Система защиты информации в локальной сети предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Введение

«Кто владеет информацией - владеет миром»

(Уинстон Черчилль).

В 21 веке главной ценностью на планете считается информация, все больше и больше информации переводиться в электронный формат, такие как электронные платежи, хранение документов, личные данные человека и т.д.. Понятие информации неразрывно связано с компьютерными технологиями, системами и сетями связи, то становится очевидной важность вопроса защиты информации в них. Особенно актуально стоит этот вопрос в области секретной информации государства и частной коммерческой информации.

В бизнесе добросовестная конкуренция предполагает соперничество, основанное на соблюдении законодательства и общепризнанных норм морали. Однако нередко предприниматели, конкурируя между собой, стремятся с помощью противоправных действий получить информацию в ущерб интересам другой стороны и использовать ее для достижения преимущества на рынке. Криминализация общества и недостаточная эффективность государственной системы охраны правопорядка заставляет представителей бизнеса самим принимать меры для адекватного противостояния имеющим место негативным процессам, наносящим ущерб конфиденциальной информации фирмы.

Причин активизации компьютерных преступлений и связанных с ними финансовых потерь достаточно много, существенными из них являются:

§ переход от традиционной "бумажной" технологии хранения и передачи сведений на электронную и недостаточное при этом развитие технологии защиты информации в таких технологиях;

§ объединение вычислительных систем, создание глобальных сетей и расширение доступа к информационным ресурсам;

§ увеличение сложности программных средств.

В последнее время в современных обзорах по информационной безопасности прослеживается тенденция к увеличению количества нарушений в области компьютерных преступлений. Учитывая разнообразие угроз и сложность современных сетей, реализация решения для защиты требует глубоких знаний и опыта в целом ряде узкоспециализированных дисциплин. В число распространенных угроз входит умышленное использование опасного программного кода (вирусов, червей, троянских программ), а также атаки типа DoS (отказ в обслуживании).

Существует несколько ключевых элементов обеспечения безопасности, которые должны найти свое отражение в создаваемой инфраструктуре защиты: управление доступом; управление угрозами; управление конфиденциальностью; ведение контрольных журналов и мониторинг.

Данный дипломный проект посвящен решению задач безопасности предприятия.

2. Постановка задачи

Обеспечение информационной безопасности IP сетей предприятия.

Для достижения этой цели необходимо:

1) Провести анализ возможных информационных угроз предприятия, с выявлением наиболее опасных.

2) Рассмотреть средства защиты.

3) Организовать защищенные каналы связи.

4) Организовать защиту информационной системы предприятия

2.1 Анализ угроз предприятия

2.1.1 Анализ сетевого трафика

Анализ трафика является одним из способов получения паролей и идентификаторов пользователей в сети Internet. Анализ осуществляется с помощью специальной пpогpаммы - анализатора пакетов (sniffer), перехватывающей все пакеты, передаваемые по сегменту сети, и выделяющей среди них те, в которых передаются идентификатор пользователя и его пароль.

Во многих протоколах данные передаются в открытом, незашифрованном виде. Анализ сетевого трафика позволяет перехватывать данные, передаваемые по протоколам FTP и TELNET (пароли и идентификаторы пользователей), HTTP (Hypertext Transfer Protocol - протокол передачи гипертекстовых файлов - передача гипертекста между WEB-сервером и браузером, в том числе и вводимые пользователем в формы на web-страницах данные), SMTPSMTP [Simple Mail Transfer Protocol] простой протокол электронной почты, протокол SMTP (основной протокол электронной почты в сети Internet) , POP3 POP3 [Post Office Protocol v. 3] почтовый протокол Internet, позволяющий осуществлять динамический доступ к почтовому ящику с рабочей станции , IMAP IMAP [Interactive Mail Access Protocol] протокол интерактивного доступа к электронной почте, NNTP NNTP [Network News Transfer Protocol] сетевой протокол передачи новостей (электронная почта и конференции) и IRC -Internet Relay Chat (online-разговоры, chat). Так могут быть перехвачены пароли для доступа к почтовым системам с web-интерфейсом, номера кредитных карт при работе с системами электронной коммерции и различная информация личного характера, разглашение которой нежелательно.

В настоящее время разработаны различные протоколы обмена, позволяющие защитить сетевое соединение и зашифровать трафик . К сожалению, они ещё не сменили старые протоколы и не стали стандартом для каждого пользователя. В определённой степени их распространению помешали существующие в ряде стран ограничения на экспорт средств сильной криптографии. Из-за этого реализации данных протоколов либо не встраивались в программное обеспечение, либо значительно ослаблялись (ограничивалась максимальная длина ключа), что приводило к практической бесполезности их, так как шифры могли быть вскрыты за приемлемое время.

Анализ сетевого трафика позволяет:

1. Во-первых, изучить логику работы распределенной ВС, то есть получить взаимно однозначное соответствие событий, происходящих в системе, и команд, пересылаемых друг другу ее объектами, в момент появления этих событий (если проводить дальнейшую аналогию с инструментарием хакера, то анализ трафика в этом случае заменяет и трассировщик). Это достигается путем перехвата и анализа пакетов обмена на канальном уровне. Знание логики работы распределенной ВС позволяет на практике моделировать и осуществлять типовые удаленные атаки, рассмотренные в следующих пунктах на примере конкретных распределенных ВС.

2. Во-вторых, анализ сетевого трафика позволяет перехватить поток данных, которыми обмениваются объекты распределенной ВС. Таким образом, удаленная атака данного типа заключается в получении на удаленном объекте несанкционированного доступа к информации, которой обмениваются два сетевых абонента. Отметим, что при этом отсутствует возможность модификации трафика и сам анализ возможен только внутри одного сегмента сети. Примером перехваченной при помощи данной типовой удаленной атаки информации могут служить имя и пароль пользователя, пересылаемые в незашифрованном виде по сети.

По характеру воздействия анализ сетевого трафика является пассивным воздействием Осуществление данной атаки без обратной связи ведет к нарушению конфиденциальности информации внутри одного сегмента сети на канальном уровне OSI При этом начало осуществления атаки безусловно по отношению к цели атаки.

2.1.2 Подмена доверенного объекта или субъекта распределенной ВС

Одной из проблем безопасности распределенной ВС является недостаточная идентификация и аутентификация ее удаленных друг от друга объектов. Основная трудность заключается в осуществлении однозначной идентификации сообщений, передаваемых между субъектами и объектами взаимодействия. Обычно в распределенных ВС эта проблема решается следующим образом: в процессе создания виртуального канала объекты РВС обмениваются определенной информацией, уникально идентифицирующей данный канал. Такой обмен обычно называется "рукопожатием" (handshake). Однако, отметим, что не всегда для связи двух удаленных объектов в РВС создается виртуальный канал. Практика показывает, что зачастую, особенно для служебных сообщений (например, от маршрутизаторов) используется передача одиночных сообщений, не требующих подтверждения.

Как известно, для адресации сообщений в распределенных ВС используется сетевой адрес, который уникален для каждого объекта системы (на канальном уровне модели OSI - это аппаратный адрес сетевого адаптера, на сетевом уровне - адрес определяется в зависимости от используемого протокола сетевого уровня (например, IP-адрес). Сетевой адрес также может использоваться для идентификации объектов распределенной ВС. Однако сетевой адрес достаточно просто подделывается и поэтому использовать его в качестве единственного средства идентификации объектов недопустимо.

В том случае, когда распределенная ВС использует нестойкие алгоритмы идентификации удаленных объектов, то оказывается возможной типовая удаленная атака, заключающаяся в передаче по каналам связи сообщений от имени произвольного объекта или субъекта РВС. При этом существуют две разновидности данной типовой удаленной атаки:

· атака при установленном виртуальном канале,

· атака без установленного виртуального канала.

В случае установленного виртуального соединения атака будет заключаться в присвоении прав доверенного субъекта взаимодействия, легально подключившегося к объекту системы, что позволит атакующему вести сеанс работы с объектом распределенной системы от имени доверенного субъекта. Реализация удаленных атак данного типа обычно состоит в передаче пакетов обмена с атакующего объекта на цель атаки от имени доверенного субъекта взаимодействия (при этом переданные сообщения будут восприняты системой как корректные). Для осуществления атаки данного типа необходимо преодолеть систему идентификации и аутентификации сообщений, которая, в принципе, может использовать контрольную сумму, вычисляемую с помощью открытого ключа, динамически выработанного при установлении канала, случайные многобитные счетчики пакетов и сетевые адреса станций. Однако на практике, например, в ОС Novell NetWare 3.12-4.1 для идентификации пакетов обмена используются два 8-битных счетчика - номер канала и номер пакета; в протоколе TCP для идентификации используются два 32-битных счетчика.

Как было замечено выше, для служебных сообщений в распределенных ВС часто используется передача одиночных сообщений, не требующих подтверждения, то есть не требуется создание виртуального соединения. Атака без установленного виртуального соединения заключается в передаче служебных сообщений от имени сетевых управляющих устройств, например, от имени маршрутизаторов.

Очевидно, что в этом случае для идентификации пакетов возможно лишь использование статических ключей, определенных заранее, что довольно неудобно и требует сложной системы управления ключами. Однако, при отказе от такой системы идентификация пакетов без установленного виртуального канала будет возможна лишь по сетевому адресу отправителя, который легко подделать.

Посылка ложных управляющих сообщений может привести к серьезным нарушениям работы распределенной ВС (например, к изменению ее конфигурации). Рассмотренная типовая удаленная атака, использующая навязывание ложного маршрута, основана на описанной идее.

Подмена доверенного объекта РВС является активным воздействием, совершаемым с целью нарушения конфиденциальности и целостности информации, по наступлению на атакуемом объекте определенного события Данная удаленная атака может являться как внутрисегментной, так и межсегментной, как с обратной связью так и без обратной связи с атакуемым объектом и осуществляется на сетевом и транспортном уровнях модели OSI.

2.1.3 Внедрение в распределенную ВС ложного объекта путем использования недостатков алгоритмов удаленного поиска

В распределенной ВС часто оказывается, что ее удаленные объекты изначально не имеют достаточно информации, необходимой для адресации сообщений. Обычно такой информацией являются аппаратные (адрес сетевого адаптера) и логические (IP-адрес, например) адреса объектов РВС. Для получения подобной информации в распределенных ВС используются различные алгоритмы удаленного поиска, заключающиеся в передаче по сети специального вида поисковых запросов, и в ожидании ответов на запрос с искомой информацией. После получения ответа на запрос, запросивший субъект РВС обладает всеми необходимыми данными для адресации. Руководствуясь полученными из ответа сведениями об искомом объекте, запросивший субъект РВС начинает адресоваться к нему. Примером подобных запросов, на которых базируются алгоритмы удаленного поиска, могут служить SAP-запрос в ОС Novell NetWare, ARP- и DNS-запрос в сети Internet.

В случае использования распределенной ВС механизмов удаленного поиска существует возможность на атакующем объекте перехватить посланный запрос и послать на него ложный ответ, где указать данные, использование которых приведет к адресации на атакующий ложный объект. В дальнейшем весь поток информации между субъектом и объектом взаимодействия будет проходить через ложный объект РВС.

Другой вариант внедрения в РВС ложного объекта использует недостатки алгоритма удаленного поиска и состоит в периодической передаче на атакуемый объект заранее подготовленного ложного ответа без приема поискового запроса. В самом деле, атакующему для того, чтобы послать ложный ответ, не всегда обязательно дожидаться приема запроса (он может, в принципе, не иметь подобной возможности перехвата запроса). При этом атакующий может спровоцировать атакуемый объект на передачу поискового запроса, и тогда его ложный ответ будет немедленно иметь успех. Данная типовая удаленная атака чрезвычайно характерна для глобальных сетей, когда у атакующего из-за нахождения его в другом сегменте относительно цели атаки просто нет возможности перехватить поисковый запрос.

Ложный объект РВС - активное воздействие, совершаемое с целью нарушения конфиденциальности и целостности информации, которое может являться атакой по запросу от атакуемого объекта а также безусловной атакой. Данная удаленная атака является как внутрисегментной, так и межсегментной, имеет обратную связь с атакуемым объектом и осуществляется на канальном и прикладном уровнях модели OSI.

2.1.4 Использование ложного объекта для организации удаленной атаки на распределенную ВС

Получив контроль над проходящим потоком информации между объектами, ложный объект РВС может применять различные методы воздействия на перехваченную информацию. В связи с тем, что внедрение в распределенную ВС ложного объекта является целью многих удаленных атак и представляет серьезную угрозу безопасности РВС в целом, то в следующих пунктах будут подробно рассмотрены методы воздействия на информацию, перехваченную ложным объектом.

2.1.5 Селекция потока информации и сохранение ее на ложном объекте РВС

Одной из атак, которую может осуществлять ложный объект РВС, является перехват передаваемой между субъектом и объектом взаимодействия информации. Важно отметить, что факт перехвата информации (файлов, например) возможен из-за того, что при выполнении некоторых операций над файлами (чтение, копирование и т. д.) содержимое этих файлов передается по сети, а, значит, поступает на ложный объект. Простейший способ реализации перехвата - это сохранение в файле всех получаемых ложным объектом пакетов обмена.

Тем не менее, данный способ перехвата информации оказывается недостаточно информативным. Это происходит вследствие того, что в пакетах обмена кроме полей данных существуют служебные поля, не представляющие в данном случае для атакующего непосредственного интереса. Следовательно, для того, чтобы получить непосредственно передаваемый файл, необходимо проводить на ложном объекте динамический семантический анализ потока информации для его селекции.

2.1.6 Модификация информации

Одной из особенностей любой системы воздействия, построенной по принципу ложного объекта, является то, что она способна модифицировать перехваченную информацию. Следует особо отметить, что это один из способов, позволяющих программно модифицировать поток информации между объектами РВС с другого объекта. Ведь для реализации перехвата информации в сети необязательно атаковать распределенную ВС по схеме "ложный объект" . Эффективней будет атака, осуществляющая анализ сетевого трафика, позволяющая получать все пакеты, проходящие по каналу связи, но, в отличие от удаленной атаки по схеме "ложный объект" , она не способна к модификации информации.

Далее рассмотрим два вида модификации информации:

· модификация передаваемых данных;

· модификация передаваемого кода.

Одной из функций, которой может обладать система воздействия, построенная по принципу "ложный объект" , является модификация передаваемых данных. В результате селекции потока перехваченной информации и его анализа система может распознавать тип передаваемых файлов (исполняемый или текстовый). Соответственно, в случае обнаружения текстового файла или файла данных появляется возможность модифицировать проходящие через ложный объект данные. Особую угрозу эта функция представляет для сетей обработки конфиденциальной информации.

Другим видом модификации может быть модификация передаваемого кода. Ложный объект, проводя семантический анализ проходящей через него информации, может выделять из потока данных исполняемый код. Известный принцип неймановской архитектуры гласит, что не существует различий между данными и командами. Следовательно, для того, чтобы определить, что передается по сети - код или данные, необходимо использовать определенные особенности, свойственные реализации сетевого обмена в конкретной распределенной ВС или некоторые особенности, присущие конкретным типам исполняемых файлов в данной локальной ОС.

Представляется возможным выделить два различных по цели вида модификации кода:

· внедрение РПС (разрушающих программных средств);

· изменение логики работы исполняемого файла. В первом случае при внедрении РПС исполняемый файл модифицируется по вирусной технологии: к исполняемому файлу одним из известных способов дописывается тело РПС ,а также одним из известных способов изменяется точка входа так, чтобы она указывала на начало внедренного кода РПС. Описанный способ, в принципе, ничем не отличается от стандартного заражения исполняемого файла вирусом, за исключением того, что файл оказался поражен вирусом или РПС в момент передачи его по сети! Такое возможно лишь при использовании системы воздействия, построенной по принципу "ложный объект" . Конкретный вид РПС, его цели и задачи в данном случае не имеют значения, но можно рассмотреть, например, вариант использования ложного объекта для создания сетевого червя - наиболее сложного на практике удаленного воздействия в сетях, или в качестве РПС использовать сетевые шпионы.

Во втором случае происходит модификация исполняемого кода с целью изменения логики его работы. Данное воздействие требует предварительного исследования работы исполняемого файла и, в случае его проведения, может принести самые неожиданные результаты. Например, при запуске на сервере (например, в ОС Novell NetWare) программы идентификации пользователей распределенной базы данных ложный объект может так модифицировать код этой программы, что появится возможность беспарольного входа с наивысшими привилегиями в базу данных.

2.1.7 Подмена информации

Ложный объект позволяет не только модифицировать, но и подменять перехваченную им информацию. Если модификация информации приводит к ее частичному искажению, то подмена - к ее полному изменению.

При возникновении в сети определенного контролируемого ложным объектом события одному из участников обмена посылается заранее подготовленная дезинформация. При этом такая дезинформация в зависимости от контролируемого события может быть воспринята либо как исполняемый код, либо как данные. Рассмотрим пример подобного рода дезинформации.

Предположим, что ложный объект контролирует событие, которое состоит в подключении пользователя к серверу. В этом случае он ожидает, например, запуска соответствующей программы входа в систему. В случае, если эта программа находится на сервере, то при ее запуске исполняемый файл передается на рабочую станцию. Вместо того, чтобы выполнить данное действие, ложный объект передает на рабочую станцию код заранее написанной специальной программы - захватчика паролей. Эта программа выполняет визуально те же действия, что и настоящая программа входа в систему, например, запрашивая имя и пароль пользователя, после чего полученные сведения посылаются на ложный объект, а пользователю выводится сообщение об ошибке. При этом пользователь, посчитав, что он неправильно ввел пароль (пароль обычно не отображается на экране) снова запустит программу подключения к системе (на этот раз настоящую) и со второго раза получит доступ. Результат такой атаки - имя и пароль пользователя, сохраненные на ложном объекте.

2.1.8 Отказ в обслуживании

Одной из основных задач, возлагаемых на сетевую ОС, функционирующую на каждом из объектов распределенной ВС, является обеспечение надежного удаленного доступа с любого объекта сети к данному объекту. В общем случае в распределенной ВС каждый субъект системы должен иметь возможность подключиться к любому объекту РВС и получить в соответствии со своими правами удаленный доступ к его ресурсам. Обычно в вычислительных сетях возможность предоставления удаленного доступа реализуется следующим образом: на объекте РВС в сетевой ОС запускаются на выполнение ряд программ-серверов (например, FTP-сервер, WWW-сервер и т.п.), предоставляющих удаленный доступ к ресурсам данного объекта. Данные программы-серверы входят в состав телекоммуникационных служб предоставления удаленного доступа. Задача сервера состоит в том, чтобы, находясь в памяти операционной системы объекта РВС, постоянно ожидать получения запроса на подключение от удаленного объекта. В случае получения подобного запроса сервер должен по возможности передать на запросивший объект ответ, в котором либо разрешить подключение, либо нет (подключение к серверу специально описано очень схематично, так как подробности в данный момент не имеют значения). По аналогичной схеме происходит создание виртуального канала связи, по которому обычно взаимодействуют объекты РВС. В этом случае непосредственно ядро сетевой ОС обрабатывает приходящие извне запросы на создание виртуального канала (ВК) и передает их в соответствии с идентификатором запроса (порт или сокет) прикладному процессу, которым является соответствующий сервер.

Очевидно, что сетевая операционная система способна иметь только ограниченное число открытых виртуальных соединений и отвечать лишь на ограниченное число запросов. Эти ограничения зависят от различных параметров системы в целом, основными из которых являются быстродействие ЭВМ, объем оперативной памяти и пропускная способность канала связи (чем она выше, тем больше число возможных запросов в единицу времени).

Основная проблема состоит в том, что при отсутствии статической ключевой информации в РВС идентификация запроса возможна только по адресу его отправителя. Если в распределенной ВС не предусмотрено средств аутентификации адреса отправителя, то есть инфраструктура РВС позволяет с одного объекта системы передавать на другой атакуемый объект бесконечное число анонимных запросов на подключение от имени других объектов, то в этом случае будет иметь успех типовая удаленная атака "Отказ в обслуживании". Результат применения этой удаленной атаки - нарушение на атакованном объекте работоспособности соответствующей службы предоставления удаленного доступа, то есть невозможность получения удаленного доступа с других объектов РВС - отказ в обслуживании!

Вторая разновидность этой типовой удаленной атаки состоит в передаче с одного адреса такого количества запросов на атакуемый объект, какое позволит трафик (направленный "шторм" запросов). В этом случае, если в системе не предусмотрены правила, ограничивающие число принимаемых запросов с одного объекта (адреса) в единицу времени, то результатом этой атаки может являться как переполнение очереди запросов и отказа одной из телекоммуникационных служб, так и полная остановка компьютера из-за невозможности системы заниматься ничем другим, кроме обработки запросов.

И последней, третьей разновидностью атаки "Отказ в обслуживании" является передача на атакуемый объект некорректного, специально подобранного запроса. В этом случае при наличии ошибок в удаленной системе возможно зацикливание процедуры обработки запроса, переполнение буфера с последующим зависанием системы и т. п.

Типовая удаленная атака "Отказ в обслуживании" является активным воздействием, осуществляемым с целью нарушения работоспособности системы безусловно относительно цели атаки. Данная УА является однонаправленным воздействием как межсегментным, так и внутрисегментным, осуществляемым на транспортном и прикладном (7) уровнях модели OSI.

2.2 Средства защиты

2.2.1 Методы защиты

Проанализировав угрозы можно заметить, что самыми опасными для инфраструктуры предприятия являются «пассивные» атаки, т.е. атаки без физического доступа к сети предприятии, направленные на анализ и перехват сетевого трафика между главным офисом и филиалом предприятия, поэтому защита каналов связи будет самой приоритетной задачей.

Таблица 1. анализ угроз

Таблица 2. Средства защиты

Одним из наиболее эффективных методов защиты каналов обмена информации между филиалами, является шифрование трафика, но и это не гарантирует безопасность передаваемой информации. Поэтому, по-моему мнению, для повышения безопасности информации, необходимо использовать терминальный доступ.

Для внутренней инфраструктуры предприятия наибольшую опасность представляют атаки направленные на модификацию информации, т.е. вирусные атаки, а так же программы-шпионы. Проникновение вирусов, возможно лишь двумя путями, локально (переносные запоминающие устройства, компакт диски) и через сеть интернет. Для защиты от интернет угроз, а так же для экономии трафика используется Proxy сервер со встроенным антивирусом. От «локальных» вирусных угроз используется антивирус, установленный на каждом компьютере пользователей, который так же служит и вторым средством защиты от интернет-угроз.

Так же, для повышения безопасности используются ограничение прав доступа пользователей. Это необходимо не только для «скрытия» важной информации между пользователями разных отделов, но и потому что для поражения системных файлов вирусы используют именно права доступа пользователя.

2.2.2 IPsec

IP Security - это комплект протоколов, касающихся вопросов шифрования, аутентификации и обеспечения защиты при транспортировке IP-пакетов; в его состав входят около 20 предложений по стандартам и 18 RFC.

Спецификация IP Security (известная сегодня как IPsec) разрабатывается IETF (Internet Engineering Task Force - проблемная группа проектирования Internet) В настоящее время IPsec включает 3 алгоритмо-независимые базовые спецификации, опубликованные в качестве RFC-документов "Архитектура безопасности IP", "Аутентифицирующий заголовок (AH)", "Инкапсуляция зашифрованных данных (ESP)". Необходимо заметить, что в марте 1998 года Рабочая группа IP Security Protocol предложила новые версии этих спецификаций, имеющие в настоящее время статус предварительных стандартов. Кроме этого, существуют несколько алгоритмо-зависимых спецификаций, использующих протоколы MD5, SHA, DES.

Рис. 1 Архитектура IPSec

Рабочая группа IP Security Protocol разрабатывает также и протоколы управления ключевой информацией. В задачу этой группы входит разработка протокола IKMP (Internet Key Management Protocol), протокола управления ключами прикладного уровня, не зависящего от используемых протоколов обеспечения безопасности. В настоящее время рассматриваются концепции управления ключами с использованием спецификации ISAKMP (Internet Security Association and Key Management Protocol) и протокола Oakley установления ключа (Oakley Key Determination Protocol). Спецификация ISAKMP описывает механизмы согласования атрибутов используемых протоколов, в то время как протокол Oakley позволяет устанавливать сессионные ключи на компьютеры сети Интернет. Рассматриваются также возможности использования механизмов управления ключами протокола SKIP SKIP команда подготовки следующей команды. Создаваемые стандарты управления ключевой информацией, возможно, будут поддерживать Центры распределения ключей, аналогичные используемым в системе Kerberos.

Гарантии целостности и конфиденциальности данных в спецификации IPsec обеспечиваются за счет использования механизмов аутентификации и шифрования соответственно. Последние, в свою очередь, основаны на предварительном согласовании сторонами информационного обмена т.н. "контекста безопасности" - применяемых криптографических алгоритмов, алгоритмов управления ключевой информацией и их параметров. Спецификация IPsec предусматривает возможность поддержки сторонами информационного обмена различных протоколов и параметров аутентификации и шифрования пакетов данных, а также различных схем распределения ключей. При этом результатом согласования контекста безопасности является установление индекса параметров безопасности (SPI), представляющего собой указатель на определенный элемент внутренней структуры стороны информационного обмена, описывающей возможные наборы параметров безопасности.

По сути, IPSec, работает на третьем уровне, т. е. на сетевом уровне. В результате передаваемые IP-пакеты защищены прозрачным для сетевых приложений и инфраструктуры образом. В отличие от SSL (Secure Socket Layer), который работает на четвертом (т. е. транспортном) уровне и теснее связан с более высокими уровнями модели OSI, IPSec призван обеспечить низкоуровневую защиту.

Рис. 2 Модель OSI/ISO

К IP-данным, готовым к передаче по виртуальной частной сети, IPSec добавляет заголовок для идентификации защищенных пакетов. Перед передачей по Internet эти пакеты инкапсулируются в другие IP-пакеты. IPSec поддерживает несколько типов шифрования, в том числе DES DES [Data Encription Standard] стандарт шифрования данных, шифровальный стандарт (широко используемый высоконадежный алгоритм для шифрования и дешифрования данных, разработанный U.S. National Bureau of Standards) и MD5 - дайджест сообщения.

Чтобы установить защищенное соединение, оба участника сеанса должны иметь возможность быстро согласовать параметры защиты, такие как алгоритмы аутентификации и ключи. IPSec поддерживает два типа схем управления ключами, с помощью которых участники могут согласовать параметры сеанса. Эта двойная поддержка вызвала определенные трения в рабочей группе IETF.

С текущей версией IP, IPv4, могут быть использованы или Internet Secure Association Key Management Protocol (ISAKMP), или Simple Key Management for Internet Protocol. С новой версией IP, IPv6, придется использовать ISAKMP, известный сейчас как ISAKMP/Oakley. К сожалению, две вышеописанные схемы управления ключами во многом несовместимы, а значит, гарантировать интероперабельность из конца в конец вряд ли возможно.

Заголовок AH AH [Authentication Header] - Аутентифицирующий заголовок

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.

Формат AH достаточно прост и состоит из 96-битового заголовка и данных переменной длины, состоящих из 32-битовых слов. Названия полей достаточно ясно отражают их содержимое: Next Header указывает на следующий заголовок, Payload Len представляет длину пакета, SPI является указателем на контекст безопасности и Sequence Number Field содержит последовательный номер пакета.

Рис. 3 Формат заголовка AH

Последовательный номер пакета был введен в AH в 1997 году в ходе процесса пересмотра спецификации IPsec. Значение этого поля формируется отправителем и служит для защиты от атак, связанных с повторным использованием данных процесса аутентификации. Поскольку сеть Интернет не гарантирует порядок доставки пакетов, получатель должен хранить информацию о максимальном последовательном номере пакета, прошедшего успешную аутентификацию, и о получении некоторого числа пакетов, содержащих предыдущие последовательные номера (обычно это число равно 64).

В отличие от алгоритмов вычисления контрольной суммы, применяемых в протоколах передачи информации по коммутируемым линиям связи или по каналам локальных сетей и ориентированных на исправление случайных ошибок среды передачи, механизмы обеспечения целостности данных в открытых телекоммуникационных сетях должны иметь средства защиты от внесения целенаправленных изменений. Одним из таких механизмов является специальное применение алгоритма MD5: в процессе формирования AH последовательно вычисляется хэш-функция от объединения самого пакета и некоторого предварительно согласованного ключа, а затем от объединения полученного результата и преобразованного ключа. Данный механизм применяется по умолчанию в целях обеспечения всех реализаций IPv6, по крайней мере, одним общим алгоритмом, не подверженным экспортным ограничениям.

Заголовок ESP - Инкапсуляция зашифрованных данных

В случае использования инкапсуляции зашифрованных данных заголовок ESP является последним в ряду опциональных заголовков, "видимых" в пакете. Поскольку основной целью ESP является обеспечение конфиденциальности данных, разные виды информации могут требовать применения существенно различных алгоритмов шифрования. Следовательно, формат ESP может претерпевать значительные изменения в зависимости от используемых криптографических алгоритмов. Тем не менее, можно выделить следующие обязательные поля: SPI SPI [Secutity Parameter Index] Индекс параметра безопасности, указывающее на контекст безопасности, поле порядкового номера, содержащее последовательный номер пакета, и контрольная сумма, предназначенная для защиты от атак на целостность зашифрованных данных. Кроме этого, как правило, в теле ESP присутствуют параметры (например, режим использования) и данные (например, вектор инициализации) применяемого алгоритма шифрования. Часть ESP заголовка может быть зашифрована на открытом ключе получателя или на совместном ключе пары отправитель-получатель. Получатель пакета ESP расшифровывает ESP заголовок и использует параметры и данные применяемого алгоритма шифрования для декодирования информации транспортного уровня.

Рис. 4 Формат заголовка ESP

Различают два режима применения ESP - транспортный и тоннельный.

Транспортный режим

Транспортный режим используется для шифрования поля данных IP пакета, содержащего протоколы транспортного уровня (TCP, UDP, ICMP), которое, в свою очередь, содержит информацию прикладных служб. Примером применения транспортного режима является передача электронной почты. Все промежуточные узлы на маршруте пакета от отправителя к получателю используют только открытую информацию сетевого уровня и, возможно, некоторые опциональные заголовки пакета (в IPv6). Недостатком транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и направлениях передачи информации, области интересов абонентов, расположение руководителей.

Тоннельный режим

Тоннельный режим предполагает шифрование всего пакета, включая заголовок сетевого уровня. Тоннельный режим применяется в случае необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета, использующего тоннельный режим, заполняются межсетевым экраном организации и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана. После дешифрования межсетевым экраном начального заголовка сетевого уровня пакет направляется получателю.

SA - Security Associations

Политика безопасности

Политика безопасности хранится в SPD (Security Policy Database - База данных политики безопасности). SPD может указать для пакета данных одно из трёх действий: отбросить пакет, не обрабатывать пакет с помощью IPSec, обработать пакет с помощью IPSec. В последнем случае SPD также указывает, какой SA необходимо использовать (если, конечно, подходящий SA уже был создан) или указывает, с какими параметрами должен быть создан новый SA.

ISAKMP/Oakley

IKE

Атаки на AH, ESP и IKE.

Все виды атак на компоненты IPSec можно разделить на следующие группы:

· атаки, эксплуатирующие конечность ресурсов системы (типичный пример - атака "Отказ в обслуживании", Denial-of-service или DOS-атака)

· атаки, использующие особенности и ошибки конкретной реализации IPSec

· атаки, основанные на слабостях самих протоколов AH и ESP

Чисто криптографические атаки можно не рассматривать - оба протокола определяют понятие "трансформ", куда скрывают всю криптографию. Если используемый криптоалгоритм стоек, а определенный с ним трансформ не вносит дополнительных слабостей (это не всегда так, поэтому правильнее рассматривать стойкость всей системы - Протокол-Трансформ-Алгоритм), то с этой стороны все нормально.

Что остается? Replay Attack - воспроизвести атаку - нивелируется за счет использования Порядкового номера (в одном единственном случае это не работает - при использовании ESP без аутентификации и без AH). Далее, порядок выполнения действий (сначала шифрация, потом аутентификация) гарантирует быструю отбраковку "плохих" пакетов (более того, согласно последним исследованиям в мире криптографии, именно такой порядок действий наиболее безопасен, обратный порядок в некоторых, правда очень частных случаях, может привести к потенциальным дырам в безопасности; к счастью, ни SSL, ни IKE, ни другие распространенные протоколы с порядком действий "сначала аутентифицировать, потом зашифровать", к этим частным случаям не относятся, и, стало быть, этих дыр не имеют).

Остается атака Denial-Of-Service (отказ в обслуживании). Как известно, это атака, от которой не существует полной защиты. Тем не менее, быстрая отбраковка плохих пакетов и отсутствие какой-либо внешней реакции на них (согласно RFC) позволяют более-менее хорошо справляться с этой атакой. В принципе, большинству (если не всем) известным сетевым атакам (sniffing, spoofing, hijacking и т.п.) AH и ESP при правильном их применении успешно противостоят. С IKE несколько сложнее. Протокол очень сложный, тяжел для анализа. Кроме того, в силу опечаток (в формуле вычисления HASH_R) при его написании и не совсем удачных решений (тот же HASH_R и HASH_I) он содержит несколько потенциальных "дыр" (в частности, в первой фазе не все Payload в сообщении аутентифицируются), впрочем, они не очень серьезные и ведут, максимум, к отказу в установлении соединения. От атак типа replay, spoofing, sniffing, hijacking IKE более-менее успешно защищается. С криптографией несколько сложнее, - она не вынесена, как в AH и ESP, отдельно, а реализована в самом протоколе. Тем не менее, при использовании стойких алгоритмов и примитивов (PRF), проблем быть не должно. В какой-то степени можно рассматривать как слабость IPsec то, что в качестве единственного обязательного к реализации криптоалгоритма в нынешних спецификациях указывается DES (это справедливо и для ESP, и для IKE), 56 бит ключа которого уже не считаются достаточными. Тем не менее, это чисто формальная слабость - сами спецификации являются алгоритмо-независимыми, и практически все известные вендоры давно реализовали 3DES (а некоторые уже и AES).Таким образом, при правильной реализации, наиболее "опасной" атакой остается отказ в обслуживании.

Оценка протокола

Протокол IPSec получил неоднозначную оценку со стороны специалистов. С одной стороны, отмечается, что протокол IPSec является лучшим среди всех других протоколов защиты передаваемых по сети данных, разработанных ранее (включая разработанный Microsoft PPTP PPTP сетевая технология, которая поддерживает многопротокольные виртуальные частные сети (VPN), позволяя удаленным пользователям безопасно обращаться к корпоративным сетям с помощью коммутируемого соединения, предоставляемого поставщиком услуг Internet (ISP) или с помощью прямого соединения к Internet). С другой стороны, присутствует чрезмерная сложность и избыточность протокола. По мнению аналитиков, протокол является слишком сложным, чтобы быть безопасным. В частности, Niels Ferguson и Bruce Schneier в своей работе "A Cryptographic Evaluation of IPsec - Криптографическое вычисление IPsec” отмечают, что они обнаружили серьёзные проблемы безопасности практически во всех главных компонентах IPsec. Авторы также отмечают, что набор протоколов требует серьёзной доработки для того, чтобы он обеспечивал хороший уровень безопасности. Они также приводят описание ряда атак, использующих как слабости общей схемы обработки данных, так и слабости криптографических алгоритмов.

В этой главе мы рассмотрели некоторые основные моменты, касающиеся протокола сетевой безопасности IPsec. Не лишним будет отметить, что протокол IPsec реализован в операционной системе Linux в качестве проекта Frees\WAN.

2.2.2 VPN

Наилучшее с точки зрения безопасности взаимодействие объектов в распределенной ВС возможно только по выделенному каналу.

VPN (англ. Virtual Private Network -- виртуальная частная сеть) -- логическая сеть, создаваемая поверх другой сети, например Интернет. Несмотря на то, что коммуникации осуществляются по публичным сетям с использованием небезопасных протоколов, за счёт шифрования создаются закрытые от посторонних каналы обмена информацией. Шифрование информации так же способствует защите от анализа передаваемого трафика. Для предотвращения атаки подбором пароля используется система ключей.

Большинство компаний предпочитают не афишировать наличие VPN-сервера в своей сети. И это правильно, поскольку практически ни одна реализация не смогла избежать программистских ошибок и за последние несколько лет было обнаружено множество дыр, но использовать их не так-то просто! Во-первых, необходимо выяснить IP-адрес VPN-севера, а во-вторых, как-то определить тип программного обеспечения и версию реализации.

2.2.3 Антивирусы

Наданный момент существует множество антивирусных программ таких как: «Антивирус Касперского» , Doctor Web, Norton AntiVirus, McAfee, Panda Antivirus, Symantek Antivirus и многие другие.

2.2.4 Контроль за виртуальными соединениями

Взаимодействие объектов РВС по виртуальному каналу позволяет надежно защитить соединение от возможных информационно-разрушающих воздействий по каналам связи. Однако взаимодействие по ВК имеет свои минусы. К минусам относится необходимость контроля за соединением. Если в системе связи удаленных объектов РВС не предусмотреть использование надежных алгоритмов контроля за соединением, то, избавившись от одного типа удаленных атак на соединение ("Подмена доверенного объекта"), можно подставить систему под другую типовую УА - "Отказ в обслуживании". Поэтому для обеспечения надежного функционирования и работоспособности (доступности) каждого объекта распределенной ВС необходимо прежде всего контролировать процесс создания соединения. Как уже говорилось ранее, задача контроля за ВК распадается на две подзадачи:

§ контроль за созданием соединения;

§ контроль за использованием соединения.

Решение второй задачи лежит на поверхности: так как сетевая операционная система не может одновременно иметь бесконечное число открытых ВК, то в том случае, если ВК простаивает в течение определенного системой тайм-аута, происходит его закрытие.

2.2.5 FireWall

Когда Вы соединяете Вашу сеть с Internet или с другой сетью, фактор обеспечения безопасности доступа в Вашу сеть имеет критическое значение. Наиболее эффективный способ защиты при связи с Internet предполагает размещение межсетевого экрана FireWall между Вашей локальной сетью и Internet. Межсетевые экраны реализуют механизмы контроля доступа из внешней сети к внутренней путем фильтрации всего входящего и исходящего трафика, пропуская только авторизованные данные.

Существует три основных типа межсетевых экранов - пакетный фильтр (packet filtering), шлюз на сеансовом уровне (circuit-level gateway) и шлюз на прикладном уровне (application-level gateway). Очень немногие существующие межсетевые экраны могут быть однозначно отнесены к одному из названных типов. Как правило, МСЭ совмещает в себе функции двух или трех типов.

Как уже отмечалось, для того, чтобы эффективно обеспечивать безопасность сети, firewall обязан отслеживать и управлять всем потоком, проходящим через него. Для принятия управляющих решений для TCP/IP-сервисов (то есть передавать, блокировать или отмечать в журнале попытки установления соединений), firewall должен получать, запоминать, выбирать и обрабатывать информацию, полученную от всех коммуникационных уровней и от других приложений.