563 lines
45 KiB
TeX
Executable File
563 lines
45 KiB
TeX
Executable File
\documentclass[a4paper, final]{article}
|
||
%\usepackage{literat} % Нормальные шрифты
|
||
\usepackage[14pt]{extsizes} % для того чтобы задать нестандартный 14-ый размер шрифта
|
||
\usepackage{tabularx}
|
||
\usepackage{booktabs}
|
||
\usepackage[T2A]{fontenc}
|
||
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
||
\usepackage[russian]{babel}
|
||
\usepackage{amsmath}
|
||
\usepackage[left=25mm, top=20mm, right=20mm, bottom=20mm, footskip=10mm]{geometry}
|
||
\usepackage{ragged2e} %для растягивания по ширине
|
||
\usepackage{setspace} %для межстрочного интервала
|
||
\usepackage{moreverb} %для работы с листингами
|
||
\usepackage{indentfirst} % для абзацного отступа
|
||
\usepackage{moreverb} %для печати в листинге исходного кода программ
|
||
\usepackage{pdfpages} %для вставки других pdf файлов
|
||
\usepackage{tikz}
|
||
\usepackage{graphicx}
|
||
\usepackage{afterpage}
|
||
\usepackage{longtable}
|
||
\usepackage{float}
|
||
|
||
% Рекомендуется для biblatex (кавычки/локализация цитат и т.п.)
|
||
\usepackage{csquotes}
|
||
|
||
% ГОСТ-стили для biblatex
|
||
\usepackage[
|
||
backend=biber,
|
||
bibstyle=gost-numeric, % ссылки вида: [1]
|
||
citestyle=gost-numeric,
|
||
sorting=none % порядок в списке = по первому цитированию
|
||
]{biblatex}
|
||
|
||
% Все источники хранятся в отдельном файле
|
||
\addbibresource{refs.bib}
|
||
|
||
\renewcommand*{\bibfont}{\small}
|
||
|
||
% \usepackage[paper=A4,DIV=12]{typearea}
|
||
\usepackage{pdflscape}
|
||
% \usepackage{lscape}
|
||
|
||
\usepackage{array}
|
||
\usepackage{multirow}
|
||
|
||
\renewcommand\verbatimtabsize{4\relax}
|
||
\renewcommand\listingoffset{0.2em} %отступ от номеров строк в листинге
|
||
\renewcommand{\arraystretch}{1.4} % изменяю высоту строки в таблице
|
||
\usepackage[font=small, singlelinecheck=false, justification=centering, format=plain, labelsep=period]{caption} %для настройки заголовка таблицы
|
||
\usepackage{listings} %листинги
|
||
\usepackage{xcolor} % цвета
|
||
% \usepackage{hyperref}% для гиперссылок
|
||
\usepackage{enumitem} %для перечислений
|
||
|
||
\newcommand{\specialcell}[2][l]{\begin{tabular}[#1]{@{}l@{}}#2\end{tabular}}
|
||
|
||
|
||
\setlist[enumerate,itemize]{leftmargin=1.2cm} %отступ в перечислениях
|
||
|
||
% \hypersetup{colorlinks,
|
||
% allcolors=[RGB]{010 090 200}} %красивые гиперссылки (не красные)
|
||
|
||
% подгружаемые языки — подробнее в документации listings (это всё для листингов)
|
||
\lstloadlanguages{ SQL}
|
||
% включаем кириллицу и добавляем кое−какие опции
|
||
\lstset{tabsize=2,
|
||
breaklines,
|
||
basicstyle=\footnotesize,
|
||
columns=fullflexible,
|
||
flexiblecolumns,
|
||
numbers=left,
|
||
numberstyle={\footnotesize},
|
||
keywordstyle=\color{blue},
|
||
inputencoding=cp1251,
|
||
extendedchars=true
|
||
}
|
||
\lstdefinelanguage{MyC}{
|
||
language=SQL,
|
||
% ndkeywordstyle=\color{darkgray}\bfseries,
|
||
% identifierstyle=\color{black},
|
||
% morecomment=[n]{/**}{*/},
|
||
% commentstyle=\color{blue}\ttfamily,
|
||
% stringstyle=\color{red}\ttfamily,
|
||
% morestring=[b]",
|
||
% showstringspaces=false,
|
||
% morecomment=[l][\color{gray}]{//},
|
||
keepspaces=true,
|
||
escapechar=\%,
|
||
texcl=true
|
||
}
|
||
|
||
\textheight=24cm % высота текста
|
||
\textwidth=16cm % ширина текста
|
||
\oddsidemargin=0pt % отступ от левого края
|
||
\topmargin=-1.5cm % отступ от верхнего края
|
||
\parindent=24pt % абзацный отступ
|
||
\parskip=5pt % интервал между абзацами
|
||
\tolerance=2000 % терпимость к "жидким" строкам
|
||
\flushbottom % выравнивание высоты страниц
|
||
|
||
|
||
% Настройка листингов
|
||
\lstset{
|
||
language=python,
|
||
extendedchars=\true,
|
||
inputencoding=utf8,
|
||
keepspaces=true,
|
||
% captionpos=b, % подписи листингов снизу
|
||
}
|
||
|
||
% Настройка содержания
|
||
\usepackage{tocloft}
|
||
\usepackage[hidelinks]{hyperref}
|
||
|
||
% section в содержании НЕ жирным
|
||
\renewcommand{\cftsecfont}{\normalfont}
|
||
\renewcommand{\cftsecpagefont}{\normalfont}
|
||
|
||
% убрать отступ у subsection
|
||
\setlength{\cftsubsecindent}{0pt}
|
||
|
||
|
||
|
||
\begin{document}
|
||
% ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ
|
||
\begin{center}
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\normalsize{МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ\\
|
||
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования \\
|
||
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО\\[10pt]}
|
||
\normalsize{Институт компьютерных наук и кибербезопасности}\\[10pt]
|
||
\normalsize{Высшая школа технологий искусственного интеллекта}\\[10pt]
|
||
\normalsize{Направление: 02.03.01 <<Математика и компьютерные науки>>}\\
|
||
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\large{Отчёт по практическим работам по дисциплине}\\
|
||
\large{<<Защита информации>>}\\
|
||
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\end{center}
|
||
|
||
\small{
|
||
\begin{tabular}{lrrl}
|
||
\!\!\!Студент, & \hspace{2cm} & & \\
|
||
\!\!\!группы 5130201/20101 & \hspace{2cm} & \underline{\hspace{3cm}} & Тищенко А. А. \\\\
|
||
\!\!\!Руководитель & \hspace{2cm} & & \\
|
||
\!\!\! & \hspace{2cm} & \underline{\hspace{3cm}} & Силиненко А. В. \\\\
|
||
&&\hspace{4cm}
|
||
\end{tabular}
|
||
\begin{flushright}
|
||
<<\underline{\hspace{1cm}}>>\underline{\hspace{2.5cm}} 2026г.
|
||
\end{flushright}
|
||
}
|
||
|
||
\hfill \break
|
||
\hfill \break
|
||
\begin{center} \small{Санкт-Петербург, 2026} \end{center}
|
||
\thispagestyle{empty} % выключаем отображение номера для этой страницы
|
||
|
||
\newpage
|
||
\tableofcontents
|
||
\thispagestyle{empty} % выключаем отображение номера для этой страницы
|
||
|
||
\newpage
|
||
\section*{Введение}
|
||
\addcontentsline{toc}{section}{Введение}
|
||
|
||
В рамках курса <<Защита информации>> было выполнено несколько практических работ, по результатам которых был составлен данный отчёт, содержащий информацию по всем практическим работам. Отчетная информация по каждой работе – это отдельный раздел в общем отчете.
|
||
|
||
В отчёте представлены результаты следующих практических работ:
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Практическая работа №1. Анализ уязвимостей программного обеспечения. Данная практическая работа посвящена анализу уязвимостей программного обеспечения с использованием Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России~\cite{fstec-bdu}. В ходе выполнения работы предусмотрено изучение структуры разделов «Угрозы» и «Уязвимости», а также поиск уязвимостей по заданным критериям. Особое внимание уделяется выявлению уязвимостей, соответствующих используемым версиям операционных систем личных устройств, и рассмотрению возможных мер по их устранению.
|
||
\item Практическая работа №2. Разработка и исследование системы аутентификации и авторизации. Данная практическая работа посвящена разработке системы доступа пользователей к конфиденциальным данным и исследованию стойкости паролей к атаке методом грубой силы. В ходе выполнения работы реализованы утилита управления пользователями, утилита доступа к конфиденциальным данным и программа перебора паролей, а также проведено экспериментальное исследование зависимости времени взлома от длины пароля.
|
||
\end{enumerate}
|
||
|
||
\newpage
|
||
\section{Анализ уязвимостей программного обеспечения}
|
||
\subsection{Цели и задачи работы}
|
||
|
||
Практическая работа №1 по дисциплине «Защита информации» посвящена анализу уязвимостей программного обеспечения с использованием Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК Российской Федерации.
|
||
|
||
Цель работы: получение практических навыков работы с Банком данных угроз ФСТЭК России~\cite{fstec-bdu}, содержащим сведения об угрозах безопасности информации и уязвимостях программного обеспечения.
|
||
|
||
Для достижения поставленной цели в ходе выполнения работы были определены следующие задачи:
|
||
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Ознакомление со структурой раздела <<Угрозы>> Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России.
|
||
\item Ознакомление со структурой раздела <<Уязвимости>> Банка данных угроз.
|
||
\item Поиск информации в разделе <<Уязвимости>> по заданным критериям.
|
||
\item Определение версий операционных систем, используемых на личном смартфоне и персональном компьютере.
|
||
\item Поиск уязвимостей с уровнем опасности <<Критический>> и <<Высокий>>, соответствующих используемым версиям операционных систем, а также анализ и применение рекомендованных мер по их устранению.
|
||
\end{enumerate}
|
||
|
||
Выполнение данной работы позволяет сформировать практические навыки анализа актуальных угроз и уязвимостей, а также повысить уровень понимания механизмов обеспечения информационной безопасности современных информационных систем.
|
||
|
||
\subsection{Знакомство с разделом <<Угрозы>> Банка угроз}
|
||
Раздел <<Угрозы>> Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России предназначен для систематизированного представления сведений об актуальных угрозах безопасности информации. Данный раздел содержит структурированную информацию, позволяющую оценить характер угроз, возможные последствия их реализации и способы противодействия.
|
||
|
||
Раздел включает в себя следующие основные аспекты:
|
||
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Классификация угроз: угрозы распределяются по различным категориям в зависимости от источника возникновения, способа реализации и объекта воздействия. Это позволяет упорядочить информацию и упростить её анализ.
|
||
|
||
\item Описание угроз: для каждой угрозы приводится развернутое описание, включающее возможные сценарии реализации, цели нарушителя и потенциальные последствия для информационной системы.
|
||
|
||
\item Объекты воздействия: указываются типы информационных систем, ресурсов или процессов, на которые может быть направлена угроза.
|
||
|
||
\item Уровень опасности: каждой угрозе присваивается определённый уровень опасности, отражающий степень потенциального ущерба при её реализации.
|
||
|
||
\item Рекомендации по противодействию: приводятся общие меры и подходы, направленные на предупреждение реализации угрозы или снижение возможных негативных последствий.
|
||
\end{enumerate}
|
||
|
||
\subsection{Знакомство с разделом <<Уязвимости>> Банка угроз}
|
||
|
||
Раздел <<Уязвимости>> Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России предназначен для получения сведений об актуальных уязвимостях программного обеспечения и их характеристиках. В рамках работы были рассмотрены подразделы: <<Список уязвимостей>>, <<Наиболее опасные уязвимости>> и <<Инфографика>>.
|
||
|
||
Список уязвимостей представляет собой структурированный перечень выявленных уязвимостей в программном обеспечении. Для каждой уязвимости указывается идентификатор, наименование, описание, затронутое программное обеспечение и его версии, уровень опасности, а также оценка по шкале CVSS. Уязвимости классифицируются по уровню критичности (критический, высокий, средний и др.), что позволяет определить приоритетность их устранения. Также приводятся рекомендации по устранению или минимизации последствий эксплуатации уязвимости.
|
||
|
||
Подраздел <<Наиболее опасные уязвимости>> содержит перечень уязвимостей с наивысшим уровнем опасности. Как правило, к ним относятся уязвимости, позволяющие выполнить удалённое выполнение кода, повысить привилегии, обойти механизмы аутентификации или получить несанкционированный доступ к информации. Данный раздел позволяет оперативно определить наиболее критичные риски для информационных систем (см. рис.~\ref{fig:top_vuln}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/top_vulnerabilities.png}
|
||
\caption{Пример отображения наиболее опасных уязвимостей}
|
||
\label{fig:top_vuln}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Подраздел <<Инфографика>> предназначен для наглядного представления статистических данных по уязвимостям. В нём отображается распределение уязвимостей по уровням опасности, типам ошибок, видам программного обеспечения и производителям. Инфографика позволяет визуально оценить текущее состояние защищённости программных продуктов и выявить наиболее проблемные направления (см. рис.~\ref{fig:stats_vuln}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/vulnerability_stats.png}
|
||
\caption{Пример статистического распределения уязвимостей}
|
||
\label{fig:stats_vuln}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\newpage
|
||
\subsection{Версии ОС, используемые в личных устройствах}
|
||
|
||
На личном компьютере используется операционная система Ubuntu 25.10 (см. рис.~\ref{fig:laptop-os-version}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{img/laptop-os-version.png}
|
||
\caption{Версия операционной системы личного компьютера}
|
||
\label{fig:laptop-os-version}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
На личном мобильном устройстве используется операционная система Android 11 с графической оболочкой MIUI Global 12.5.14, сборка 12.5.14.0 RKURUXM (см. рис.~\ref{fig:mobile-os-version}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{img/mobile-os-version.jpg}
|
||
\caption{Версия операционной системы личного мобильного устройства}
|
||
\label{fig:mobile-os-version}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\subsection{Уязвимости ОС личного компьютера}
|
||
|
||
Для поиска уязвимостей ОС личного компьютера на сайте Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России были использованы следующие критерии:
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Операционная система: Ubuntu 25.10.
|
||
\item Уровень опасности: высокий.
|
||
\end{enumerate}
|
||
Использовался уровень опасности <<высокий>>, так как критических уязвимостей для данной ОС не найдено.
|
||
|
||
По заданным критериям было найдено 10 уязвимостей (см. рис.~\ref{fig:laptop-vulnerabilities}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{img/laptop-vulnerabilities.png}
|
||
\caption{Уязвимости ОС личного компьютера}
|
||
\label{fig:laptop-vulnerabilities}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Наиболее свежей является уязвимость BDU:2025-15300 <<Уязвимость интерфейсов cpu\_latency\_qos\_add, remove, update\_request модуля drivers/ufs/core/ufs-sysfs.c драйвера поддержки устройств SCSI ядра операционной системы Linux связана с ошибками синхронизации при использовании общего ресурса («Ситуация гонки»). Эксплуатация уязвимости может позволить нарушителю, действующему удаленно, вызвать отказ в обслуживании>>. Развёрнутое описание уязвимости представлено на рисунке~\ref{fig:laptop-vulnerabilities-details}.
|
||
|
||
Базовый вектор уязвимости CVSS 2.0: AV:A/AC:L/Au:S/C:C/I:C/A:C.
|
||
|
||
AV: A (Access Vector: Adjacent Network) — параметр, указывающий на то, что атакующий должен находиться в той же локальной сети или в непосредственной сетевой близости (например, в одной Wi-Fi сети) для реализации атаки.
|
||
|
||
AC: L (Access Complexity: Low) — низкая сложность эксплуатации уязвимости. Для успешной атаки не требуется выполнения сложных условий или специальной подготовки среды.
|
||
|
||
Au: S (Authentication: Single) — для осуществления атаки требуется прохождение аутентификации один раз. Это означает, что атакующий должен обладать учетной записью или иным способом пройти проверку подлинности.
|
||
|
||
C: C (Confidentiality Impact: Complete) — полное нарушение конфиденциальности. Уязвимость позволяет получить полный доступ к защищаемой информации.
|
||
|
||
I: C (Integrity Impact: Complete) — полное нарушение целостности. Злоумышленник может изменять или уничтожать данные без ограничений.
|
||
|
||
A: C (Availability Impact: Complete) — полное нарушение доступности. Эксплуатация уязвимости может привести к отказу в обслуживании или полной недоступности системы.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.9\linewidth]{img/laptop-vulnerabilities-details.png}
|
||
\caption{Развёрнутое описание уязвимости BDU:2025-15300}
|
||
\label{fig:laptop-vulnerabilities-details}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Уязвимость была устранена в версии 25.10-6.17.0-14.14, поэтому для её устранения достаточно было обновить ОС до этой версии.
|
||
|
||
\newpage
|
||
\subsection{Уязвимости ОС личного мобильного устройства}
|
||
|
||
Для поиска уязвимостей ОС личного мобильного устройства на сайте Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России были использованы следующие критерии:
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Операционная система: Android 11.
|
||
\item Уровень опасности: критический.
|
||
\end{enumerate}
|
||
|
||
По заданным критериям была найдена 1 уязвимость (см. рис.~\ref{fig:mobile-vulnerabilities}).
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{img/mobile-vulnerabilities.png}
|
||
\caption{Уязвимости ОС личного мобильного устройства}
|
||
\label{fig:mobile-vulnerabilities}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Развёрнутое описание уязвимости BDU:2023-08587 <<Уязвимость функции \\ callback\_thread\_event (com\_android\_bluetooth\_btservice\_AdapterService.cpp) операционной системы Android связана с использованием памяти после её освобождения. Эксплуатация уязвимости может позволить нарушителю, действующему удалённо, выполнить произвольный код>>, представлено на рисунке~\ref{fig:mobile-vulnerabilities-details}.
|
||
|
||
Базовый вектор уязвимости CVSS 2.0: AV:N/AC:L/Au:N/C:C/I:C/A:C.
|
||
|
||
AV: N (Access Vector: Network) — параметр, указывающий на то, что атакующий может осуществить атаку удалённо через сеть (например, через Интернет), без необходимости физического доступа или нахождения в локальной сети.
|
||
|
||
AC: L (Access Complexity: Low) — низкая сложность эксплуатации уязвимости. Для успешной атаки не требуется специальных условий или сложной подготовки.
|
||
|
||
Au: N (Authentication: None) — для эксплуатации уязвимости не требуется аутентификация. Атакующий может выполнить атаку без наличия учетной записи или прохождения процедуры входа в систему.
|
||
|
||
C: C (Confidentiality Impact: Complete) — полное нарушение конфиденциальности. Уязвимость позволяет злоумышленнику получить полный доступ к конфиденциальной информации.
|
||
|
||
I: C (Integrity Impact: Complete) — полное нарушение целостности. Атакующий может изменять, подменять или удалять данные без ограничений.
|
||
|
||
A: C (Availability Impact: Complete) — полное нарушение доступности. Эксплуатация уязвимости может привести к полной недоступности системы или отказу в обслуживании.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.9\linewidth]{img/mobile-vulnerabilities-details.png}
|
||
\caption{Развёрнутое описание уязвимости BDU:2023-08587}
|
||
\label{fig:mobile-vulnerabilities-details}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\newpage
|
||
\phantom{}
|
||
\newpage
|
||
\section{Разработка и исследование системы аутентификации и авторизации}
|
||
|
||
\subsection{Цели и задачи работы}
|
||
|
||
Практическая работа №2 по дисциплине <<Защита информации>> посвящена разработке системы доступа пользователей к конфиденциальным данным и исследованию стойкости паролей к атаке методом грубой силы.
|
||
|
||
Цель работы: разработать систему аутентификации и авторизации пользователей и исследовать стойкость паролей к атаке методом грубой силы.
|
||
|
||
Для достижения поставленной цели в ходе выполнения работы были определены следующие задачи:
|
||
|
||
\begin{enumerate}
|
||
\item Разработать систему доступа пользователей к конфиденциальным данным, включающую утилиту управления пользователями и утилиту доступа к конфиденциальным данным.
|
||
\item Разработать программу взлома паролей методом грубой силы.
|
||
\item Исследовать стойкость паролей в зависимости от их длины при использовании алгоритма хэширования SHA-256.
|
||
\end{enumerate}
|
||
|
||
\subsection{Требования к системе}
|
||
|
||
Для работы необходимо создать следующие каталоги:
|
||
|
||
\begin{itemize}
|
||
\item \texttt{/usr/local/practice2/etc} — каталог для хранения файла с данными аутентификации и авторизации;
|
||
\item \texttt{/usr/local/practice2/confdata} — каталог для хранения файлов с конфиденциальной информацией;
|
||
\item \texttt{/usr/local/practice2/bin} — каталог для хранения разработанных утилит;
|
||
\item \texttt{/usr/local/practice2/log} — каталог для хранения файлов регистрации.
|
||
\end{itemize}
|
||
|
||
Права доступа на чтение, запись и выполнение всех каталогов и файлов системы предоставляются только пользователю root.
|
||
|
||
Данные аутентификации хранятся в файле \texttt{/usr/local/practice2/etc/passwd}. Каждая строка соответствует одному пользователю и имеет структуру:
|
||
|
||
\begin{center}
|
||
\texttt{<логин>:<хэш\_пароля>:<идентификатор>:<права>:<ФИО>}
|
||
\end{center}
|
||
|
||
Поддерживаются следующие права доступа: \texttt{r} — чтение, \texttt{w} — запись, \texttt{d} — удаление. Права на файл паролей предоставляются только пользователю root.
|
||
|
||
Пароль должен содержать только символы в кодировке ASCII: буквы A–Z и a–z, цифры 0–9, специальные символы \texttt{!@\#\$\%\^{}\&*()}. Первый символ пароля должен быть буквой.
|
||
|
||
\subsection{Характеристики ПК и среда разработки}
|
||
|
||
Работа выполнялась на персональном компьютере со следующими характеристиками:
|
||
|
||
\begin{itemize}
|
||
\item Процессор: AMD Ryzen 5 5500U
|
||
\item Оперативная память: 16 ГБ
|
||
\item Операционная система: Ubuntu 25.10
|
||
\end{itemize}
|
||
|
||
В качестве среды разработки использовался редактор Cursor. Язык программирования — Python 3.14. Алгоритм хэширования — SHA-256, реализованный с использованием модуля \texttt{hashlib} стандартной библиотеки Python.
|
||
|
||
\subsection{Описание реализации}
|
||
|
||
Утилита управления пользователями (usermgr) предоставляет следующие подкоманды: \texttt{add} — добавление пользователя с интерактивным вводом ФИО, прав доступа, пароля и его подтверждения; \texttt{edit} — редактирование ФИО и прав доступа существующего пользователя; \texttt{passwd} — изменение пароля; \texttt{delete} — удаление пользователя; \texttt{list} — вывод списка всех пользователей. Пароль хранится в виде SHA-256-хэша. Все операции с файлом паролей регистрируются в журнале \texttt{log/usermgr.log}.
|
||
|
||
Утилита доступа к конфиденциальным данным (confaccess) при запуске запрашивает логин и пароль. При успешной аутентификации выводится приветствие <<Привет, <ФИО>>> и справка по доступным командам. При вводе неверных данных запрос повторяется. Завершение работы происходит по команде \texttt{exit} или сигналу SIGINT (Ctrl+C). Все попытки входа и действия с конфиденциальными данными регистрируются в журнале \texttt{log/access.log}.
|
||
|
||
Поддерживаемые команды приведены в таблице~\ref{tab:commands}.
|
||
|
||
\begin{table}[h!]
|
||
\centering
|
||
\caption{Команды утилиты confaccess}
|
||
\label{tab:commands}
|
||
\begin{tabularx}{\textwidth}{llX}
|
||
\toprule
|
||
Команда & Требуемые права & Описание \\
|
||
\midrule
|
||
\texttt{create <file>} & w & Создание нового пустого файла в confdata \\
|
||
\texttt{read <file>} & r & Вывод содержимого файла \\
|
||
\texttt{append <file> <text>} & w & Добавление строки в конец файла \\
|
||
\texttt{copy <src> <dst>} & r, w & Копирование файла в confdata \\
|
||
\texttt{remove <file>} & d & Удаление файла из confdata \\
|
||
\texttt{help} & — & Вывод справки \\
|
||
\texttt{exit} & — & Выход из программы \\
|
||
\bottomrule
|
||
\end{tabularx}
|
||
\end{table}
|
||
|
||
Копирование разрешено только в каталог \texttt{confdata} или внутри него. Копирование из \texttt{confdata} в другие каталоги и перезапись существующих файлов запрещены.
|
||
|
||
Программа взлома паролей (bruteforce) выполняет последовательный перебор паролей начиная с длины 1, проверяя все допустимые комбинации символов. Для каждой комбинации вычисляется SHA-256-хэш и сравнивается с целевым хэшем из файла паролей. При нахождении совпадения фиксируются найденный пароль, количество итераций и затраченное время. Перебор прекращается при обнаружении пароля, достижении заданной максимальной длины или истечении восьмичасового лимита.
|
||
|
||
\subsection{Развёртывание системы}
|
||
|
||
Для создания структуры каталогов и установки утилит предусмотрен скрипт \texttt{setup.sh}. При запуске с правами суперпользователя скрипт также выставляет ограничительные права доступа. Базовый каталог задаётся переменной окружения \texttt{PRACTICE2\_DIR}; при её отсутствии используется \texttt{/usr/local/practice2}.
|
||
|
||
Установка системы выполняется следующим образом:
|
||
|
||
\begin{verbatim}
|
||
chmod +x setup.sh
|
||
sudo ./setup.sh
|
||
\end{verbatim}
|
||
|
||
Результат выполнения скрипта представлен на рисунке~\ref{fig:lab2-setup}.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.6\linewidth]{img/lab2-setup.png}
|
||
\caption{Результат выполнения скрипта setup.sh}
|
||
\label{fig:lab2-setup}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\subsection{Примеры работы утилит}
|
||
|
||
На рисунке~\ref{fig:lab2-usermgr-add} показан процесс добавления нового пользователя. На рисунке~\ref{fig:lab2-usermgr-list} — список пользователей после добавления нескольких учётных записей.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/lab2-usermgr-add.png}
|
||
\caption{Добавление нового пользователя}
|
||
\label{fig:lab2-usermgr-add}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/lab2-usermgr-list.png}
|
||
\caption{Список пользователей системы}
|
||
\label{fig:lab2-usermgr-list}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Содержимое файла \texttt{etc/passwd} после добавления пользователей представлено на рисунке~\ref{fig:lab2-passwd}.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=\linewidth]{img/lab2-passwd.png}
|
||
\caption{Содержимое файла etc/passwd}
|
||
\label{fig:lab2-passwd}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
На рисунке~\ref{fig:lab2-confaccess-auth} показан процесс аутентификации, включая реакцию системы на ввод неверных учётных данных. На рисунке~\ref{fig:lab2-confaccess-commands} — пример выполнения команд с проверкой прав доступа.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.65\linewidth]{img/lab2-confaccess-auth.png}
|
||
\caption{Аутентификация в утилите confaccess}
|
||
\label{fig:lab2-confaccess-auth}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{img/lab2-confaccess-commands.png}
|
||
\caption{Работа команд утилиты confaccess}
|
||
\label{fig:lab2-confaccess-commands}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
На рисунке~\ref{fig:lab2-access-log} представлен пример содержимого журнала \texttt{access.log} с записями об успешных и неуспешных попытках входа и выполненных операциях.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.85\linewidth]{img/lab2-access-log.png}
|
||
\caption{Содержимое файла журнала access.log}
|
||
\label{fig:lab2-access-log}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
\subsection{Исследование стойкости паролей}
|
||
|
||
Алфавит допустимых символов включает 72 символа: 52 буквы (A–Z, a–z), 10 цифр (0–9) и 10 специальных символов (\texttt{!@\#\$\%\^{}\&*()}). Поскольку первый символ пароля должен быть буквой, для него допустимы только 52 варианта.
|
||
|
||
Максимальное количество итераций для пароля длиной $n$ вычисляется по формуле:
|
||
|
||
\[
|
||
N(n) = 52 \cdot 72^{n-1}
|
||
\]
|
||
|
||
Расчётное максимальное время взлома определяется как $t_{\max}(n) = N(n)\,/\,v$, где $v$ — скорость хэширования, измеренная экспериментально. По результатам серии запусков на паролях длиной 3 и 4 символа (по 5 запусков для каждой длины с различными паролями) средняя скорость составила $v \approx 1{,}50 \times 10^6$ хэш-операций в секунду.
|
||
|
||
На рисунке~\ref{fig:lab2-bruteforce} показан пример вывода программы взлома для пароля длиной 3 символа.
|
||
|
||
\begin{figure}[h!]
|
||
\centering
|
||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/lab2-bruteforce.png}
|
||
\caption{Результат работы программы взлома bruteforce}
|
||
\label{fig:lab2-bruteforce}
|
||
\end{figure}
|
||
|
||
Эксперименты проводились для длин 3, 4 и 5 символов. Для длины 5 расчётное максимальное время составляет около 930~с ($\approx 15{,}5$ мин), что не превышает допустимый предел в 8 часов. Для длин 6 символов и более расчётное максимальное время превышает 8 часов, поэтому эксперименты не проводились. Результаты приведены в таблице~\ref{tab:bruteforce}.
|
||
|
||
\begin{table}[h!]
|
||
\centering
|
||
\caption{Результаты исследования стойкости паролей (SHA-256, $v = 1{,}50 \times 10^6$ Х/с)}
|
||
\label{tab:bruteforce}
|
||
\begin{tabularx}{\textwidth}{crrcc}
|
||
\toprule
|
||
Длина & $N$ & $t_{\max}$, с & Эксп. итераций & Эксп. время, с \\
|
||
\midrule
|
||
3 & $269\,568$ & $0{,}18$ & $163\,000$ & $0{,}22$ \\
|
||
4 & $19\,408\,896$ & $12{,}9$ & $14\,160\,000$ & $9{,}5$ \\
|
||
5 & $1\,397\,440\,512$ & $930$ & $698\,000\,000$ & $464$ \\
|
||
6 & $1{,}01 \times 10^{11}$ & $66\,954$ & \multicolumn{2}{c}{не проводился} \\
|
||
7 & $7{,}24 \times 10^{12}$ & ${\approx}4{,}8 \times 10^{6}$ & \multicolumn{2}{c}{не проводился} \\
|
||
8 & $5{,}22 \times 10^{14}$ & ${\approx}3{,}5 \times 10^{8}$ & \multicolumn{2}{c}{не проводился} \\
|
||
\bottomrule
|
||
\end{tabularx}
|
||
\end{table}
|
||
|
||
\subsection{Выводы}
|
||
|
||
В ходе практической работы была разработана система доступа пользователей к конфиденциальным данным, включающая утилиту управления пользователями, утилиту доступа и программу взлома паролей методом грубой силы. Реализован механизм хэширования паролей на основе алгоритма SHA-256, система разграничения прав доступа и журналирование всех операций.
|
||
|
||
Теоретический анализ показал, что количество итераций, необходимых для полного перебора паролей, экспоненциально возрастает с увеличением их длины. Экспериментальное исследование позволило оценить реальную скорость перебора и подтвердить теоретические оценки. Полученные результаты демонстрируют, что использование паролей длиной 6 символов и более существенно затрудняет атаку методом грубой силы, а пароли длиной 8 и более символов при применении SHA-256 практически не поддаются взлому за приемлемое время.
|
||
|
||
\newpage
|
||
\section*{Заключение}
|
||
\addcontentsline{toc}{section}{Заключение}
|
||
|
||
В ходе выполнения практической работы №1 был проведён анализ уязвимостей программного обеспечения с использованием Банка данных угроз ФСТЭК России. Были изучены структура разделов <<Угрозы>> и <<Уязвимости>>, определены версии операционных систем личного компьютера и смартфона, а также выполнен поиск уязвимостей с уровнем опасности <<Критический>> и <<Высокий>>. Проведён анализ наиболее актуальных уязвимостей, рассмотрены их характеристики и векторы CVSS, а также рекомендации по устранению. В процессе выполнения работы были получены практические навыки поиска, анализа и оценки уязвимостей информационных систем.
|
||
|
||
В ходе выполнения практической работы №2 была разработана система доступа пользователей к конфиденциальным данным. Реализованы утилита управления пользователями с хэшированием паролей по алгоритму SHA-256, утилита доступа с разграничением прав и журналированием операций, а также программа взлома паролей методом грубой силы. Проведено исследование стойкости паролей в зависимости от их длины, результаты которого подтвердили экспоненциальную зависимость числа итераций от длины пароля и продемонстрировали практическую устойчивость достаточно длинных паролей к атаке полного перебора.
|
||
|
||
\newpage
|
||
\printbibliography[heading=bibintoc]
|
||
|
||
|
||
\end{document} |