Целостность информации — термин в информатике (криптографии, теории телекоммуникаций, теории информационной безопасности), означающий, что данные не были изменены при выполнении какой-либо операции над ними, будь то передача, хранение или обработка.
В телекоммуникации целостность данных часто проверяют, используя хеш-сумму сообщения, вычисленную алгоритмом MAC ().
В криптографии и информационной безопасности целостность данных (в широком смысле) — это состояние информации, при котором отсутствует любое её изменение либо изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право. Примеры нарушений целостности данных: попытка злоумышленника изменить номер аккаунта в банковской транзакции, или попытка подделать документ; случайное изменение информации при передаче или при неисправной работе жёсткого диска; искажение фактов средствами массовой информации с целью манипуляции общественным мнением.
В теории баз данных целостность данных означает корректность данных и их непротиворечивость. Обычно она также включает целостность связей, которая исключает ошибки связей между первичным и внешним ключом.
Примеры нарушений целостности данных: существование записей-сирот (дочерних записей, не имеющих связи с родительскими записями); существование одинаковых первичных ключей.
Для проверки целостности данных в криптографии используются хеш-функции, например, SHA-256. Хеш-функция преобразует последовательность байт произвольного размера в последовательность байт фиксированного размера (число). Если данные изменятся, то и число, генерируемое хеш-функцией, тоже изменится.
Целостность данных — свойство, при котором данные сохраняют заранее определённые вид и качество.
Определения из стандартов В документе Р 50.1.053-2005Рекомендации по стандартизации. «Информационные технологии. Основные термины и определения в области технической защиты информации». Р 50.1.053-2005. даётся следующее определение.
Целостность информации (ресурсов автоматизированной информационной системы) — состояние информации (ресурсов автоматизированной информационной системы), при котором её (их) изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право.
В документе Р 50.1.056-2005Рекомендации по стандартизации. «Техническая защита информации. Основные термины и определения». Р 50.1.056-2005. определения уточнены и разнесены по объектам приложения.
Целостность информации — состояние информации, при котором отсутствует любое её изменение, либо изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право. Целостность ресурсов информационной системы — состояние ресурсов информационной системы, при котором их изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право, при этом сохраняются их состав, содержание и организация взаимодействия.
В некоторых специализированных стандартах используются собственные определения данного понятия.
Целостность (integrity) Национальный стандарт РФ. «Методы и средства обеспечения безопасности. Часть 1. Концепция и модели менеджмента безопасности информационных и телекоммуникационных технологий». ГОСТ Р ИСО/МЭК 13335-1 — 2006. — свойство сохранения правильности и полноты активов. Целостность информации Национальный стандарт Российской федерации. «Информационная технология. Практические правила управления информационной безопасностью» (ГОСТ Р ИСО/МЭК 17799—2005). — обеспечение достоверности и полноты информации и методов её обработки. Целостность документаНациональный стандарт Российской федерации. «Информационная технология. Электронный обмен информацией. Термины и определения». ГОСТ Р 52292-2004. — свойство документа, состоящее в том, что при любой демонстрации документа заданные значения параметров демонстрируемого представления документа соответствуют специфицированным требованиям.
Использование термина Термин используют в следующих областях знаний: информационная безопасность, компьютерная безопасность, защита информации, защита компьютерных сетей и информационных систем, информационные технологии, корпоративные информационные системы.
Понятие «целостность объекта» () применяют в теории информационной безопасности (ИБ). Под объектом понимают информацию, специализированные данные или ресурсы автоматизированной системы. Целостность информации (как ресурса автоматизированной системы) является одним из трёх основных свойств объекта ИБ.
Свойства объекта ИБ: доступность (); целостность (); конфиденциальность (). Иногда в этот список добавляют: неотказуемость (); подотчётность (); аутентичность или подлинность (); достоверность ().
Способы обеспечения целостности Методы и способы реализации требований, изложенных в определениях термина, подробно описываются в рамках единой схемы обеспечения информационной безопасности объекта (защиты информации).
Основными методами обеспечения целостности информации (данных) при хранении в автоматизированных системах являются: обеспечение отказоустойчивости (резервирование, дублирование, зеркалирование оборудования и данных, например через использование RAID-массивов); обеспечение безопасного восстановления (резервное копирование и электронное архивирование информации).
Одним из действенных методов реализации требований целостности информации при её передаче по линиям связи является криптографическая защита информации (шифрование, хеширование, электронная цифровая подпись).
При комплексном подходе к защите бизнеса, направление обеспечения целостности и доступности информации (ресурсов бизнес-процессов) перерастает в план мероприятий, направляемых на обеспечение непрерывности бизнесаJet Info № 5 (2007) Непрерывность бизнеса. Подходы и решения..
Целостность данных в криптографии Шифрование данных не гарантирует того, что целостность данных не будет нарушена. Поэтому для проверки целостности данных в криптографии используются дополнительные методы.
Под нарушениями целостности данных понимается следующее: инверсия битов; добавление новых битов (в частности совершенно новых данных) третьей стороной; удаление каких-либо битов данных; изменение порядка следования бит или групп бит.
В криптографии решение задачи целостности информации предполагает применение мер, позволяющих обнаруживать не столько случайные искажения информации, так как для этой цели вполне подходят методы теории кодирования с обнаружением и исправлением ошибок, сколько целенаправленное изменение информации активным криптоаналитиком.
Процесс контроля целостности обеспечивается введением в передаваемую информацию избыточности. Это достигается добавлением к сообщению некоторой проверочной комбинации байт. Такая комбинация байт вычисляется согласно определённым алгоритмам и позволяет проверить, были ли данные изменены третьей стороной. Вероятность того, что данные были изменены, служит мерой имитостойкости шифра.
Дополнительную избыточную информацию, вносимую в сообщение, называют имитовставкой. Имитовставка может вычисляться до начала или во время шифрования сообщения.
Имитовставки
Число двоичных разрядов (число бит) в имитовставке в общем случае определяется криптографическими требованиями с учётом того, что вероятность навязывания ложных данных равна 1/2p, где p — число двоичных разрядов (число бит) в имитовставке.
Имитовставка — число, вычисляемое на основе содержимого сообщения. То есть, имитовставка является функцией сообщения: M = f( x ), где: M — имитовставка; f — функция, вычисляющая имитовставку; x — сообщение.
Имитовставка может использоваться как для проверки подлинности сообщения, так и для проверки его целостности. В зависимости от назначения имитовставки алгоритмы работы функций f (коды) делят на два класса: коды проверки целостности сообщения (MDC, ). Алгоритмы вычисляют имитовставку, пригодную для проверки целостности (но не подлинности) данных, путём хеширования сообщения; коды аутентификации (проверки подлинности) сообщения (MAC, ). Алгоритмы вычисляют имитовставку, пригодную для защиты данных от фальсификации, путём хеширования сообщения с использованием секретного ключа.
MDC Хеш-функции для вычисления кода проверки целостности сообщений принадлежат к подклассу бесключевых хеш-функций. В реально существующих криптосистемах эти хеш-функции являются криптографическими, то есть кроме минимальных свойств хеш-функций(сжатие данных, простота вычисления дайджеста () от сообщения) удовлетворяют следующим свойствам: необратимость (); стойкость к коллизиям первого рода (); стойкость к коллизиям второго рода ().
В зависимости от того, каким из этих свойств удовлетворяют MDC хеш-функции, можно выделить два их подкласса: однонаправленные хеш-функции (OWHF, от ), которые удовлетворяют свойству необратимости и устойчивы к коллизиям первого рода; устойчивые к коллизиям хеш-функции (CRHF, от ), которые устойчивы к коллизиям первого и второго рода (вообще говоря, на практике CRHF хеш-функции удовлетворяют и свойству необратимости).
Существует три основных типа MDC алгоритмов хеш-функций, по способу их построения: на блочных шифрах, например: алгоритм Matyas-Meyer-Oseas, алгоритм Davies-Meyer, алгоритм Miyaguchi-Preneel, MDC-2, MDC-4; специальные () алгоритмы хеширования, в которых делается упор на скорость, и которые независимы от других компонент системы (в том числе блочных шифров или компонент модульного умножения, которые могут быть уже использованы для других целей). Например: MD4, MD5, SHA-1, SHA-2, RIPEMD-128, RIPEMD-160; на модульной арифметике, например: MASH-1, MASH-2.
MAC К MAC хеш-функциям для вычислений кодов аутентификации сообщений, подсемейству ключевых хеш-функций, относят семейство функций, удовлетворяющих следующим свойствам: простота вычисления дайджеста () от сообщения; сжатие данных — входное сообщение произвольной битовой длины преобразуется в дайджест фиксированной длины; стойкость ко взлому — имея одну и более пар сообщение-дайджест, (x[i], h(x[i])), вычислительно невозможно получить новую пару сообщение-дайджест (x, h(x)), для какого-либо нового сообщения x. Если не выполняется последнее свойство, то MAC может быть подделан. Также последнее свойство подразумевает, что ключ невозможно вычислить, то есть, имея одну или более пар (x[i], h(x[i])) с ключом k, вычислительно невозможно получить этот ключ.
Алгоритмы получения кода аутентификации сообщения могут быть разделены на следующие группы по их типу: на блочных шифрах. Например, CBC-MAC, RIPE-MAC1, RIPE-MAC3; получение MAC из MDC; специальные () алгоритмы. Например, MAA, MD5-MAC; на потоковых шифрах. Например, CRC-based MAC.
Получение MAC на основе MDC Существуют методы получения из MDC кодов аутентификации сообщений включением секретного ключа во входные данные алгоритма MDC. Недостатком такого подхода является то, что фактически на практике большинство алгоритмов MDC разработано так, что они являются либо OWHF, либо CRHF, требования к которым отличаются от требований к MAC алгоритмам. secret prefix method : К последовательности блоков данных =x1x2x3..xn в начало приписывается секретный ключ k: k||x. Для данной последовательности данных с помощью итерационной хеш-функции вычисляется MDC, например, такой, что H0=IV (от ), Hi=f(Hi-1,xi) h(x) = Hn. Таким образом, MAC =h(k||x). Минусом такого подхода является то, что третья сторона может дописать в конец последовательности блоков дополнительные данные y: k||x||y. Новый MAC может быть вычислен без знания ключа k: 1 = f(,y). secret suffix method : Секретный ключ приписывается в конец последовательности данных: x||k. В этом случае MAC =h(x||k). В этом случае может быть применена атака методом дней рождений. При длине дайджеста в n бит. Третьей стороне понадобится порядка 2n/2 операций, чтобы для сообщения x найти сообщение x’ такое, что h(x)= h(x’). При этом знание ключа k будет не обязательно. Узнав значение MAC для сообщения x, третья сторона сможет сгенерировать корректную пару (x’,).