Рис. 6. Экран как средство разграничения доступа
В простейшем случае экран состоит из двух механизмов, один из которых ограничивает перемещение данных, а второй, наоборот, ему способствует (осуществляет перемещение данных). В общем случае экран (полупроницаемую оболочку) удобно представлять себе как последовательность фильтров. Каждый из них может задержать (не пропустить) данные, а может и сразу "перебросить" их "на другую сторону". Кроме того, допускается передача порции данных на следующий фильтр для продолжения анализа, или обработка данных от имени адресата и возврат результата отправителю (рис.7).
Рис. 7. Экран как последовательность фильтров
Помимо функций разграничения доступа, экраны осуществляют также протоколирование информационных обменов.
Обычно экран не является симметричным, для него определены понятия "внутри" и "снаружи". При этом задача экранирования формулируется как защита внутренней области от потенциально враждебной внешней. Так, межсетевые экраны устанавливают для защиты локальной сети организации, имеющей выход в открытую среду, подобную Internet. Другой пример экрана - устройство защиты порта, контролирующее доступ к коммуникационному порту компьютера.
Экранирование позволяет поддерживать доступность сервисов внутренней области, уменьшая или вообще ликвидируя нагрузку, индуцированную внешней активностью. Уменьшается уязвимость внутренних сервисов безопасности, поскольку первоначально сторонний злоумышленник должен преодолеть экран, где защитные механизмы сконфигурированы особенно тщательно и жестко.
Экранирование дает возможность контролировать также информационные потоки, направленные во внешнюю область, что способствует поддержанию режима конфиденциальности.
Экранирующий маршрутизатор имеет дело с отдельными пакетами данных, поэтому иногда его называют пакетным фильтром. Решения о том, пропустить или задержать данные, принимаются для каждого пакета независимо, на основании анализа полей заголовков сетевого и (быть может) транспортного уровней, путем применения заранее заданной системы правил. Еще один важный компонент анализируемой информации - порт, через который пакет поступил в маршрутизатор.
Современные маршрутизаторы (такие, как продукты компаний Bay Networks или Cisco) позволяют связывать с каждым портом несколько десятков правил и фильтровать пакеты как на входе (при поступлении в маршрутизатор), так и на выходе. В принципе, в качестве пакетного фильтра может использоваться и универсальный компьютер, снабженный несколькими сетевыми картами.
Основные достоинства экранирующих маршрутизаторов - дешевизна (на границе сетей маршрутизатор нужен практически всегда, дело лишь в том, чтобы задействовать его экранирующие возможности) Основной недостаток - ограниченность анализируемой информации и, как следствие, относительная слабость обеспечиваемой защиты.
Экранирующий транспорт позволяет контролировать процесс установления виртуальных соединений и передачу информации по ним. С точки зрения реализации экранирующий транспорт представляет собой довольно простую, а значит, надежную программу. Пример экранирующего транспорта - продукт TCP wrapper.
По сравнению с пакетными фильтрами, экранирующий транспорт обладает большей информацией, поэтому он может осуществлять более тонкий контроль за виртуальными соединениями (например, он способен отслеживать количество передаваемой информации и разрывать соединения после превышения определенного предела, препятствуя тем самым несанкционированному экспорту информации). Аналогично, возможно накопление более содержательной регистрационной информации. Главный недостаток - сужение области применимости, поскольку вне контроля остаются датаграммные протоколы. Обычно экранирующий транспорт применяют в сочетании с другими подходами, как важный дополнительный элемент.
Экранирующий шлюз, функционирующий на прикладном уровне, способен обеспечить наиболее надежную защиту. Как правило, экранирующий шлюз представляет собой универсальный компьютер, на котором функционируют программные агенты - по одному для каждого обслуживаемого прикладного протокола. При подобном подходе, помимо фильтрации, реализуется еще один важнейший аспект экранирования. Субъекты из внешней сети видят только шлюзовой компьютер; соответственно, им доступна только та информация о внутренней сети, которую шлюз считает нужным экспортировать. Шлюз на самом деле экранирует, то есть заслоняет, внутреннюю сеть от внешнего мира. В то же время субъектам внутренней сети кажется, что они напрямую общаются с объектами внешнего мира. Недостаток экранирующих шлюзов - отсутствие полной прозрачности, требующее специальных действий для поддержки каждого прикладного протокола. Примером инструментария для построения экранирующих шлюзов является TIS Firewall Toolkit компании Trusted Information Systems.
В гибридных системах, таких как Firewall-1 компании Sun Microsystems, действительно удается объединить лучшие качества экранирующих систем, то есть получить надежную защиту, сохранить прозрачность для приложений и удержать накладные расходы в разумных пределах. Кроме того, появляются и очень ценные новые возможности, такие как отслеживание передачи информации в рамках датаграммных протоколов.
В
Внешняя сеть
ажным понятием экранирования является зона риска, которая определяется как множество систем, которые становятся доступными злоумышленнику после преодоления экрана или какого-либо из его компонентов. Как правило, для повышения надежности защиты экран реализуют как совокупность элементов, так что "взлом" одного из них еще не открывает доступ ко всей внутренней сети. Пример возможной конфигурации многокомпонентного экрана представлен на рис. 8.
Экранирующая подсеть
Внешний экранирующий маршрутизатор
Экранирующий шлюз
Внутренний экранирующий маршрутизатор
Внутренняя сеть
Рис. 8 Многокомпонентный экран
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ УДАЛЕННЫХ АТАК ЧЕРЕЗ СЕТЬ Internet
Особенности функционирования межсетевых экранов
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.
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. 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.
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 (рис. 10). 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.
Локальная сеть
Рис. 10. Схема установления межсетевого экрана
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.
Отметим "врожденные слабости" некоторых распространенных служб Internet, приведенные в литературе.
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 входящие и исходящие пакеты. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP-заголовках пакетов. Процесс инкапсуляции передаваемых данных и формирования TCP- и IP-заголовков пакетов с данными в стеке протоколов TCP/IP показан на рис. 10.
|
