Стандартные протоколы виртуальных частных сетей

Уровни защищенных каналов. Защита данных на канальном уровне. Протокол PPTP. Структура пакета PPTP. Протокол L2F. Протокол L2TP. Сравнение протоколов защиты данных на канальном уровне. Защита данных на сетевом уровне. Протокол IPSec. Основные задачи IPSec. Протокол обмена ключами Internet (IKE). Протокол АН. Результирующий пакет протокола АН в транспортном режиме. Результирующий пакет протокола АН в туннельном режиме. Протокол ESP. Результирующий пакет протокола ESP в транспортном режиме. Результирующий пакет протокола ESP в туннельном режиме. Схемы применения защищенного канала. Сравнение режимов для протоколов АН и ESP. Применение базы данных политики безопасности. Протокол SKIP. Структура SKIP-пакета. Защита на сеансовом уровне. Протокол SSL. Протокол TLS. Протокол SOCKS. Схема сет ...

Представлено в описании

Все о VPN

 VPN-решения на основе стека протоколов IPSec обеспечивают построение виртуальных защищенных сетей, их безопасную эксплуатацию и интеграцию с открытыми коммуникационными системами.IKE (Internet Key Exchange) — стандартный протокол  HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/IPsec" \o "IPsec" IPsec, используемый для обеспечения безопасности взаимодействия в виртуальных частных сетях. Предназначение IKE — защищенное согласование и доставка идентифицированного материала для ассоциации безопасности (SA).Аутентифицирующий заголовок (AH) является обычным опциональным заголовком и, как правило, располагается между основным заголовком пакета IP и полем данных. Наличие AH никак не влияет на процесс передачи информации транспортного и более высокого уровней. Основным и единственным назначением AH является обеспечение защиты от атак, связанных с несанкционированным изменением содержимого пакета, и в том числе от подмены исходного адреса сетевого уровня. Протоколы более высокого уровня должны быть модифицированы в целях осуществления проверки аутентичности полученных данных.В транспортном режиме заголовок исходного IP-пакета становится внешним заголовком, за ним следует заголовок АН, а затем все данные защищаемого пакета (т. е. пакет протокола верхнего уровня). Протокол АН защищает весь полученный таким образом пакет, включая заголовок IP и собственно сам заголовок АН. Таким образом, любое изменение данных в пакете или заголовков будет обнаружено. Следует также заметить, что в этом режиме данные пакета отсылаются открытыми, т. е. данные пакета защищены от изменений, но не защищены от просмотра. В частности, не удается скрыть IP-адреса источника и назначения от возможного просмотра посторонними лицами, поскольку эти поля всегда присутствуют в незашифрованном виде и соответствуют действительным адресам хостов.В туннельном режиме в качестве заголовка внешнего IP-пакета создается новый заголовок IP. IP-адреса посылающей и принимающей сторон могут отличаться от адресов в заголовке исходного IP-пакета. В защищенном IP-пакете внутренний (первоначальный) IP-заголовок содержит целевой адрес пакета, а внешний IP-заголовок содержит адрес конца туннеля. За новым заголовком внешнего IP-пакета следует заголовок АН, а затем весь исходный пакет (заголовок IP и сами данные). Как и в случае транспортного режима, протокол АН защищает весь созданный пакет (два заголовка IP, заголовок АН и данные), что также позволяет обнаружить любые изменения в пакете. Как и в транспортном режиме, сам пакет не защищен от просмотра.Протокол инкапсулирующей защиты содержимого ESP (Encapsulating Security Payload) обеспечивает конфиденциальность, аутентичность, целостность и защиту от повторов для пакетов данных. Следует отметить, что конфиденциальность данных протокол ESP обеспечивает всегда, а целостность и аутентичность являются для него опциональными требованиями. Конфиденциальность данных обеспечивается путем шифрования содержимого отдельных пакетов. Целостность и аутентичность данных обеспечиваются на основе вычисления дайджеста.В транспортном режиме зашифрованные данные транспортируются непосредственно между хостами. В транспортном режиме протокола ESP заголовок исходного IP-пакета остается внешним. Заголовок ESP помещается в передаваемый пакет между заголовками протоколов третьего (IP) и четвертого (например, TCP) уровней. Следует заметить, что поля протокола ESP следуют после стандартного IP-заголовка, а это означает, что такой пакет может маршрутизироваться в сети с помощью обычного оборудования, поддерживающего IP.В туннельном режиме основная роль отводится шлюзам безопасности, поскольку предполагается, что клиентские станции (или серверы) могут не поддерживать IPSec и отправляют в сеть обычный IP-трафик. Перед тем как достичь каналов глобальной сети, каждый исходный IP-пакет сначала попадает в шлюз, который помещает этот пакет целиком в «оболочку» IPSec, зашифровывая его содержимое вместе с исходным IP-заголовком. Чтобы обеспечить возможность маршрутизации получившегося пакета, шлюз снабжает его новым IP-заголовком и только после этого отправляет в сеть. Шлюз, находящийся на противоположном конце соединения, расшифровывает этот пакет и передает его на оконечное устройство в первоначальном виде. Описанная процедура называется туннелированием.Схемы применения защищенного канала:Рисунок 3 - Схема хост – хостРисунок 4 – Схема шлюз – шлюзРисунок 5 – Схема хост – шлюз, дополненная каналом хост – хостДля обеспечения целостности и аутентификации данных (протоколы АН и ESP) используется один из приемов шифрования — шифрование с помощью односторонней функции (one-wayfunction), называемой также хэш-функцией (hash function) или дайджест-функцией (digest function). Эта функция, примененная к шифруемым данным, дает в результате значение-дайджест, состоящее из фиксированного небольшого числа байт. Дайджест передается в IP-пакете вместе с исходным сообщением. Получатель, зная, какая односторонняя функция шифрования была применена для составления дайджеста, заново вычисляет его, используя исходное сообщение. Если значения полученного и вычисленного дайджестов совпадают, это значит, что содержимое пакета во время передачи не было подвергнуто никаким изменениям. Знание дайджеста не дает возможности восстановить исходное сообщение и поэтому не может быть использовано для защиты конфиденциальности, но оно позволяет проверить целостность данных.База данных политик безопасности SPD (Security Policy Database). Это один из важнейших компонентов, поскольку он определяет политику безопасности, применяемую к пакету. SPDиспользуется основным протоколом IPSec при обработке входящих и исходящих пакетов.SKIP (Secure Key Internet Protocol)-технологией называется стандарт инкапсуляции IP-пакетов, позволяющий в существующем стандарте IPv4 на сетевом уровне обеспечить защиту соединения и передаваемых по нему данных. Это достигается следующим образом: SKIP-пакет представляет собой обычный IP-пакет, поле данных которого представляет из себя SKIP-заголовок определенного спецификацией формата и криптограмму (зашифрованные данные). Такая структура SKIP-пакета позволяет беспрепятственно направлять его любому хосту в сети Internet (межсетевая адресация происходит по обычному IP-заголовку в SKIP-пакете). Конечный получатель SKIP-пакета по заранее определенному разработчиками алгоритму расшифровывает криптограмму и формирует обычный TCP- или UDP-пакет, который и передает соответствующему обычному модулю (TCP или UDP) ядра операционной системы. В принципе, ничто не мешает разработчику формировать по данной схеме свой оригинальный заголовок, отличный от SKIP-заголовка.3. Защита на сеансовом уровне:Самым высоким уровнем модели OSI, на котором возможно формирование защищенных виртуальных каналов, является пятый — сеансовый уровень, При построении защищенных виртуальных сетей на сеансовом уровне появляется возможность криптографической защиты информационного обмена, включая аутентификацию, а также реализации ряда функций посредничества между взаимодействующими сторонами.Действительно, сеансовый уровень модели OSI отвечает за установку логических соединений и управление этими соединениями. Поэтому существует возможность применения на этом уровне программ-посредников, проверяющих допустимость запрошенных соединений и обеспечивающих выполнение других функций защиты межсетевого взаимодействия.Однако на сеансовом уровне начинается непосредственная зависимость от приложений, реализующих высокоуровневые протоколы. Поэтому реализация протоколов защиты информационного обмена, соответствующих этому уровню, в большинстве случаев требует внесения изменений в высокоуровневые сетевые приложения.Для защиты информационного обмена на сеансовом уровне широкое распространение получил протокол SSL (Secure Sockets Layer). Для выполнения на сеансовом уровне функций посредничества между взаимодействующими сторонами организацией IETF (Internet Engineering Task Force) в качестве стандарта принят протокол SOCKS.Протокол SSL применяется в качестве протокола защищенного канала, работающего на сеансовом уровне модели OSI. Этот протокол использует криптографические методы защиты информации для обеспечения безопасности информационного обмена. Протокол SSL выполняет все функции по созданию защищенного канала между двумя абонентами сети, включая их взаимную аутентификацию, обеспечение конфиденциальности, целостности и аутентичности передаваемых данных. Ядром протокола SSL является технология комплексного использования асимметричных и симметричных криптосистем.TLS (англ. Transport Layer Security — безопасность транспортного уровня, как и его предшественник SSL (англ. Secure Socket Layers — уровень защищённых сокетов) —криптографические протоколы, обеспечивающие защищённую передачу данных между узлами в сети Интернет. TLS и SSL используют асимметричную криптографию для аутентификации, симметричное шифрование для конфиденциальности и коды аутентичности сообщений для сохранения целостности сообщений. TLS даёт возможность клиент-серверным приложениям осуществлять связь в сети таким образом, чтобы предотвратить прослушивание и несанкционированный доступ.