МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

(ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине "Информационная безопасность" специальности 080801 "Прикладная информатика (в экономике)" Томск-2011 2 Горитов А.Н.

Информационная безопасность: методические указания по дисциплине «Информационная безопасность» специальности 080801 "Прикладная информатика (в экономике)" / А.Н. Горитов. – Томск: ТУСУР, 2011. – 6 с.

Методические указания разработаны в соответствии с решением кафедры автоматизированных систем управления Составитель: д.т.н., профессор каф. АСУ А.Н. Горитов Методические указания утверждены на заседании кафедры автоматизированных систем управлениям 30 августа 2011 г., протокол № © ТУСУР, каф. АСУ, © Горитов А.Н.

СОДЕРЖАНИЕ

2 Практические занятия

2.1 Федеральные законы в области информационной безопасности.

2.2 Политики безопасности. Основные модели политики безопасности................. 2.3. Симметричные криптографические методы.

2.4. Поточные шифры. Криптографические хеш-функции.

2.5. Математические основы криптографических методов.

2.6. Криптография с открытым ключом.

2.7. Электронная цифровая подпись.

2.8. Методы идентификации и проверки подлинности пользователей.

3 Список литературы

3.1 Основная

3.2 Дополнительная

3.3 Учебно-методические пособия

Введение Дисциплина «Информационная безопасность» является обязательной дисциплиной федеральной компоненты цикла «Специальные дисциплины».

Дисциплина «Информационная безопасность» читается в 6 семестре и предусматривает: чтение лекций, практические занятия, выполнение лабораторных работ на ПЭВМ, самостоятельную работу. Изучение дисциплины завершается зачетом.

ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ - ознакомить студентов с организационными, техническими, алгоритмическими и другими методами и средствами защиты компьютерной информации, с законодательством и стандартами в этой области, с современными криптосистемами, изучение методов идентификации при проектировании информационных систем (ИС).

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ состоят в том, что в результате ее изучения студенты должны:

– иметь представление об использовании основных положений теории информационной безопасности в различных областях ИС и иметь представление о направлении развития и перспективах защиты информации;

– знать правовые основы защиты компьютерной информации, организационные, технические программные методы защиты информации в ИС, стандарты, модели и методы шифрования, методы идентификации пользователей, методы защиты программ от вирусов;

– уметь применять методы защиты компьютерной информации при проектировании ИС в различных предметных областях.

Настоящей дисциплине должно предшествовать изучение дисциплин :

«Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», «Системный анализи систем», «Операционные среды, системы и оболочки», «Базы данных», «Информационные системы».

2 Практические занятия 2.1 Федеральные законы в области информационной безопасности.

Основы российского законодательства в сфере защиты информации: закон об информации, информационных технологиях и защите информации; закон о государственной тайне; закон о защите персональных данных; закон об электронной цифровой подписи.

Ответственность за правонарушения и преступления в сфере компьютерной информации и защиты информации.

Контрольные вопросы 1. Охарактеризуйте информацию и ее основные показатели.

2. Основные положения закона об информации, информационных технологиях и защите информации.

3. Основные положения закона о государственной тайне.

4. Основные положения закона о защите персональных данных.

5. Основные положения закона об электронной цифровой подписи.

2.2 Политики безопасности. Основные модели политики безопасности.

Политика безопасности. Модели безопасности. Критерии и классы защищенности средств вычислительной техники и автоматизированных информационных систем. Стандарты по оценке защищенных систем.

Контрольные вопросы 1. Что такое «политика безопасности»?

2. Чем отличается понятие «модели безопасности» от понятия «политики безопасности»?

3. В каких случаях применяются модели безопасности?

4. Основные модели политик безопасности?

2.3. Симметричные криптографические методы.

Симметричные системы шифрования (системы с секретным ключом): поточные шифры, блочные шифры. Американский стандарт шифрования DES: алгоритм, скорость работы на различных платформах, режимы пользования, основные результаты по анализу стойкости. Отечественный стандарт шифрования данных ГОСТ 28147-89: алгоритм, скорость работы на различных платформах, режимы пользования.

Контрольные вопросы 1. Принципы, используемые для повышения стойкости шифра?

2. Приведите схему и объясните принцип работы блочного шифра.

3. Дайте характеристику шифра DES.

4. Дайте характеристику шифра ГОСТ 28147-89.

5. Перечислите основные различия между DES и ГОСТ 28147-89.

6. Что такое – режим применения блочного шифра?

2.4. Поточные шифры. Криптографические хеш-функции.

Принципы поточного шифрования. Алгоритм RC4.

Функция хеширования MD5. Основные сведения о функциях хеширования SHA-1, RIPEMD-160, SHA-256, SHA-512. Хеш-функции на базе блочных шифров.

Контрольные вопросы 1. Чем отличается поточное и блочное шифрование.

2. Дайте характеристику шифра RC4.

3. Основные свойства криптографических хеш-функций.

4. Принципы работы хеш-функции.

5. Особенности построение хеш-функции на базе блочного шифра.

2.5. Математические основы криптографических методов.

Основные понятия и определения теории информации. Основные теоремы теории чисел (арифметика вычетов, малая теорема Ферма, теорема Эйлера, разложение числа на простые сомножители). Наибольший общий делитель. Алгоритм Евклида. Обобщенный алгоритм Евклида. Возведение в степень по модулю. Дискретные логарифмы в конечном поле. Понятия однонаправленной функции и однонаправленной функции с лазейкой.

Элементы теории сложности проблем. Классы сложности проблем.

Контрольные вопросы 1. Опишите операцию приведения по модулю.

2. Какими свойствами обладает операция приведения по модулю?

3. Приведите определение простого числа.

4. Какие два числа называются взаимно простыми?

5. Определите понятие обратного значения по модулю.

6. Сформулируйте малую теорему Ферма.

7. Дайте определение функции Эйлера.

8. Сформулируйте теорему Эйлера.

9. Перечислите свойства простых чисел.

2.6. Криптография с открытым ключом.

Основные способы использования алгоритмов с открытым ключом. Шифр Шамира.

Шифр Эль-Гамаля. Алгоритм RSA. Вопросы стойкости. Задача распределения ключей.

Метод Диффи-Хеллмана Контрольные вопросы 1. Чем отличается криптография с открытым ключом от симметричных шифров?

2. Опишите алгоритм Диффи-Хеллмана. Чем обусловлена его безопасность?

3. Опишите алгоритм Шамира.

4. Опишите алгоритм Эль-Гамаля.

5. Опишите алгоритм RSA.

2.7. Электронная цифровая подпись.

Общие сведения об электронной цифровой подписи (ЭЦП). Алгоритм ЭЦП в симметричной криптосистеме. Алгоритм ЭЦП в асимметричной криптосистеме. Проблема обмена открытыми ключами при ЭЦП. Сложные математические задачи и алгоритмы ЭЦП с открытыми ключами. Алгоритм DSA. Алгоритм ГОСТ Р34.10–94. Стандарт ЭЦП Р34.10–2001.

Контрольные вопросы 1. Опишите алгоритм цифровой подписи RSA.

2. Опишите алгоритм цифровой подписи Эль-Гамаля.

3. Опишите алгоритм цифровой подписи DSA (DSS).

4. Опишите алгоритм цифровой подписи ГОСТ Р3410-94.

5. Что такое сертификат открытого ключа?

2.8. Методы идентификации и проверки подлинности пользователей.

Основные понятия и определения. Понятие криптографического протокола. Методы аутентификации, использующие пароли и PIN-коды: на основе многоразовых паролей, на основе одноразовых паролей, на основе сертификатов. Строгая аутентификация, основанная: на симметричных алгоритмах, на асимметричных алгоритмах, на однонаправленных хеш-функциях. Биометрическая аутентификация пользователя.

Контрольные вопросы 1. Чем отличается аутентификация от идентификации?

2. Что такое авторизация?

3. Принципы использования многоразовых паролей?

4. Как получают одноразовые пароли?

5. Как используются сертификаты при аутентификации пользователей?

3.1 Основная 1. Малюк А.А., Пазизин С.В., Погожин Н.С. Введение в защиту информации в автоматизированных системах: Учебн. пособие для вузов. 3-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 144 с. (50 экз.) 2. Основы информационной безопасности: учебн. пособие для вузов / Е.Б. Белов [и др]. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – 544 с. (50 экз.) 3.2 Дополнительная 1. Мельников В.П. Информационная безопасность и защита информации: учебн. пособие для вузов / В. П. Мельников, С. А. Клейменов, А. М. Петраков ; ред. : С. А. Клейменов. – М.: Academia, 2006. – 330 с. (30 экз.) 2. Куприянов А.И. Основы защиты информации: учебн. пособие для вузов / А. И.

Куприянов, А. В. Сахаров, В. А. Шевцов. – М.: Academia, 2006. - 253 с. (50 экз.) 3. Алферов А. П. и др. Основы криптографии: Учебное пособие для вузов. 3-е изд., испр. и доп. - М.: Гелиос АРВ, 2005. – 479 с. (30 экз.) 6. Смарт Н. Криптография: учебник для вузов: пер. с англ. / пер. С. А. Кулешов, ред.

пер. С. К. Ландо. - М.: Техносфера, 2005. – 525 с. (10 экз.) 7. Спицын В. Г., Столярова Н. А. Защита информации и информационная безопасность: Учебное пособие. – Томск: ТУСУР, 2002. – 158 с. (40 экз.) 3.3 Учебно-методические пособия 1. Бойченко И.В. Информационная безопасность: лабораторный практикум / И.В.

Бойченко, П.В. Кориков. – Томск: ТУСУР, 2007. – 65 с. (48 экз.)