идентификатор (пластиковая карточка с кодом)

методиста, который будет проводить тестирование. Далее системе

предъявляется ЛИ студента. Система производит поиск в базе данных и вывод

на экран монитора данные о студенте (ФИО, номер контракта и номер группы).

Методист выбирает тест, на который будет отвечать студент. Данные можно

ввести как с клавиатуры, так и проведя сканером по штрих-коду, нанесенному

на каждый вариант теста. Студенту выдаются прибор тестирования и лист с

вопросами. Время, выделенное для ответа на тест, контролируется в приборе

тестирования и в компьютере. Студент, нажав клавишу на приборе

тестирования, видит оставшееся у него время. За 5 мин. до конца

тестирования прибор предупреждает студента звуковым и текстовым

сообщениями. По окончании тестирования студент возвращает прибор методисту.

Производится активация устройства ввода-вывода и прием собранных данных из

прибора в компьютер.

Далее система сравнивает ответы студента с эталонными и выставляет

оценку, которую затем заносит в итоговую зачетную ведомость. Каждую оценку

система подписывает своей электронной подписью. Электронная подпись в

последующем автоматически проверяется, и любое несанкционированное

изменение данных в зачетной ведомости будет исключено.

Аналогов такой системы в настоящее время не существует. СГУ готов всем

заинтересовавшимся данной уникальной системой оказать всестороннее

содействие и консультации."

Применить подобные методы на практике затруднительно. Причина очевидна

– это слишком высокая цена построения системы с использованием таких

аппаратных средств, да и это не совсем то решения проблем дистанционного

тестирования.

Решение многих из перечисленных проблем может лежать в построении

системы по принципу клиент/сервер, с использованием сетей

Intranet/Internet. Но это противоречит возможности использования таких

программ в локальном режиме. А также это противоречит пункту, касающемуся

адаптации уже существующих систем. А следовательно построение подобной

модели рассматриваться не будет.

В некоторых докладах вполне честно отмечается, что существует масса

нерешенных проблем. Примером может являться тезисы доклада О.С. Белокрылова

в "Использование курса дистанционного обучения на экономическом факультете

РГУ" [14]. В них отмечено, что проведенная работа дает различные

положительные результаты применения интернет-технологии. Но далее

отмечается, что новационный характер продукта обусловливает наличие

некоторых недоработок и негативных сторон программы. Одной из них является:

"слабая защита (студенты могут использовать чужой пароль и выполнять

задание под чужим именем);".

О том же говорит С. В. Алешин, рассматривая принципы построения

оболочки информационно-образовательной среды «Chopin», имеющей структуру,

показанную на рисунке 1 [15].

[pic]

Рисунок 1. Структура оболочки «Chopin»

Он отмечает:

"Готовые тесты хранятся в файловой системе данных (ФСД) в виде текстовых

файлов Windows с расширением “tst”. Подобный формат очень удобен при

практической эксплуатации системы. Система является прозрачной, логика ее

работы может быть проконтролирована до самого нижнего уровня. Вместе с тем,

подобная открытость создает ряд проблем в обеспечении ее безопасности.

Система информационной безопасность основана на разграничении прав

пользователей."

В статье "Проблема обратной связи при дистанционном обучении." А.Г.

Оганесян отмечает, что система дистанционного образования должна иметь

достаточные средства защиты от несанкционированного вмешательства и подмены

реальных студентов их дублерами [16]. Далее говорится, что проблема

идентификации студентов, кажется, вообще не имеет решения. Действительно,

как уже отмечалось, пароли и иные атрибуты личной идентификации проблемы не

решают, т.к. студент заинтересован заменить себя дублером и располагает

неограниченными возможностями такой подмены. Техническое решение для ее

обнаружения придумать пока не удалось. А вот организационные, похоже, есть.

Выход может быть в создании постепенного контроля знаний с целью

формирования трудностей для подмены проходящего тестирование дублером.

Найти дублера на один экзамен намного проще, чем на весь период обучения.

В некоторых работах отмечается, что примененные системы защиты может

иметь негативные стороны. В тезисах докладов Занимонец Ю.М. отмечает:

"иногда чрезмерные меры защиты создавали проблемы при инсталляции и

эксплуатации программного обеспечения" [17]. Следовательно, немаловажным

моментом является хорошая продуманность системы защиты. В противном случае

она может скорее навредить, чем принести пользу. Из этого вновь можно

сделать выводы, что вопросы защиты (в области дистанционного образования)

плохо проработаны.

Некоторые ученые рассматривают защиту в очень ограниченном аспекте.

Н.Н. Сенцов и В.С. Солдаткин, описывая программный комплекс

тестового контроля знаний «Тест», говорят о следующем [18]:

"Каждая часть программного комплекса функционирует самостоятельно. В

клиентской части нет возможности доступа к базе данных для ее изменения –

это возможно из администраторской части при знании пароля доступа к базе

данных. Для работы клиентской части необходима заполненная база данных

тестовыми заданиями. Это должно быть заведомо сделано из части

администратора."

Таким образом, существует защита от модификации, но нет защиты от

просмотра. Так же, вполне очевидно, отсутствует и защита отчетов о

результатах тестирования

В некоторых статьях эта проблема не рассматривается. Весьма интересная

система, описанная в статье "Автоматизированная система разработки

электронных учебников." А.А. Мицель, очевидно вообще не защищена [19]. Все

это говорит о том, что эти проблемы весьма важные, но в этой области мало

наработок.

Аналогично, Д.А. Жолобов, говоря о создании генератора мультимедийных

учебников, отмечает, что программа должна обладать возможностью защиты

данных учебника от несанкционированного доступа [20]. Но ничего не

говорится о том, как реализована защита в этой системе.

Р.И.Вергазов и П.А.Гудков, описывая систему автоматизированного

дистанционного тестирования, отмечают, что в сетевом варианте можно

построить весьма надежную систему [21]. Существует вариант для работы

системы и в локальном режиме. Но не упоминается, существуют ли защита при

использовании этой системы в данном режиме.

Теперь обратимся к списку проблем, приведенному в предыдущем разделе.

Проведем обзор исследований по данным вопросам в различных работах.

1. Отсутствие возможности определить, прошел ли студент тестирование

самостоятельно. Для этой задачи он вполне мог использовать другого человека

(например, более подготовленного студента).

Это, пожалуй, самая сложная задача. Невозможно помешать студенту пойти

к другу и попросить выполнить определенную лабораторную работу, пройти

тестирование. Без применения специальной аппаратуры это практически

нереально. Но, естественно, применение аппаратных средств невозможно в силу

хотя бы своей цены. Следовательно, такой вариант рассматриваться не будет.

По крайней мере он не реален да данном этапе состояния образования в нашей

стране.

Проблема того, что студент может пойти к товарищу, а не выполнять

лабораторную работу дома, практически является проблемой установки

нескольких копий комплекса "виртуальная лаборатория". А следовательно, эта

проблема будет обсуждена в пункте № 2.

Вот что пишет П.С. Ложников по вопросу распознавание пользователей в

системах дистанционного образования [22]:

"Сегодня остро стоит вопрос о качестве знаний, полученных с

использованием технологии дистанционного образования. При очной форме

обучения большинство преподавателей ведут учет посещаемости студентов. С

переходом на дистанционное образование (ДО) аудитория обучаемых увеличилась

в несколько раз, и учитывать посещаемость студентов проблематично. ДО

предъявляет определенные требования к психологическим особенностям

обучаемого. Во-первых, у него должна быть высокая устойчивая мотивация к

получению образования. Во-вторых, студент достаточно четко должен

представлять желаемый результат обучения. И, в-третьих, он должен понимать,

что несет ответственность за знания, полученные с помощью СДО. Говорить о

том, что сегодня идут на дистанционную форму обучения люди с такими

психологическими данными нельзя. Большинство людей в России учится за сам

факт получения диплома. И у многих утверждение о том, что ДО обеспечивает

человеку свободный график обучения, ассоциируется со свободным посещением

сервера СДО. В связи с этим, существует вероятность того, что при

тестировании студент может посадить за компьютер вместо себя более

осведомленного в предмете человека. Навигационная система ДО должна

проверять, находится ли за удаленным компьютером именно тот обучаемый, за

которого он себя выдает, то есть, произвести распознавание пользователя.

Каким образом сегодня решается эта проблема? Каждый поступающий на

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12