Защита информации в системах дистанционного обучения с монопольным доступом

обучение в СДО человек получает свое входное имя и пароль для входа на

сервер с учебными материалами. При обращении обучаемого к серверу о нем

можно собирать информацию, полезную для преподавателя:

. перечень страниц, посещенных пользователем за сеанс работы;

. время, проведенное на каждой странице;

. активированные гиперссылки на данной странице;

. перечень файлов, которые были скопированы пользователем с учебного

сервера;

. время тестирования;

. и др.

При необходимости администратор сервера СДО может с помощью собираемой

информации восстановить любой сценарий сеанса работы какого-либо

обучаемого.

Но вся собранная таким образом информация является косвенной. То есть,

если в систему вошел человек по входному имени и паролю своего коллеги с

целью отметиться и принять участие в тестировании, то его невозможно

разоблачить. Другими словами, нужны прямые доказательства того, что данный

сеанс обучения провел действительно тот пользователь, с чьим именем

сопоставлены входное имя и пароль."

Далее в статье идет речь о распознавании пользователей с применением

дополнительного аппаратного обеспечения. Предлагается использовать такие

биометрические характеристики человека, как отпечаток пальца, геометрия

руки, радужная оболочка глаза, сетчатка глаза, голос, геометрия лица, что

для нас не представляет интереса.

Более интересным является направление, обозначенное в статье как

распознавание пользователей с использованием дополнительного программного

обеспечения. Развитие исследования данного вопроса мы можем найти в пособии

"Как защитить информацию" (глава "Идентификация пользователя: СВОЙ -

ЧУЖОЙ?") [23]. Вот основные идеи, излагаемые в этом руководстве:

"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 качестве 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)."

Далее в руководстве излагаются соответствующие алгоритмы для настройки

и организации идентификации системы, использующей анализ клавиатурного

подчерка, движений мышки. Применительно к системам дистанционного обучения,

использование подобного метода могло бы дать возможность выявления

ситуации, когда за компьютер сядет другой человек. Хотя приведенные в

статье методы интересны, но они достаточно ненадежны, а исследование в этом

направлении потребует отдельной работы. Для обучения системы необходимо

определенное время. В случае студента этого времени практически нет, да и

при своей работе ему придется вводить совсем немного текстовых данных.

Движения мышки в такой системе анализировать будет сложно.

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. Студент получает возможность

неограниченного количества попыток прохождения тестирования и выбора из них

попытки с наилучшим результатом.

Применение различных ухищрений при хранении информации о проделанной

студентом работе. Решить эту проблему не просто. В любом случае невозможно

узнать, что студент установил пакет программ дистанционного обучения на

двух компьютерах, а затем использует один для тренировки и подбора

правильных ответов, а второй уже для тестирования. При чем он может

поступить проще и воспользоваться программой для создания множества

виртуальных машин на одной физической. Такой программой, например, является

WMware [24]. Или может создать одну виртуальную машину и установить на ней

программу, производящую тестирования. А затем, если результат прохождения

тестирования его не будет устраивать, он сможет восстановить предыдущее

состояние всей виртуальной системы, просто сделав откат. Это, например,

позволяет произвести уже упомянутая ранее программа WMware. Т.е.,

фактически, используя такую программу, студент имеет возможность создавать

"моментальный слепок" всего компьютера. Что позволяет ему необходимо

вернуться к предыдущему состоянию.

Одним из методом решения данной проблемы может стать использование

индивидуальной дискеты студента. Идея здесь та же, что и использовалась при

защите программного обеспечения от несанкционированного копирования. Сейчас

для этих целей все чаше используется технология электронных ключей (Hasp и

т.д.). Смысл в том, что дискета форматируется, а затем используется особым

образом. Т.е. работать с такой дискетой может только специальный набор

программ. Стандартными методами такую дискету нельзя ни скопировать, ни

просмотреть информацию на ней, так как она хранится в особом формате.

Работать с такой дискетой могут только программы, входящие в состав системы

дистанционного обучения. Без ключевой дискеты система работать не будет. На

этой дискете можно отмечать количество попыток тестирование и т.д., тем

самым решая рассматриваемую проблему.

Но эта технология не является решением проблемы. Посмотрим, что,

например, говорится в электронном пособии по борьбе с хакерами о некоторых

таких системах [23]:

"Система JAWS.

Ключевая информация в системе располагается на дорожке 0 инженерного

цилиндра с номером 42. Автор системы защиты от копирования JAWS утверждает,

что созданные дискеты не копируются программой COPYWRIT. Это утверждение не

соответствует действительности. Дискета копируется программой COPYWRIT,

если указать максимальный номер копируемого цилиндра, равным 42.

Система НОТА.

Авторы этой системы также решили расположить информацию о защите в области

инженерных цилиндров. В отличие от системы JAWS они решили использовать

дорожку 0 цилиндра 41. Однако программа COPYWRIT также успешно копируют эту

дискету.

Система SHIELD

Авторы системы SHIELD не пошли проторенным путем использования инженерного

цилиндра и нарушения CHRN. Они использовали свободное пространство на

дорожке 0 цилиндров 0, 1 и 2 для размещения ключевой информации. Дискета не

копируется напрямую программой COPYWRIT. Однако после копирования

программой COPYWRIT достаточно обработать данные программой DISK EXPLORER и

Вы имеете работоспособную копию.

Система BOARD.

На дискете применяется метод форматирования с длиной 1. Также применяется

метод увеличения длины последнего сектора, для запутывания программ

COPYIIPC и COPYWRIT. Применяемый формат имеет следующие характеристики.

Формат одинаков для цилиндров 0 и 41. Выполняется форматирование на 11

секторов с N=1, GAP=255 и символом заполнителем формата “X”. Первые 9

секторов имеют стандартные R от 1 до 9 и N=2. Предпоследний CHRN имеет R=11

и N=6. У последнего сектора поля CHRN соответственно равны 123, 17, 249 и

7. Полученный формат при работе с секторами от 1 до 9 имеет “отрицательный”

GAP3, так как форматирование выполняется с кодом длины 1, а операции с

секторами выполняются с кодом длины 2. При этом CRC сектора залезает на

SYNC адресного маркера идентификатора следующего сектора. В первом секторе

цилиндра 41 записывается ключевая информация, а сектора 2, 3, ... , 9

заполняются символами F6h, что должно маскировать их под обычный формат.

Вместе с тем, авторы проверяют из всего объема ключевой информации только

информацию из первого сектора на цилиндре 41. Поэтому при копировании

достаточно завести обычный сектор с номером 1 на 41 цилиндре и переписать

туда ключевую информацию. Авторы не использовали дополнительных

возможностей контроля ключевой информации. Анализ данных при чтении

предпоследнего сектора на ключевых дорожках позволяет контролировать размер

GAP3 и символ заполнитель, использованные при форматировании, а также CHRN

последнего сектора на дорожке и длину дорожки. "

Описание многих других систем здесь опушено, так как в целом они схожи

с уже описанными. Как видно, использование данного подхода не решает

проблему. Достаточно легко воспользоваться специализированными программами

копирования или создать свой аналог. Отсюда можно сделать вывод, что

разработка системы с использованием ключевой дискеты не рациональна.

Подобный подход также повлечет массу сложностей. Например, не ясно, что

делать в случае утери или порчи дискеты. Но, по всей видимости, в этом

случае студенту придется проходить тестирование еще один раз, что явно

неприемлемо.

Можно сделать вывод, что без использования специальных аппаратных

средств, данная проблема также не имеет достаточно удовлетворительного

решения. Но к ее решению можно постараться приблизиться, используя

специфические методы хранения состояния (например в реестре и т.п.) и тем

самым усложняя процесс махинации. Но в общем случае это опять не даст

результата, если студент воспользуется виртуальной машиной, созданной,

например, программой WMware.

3. Существует возможность создания универсального редактора файлов

результатов тестирования. Он может использоваться студентом для

корректировки оценок выставленных программой тестирования.

Здесь можно было воспользоваться идеей ключевой дискеты для сохранения

результата. Тем самым модификация результата стала бы весьма

затруднительной. Но этот метод имеет одно ограничение, которое делает его

практически непригодным. Это необходимость использования для передачи

результата дискеты. Т.е. вместо того, чтобы просто отослать результат по

сети, придется доставлять его на дискете.

Но есть другой метод. Это использование шифрования с открытым ключом.

Для краткого ознакомления с шифрованием с использования открытого ключа

обратиться к книге Баpичева Сеpгея "Kpиптогpафия без секретов" [25]:

"Как бы ни были сложны и надежны криптографические системы - их слабое

место при практической реализации - проблема распределения ключей. Для

того, чтобы был возможен обмен конфиденциальной информацией между двумя

субъектами ИС, ключ должен быть сгенерирован одним из них, а затем каким-то

образом опять же в конфиденциальном порядке передан другому. Т.е. в общем

случае для передачи ключа опять же требуется использование какой-то

криптосистемы.

Для решения этой проблемы на основе результатов, полученных

классической и современной алгеброй, были предложены системы с открытым

ключом.

Суть их состоит в том, что каждым адресатом ИС генерируются два ключа,

связанные между собой по определенному правилу. Один ключ объявляется

открытым, а другой закрытым. открытый ключ публикуется и доступен любому,

кто желает послать сообщение адресату. секретный ключ сохраняется в тайне.

Исходный текст шифруется открытым ключом адресата и передается ему.

зашифрованный текст в принципе не может быть расшифрован тем же открытым

ключом. Дешифpование сообщение возможно только с использованием закрытого

ключа, который известен только самому адресату.

криптографические системы с открытым ключом используют так называемые

необратимые или односторонние функции, которые обладают следующим

свойством: при заданном значении x относительно просто вычислить значение

f(x), однако если y=f(x), то нет простого пути для вычисления значения x.

Множество классов необратимых функций и порождает все разнообразие

систем с открытым ключом. Но не всякая необратимая функция годится для

использования в реальных ИС.

В самом определении необратимости присутствует неопределенность. Под

необратимостью понимается не теоретическая необратимость, а практическая

невозможность вычислить обратное значение, используя современные

вычислительные средства за обозримый интервал времени.

Поэтому чтобы гарантировать надежную защиту информации, к системам с

открытым ключом (СОК) предъявляются два важных и очевидных требования:

1. преобразование исходного текста должно быть необратимым и исключать его

восстановление на основе открытого ключа.

2. определение закрытого ключа на основе открытого также должно быть

невозможным на современном технологическом уровне. при этом желательна

точная нижняя оценка сложности (количества операций) раскрытия шифра.

Алгоритмы шифрования с открытым ключом получили широкое

распространение в современных информационных системах. Так, алгоритм RSA

стал мировым стандартом де-факто для открытых систем.

Вообще, все предлагаемые сегодня криптосистемы с открытым ключом

опираются на один из следующих типов необратимых преобразований:

1. Разложение больших чисел на простые множители.

2. Вычисление логарифма в конечном поле.

3. Вычисление корней алгебраических уравнений.

Здесь же следует отметить, что алгоритмы криптосистемы с открытым

ключом (СОК) можно использовать в трех назначениях.

1. Как самостоятельные средства защиты передаваемых и хранимых данных.

2. Как средства для распределения ключей. алгоритмы СОК более трудоемки,

чем традиционные криптосистемы. Поэтому часто на практике рационально с

помощью СОК распределять ключи, объем которых как информации

незначителен. А потом с помощью обычных алгоритмов осуществлять обмен

большими информационными потоками.

3. Средства аутентификации пользователей."

4. Существует возможность создания универсальной программы просмотра файлов

с заданиями и ответами. Таким образом, студент имеет возможность узнать

верные ответы на вопросы в тестах.

Подобной проблемы касается Б.Н. Маутов в статье "Защита электронных

учебников на основе программно-аппаратного комплекса "Символ-КОМ" [26]. Но

ее существенным недостатком является наличие аппаратной части. Что весьма

ограничивает возможность использования системы.

Естественным выходом из данной ситуации является применение

шифрования данных. Но принципиально данную проблему разрешить невозможно.

Студенту необходимо задать вопрос и сверить с ответом, а для этого

необходимо расшифровать данные с эталонными ответами. Для их расшифровки

необходим ключ, который в любом случае надо где-то хранить. Следовательно,

при желании, информацию можно получить в открытом виде.

Побочной проблемой является возможность внесения заинтересованным

лицом несанкционированного изменения баз данных обучающих систем. Данную

проблему затрагивает Тыщенко О.Б., говоря о необходимости применения

паролей или системы паролей [27]. Хотя вопрос рассматривается в статье

несколько с другого ракурса, он пересекается с обсуждаемой проблемой.

Хранение данных в обучающей системе подразумевает возможность их просмотра,

а, следовательно, наличие способа доступа к этим данных.

5. Возможность модификации программного кода системы тестирования с

целью изменения алгоритма выставления оценок.

Как ни странно, но столь важный вопрос защиты практически не освящен.

Почти во всех работах по теме защиты информации в системах дистанционного

обучения он не рассматривается. Отчасти это понятно. Для систем построенных

с использованием сети Internet, его практически не существует. Так как

контролирующая часть находится на стороне сервера, то данная проблема не

актуальна. Для систем дистанционного обеспечения, предназначенных для

локального режима использования, эта проблема практически сводится к широко

известной проблеме защиты ПО от взлома. Очевидно, что это и является

причиной того, что данный вопрос не получает раскрытия в различных работах.

Но это не делает его менее важным.

Вот что, например, пишет Оганесян А. Г. в статье "Проблема

«шпаргалок» или как обеспечить объективность компьютерного тестирования?"

[28]:

"Почти каждый студент, впервые сталкивающийся с новой для него

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