Substitučné šifry, údržba disku, zálohovanie a počítačové vírusy

Substitučné šifry, údržba disku, zálohovanie a počítačové vírusy

Táto téma z informatiky sa venuje základným princípom šifrovania pomocou substitučných šifier, údržbe a kontrole dátových úložísk, zálohovaniu dôležitých súborov a základnému rozdeleniu počítačových vírusov.

Šifrovanie informácií

Šifrovanie je proces, pri ktorom sa pôvodná zrozumiteľná správa mení na zašifrovanú podobu tak, aby jej bez znalosti správneho postupu alebo kľúča nebolo možné jednoducho porozumieť.

Cieľom šifrovania je chrániť informácie pred neoprávneným prístupom. Bezpečnosť šifry by mala byť taká vysoká, aby čas a náklady potrebné na jej prelomenie boli vzhľadom na hodnotu chránenej informácie neprijateľne veľké.

Pôvodnú správu označujeme ako otvorený text a výsledok šifrovania ako šifrovaný text.

Opačný proces sa nazýva dešifrovanie. Pri ňom sa zo zašifrovaného textu pomocou príslušného kľúča alebo pravidla opäť získava pôvodná správa.

Substitúcia

Substitúcia je metóda šifrovania, pri ktorej sa jeden znak alebo skupina znakov nahrádza iným znakom alebo skupinou znakov.

Na rozdiel od transpozície, pri ktorej sa mení iba poradie znakov, pri substitúcii sa samotné znaky nahrádzajú inými znakmi.

Pri počítačovom spracovaní nemusí ísť iba o písmená. Nahrádzať sa môžu aj časti binárne zakódovaných údajov, teda jednotlivé bity alebo ich skupiny.

Príklad substitúcie

Ak si stanovíme jednoduché pravidlo:

A → D, B → E, C → F, ...

každé písmeno pôvodnej správy nahradíme písmenom posunutým o určitý počet miest v abecede.

Na dešifrovanie potom použijeme opačný postup.

Caesarova šifra

Caesarova šifra je jedna z najjednoduchších a najznámejších substitučných šifier. Je pomenovaná podľa rímskeho vojvodcu a politika Júlia Caesara, ktorý podobný spôsob šifrovania používal pri komunikácii.

Princíp spočíva v tom, že každé písmeno pôvodného textu posunieme v abecede o rovnaký počet miest.

Ak je napríklad kľúčom číslo 3, platí:

• A → D
• B → E
• C → F
• D → G
• ...
• X → A
• Y → B
• Z → C

Po dosiahnutí konca abecedy pokračujeme opäť od jej začiatku.

Kľúč Caesarovej šifry

Kľúč určuje počet miest, o ktoré sa jednotlivé písmená posúvajú.

Pri kľúči 3 sa pri šifrovaní posúvame o tri písmená dopredu. Pri dešifrovaní sa naopak posúvame o tri písmená dozadu.

Dešifrovanie zadanej správy

Máme zašifrovanú správu:

OLVW CQLFLW

a vieme, že bola použitá Caesarova šifra s kľúčom 3.

Každé písmeno preto posunieme v abecede o tri miesta späť:

• O → L
• L → I
• V → S
• W → T

Prvé slovo teda predstavuje:

LIST

Rovnakým spôsobom dešifrujeme druhé slovo:

CQLFLW → ZNICIT

Výsledná správa je:

LIST ZNIČIŤ.

Monoalfabetická šifra

Caesarova šifra patrí medzi monoalfabetické substitučné šifry. To znamená, že konkrétne písmeno otvoreného textu sa v celej správe vždy nahrádza rovnakým písmenom.

Napríklad pri kľúči 3 sa každé A vždy nahradí písmenom D, každé B písmenom E a podobne.

Bezpečnosť Caesarovej šifry

Caesarova šifra má dnes predovšetkým historický a vzdelávací význam. Na skutočnú ochranu údajov nie je dostatočne bezpečná.

Pri klasickej 26-písmenovej abecede existuje iba malé množstvo možných posunov, takže všetky kľúče možno veľmi rýchlo vyskúšať. Šifru možno navyše analyzovať podľa frekvencie výskytu jednotlivých písmen.

Moderné kryptografické systémy preto používajú podstatne zložitejšie algoritmy a veľmi veľké kryptografické kľúče.

Kontrola disku

Kontrola disku slúži na zisťovanie problémov so súborovým systémom a úložiskom. Môže pomôcť odhaliť chyby, ktoré vznikli napríklad po nesprávnom vypnutí počítača, poškodení súborového systému alebo problémoch s dátovým médiom.

Kontrola môže odhaliť napríklad:

• chyby súborového systému,
• poškodené záznamy o súboroch a priečinkoch,
• problémy so štruktúrou disku,
• nečitateľné alebo poškodené oblasti úložiska.

Niektoré logické chyby súborového systému dokáže systémový nástroj automaticky opraviť. Ak však ide o fyzické poškodenie disku, samotná kontrola ho nedokáže opraviť a je vhodné čo najskôr zálohovať dostupné údaje a úložisko vymeniť.

Kontrola disku vo Windows

Vo Windows môžeme kontrolu disku spustiť napríklad takto:

1. otvoríme Prieskumník súborov,
2. zvolíme položku Tento počítač,
3. klikneme pravým tlačidlom na príslušný disk,
4. vyberieme Vlastnosti,
5. otvoríme kartu Nástroje,
6. v časti kontroly chýb vyberieme možnosť na kontrolu disku.

Pokročilejšiu kontrolu možno vykonať aj pomocou systémového nástroja CHKDSK v príkazovom riadku.

Fragmentácia disku

Fragmentácia vzniká vtedy, keď jednotlivé časti jedného súboru nie sú na klasickom pevnom disku uložené vedľa seba, ale sú rozptýlené na rôznych miestach.

K fragmentácii môže dochádzať pri:

• vytváraní nových súborov,
• odstraňovaní súborov,
• zväčšovaní už existujúcich súborov,
• častom kopírovaní a presúvaní dát.

Pri klasickom mechanickom pevnom disku HDD musí čítacia hlava pri práci s fragmentovaným súborom preskakovať medzi rôznymi miestami disku. To môže spomaľovať prácu s údajmi.

Defragmentácia disku

Defragmentácia je proces, pri ktorom sa rozptýlené časti súborov na klasickom pevnom disku reorganizujú tak, aby boli podľa možností uložené v súvislejších oblastiach.

Výsledkom môže byť rýchlejší prístup k súborom a efektívnejšia práca mechanického pevného disku.

Defragmentácia HDD a SSD

Defragmentácia má význam predovšetkým pri mechanických pevných diskoch HDD.

Pri moderných SSD diskoch sa klasická pravidelná defragmentácia neodporúča a nie je potrebná rovnakým spôsobom ako pri HDD. SSD nemá mechanickú čítaciu hlavu, takže umiestnenie jednotlivých častí súboru nemá rovnaký vplyv na rýchlosť prístupu.

Moderný Windows dokáže typ úložiska rozpoznať a prostredníctvom nástroja Optimalizovať jednotky vykonať vhodný typ optimalizácie. Pri SSD ide najmä o operácie súvisiace s technológiou TRIM.

Optimalizácia jednotiek vo Windows

Nástroj môžeme vyhľadať zadaním výrazu Defragmentovať a optimalizovať jednotky do vyhľadávania systému Windows.

Pri jednotlivých jednotkách môžeme následne skontrolovať ich typ, stav optimalizácie a podľa potreby spustiť príslušnú operáciu.

Zálohovanie súborov

Zálohovanie znamená vytvorenie ďalšej kópie dôležitých údajov tak, aby ich bolo možné obnoviť v prípade poškodenia, vymazania alebo straty pôvodných dát.

Zálohovať by sme mali najmä údaje, ktoré by bolo náročné alebo nemožné znovu vytvoriť, napríklad:

• osobné fotografie a videá,
• školské a pracovné dokumenty,
• projekty,
• databázy,
• účtovné a firemné údaje,
• dôležité nastavenia a ďalšie osobné súbory.

Prečo je zálohovanie dôležité?

K strate údajov môže dôjsť z mnohých dôvodov:

• porucha pevného disku alebo SSD,
• neúmyselné vymazanie súborov,
• poškodenie počítača,
• krádež zariadenia,
• škodlivý softvér,
• ransomware,
• požiar alebo iná mimoriadna udalosť.

Záloha je užitočná iba vtedy, ak je uložená oddelene od pôvodných údajov. Ak máme pôvodný súbor aj jeho jedinú kópiu na tom istom disku, pri poruche disku môžeme stratiť oba súbory.

Možnosti zálohovania

Zálohy možno ukladať napríklad na:

• externý HDD alebo SSD,
• sieťové úložisko,
• iný počítač alebo server,
• cloudové úložisko.

Zálohovanie môžeme vykonávať manuálne alebo ho môžeme nastaviť tak, aby prebiehalo automaticky a pravidelne.

Pravidlo 3-2-1

Pri dôležitých údajoch sa často odporúča princíp 3-2-1:

• mať aspoň 3 kópie údajov,
• uchovávať ich aspoň na 2 rôznych typoch úložísk,
• aspoň 1 kópiu uchovávať na inom mieste.

Dôležité je tiež občas overiť, či je možné údaje zo zálohy skutočne obnoviť.

Počítačové vírusy

Počítačový vírus je škodlivý program alebo časť programového kódu, ktorá sa dokáže pripojiť k iným súborom alebo programom a pri ich spustení sa ďalej rozmnožovať.

Vírusy patria do širšej skupiny škodlivého softvéru označovaného ako malvér – malware.

Nie každý škodlivý program je vírus. Medzi malvér patria aj napríklad trójske kone, červy, ransomware alebo spyware.

Rozdelenie vírusov podľa spôsobu deštruktívnosti

Nedeštruktívne vírusy

Nedeštruktívne vírusy nemusia priamo poškodzovať údaje. Ich prítomnosť sa môže prejavovať napríklad vizuálnymi alebo zvukovými efektmi, správami na obrazovke alebo inými rušivými prejavmi.

Aj takýto vírus je však nežiaduci, pretože bez súhlasu používateľa vykonáva vlastný kód a môže znižovať stabilitu alebo výkon systému.

Vírusy napádajúce programy

Tieto vírusy sa pripájajú k spustiteľným súborom alebo menia ich obsah. Po spustení napadnutého programu sa môže aktivovať aj vírus.

Odstránenie infekcie môže vyžadovať vyčistenie súboru antivírusovým programom alebo nahradenie poškodeného programu čistou kópiou.

Vírusy ničiace údaje

Tento typ škodlivého kódu môže poškodzovať alebo odstraňovať používateľské údaje.

Môže napríklad:

• vymazávať súbory,
• meniť ich obsah,
• poškodiť súborový systém,
• znemožniť prístup k údajom.

Vírusy modifikujúce údaje

Takýto škodlivý program nemusí údaje úplne zničiť. Môže ich nenápadne meniť, čo je v niektorých prípadoch ešte nebezpečnejšie, pretože používateľ nemusí poškodenie okamžite spozorovať.

Mohlo by ísť napríklad o zmenu údajov v dokumentoch alebo databázach.

Škodlivý softvér odosielajúci údaje

Niektoré škodlivé programy sa snažia z počítača získavať a odosielať informácie útočníkovi.

Môže ísť napríklad o:

• prihlasovacie údaje,
• osobné údaje,
• dokumenty,
• informácie o používaní počítača.

Takéto správanie je dnes typické najmä pre rôzne druhy spywaru, trójskych koní a ďalšieho malvéru, preto ho nemožno obmedziť iba na klasické počítačové vírusy.

Malvér napádajúci štart systému alebo firmvér

Niektorý škodlivý softvér môže napádať oblasti súvisiace so spustením počítača alebo v mimoriadnych prípadoch aj firmvér zariadenia.

Historicky sa v tejto súvislosti spomínali vírusy meniace BIOS alebo zavádzacie oblasti disku.

Presnejšie však nie je hovoriť o „ničení hardvéru“. Väčšinou ide o poškodenie alebo zmenu softvéru či firmvéru, ktorá môže spôsobiť, že zariadenie nebude správne fungovať alebo sa počítač nespustí.

Rozdelenie vírusov podľa odolnosti voči antivírusovým programom

Vírusy s rovnakým alebo stabilným kódom

Ak má vírus pri každom šírení veľmi podobnú podobu, antivírusový program ho môže ľahšie identifikovať pomocou známeho vzoru – signatúry.

Preto je dôležité pravidelne aktualizovať antivírusový program a jeho databázu známych hrozieb.

Polymorfné vírusy

Polymorfné vírusy pri svojom šírení menia časť svojho kódu alebo jeho podobu.

Cieľom je sťažiť antivírusovým programom detekciu na základe jednej jednoduchej signatúry.

Moderné bezpečnostné riešenia preto okrem signatúr používajú aj ďalšie metódy, napríklad heuristickú a behaviorálnu analýzu.

Stealth vírusy

Stealth vírusy sa snažia svoju prítomnosť pred operačným systémom a antivírusovým softvérom skrývať.

Môžu napríklad zachytávať požiadavky operačného systému a poskytovať upravené informácie tak, aby infikovaný súbor alebo zmena systému pôsobili ako nepoškodené.

Podobné techniky skrývania dnes používajú aj niektoré pokročilé druhy malvéru a rootkity.

Ako antivírusový program odhaľuje hrozby?

Moderný antivírus nepoužíva iba jeden spôsob kontroly. Kombinuje viacero techník, napríklad:

• signatúrnu detekciu – porovnávanie súborov so známymi vzormi škodlivého kódu,
• heuristickú analýzu – vyhľadávanie podozrivých vlastností kódu,
• behaviorálnu analýzu – sledovanie podozrivého správania programov,
• kontrolu sťahovaných súborov a webových stránok,
• izoláciu podozrivých súborov do karantény.

Ochrana pred malvérom

Riziko napadnutia počítača možno výrazne znížiť dodržiavaním základných bezpečnostných pravidiel:

• pravidelne aktualizovať operačný systém a programy,
• používať aktuálnu bezpečnostnú ochranu,
• nesťahovať programy z nedôveryhodných zdrojov,
• neotvárať podozrivé prílohy a odkazy,
• pravidelne zálohovať dôležité údaje,
• používať silné a jedinečné heslá,
• pri dôležitých účtoch používať viacfaktorové overenie.

Čo si zapamätať

• Substitúcia je šifrovanie založené na nahrádzaní znakov inými znakmi.
• Caesarova šifra posúva každé písmeno v abecede o rovnaký počet miest.
• Pri kľúči 3 sa správa OLVW CQLFLW dešifruje ako LIST ZNIČIŤ.
• Kontrola disku pomáha zisťovať a v niektorých prípadoch opravovať chyby súborového systému.
• Fragmentácia znamená rozptýlenie častí súboru na rôznych miestach mechanického disku.
• Defragmentácia má význam najmä pri HDD. SSD sa optimalizujú iným spôsobom.
• Zálohovanie chráni údaje pred stratou pri poruche, vymazaní alebo napadnutí malvérom.
• Pri dôležitých dátach je vhodné používať princíp 3-2-1.
• Počítačový vírus je druh škodlivého softvéru schopný šíriť svoj kód prostredníctvom ďalších súborov alebo programov.
• Podľa následkov môžu škodlivé programy rušiť používateľa, napádať programy, meniť alebo ničiť údaje či odosielať informácie útočníkovi.
• Polymorfné vírusy menia svoju podobu a stealth vírusy sa snažia svoju prítomnosť skrývať.
• Moderné antivírusy využívajú signatúrnu, heuristickú aj behaviorálnu analýzu.