Безопасность Internet: брандмауэры. ”
Актуальность темы
Интенсивное развитие глобальных компьютерных сетей. появление новых технологий поиска информации привлекают все больше внимания к сети Internet со стороны частных лиц и различных организаций. Многие организации принимают решение об интеграции своих локальных и корпоративных сетей в глобальную сеть. Использование глобальных сетей в коммерческих целях, а также при передаче информации, содержащей сведения конфиденциального характера, влечет за собой необходимость построения эффективной системы защиты информации. В настоящее время в России глобальные сети применяются для передачи коммерческой информации различного уровня конфиденциальности, например для связи с удаленными офисами из головной штаб квартиры организации или создания Web-страницы организации с размещенной на ней рекламой и деловыми предложениями.
Вряд ли нужно перечислять все преимущества, которые получает современное предприятие, имея доступ к глобальной сети Internet. Но, как и многие другие новые технологии, использование Internet имеет и негативные последствия. Развитие глобальных сетей привело к многократному увеличению количества пользователей и увеличению количества атак на компьютеры, подключенные к сети Internet. Ежегодные потери, обусловленные недостаточным уровнем защищенности компьютеров, оцениваются десятками миллионов долларов. При подключении к Internet локальной или корпоративной сети необходимо позаботиться об обеспечении информационной безопасности этой сети. Глобальная сеть Internet создавалась как открытая система, предназначенная для свободного обмена информацией. В силу открытости своей идеологии Internet предоставляет для злоумышленников значительно большие возможности по сравнению с традиционными информационными системами. По этому вопрос о проблеме защиты сетей и её компонентов становиться достаточно важным и актуальным и это время, время прогресса и компьютерных технологий. Многие страны наконец-то поняли важность этой проблемы. Происходит увеличение затрат и усилий направленных на производство и улучшение различных средств защиты. Основной целью реферата является рассмотрение, и изучение функционирования одного из таких средств сетевой защиты как брандмауэр или межсетевой экран. Который в настоящее время является наиболее надежным в плане защиты из предлагаемых средств.
Щит от несанкционированного доступа
С целью избежания несанкционированного доступа к своим сетям, многие компании, подключенные к Internet, полагаются на брандмауэры. Однако, достигая при этом своей основной цели, пользователь брандмауэра столкнётся с необходимостью выбора между простой работой и безопасностью системы.
Брандмауэр – это один из нескольких путей защиты вашей сети, от другой, которой вы не доверяете. Вообще существует множество вариантов обеспечения такой защиты, но в принципе брандмауэр можно представить как пару механизмов: один – для блокировки, второй – для разрешения трафика.
Основной причиной для установки в частной сети брандмауэра практически всегда является стремление пользователя защитить сеть от несанкционированного вторжения. В большинстве случаев сеть защищают от нелегального доступа к системным ресурсам, а также от отправки какой либо информации вовне баз ведома её владельца. В некоторых случаях экспорт информации не рассматривается как особо важная проблема, однако, для многих корпораций, подключение к Internet, это вопрос первостепенной важности. Многие организации прибегают к самому простому пути, чтобы избежать подобных неприятностей: они просто не подключаются к Internet. Однако это не такое уж удачное решение. Если такая сеть децентрализована или плохо управляема, любой сотрудник компании, имеющий доступ к скоростному модему, может без особого труда подключится к Internet с помощью SLIP, что может привести к нарушению безопасности всей сети.
Во многих случаях можно сказать, что для защиты сети лучше всего установить брандмауэр. Хотя любой ваш сотрудник может вынести из офиса любую доступную ему информацию на кассетах и дискетах. Internet , кишащий опасными вандалами , таит в себе неизмеримо большую угрозу. Их прорыв в локальную сеть компании, вследствие плохой организации защиты, вполне может стоить менеджеру сети места работы, даже если ущерб при этом не будет больше, чем мог бы быть в случае непосредственного подключения к Internet через модем либо в результате мести рассерженного сотрудника. Чаще всего в организациях, прибегающих к услугам Internet, проблема убедить руководство в необходимости брандмауэрной защиты неизмеримо сложнее тех забот, с которыми приходится сталкиваться в процессе ее установки. Вследствие того, что услуги, предоставляемые Internet, очевидны для всех, весьма вероятно, что они потребуют всесторонней официальной проверки.
Конструктивные решения
В процессе конфигурирования брандмауэра конструктивные решения зачастую диктуются корпоративной и организационной политикой компании в области обеспечения защиты сетей. В частности, любая фирма должна сделать очень серьезный выбор: что для нее важнее — высокая степень защиты или простота в использовании. Существует два подхода к решению этой дилеммы.
Что не было специально разрешено, то запрещено;
Что не было специально запрещено, то разрешено.
Важность данного разграничения переоценить невозможно. В первом случае брандмауэр должен будет блокировать все, а системные службы будут доступны пользователям лишь после тщательной оценки их потребности в этих службах, а также степени риска. Подобный подход непосредственно осложняет пользователям жизнь, в результате чего многие из них считают брандмауэры помехой в работе.
Во втором случае эту же реакционную роль играет системный администратор, который обязан уметь предвидеть, какие действия, сетевых пользователей способные ослабить надежность брандмауэра, и принять соответствующие меры для предотвращения таких попыток. В результате данного подхода конфликт между администратором брандмауэра и пользователями развивается по нарастающей и может стать действительно серьезным. Если пользователи не осознают важности мер предосторожности в плане обеспечения безопасности сети и не выполняют их, они зачастую способны подвергнуть риску всю сеть. Если пользователи при входе в систему (login) будут получать неограниченный доступ к брандмауэру, в системе безопасности сети может возникнуть большая брешь. Вообще говоря, наличие пользовательских входов в брандмауэрную систему имеет тенденцию в значительной мере увеличивать проблему сохранности системы.
Вторая важнейшая формулировка в области политики безопасности гласит: "Что не было специально запрещено, то разрешено" Такой подход наиболее надежен, ибо он освобождает системного администратора от необходимости принимать решения, какие TCP—порты безопасны или какие еще бреши оставили в системе производители ядра или программ. (TCP — протокол транспортного уровня, применяемый в Internet для организации надежной двусторонней доставки данных, используемый многими прикладными программами TCP/IP). Поскольку продавцы вовсе не спешат обнародовать изъяны своего программного обеспечения, данный подход более эффективен, ибо, в сущности, в основе его лежит утверждение, что абсолютно все, чего вы не знаете, может нанести вам вред.
Уровень опасности
Существует несколько путей свести на нет либо подвергнуть риску брандмауэрную защиту. И хотя они все плохи, о некоторых можно с уверенностью говорить как о самых неприятных. Исходя из того, что основной целью установки большинства брандмауэров является блокирование доступа, очевидно, что обнаружение кем-либо лазейки, позволяющей проникнуть в систему, ведет к полному краху всей защиты данной системы. Если же несанкционированному пользователю удалось проникнуть в брандмауэр и переконфигурировать его, ситуация может принять еще более угрожающий характер. В целях разграничения терминологии примем, что в первом случае мы имеем дело со взломом брандмауэрной защиты, а во втором — с полным ее разрушением. Степень ущерба, который может повлечь за собой разрушение брандмауэрной защиты, определить невероятно сложно. Наиболее полные сведения о надежности такой защиты может дать только информация о предпринятой попытке взлома, собранная этим брандмауэром. Самое плохое происходит с системой защиты именно тогда, когда при полном разрушении брандмауэра не остается ни малейших следов, указывающих на то, как это происходило. В лучшем же случае брандмауэр сам выявляет попытку взлома и вежливо информирует об этом администратора. Попытка при этом обречена на провал.
Один из способов определить результат попытки взлома брандмауэрной защиты — проверить состояние вещей в так называемых зонах риска. Если сеть подсоединена к Internet без брандмауэра, объектом нападения станет вся сеть. Такая ситуация сама по себе не предполагает, что сеть становится уязвимой для каждой попытки взлома. Однако если она подсоединяется к общей небезопасной сети, администратору придется обеспечивать безопасность каждого узла отдельно. В случае образования бреши в брандмауэре зона риска расширяется и охватывает всю защищенную сеть. Взломщик, получивший доступ к входу в брандмауэр, может прибегнуть к методу "захвата островов" и, пользуясь брандмауэром как базой, охватить всю локальную сеть. Подобная ситуация все же даст слабую надежду, ибо нарушитель может оставить следы в брандмауэре, и его можно будет разоблачить. Если же брандмауэр полностью выведен из строя, локальная сеть становится открытой для нападения из любой внешней системы, и определение характера этого нападения становится практически невозможным.
В общем, вполне возможно рассматривать брандмауэр как средство сужения зоны риска до одной точки повреждения. В определенном смысле это может показаться совсем не такой уж удачной идеей, ведь такой подход напоминает складывание яиц в одну корзину. Однако практикой подтверждено, что любая довольно крупная сеть включает, по меньшей мере, несколько узлов, уязвимых при попытке взлома даже не очень сведущим нарушителем, если у него достаточного для этого времени. Многие крупные компании имеют на вооружении организационную политику обеспечения безопасности узлов, разработанную с учетом этих недостатков. Однако было бы не слишком разумным целиком полагаться исключительно на правила. Именно с помощью брандмауэра можно повысить надежность узлов, направляя нарушителя в такой узкий тоннель, что появляется реальный шанс выявить и выследить его, до того как он наделает бед. Подобно тому, как средневековые замки обносили несколькими стенами, в нашем случае создается взаимоблокирующая защита.
Почему брандмауэр?
Через Internet нарушитель может:
вторгнуться во внутреннюю сеть предприятия и получить несанкционированный доступ к конфиденциальной информации;
незаконно скопировать важную и ценную для предприятия информацию;
получить пароли, адреса серверов, а подчас и их содержимое;
входить в информационную систему предприятия под именем зарегистрированного пользователя и т.д.
С помощью полученной злоумышленником информации может быть серьезно подорвана конкурентоспособность предприятия и доверие его клиентов.
Существует много видов защиты в сети, но наиболее эффективный способ зашиты объекта от нападения, одновременно позволяющий пользователям иметь некоторый доступ к службам Internet, заключается в построении брандмауэра. Чтобы брандмауэр был достаточно эффективным, необходимо тщательно выбрать его конфигурацию, установить и поддерживать.
Брандмауэры представляют собой аппаратно - программный подход, который ограничивает доступ за счет принудительного прокладывания всех коммуникаций, идущих из внутренней сети в Internet, из Internet во внутреннюю сеть, через это средство защиты. Брандмауэры позволяют также защищать часть вашей внутренней сети от остальных её элементов. Аппаратные средства и программное обеспечение, образующие брандмауэр, фильтруют весь трафик и принимают решение: можно ли пропустить этот трафик – электронную почту, файлы, дистанционную регистрацию и другие операции. Организации устанавливают конфигурацию брандмауэров разными способами. На некоторых объектах брандмауэры полностью блокируют доступ в Internet и из неё, а на других ограничивают доступ таким образом, что только одна машина или пользователь может соединяться через Internet с машинами за пределами внутренней сети. Иногда реализуются более сложные правила, которые включают проверку каждого сообщения, направленного из внутренне сети во внешнюю, чтобы убедится в соответствии конкретным требованиям стратегии обеспечения безопасности на данном объекте. Несмотря на эффективность в целом, брандмауэр не обеспечивает защиту от собственного персонала или от злоумышленника, уже преодолевшего это средство сетевой защиты.
Межсетевой экран как средство от вторжения из Internet
Ряд задач по отражению наиболее вероятных угроз для внутренних сетей способны решать межсетевые экраны, В отечественной литературе до последнего времени использовались вместо этого термина другие термины иностранного происхождения: брандмауэр и firewall. Вне компьютерной сферы брандмауэром (или firewall) называют стену, сделанную из негорючих материалов и препятствующую распространению пожара. В сфере компьютерных сетей межсетевой экран представляет собой барьер, защищающий от фигурального пожара - попыток злоумышленников вторгнуться во внутреннюю сеть для того, чтобы скопировать, изменить или стереть информацию либо воспользоваться памятью или вычислительной мощностью работающих в этой сети компьютеров. Межсетевой экран призван обеспечить безопасный доступ к внешней сети и ограничить доступ внешних пользователей к внутренней сети.
Межсетевой экран (МЭ) - это система межсетевой защиты. позволяющая разделить общую сеть на две части или более и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов с данными через границу из одной части общей сети в другую. Как правило, эта граница проводится между корпоративной (локальной) сетью предприятия и глобальной сетью Internet, хотя ее можно провести и внутри корпоративной сети предприятия. МЭ пропускает через себя весь трафик, принимая для каждого проходящего пакета решение - пропускать его или отбросить. Для того чтобы МЭ мог осуществить это ему необходимо определить набор правил фильтрации.
Обычно межсетевые экраны защищают внутреннюю сеть предприятия от "вторжений" из глобальной сети Internet, однако они могут использоваться и для защиты от "нападений" из корпоративной интрасети, к которой подключена локальная сеть предприятия. Ни один межсетевой экран не может гарантировать полной защиты внутренней сети при всех возможных обстоятельствах. Однако для большинства коммерческих организаций установка межсетевого экрана является необходимым условием обеспечения безопасности внутренней сети. Главный довод в пользу применения межсетевого экрана состоит в том, что без него системы внутренней сети подвергаются опасности со стороны слабо защищенных служб сети Internet, а также зондированию и атакам с каких-либо других хост-компьютеров внешней сети.
Проблемы недостаточной информационной безопасности являются "врожденными" практически для всех протоколов и служб Internet. Большая часть этих проблем связана с исторической зависимостью Internet от операционной системы UNIX. Известно, что сеть Arpanet (прародитель Internet) строилась как сеть, связывающая исследовательские центры, научные, военные и правительственные учреждения, крупные университеты США. Эти структуры использовали операционную систему UNIX в качестве платформы для коммуникаций и решения собственных задач. Поэтому особенности методологии программирования в среде UNIX и ее архитектуры наложили отпечаток на реализацию протоколов обмена и политики безопасности в сети. Из-за открытости и распространенности система UNIX стала любимой добычей хакеров. Поэтому совсем не удивительно, что набор протоколов TCP/IP, который обеспечивает коммуникации в глобальной сети Internet и в получающих все большую популярность интрасетях, имеет "врожденные" недостатки защиты. То же самое можно сказать и о ряде служб Internet.
Набор протоколов управления передачей сообщений в Internet (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - TCP/IP) используется для организации коммуникаций в неоднородной сетевой среде, обеспечивая совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство локальных компьютерных сетей поддерживает эти протоколы. Кроме того, протоколы TCP/IP предоставляют доступ к ресурсам глобальной сети Internet. Поскольку TCP/IP поддерживает маршрутизацию пакетов, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де фактора для межсетевого взаимодействия.
В заголовках пакетов TCP/IP указывается информация, которая может подвергнуться нападениям хакеров. В частности, хакер может подменить адрес отправителя в своих "вредоносных" пакетах, после чего они будут выглядеть, как пакеты, передаваемые авторизированным клиентом.
Отмечу "врожденные слабости" некоторых распространенных служб Internet.
Простой протокол передачи электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol - SMTP) позволяет осуществлять почтовую транспортную службу Internet. Одна из проблем безопасности, связанная с этим протоколом, заключается в том, что пользователь не может проверить адрес отправителя в заголовке сообщения электронной почты. В результате хакер может послать во внутреннюю сеть большое количество почтовых сообщений, что приведет к перегрузке и блокированию работы почтового сервера.
Популярная в Internet программа электронной почты Sendmail использует для работы некоторую сетевую информацию - IP-адрес отправителя. Перехватывая сообщения, отправляемые с помощью Sendmail, хакер может употребить эту информацию для нападений, например для спуфинга (подмены адресов).
Протокол передачи файлов (File Transfer Protocol - FTP) обеспечивает передачу текстовых и двоичных файлов, поэтому его часто используют в Internet для организации совместного доступа к информации. Его обычно рассматривают как один из методов работы с удаленными сетями. На FTP-серверах хранятся документы, программы, графика и другие виды информации. К данным этих файлов на FTP-серверах нельзя обратиться напрямую. Это можно сделать, только переписав их целиком с FTP-сервера на локальный сервер. Некоторые FTP-серверы ограничивают доступ пользователей к своим архивам данных с помощью пароля, другие же предоставляют свободный доступ (так называемый анонимный FTP-сервер). При использовании опции анонимного FTP для своего сервера пользователь должен быть уверен, что на нем хранятся только файлы, предназначенные для свободного распространения.
Служба сетевых имен (Domain Name System - DNS) представляет собой распределенную базу данных, которая преобразует имена пользователей и хост-компьютеров в IP-адреса, указываемые в заголовках пакетов, и наоборот. DNS также хранит информацию о структуре сети компании, например количестве компьютеров с IP-адресами в каждом домене. Одной из проблем DNS является то, что эту базу данных очень трудно "скрыть" от неавторизированных пользователей. В результате DNS часто используется хакерами как источник информации об именах доверенных хост-компьютеров.
Служба эмуляции удаленного терминала (TELNET) употребляется для подключения к удаленным системам, присоединенным к сети, применяет базовые возможности по эмуляции терминала. При использовании этого сервиса Internet пользователи должны регистрироваться на сервере TELNET, вводя свои имя и пароль. После аутентификации пользователя его рабочая станция функционирует в режиме "тупого" терминала, подключенного к внешнему хост-компьютеру. С этого терминала пользователь может вводить команды, которые обеспечивают ему доступ к файлам и запуск программ. Подключившись к серверу TELNET, хакер может сконфигурировать его программу таким образом, чтобы она записывала имена и пароли пользователей.
Всемирная паутина (World Wide Web - WWW) - это система, основанная на сетевых приложениях, которые позволяют пользователям просматривать содержимое различных серверов в Internet или интрасетях. Самым полезным свойством WWW является использование гипертекстовых документов, в которые встроены ссылки на другие документы и Web-узлы, что дает пользователям возможность легко переходить от одного узла к другому. Однако это же свойство является и наиболее слабым местом системы WWW, поскольку ссылки на Web-узлы, хранящиеся в гипертекстовых документах, содержат информацию о том, как осуществляется доступ к соответствующим узлам. Используя эту информацию, хакеры могут разрушить Web-узел или получить доступ к хранящейся в нем конфиденциальной информации.
К уязвимым службам и протоколам Internet относятся также протокол копирования UUCP, протокол маршрутизации RIP, графическая оконная система Х Windows и др.
Решение о том, фильтровать ли с помощью межсетевого экрана конкретные протоколы и адреса, зависит от принятой в защищаемой сети политики безопасности. Межсетевой экран является набором компонентов, настраиваемых таким образом, чтобы реализовать выбранную политику безопасности. В частности, необходимо решить, будет ли ограничен доступ пользователей к определенным службам Internet на базе протоколов TCP/IP и если будет, то до какой степени.
Политика сетевой безопасности каждой организации должна включать две составляющие:
политику доступа к сетевым сервисам;
политику реализации межсетевых экранов.
В соответствии с политикой доступа к сетевым сервисам определяется список сервисов Internet, к которым пользователи должны иметь ограниченный доступ. Задаются также ограничения на методы доступа, например, на использование протоколов SLIP (Serial Line Internet Protocol) и РРР (Point-to-Point Protocol). Ограничение методов доступа необходимо для того, чтобы пользователи не могли обращаться к "запрещенным" сервисам Internet обходными путями. Например, если для ограничения доступа в Internet сетевой администратор устанавливает специальный шлюз, который не дает возможности пользователям работать в системе WWW, они могли бы установить РРР-соединения с Web-серверами по коммутируемой линии.
Политика доступа к сетевым сервисам обычно основывается на одном из следующих принципов:
1) запретить доступ из Internet во внутреннюю сеть, но разрешить доступ из внутренней сети в Internet;
2) разрешить ограниченный доступ во внутреннюю сеть из Internet, обеспечивая работу только отдельных "авторизированных" систем, например почтовых серверов.
В соответствии с политикой реализации межсетевых экранов определяются правила доступа к ресурсам внутренней сети. Прежде всего, необходимо установить, насколько "доверительной" или "подозрительной" должна быть система защиты. Иными словами, правила доступа к внутренним ресурсам должны базироваться на одном из следующих принципов:
1) запрещать все, что не разрешено в явной форме;
2) разрешать все, что не запрещено в явной форме.
Реализация межсетевого экрана на основе первого принципа обеспечивает значительную защищенность. Однако правила доступа, сформулированные в соответствии с этим принципом, могут доставлять большие неудобства пользователям, а кроме того, их реализация обходится достаточно дорого. При реализации второго принципа внутренняя сеть оказывается менее защищенной от нападений хакеров, однако, пользоваться ей будет удобнее и потребуется меньше затрат.
Эффективность защиты внутренней сети с помощью межсетевых экранов зависит не только от выбранной политики доступа к сетевым сервисам и ресурсам внутренней сети, но и от рациональности выбора и использования основных компонентов межсетевого экрана.
Функциональные требования к межсетевым экранам включают:
требования к фильтрации на сетевом уровне;
требования к фильтрации на прикладном уровне;
требования по настройке правил фильтрации и администрированию;
требования к средствам сетевой аутентификации;
требования по внедрению журналов и учету.
Основные компоненты межсетевых экранов
Большинство компонентов межсетевых экранов можно отнести к одной из трех категорий:
фильтрующие маршрутизаторы;
шлюзы сетевого уровня;
шлюзы прикладного уровня.
Эти категории можно рассматривать как базовые компоненты реальных межсетевых экранов. Лишь немногие межсетевые экраны включают только одну из перечисленных категорий. Тем не менее, эти категории отражают ключевые возможности, отличающие межсетевые экраны друг от друга.
Фильтрующие маршрутизаторы
Фильтрующий маршрутизатор представляет собой маршрутизатор или работающую на сервере программу, сконфигурированные таким образом, чтобы фильтровать входящее и исходящие пакеты. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP- заголовках пакетов .
Фильтрующие маршрутизаторы обычно может фильтровать IP-пакет на основе группы следующих полей заголовка пакета:
IP- адрес отправителя (адрес системы, которая послала пакет);
IP-адрес получателя (адрес системы которая принимает пакет);
Порт отправителя (порт соединения в системе отправителя );
Порт получателя (порт соединения в системе получателя );
Порт – это программное понятие, которое используется клиентом или сервером для посылки или приема сообщений; порт идентифицируется 16 – битовым числом.
В настоящее время не все фильтрующие маршрутизаторы фильтруют пакеты по TCP/UDP – порт отправителя, однако многие производители маршрутизаторов начали обеспечивать такую возможность. Некоторые маршрутизаторы проверяют, с какого сетевого интерфейса маршрутизатора пришел пакет, и затем используют эту информацию как дополнительный критерий фильтрации.
Фильтрация может быть реализована различным образом для блокирования соединений с определенными хост-компьютерами или портами. Например, можно блокировать соединения, идущие от конкретных адресов тех хост-компьютеров и сетей. которые считаются враждебными или ненадежными.
Добавление фильтрации по портам TCP и UDP к фильтрации по IP-адресам обеспечивает большую гибкость. Известно, что такие серверы, как демон TELNET, обычно связаны с конкретными портами (например, порт 23 протокола TELNET). Если межсетевой экран может блокировать соединения TCP или UDP с определенными портами или от них, то можно реализовать политику безопасности, при которой некоторые виды соединений устанавливаются только с конкретными хост-компьютерами.
Например, внутренняя сеть может блокировать все входные соединения со всеми хост-компьютерами за исключением нескольких систем. Для этих систем могут быть разрешены только определенные сервисы (SMTP для одной системы и TELNET или FTP -для другой). При фильтрации по портам TCP и UDP эта политика может быть реализована фильтрующим маршрутизатором или хост-компьютером с возможностью фильтрации пакетов.
В качестве примера работы фильтрующего маршрутизатора рассмотрю реализацию политики безопасности, допускающей определенные соединения с внутренней сетью с адресом 123.4.*.* Соединения TELNET разрешаются только с одним хост-компьютером с адресом 123.4.5.6, который может быть прикладным TELNET-шлюзом, а SMTP-соединения - только с двумя хост-компьютерами с адресами 123.4.5.7 и 123.4.5.8, которые могут быть двумя шлюзами электронной почты. Обмен по NNTP (Network News Transfer Protocol) разрешается только от сервера новостей с адресом 129.6.48.254 и только с NNTP-сервером сети с адресом 123.4.5.9, а протокол NTP (сетевого времени)-для всех хост-компьютеров. Все другие серверы и пакеты блокируются. рации
Первое правило позволяет пропускать пакеты TCP из сети Internet от любого источника с номером порта большим, чем 1023, к получателю с адресом 123.4.5.6 в порт 23. Порт 23 связан с сервером TELNET, а все клиенты TELNET должны иметь непривилегированные порты с номерами не ниже 1024.
Второе и третье правила работают аналогично и разрешают передачу пакетов к получателям с адресами 123.4.5.7 и 123.4.5.8 в порт 25, используемый SMTP.
Четвертое правило пропускает пакеты к NNTP-серверу сети, но только от отправителя с адресом 129.6.48.254 к получателю с адресом 123.4.5.9 с портом назначения 119 (129.6.48.254 -единственный NNTP-сервер, от которого внутренняя сеть получает новости, поэтому доступ к сети для выполнения протокола NNTP ограничен только этой системой).
Пятое правило разрешает трафик NTP, который использует протокол UDP вместо TCP. от любого источника к любому получателю внутренней сети.
Наконец, шестое правило блокирует все остальные пакеты. Если бы этого правила не было, маршрутизатор мог бы блокировать, а мог бы и не блокировать другие типы пакетов. Выше был рассмотрен очень простой пример фильтрации пакетов. Реально используемые правила позволяют осуществить более сложную фильтрацию и являются более гибкими.
Правила фильтрации пакетов формулируются сложно, и обычно нет средств для тестирования их корректности, кроме медленного ручного тестирования. У некоторых фильтрующих маршрутизаторов нет средств протоколирования, поэтому, если правила фильтрации пакетов все-таки позволят опасным пакетам пройти через маршрутизатор, такие пакеты не смогут быть выявлены до обнаружения последствий проникновения. Даже если администратору сети удастся создать эффективные правила фильтрации, их возможности остаются ограниченными. Например, администратор задает правило, в соответствии с которым маршрутизатор будет отбраковывать все пакеты с неизвестным адресом отправителя. Однако хакер может использовать в качестве адреса отправителя в своем "вредоносном" пакете реальный адрес доверенного (авторизированного) клиента. В этом случае фильтрующий маршрутизатор не сумеет отличить поддельный пакет от настоящего и пропустит его. Практика показывает, что подобный вид нападения, называемый подменой адреса, довольно широко распространен в сети Internet и часто оказывается эффективным.
Межсетевой экран с фильтрацией пакетов, работающий только на сетевом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI-ISO, обычно проверяет информацию, содержащуюся только в IP-заголовках пакетов. Поэтому обмануть его несложно: хакер создает заголовок, который удовлетворяет разрешающим правилам фильтрации. Кроме заголовка пакета, никакая другая содержащаяся в нем информация межсетевыми экранами данной категории не проверяется.
К положительным качествам фильтрующих маршрутизаторов следует отнести:
сравнительно невысокую стоимость;
гибкость в определении правил фильтрации;
небольшую задержку при прохождении пакетов.
Недостатками фильтрующих маршрутизаторов являются:
внутренняя сеть видна (маршрутизируется) из сети Internet;
правила фильтрации пакетов трудны в описании и требуют очень хороших знаний технологий TCP и UDP;
при нарушении работоспособности межсетевого экрана с фильтрацией пакетов все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;
аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть путем подмены IP-адреса (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);
отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.
Шлюзы сетевого уровня
Шлюз сетевого уровня иногда называют системой трансляции сетевых адресов или шлюзом сеансового уровня модели OSI. Такой шлюз исключает, прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост-компьютером. Шлюз сетевого уровня принимает запрос доверенного клиента на конкретные услуги, и после проверки допустимости запрошенного сеанса устанавливает соединение с внешним хост-компьютером. После этого шлюз копирует пакеты в обоих направлениях, не осуществляя их фильтрации.
Шлюз следит за подтверждением (квитированием) связи между авторизированным клиентом и внешним хост-компьютером, определяя, является ли запрашиваемый сеанс связи допустимым. Чтобы выявить допустимость запроса на сеанс связи, шлюз выполняет следующую процедуру.
Когда авторизированный клиент запрашивает некоторый сервис, шлюз принимает этот запрос, проверяя, удовлетворяет ли этот клиент базовым критериям фильтрации (например, может ли DNS-сервер определить IP-адрес клиента и ассоциированное с ним имя). Затем, действуя от имени клиента, шлюз устанавливает соединение с внешним хост-компьютером и следит за выполнением процедуры квитирования связи по протоколу TCP. Эта процедура состоит из обмена TCP-пакетами, которые помечаются флагами SYN (синхронизировать) и АСК (подтвердить).
Первый пакет сеанса TCP, помеченный флагом SYN и содержащий произвольное число, например 1000. является запросом клиента на открытие сеанса. Внешний хост-компьютер, получивший этот пакет, посылает в ответ пакет, помеченный флагом АСК и содержащий число, на единицу большее, чем в принятом пакете подтверждая, тем самым прием пакета SYN от клиента.
Далее осуществляется обратная процедура: хост-компьютер посылает клиенту пакет SYN с исходным числом (например, 2000), а клиент подтверждает его получение передачей пакета АСК, содержащего число 2001. На этом процесс квитирования связи завершается.
Шлюз сетевого уровня признает запрошенное соединение допустимым только в том случае, если при выполнении процедуры квитирования связи флаги SYN и АСК, а также числа, содержащиеся в TCP-пакетах, оказываются логически связанными между собой.
После того как шлюз определил, что доверенный клиент и внешний хост-компьютер являются авторизированными участниками сеанса TCP, и проверил допустимость этого сеанса, он устанавливает соединение. Начиная с этого момента, шлюз копирует и перенаправляет пакеты туда и обратно, не проводя никакой фильтрации. Он поддерживает таблицу установленных соединений, пропуская данные, относящиеся к одному из сеансов связи, зафиксированных в этой таблице. Когда сеанс завершается, шлюз удаляет соответствующий элемент из таблицы и разрывает цепь. использовавшуюся в данном сеансе.
Для копирования и перенаправления пакетов в шлюзах сетевого уровня применяются специальные приложения, которые называют канальными посредниками, поскольку они устанавливают между двумя сетями виртуальную цепь или канал, а затем разрешают пакетам, которые генерируются приложениями TCP/IP, проходить по этому каналу. Канальные посредники поддерживают несколько служб TCP/IP, поэтому шлюзы сетевого уровня могут использоваться для расширения возможностей шлюзов прикладного уровня, работа которых основывается на программах-посредниках конкретных приложений.
Фактически большинство шлюзов сетевого уровня не являются самостоятельными продуктами, а поставляются в комплекте со шлюзами прикладного уровня. Примерами таких шлюзов являются Gauntlet Internet Firewall компании Trusted Information Systems, Alta Vista Firewall компании DEC и ANS Interlock компании ANS. Например, Alta Vista Firewall использует канальные посредники прикладного уровня для каждой из шести служб TCP/IP, к которым относятся, в частности, FTP, HTTP (Hyper Text Transport Protocol) и telnet. Кроме того, межсетевой экран компании DEC обеспечивает шлюз сетевого уровня, поддерживающий другие общедоступные службы TCP/IP, такие как Gopher и SMTP, для которых межсетевой экран не предоставляет посредников прикладного уровня.
Шлюз сетевого уровня выполняет еще одну важную функцию защиты: он используется в качестве сервера-посредника. Этот сервер-посредник выполняет процедуру трансляции адресов, при которой происходит преобразование внутренних IP-адресов в один "надежный" IP-адрес. Этот адрес ассоциируется с межсетевым экраном, из которого передаются все исходящие пакеты. В результате в сети со шлюзом сетевого уровня все исходящие пакеты оказываются отправленными из этого шлюза, что исключает прямой контакт между внутренней (авторизированной) сетью и потенциально опасной внешней сетью. IP-адрес шлюза сетевого уровня становится единственно активным IP-адресом, который попадает во внешнюю сеть. Таким образом шлюз сетевого уровня и другие серверы-посредники защищают внутренние сети от нападений типа подмены адресов.
После установления связи шлюзы сетевого уровня фильтруют пакеты только на сеансовом уровне модели OSI, т.е. не могут проверять содержимое пакетов, передаваемых между внутренней и внешней сетью на уровне прикладных программ. И поскольку эта передача осуществляется "вслепую", хакер, находящийся во внешней сети, может "протолкнуть" свои "вредоносные" пакеты через такой шлюз. После этого хакер обратится напрямую к внутреннему Web-серверу, который сам по себе не может обеспечивать функции межсетевого экрана. Иными словами, если процедура квитирования связи успешно завершена, шлюз сетевого уровня установит соединение и будет "слепо" копировать и перенаправлять все последующие пакеты независимо от их содержимого.
Чтобы фильтровать пакеты, генерируемые определенными сетевыми службами, в соответствии с их содержимым необходим шлюз прикладного уровня.
Шлюзы прикладного уровня
Для устранения ряда недостатков, присущих фильтрующим маршрутизаторам, межсетевые экраны должны использовать дополнительные программные средства для фильтрации сообщений сервисов типа TELNET и FTP. Такие программные средства называются полномочными серверами (серверами-посредниками), а хост-компьютер, на котором они выполняются, - шлюзом прикладного уровня.
Шлюз прикладного уровня исключает прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост-компьютером. Шлюз фильтрует все входящие и исходящие пакеты на прикладном уровне . Связанные с приложением серверы – посредники перенаправляют через шлюз информацию, генерируемую конкретными серверами.
Для достижения более высокого уровня безопасности и гибкости шлюзы прикладного уровня и фильтрующие маршрутизаторы могут быть объединены в одном межсетевом экране. В качестве примера рассмотрю сеть, в которой с помощью фильтрующего маршрутизатора блокируются входящие соединения TELNET и FTP. Этот маршрутизатор допускает прохождение пакетов TELNET или FTP только к одному хост-компьютеру - шлюзу прикладного уровня TELNET/FTP. Внешний пользователь, который хочет соединиться с некоторой системой в сети, должен сначала соединиться со шлюзом прикладного уровня, а затем уже с нужным внутренним хост-компьютером. Это осуществляется следующим образом:
1) сначала внешний пользователь устанавливает TELNET-соединение со шлюзом прикладного уровня с помощью протокола TELNET и вводит имя интересующего его внутреннего хост-компьютера;
2) шлюз проверяет IP – адрес отправителя и разрешает или запрещает соединение в соответствии с тем или иным критерием доступа
3) пользователю может потребоваться аутентификация (возможно, с помощью одноразовых паролей);
4) сервер-посредник устанавливает TELNET-соединение между шлюзом и внутренним хост-компьютером;
5)сервер посредник осуществляет передачу информации между этими двумя соединениями;
6) шлюз прикладного уровня регистрирует соединение.
Этот пример наглядно показывает преимущества использования полномочных серверов-посредников.
Полномочные серверы - посредники пропускают только те службы, которые им поручено обслуживать. Иначе говоря, если шлюзы прикладного уровня наделен полномочиями для служб FTP и TELNET, то в защищаемой сети будут разрешены только FTP и TELNE, а все другие службы будут полностью блокированы. Для некоторых организаций такой вид безопасности имеет большое значение, так как он гарантирует, что через межсетевой экран будут пропускаться только те службы , которые считаются безопасными.
Полномочные серверы-посредники обеспечивают возможность фильтрации протокола. Например, некоторые межсетевые экраны, использующие шлюзы прикладного уровня, могут фильтровать FTP – соединения и запрещать использование команды FTP put, что гарантированно не позволяет ползователям записывать информацию на анонимный FTP-сервер.
В дополнение к фильтрации пакетов многие шлюзы прикладного уровня регистрируют все выполняемые сервером действия и, что особенно важно, предупреждают сетевого администратора о возможных нарушениях защиты. Например, при попытках проникновения в сеть извне BorderWare Firewall Server компании Secure Computing позволяет фиксировать адреса отправителя и получателя пакетов, время, в которое эти попытки были предприняты, и используемый протокол. Межсетевой экран Black Hole компании Milkyway Networks регистрирует все действия сервера и предупреждает администратора о возможных нарушениях, посылая ему сообщение по электронной почте или на пейджер. Аналогичные функции выполняют и ряд других шлюзов прикладного уровня.
Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, поскольку взаимодействие с внешним миром реализуется через небольшое число прикладных полномочных программ-посредников, полностью контролирующих весь входящий и выходящий трафик.
Шлюзы прикладного уровня имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным режимом, при котором прикладной трафик пропускается непосредственно к внутренним хост-компьютерам. Перечислю эти преимущества.
Невидимость структуры защищаемой сети из глобальной сети Internet. Имена внутренних систем можно не сообщать внешним системам через DNS, поскольку шлюз прикладного уровня может быть единственным хост-компьютером, имя которого должно быть известно внешним системам.
Надежная аутентификация и регистрация. Прикладной трафик может быть аутентифицирован, прежде чем он достигнет внутренних хост-компьютеров, и может быть зарегистрирован более эффективно, чем с помощью стандартной .регистрации.
Оптимальное соотношение между ценой и эффективностью. Дополнительные или аппаратные средства для аутентификации или регистрации нужно устанавливать только на шлюзе прикладного уровня.
Простые правила фильтрации. Правила на фильтрующем маршрутизаторе оказываются менее сложными, чем они были бы, если бы маршрутизатор сам фильтровал прикладной трафик и отправлял его большому числу внутренних систем. Mapшрутизатор должен пропускать прикладной трафик, предназначенный только для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик.
Возможность организации большого числа проверок. Защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, что снижает вероятность взлома с использованием "дыр" в программном обеспечении.
К недостаткам шлюзов прикладного уровня относятся:
более низкая производительность по сравнению с фильтрующими маршрутизаторами; в частности, при использовании клиент-серверных протоколов, таких как TELNET, требуется двухшаговая процедура для входных и выходных соединений;
Более высокая стоимость по сравнению с фильтрующим маршрутизатором
Помимо TELNET и FTP шлюзы прикладного уровня обычно используются для электронной почты, Х Windows и некоторых других служб.
Усиленная аутентификация
Одним из важных компонентов концепции межсетевых экранов является аутентификация (проверка подлинности пользователя). Прежде чем пользователю будет предоставлено право воспользоваться, тем или иным сервисом, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдает.
Одним из способов аутентификации является использование стандартных UNIX-паролей. Однако эта схема наиболее уязвимо с точки зрения безопасности - пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Многие инциденты в сети Internet произошли отчасти из-за уязвимости традиционных паролей. Злоумышленники могут наблюдать за каналами в сети Internet и перехватывать передающиеся в них открытым текстом пароли, поэтому схему аутентификации с традиционными паролями следует признать устаревшей.
Для преодоления этого недостатка разработан ряд средств усиленной аутентификации; смарт-карты, персональные жетоны, биометрические механизмы и т.п. Хотя в них задействованы разные механизмы аутентификации, общим для них является то, что пароли, генерируемые этими устройствами, не могут быть повторно использованы нарушителем, наблюдающим за установлением связи. Поскольку проблема с паролями в сети Internet является постоянной, межсетевой экран для соединения с Internet, не располагающий средствами усиленной аутентификации или не использующий их, теряет всякий смысл .
Ряд наиболее популярных средств усиленной аутентификации, применяемых в настоящее время, называются системами с одноразовыми паролями. Например, смарт–карты или жетоны аутентификации генерируют информацию, которую хост-компьютер использует вместо традиционного пароля Результатом является одноразовый пароль, который, даже если он будет перехвачен, не может быть использован злоумышленником под видом пользователя для установления сеанса с хост- компьютером.
Так как межсетевые экраны могут централизовать управление доступом в сети, они являются подходящим местом для установки программ или устройств усиленной аутентификации. Хотя средства усиленной аутентификации могут использоваться на каждом хост-компьютере, более практично их размещение на межсетевом экране. На рис. показано, что в сети без межсетевого экрана, использующего меры усиленной аутентификации, неаутентифицированный трафик таких приложений, как TELNET или FTP, может напрямую проходить к системам в сети. Если хост-компьютеры не применяют мер усиленной аутентификации, злоумышленник может попытаться взломать пароли или перехватить сетевой трафик с целью найти в нем сеансы, в ходе которых передаются пароли.
В этом случае сеансы TELNET или FTP, устанавливаемые со стороны сети Internet с системами сети, должны проходить проверку с помощью средств усиленной аутентификации, прежде чем они будут разрешены, Системы сети могут запрашивать для разрешения доступа и статические пароли, но эти пароли, даже если они будут перехвачены злоумышленником, нельзя будет использовать , так как средства усиленной аутентификации и другие компоненты межсетевого экрана предотвращают проникновение злоумышленника или обход ими межсетевого экрана.
Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевых экранов
При подключении корпоративной или локальной сети к глобальным сетям администратор сетевой безопасности должен решать следующие задачи:
защита корпоративной или локальной сети от несанкционированного доступа со стороны глобальной сети;
скрытие информации о структуре сети и ее компонентов от пользователей глобальной сети,
разграничение доступа в защищаемую сеть из глобальной сети и из защищаемой сети в глобальную сеть.
Необходимость работы с удаленными пользователями требует установки жестких ограничений доступа к информационным ресурсам защищаемой сети. При этом часто возникает потребность в организации в составе корпорационной сети нескольких сегментов с разными уровнями защищенности
свободно доступные сегменты (например, рекламный WWW-сервер),
сегмент с ограниченным доступом (например, для доступа сотрудникам организации с удаленных узлов),
закрытые сегменты (например, локальная финансовая сеть организации) .
Для защиты корпоративной или локальной сети применяются следующие основные схемы организации межсетевых экранов:
межсетевой экран - фильтрующий маршрутизатор;
межсетевой экран на основе двупортового шлюза;
межсетевой экран на основе экранированного шлюза;
межсетевой экран – экранированная подсеть.
Межсетевой экран – фильтрующий маршрутизатор
Межсетевой экран, основанный на фильтрации пакетов, является самым распространенным и наиболее простым в реализации. Он состоит из фильтрующего маршрутизатора, расположенного между защищаемой сетью и сетью Internet (рис. 8.6). Фильтрующий маршрутизатор сконфигурирован для блокирования или фильтрации входящих и исходящих пакетов на основе анализа их адресов и портов. Компьютеры, находящиеся в защищаемой сети, имеют прямой доступ в сеть Internet, в то время как большая часть доступа к ним из Internet блокируется. Часто блокируются такие опасные службы, как Х Windows, NIS и NFS. В принципе фильтрующий маршрутизатор может реализовать любую из политик безопасности, описанных ранее. Однако если маршрутизатор не фильтрует пакеты по порту источника и номеру входного и выходного порта, то реализация политики "запрещено все, что не разрешено в явной форме" может быть затруднена.
Межсетевые экраны, основанные на фильтрации пакетов, имеют такие же недостатка, что и фильтрующие маршрутизаторы, причем эти недостатки становятся более ощутимыми при ужесточении требований к безопасности защищаемой сети. Отметим некоторые из них:
сложность правил фильтрации, в некоторых случаях совокупность этих правил может стать неуправляемой;
невозможность полного тестирования правил фильтрации; это приводит к незащищенности сети от не протестированных атак;
в результате администратору трудно определить, подвергался ли маршрутизатор атаке и скомпрометирован ли он;
каждый хост-компьютер, связанный с сетью Internet, нуждается в своих средствах усиленной аутентификации.
Межсетевой экран на базе двупортового шлюза
Межсетевой экран на базе двупортового прикладного шлюза включает двудомный хост-компьютер с двумя сетевыми интерфейсами. При передаче информации между этими интерфейсами и осуществляется основная фильтрация. Для обеспечения дополнительной защиты между прикладным шлюзом и сетью Internet обычно размещают фильтрующий маршрутизатор (рисунок). В результате между прикладным шлюзом и маршрутизатором образуется внутренняя экранированная подсеть. Эту подсеть можно использовать для размещения доступных извне информационных серверов .
В отличие от схемы межсетевого экрана с фильтрующим маршрутизатором прикладной шлюз полностью блокирует трафик IР между сетью internet и защищаемой сетью. Только полномочные сервера - посредники, располагаемые на прикладном шлюзе, могут предоставлять услуги и доступ пользователям.
Данный вариант межсетевого экрана реализует политику безопасности, основанную на принципе "запрещено все, что не разрешено в явной форме", при этом пользователю недоступны все службы, кроме тех, для которых определены соответствующие полномочия. Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности, только маршруты к защищенной подсети известны только межсетевому экрану и скрыты от внешних систем.
Рассматриваемая схема организации межсетевого экрана является довольно простой и достаточно эффективной.
Следует отметить, что безопасность двудомного хост-компьютера, используемого в качестве прикладного шлюза, должна поддерживаться на высоком уровне. Любая брешь в его защите может серьезно ослабить безопасность защищаемой сети. Если шлюз окажется скомпрометированным, у злоумышленника появится возможность проникнуть в защищаемую сеть.
Этот межсетевой экран может требовать от пользователей применение средств усиленной аутентификации, а также регистрации доступа, попыток зондирования и атак системы нарушителем.
Для некоторых сетей может оказаться неприемлемой недостаточная гибкость схемы межсетевого экрана с прикладным шлюзом.
Межсетевой экран на основе экранированного шлюза
Межсетевой экран на основе экранированного шлюза объединяет фильтрующий маршрутизатор и прикладной шлюз, разрешаемый со стороны внутренней сети. Прикладной шлюз реализуется на хост – компьютере и имеет только один сетевой интерфейс(рисунок).
В этой схеме первичная безопасность обеспечивается фильтрующим маршрутизатором. Пакетная фильтрация в фильтрующем маршрутизаторе может быть реализована одним из следующих способов:
позволять внутренним хост – компьютерам открывать соединения с хост – компьютерами в сети Internet для определения сервисов
запрещать все соединения от внутренних хост-компьютеров (заставляя их использовать полномочные серверы-посредники на прикладном шлюзе).
Эти подходы можно комбинировать для различных сервисов, разрешая некоторым сервисам соединение непосредственно через пакетную фильтрацию, в то время как другим только непрямое соединение через полномочные серверы-посредники. Все зависит от конкретной политики безопасности, принятой во внутренней сети. В частности, пакетная фильтрация на фильтрующем маршрутизаторе может быть организована таким образом, чтобы прикладной шлюз, используя свои полномочные серверы-посредники, обеспечивал для систем защищаемой сети такие сервисы, как TELNET, FTP, SMTP.
Межсетевой экран выполненный по данной схеме, получается более глубоким, но менее безопасным по сравнению с межсетевым экраном с прикладным шлюзом на базе двудомного хост – компьютера . Это обусловлено тем, что в схеме межсетевого экрана с экранированным шлюзом существует потенциальная возможность передачи трафика в обход прикладного шлюза непосредственно к системе локальной сети .
Основной недостаток схемы межсетевого экрана с экранированным шлюзом заключается в том, что если атакующий нарушитель сумеет проникнуть в хост-компьютер, то перед ним окажутся незащищенные системы внутренней сети. Другой недостаток связан с возможной компрометацией маршрутизатора. Если маршрутизатор окажется скомпрометированным, внутренняя сеть станет доступна атакующему нарушителю.
По этим причинам в настоящее время все более популярной становится схема межсетевого экрана с экранированной подсетью.
Межсетевой экран – экранированная подсеть
Межсетевой экран, состоящий из экранированной подсети, представляет собой развитие схемы межсетевого экрана на основе экранированного шлюза. Для создания экранированной подсети используются два экранирующих маршрутизатора (рисунок). Внешний маршрутизатор располагается между сетью internet и экранируемой подсетью, а внутренний - между экранируемой подсетью и защищаемой внутренней сетью. Экранируемая подсеть содержит прикладной шлюз, а также может включать информационные серверы и другие системы, требующие контролируемого доступа. Эта схема межсетевого экрана обеспечивает хорошую безопасность благодаря организации экранированной подсети, которая еще лучше изолирует внутреннюю защищаемую сеть от Internet.
Внешний маршрутизатор защищает от сети internet как экранированную подсеть, так и внутреннюю сеть. Он должен пересылать трафик согласно следующим правилам:
разрешается трафик от объектов internet к прикладному шлюзу;
разрешается трафик от прикладного шлюза к internet;
разрешается трафик электронной почты от internet к серверу электронной почты;
разрешается трафик электронной почты от сервера электронной почты к internet;
разрешается трафик FTP, Gopher и т.д. от internet к информационному серверу;
запрещается остальной трафик.
Внешний маршрутизатор запрещает доступ из internet к системам внутренней сети и блокирует весь трафик к internet, идущий от систем, которые не должны являться инициаторами соединений (в частности, информационный сервер и др.). Этот маршрутизатор может быть использован также для блокирования других уязвимых протоколов, которые не должны передаваться к хост-компьютерам внутренней сети или от них.
Внутренний маршрутизатор защищает внутреннюю сеть как от Internet, так и от экранированной подсети. Внутренний маршрутизатор осуществляет большую часть пакетной фильтрации. Он управляет трафиком к системам внутренней сети и от них в соответствии со следующими правилами:
разрешается трафик от прикладного шлюза к системам сети;
разрешается прикладной трафик от систем сети к прикладному шлюзу;
разрешает трафик электронной почты от сервера электронной почты к системам сети;
разрешается трафик электронной почты от систем сети к серверу электронной почты;
разрешается трафик FTP, Gopher и т.д. от систем сети к информационному серверу;
запрещает остальной трафик;
Чтобы проникнуть во внутреннюю сеть при такой схеме межсетевого экрана, атакующему нужно пройти два фильтрующих маршрутизатора. Даже если атакующий каким-то образом проник в хост-компьютер прикладного шлюза, он должен еще преодолеть внутренний фильтрующий маршрутизатор. Таким образом, ни одна система внутренней сети не достижима непосредственно из Internet, и наоборот. Кроме того, четкое разделение функций между маршрутизаторами и прикладным шлюзом позволяет достигнуть более высокой пропускной способности.
Прикладной шлюз может включать программы усиленной аутентификации.
Межсетевой экран с экранированной подсетью имеет и недостатки;
пара фильтрующих маршрутизаторов нуждается в большом внимании для обеспечения необходимого уровня безопасности. поскольку из-за ошибок при их конфигурировании могут возникнуть провалы в безопасности всей сети;
существует принципиальная возможность доступа в обход прикладного шлюза.
Применение межсетевых экранов для организации виртуальных корпоративных сетей
Некоторые межсетевые экраны позволяют организовать виртуальные корпоративные сети. Несколько локальных сетей, подключенных к глобальной сети, объединяются в одну виртуальную корпоративную сеть. Передача данных между этими локальными сетями производиться прозрачным образом для пользователей локальных сетей. Конфиденциальность и целостность передаваемой информации должны обеспечиваться при помощи средств шифрования, использование цифровых подписей. При передаче данных может шифроваться не только содержимое пакета, но и некоторые поля заголовка.
Программные методы защиты
К программным методам защиты в сети Internet могут быть отнесены защищенные криптопротоколы, которые позволяют надежно защищать соединения. В процессе развития Internet были созданы различные защищенные сетевые протоколы, использующие как симметричную криптографию с закрытым ключом, так и асимметричную криптографию с открытым ключом. К основным на сегодняшний день подходам и протоколам, обеспечивающим защиту соединений, относятся SKIP-технология и протокол защиты соединения SSL.
SKIP (Secure Key Internet Ргоtосоl) -технологией называется стандарт защиты трафика IP-пакетов, позволяющий на сетевом уровне обеспечить защиту соединения и передаваемых по нему данных.
Возможны два способа реализации SKIP-защиты трафика IP-пакетов:
шифрование блока данных IP– ракета;
инкапсуляция IP-пакета в SKIP-пакет.
Шифрование блока данных IP-пакета иллюстрируется . В этом случае шифруются методом симметричной криптографии только данные IP-пакета, а его заголовок, содержащий помимо прочего адреса отправителя и получателя, остается открытым, и пакет маршрутизируется в соответствии с истинными адресами. Закрытый ключ K(i,j), разделяемый парой узлов сети i и j, вычисляется по схеме Диффи-Хеллмана. SKIP-пакет внешне похож на обычный IP-пакет. В поле данных SKIP-пакета полностью размещается в зашифрованном виде исходный IP-пакет. В этом случае в новом заголовке вместо истинных адресов могут быть помещены некоторые другие адреса. Такая структура SKIP-пакета позволяет беспрепятственно направлять его любому хост-компьютеру в сети Internet, при этом межсетевая адресация осуществляется 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 модулю (TCP или UDP) ядра операционной системы. Универсальный протокол защиты соединения SSL (Secure Socket Layer) функционирует на сеансовом уровне эталонной модели OSI. Протокол SSL, разработанный компанией Netscape, использует криптографию с открытым ключом. Этот протокол является действительно универсальным средством, позволяющим динамически защищать соединение при использовании любого прикладного протокола (FTP, TELNET, SMTP, DNS и т.д.). Протокол SSL поддерживают такие ведущие компании, как IBM, Digital Equipment Corporation, Microsoft Corporation, Motorola, Novell Inc., Sun Microsystems, MasterCard International Inc. и др.
Следует отметить также функционально законченный отечественный криптографический комплекс "Шифратор IP потоков". разработанный московским отделением Пензенского научно-исследовательского электротехнического института. Криптографический комплекс "Шифратор IP потоков" представляет собой распределенную систему криптографических шифраторов, средств управления криптографическими шифраторами, средств хранения, распространения и передачи криптографической информации, а также средств оперативного мониторинга и регистрации происходящих событий. Криптографический комплекс "Шифратор IP потоков" предназначен для выполнения следующих функций:
создания защищенных подсетей передачи конфиденциальной информации;
объединения локальных сетей в единую защищенную сеть;
организации единого центра управления защищенной подсетью.
Комплекс обеспечивает:
контроль целостности передаваемой информации;
аутентификацию абонентов (узлов сети);
передачу контрольной информации в Центр управления ключевой системой защищенной IP сети;
поддержку протоколов маршрутизации PIP II, OSPF, BGP;
поддержку инкапсуляции IPX в IP (в соответствии с RFC-1234);
поддержку инкапсуляции IP в Х.25 и Frame Relay;
Криптографический комплекс "Шифратор IP потоков" имеет модульную структуру и состоит из распределенной сети шифраторов IP потоков и единого центра управления ключевой системой.
Шифратор IP протоколов (ШИП) состоит из:
криптографического модуля, непосредственно встроенного в ядро операционной системы
модуля поддержки клиентской части ключевой системы;
модуля проверки целостности системы при загрузки.
модуля записи протоколов работы криптографической системы;
ШИП содержит также плату с интерфейсом ISA, используемую для защиты от НСД при загрузке системы и для получения от сертифицированного физического датчика случайных чисел, необходимых для реализации процедуры шифрования.
Центр управления ключевой системой (ЦУКС) состоит из:
автоматизированного рабочего места управления ключевой системой, работающей в среде X Windows;
модуля серверной части ключевой системы;
сервисной программы просмотра протоколов работы криптографического комплекса "Шифратор IP потоков".
Управление ключами выполняется при помощи ЦУКС и заключается в следующем:
Периодическая смена парных ключей шифрования зарегистрированных узлов защищенной сети;
формирование и рассылка по сети справочников соответствия, определяющих возможность абонентов работать друг с другом;
сбор и хранение в базе данных информации о всех критичных событиях в сети, возникающих как при аутентификации абонентов, так и при передаче между ними зашифрованной информации.
В случае возникновения нештатных ситуаций, создающих угрозу нарушения защиты информации, администратор ЦУКС предпринимает действия , направленные на восстановление целостности системы защиты информации.
Схема организации виртуальной корпоративной сети с применением криптографического комплекса “Шифратор IP потоков” показана на рисунке. При организации виртуальной корпоративной сети небольшого размера без жёстких требований к времени оповещения абонентов о компрометации какого-либо абонента и без жёстких требований к полноте собираемых протоколов об ошибках доступа возможно использование одного ЦУКС. При организации виртуальной корпоративной сети среднего размера или с жёсткими требованиями к времени оповещения абонентов компрометации какого-либо абонента и к полноте собираемых протоколов об ошибках доступа следует использовать несколько ЦУКС. При этом желательно, чтобы ЦУКС имели независимые друг от друга каналы подключения к глобальной сети.
Заключение
После всего изложенного материала можно заключить следующее.
На сегодняшний день лучшей защитой от компьютерных преступников является межсетевой экран правильно установленный и подобранный для каждой сети. И хотя он не гарантирует стопроцентную защиту от профессиональных взломщиков, но зато усложняет им доступ к сетевой информации, что касается любителей то для них доступ теперь считается закрытым. Также в будущем межсетевые экраны должны будут стать лучшими защитниками для банков, предприятий, правительств, и других спецслужб. Также есть надежда, что когда нибудь будет создан межсетевой экран, который никому не удастся обойти. На данном этапе программирования можно также заключить, что разработки по межсетевым экранам на сегодняшний день сулят в недалёком будущем весьма неплохие результаты.