Курс лекций для студентов специальности 050501 Профессиональное обучение (по отраслям) специализация Программное обеспечение вт и ас

Вид материала

Курс лекций

Содержание Методы защиты от удаленных атак в сети Internet Защита от анализа сетевого трафика Защита от ложного объекта Защита от отказа в обслуживании 7.6.2. Программно-аппаратные методы защиты от удаленных атак в сети Internet Экран - это средство разграничения доступа клиентов из одного множества к серверам из другого множества 1. Многоуровневая фильтрация сетевого трафика 2. Proxy-схема с дополнительной идентификацией и аутентификацией пользователей на Firewall-хосте 3. Создание приватных сетей (Private Virtual Network - PVN) с "виртуальными" IP-адресами (NAT - Network Address Translation) Современные требования к межсетевым экранам Классификация анализируемых межсетевых экранов Особенности современных межсетевых экранов Тип межсетевого экрана Экранирующий шлюз (ЭШ) Экранирующие подсети (ЭП) Сертификация межсетевых экранов 7.6.2.2 Программные методы защиты, применяемые в сети Internet SSL (Secure Socket Layer) - разработка компании Netscape - универсальный IP Alert-1 Функциональные возможности сетевого монитора безопасности IP Alert-1 ... Полное содержание

Подобный материал:

• Методические указания к выполнению выпускных квалификационных работ для студентов всех, 1501.21kb.
• Методические указания для студентов, обучающихся специальности 050501 Профессиональное, 355.9kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «История экономических учений» для специальности, 307.03kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «Банковское дело» для специальности 050501., 574.52kb.
• Программа учебной дисциплины «Маркетинг» для специальности 050501. 18 Профессиональное, 330kb.
• Программа курса для студентов вузов специальности 050501, 130.04kb.
• Программа учебной дисциплины «Бизнес-планирование» для специальности 050501. 18 Профессиональное, 216.06kb.
• Методические рекомендации по организации и выполнению индивидуального профессионального, 344.1kb.
• Учебно-методическое пособие для студентов заочного отделения, обучающихся по специальности, 1219.18kb.
• Контрольная работа для студентов заочного отделения по специальности 050501 «Профессиональное, 81.21kb.

Методы защиты от удаленных атак в сети Internet

7.6.1 Административные методы защиты от удаленных атак

Для защиты системы от разного рода удаленных воздействий самым правильным шагом в этом направлении будет приглашение специалиста по информационной безопасности, который вместе с системным администратором системы постарается решить весь комплекс задач по обеспечению требуемого необходимого уровня безопасности для распределенной ВС. Это довольно сложная комплексная задача, для решения которой необходимо определить, что (список контролируемых объектов и ресурсов РВС), от чего (анализ возможных угроз данной РВС) и как (выработка требований, определение политики безопасности и выработка административных и программно-аппаратных мер по обеспечению на практике разработанной политики безопасности) защищать.

Наиболее простыми и дешевыми являются административные методы защиты от информационно-разрушающих воздействий. В следующих пунктах рассматриваются возможные административные методы защиты от описанных выше удаленных атак на хосты Internet (в общем случае на IP-сети).

Защита от анализа сетевого трафика

Данный вид атаки, позволяющий кракеру при помощи программного прослушивания канала передачи сообщений в сети перехватывать любую информацию, которой обмениваются удаленные пользователи, если по каналу передаются только нешифрованные сообщения. Также было показано, что базовые прикладные протоколы удаленного доступа TELNET и FTP не предусматривают элементарную криптозащиту передаваемых по сети даже идентификаторов (имен) и аутентификаторов (паролей) пользователей. Поэтому администраторам сетей, очевидно, можно порекомендовать не допускать использование этих базовых протоколов для предоставления удаленного авторизованного доступа к ресурсам своих систем и считать анализ сетевого трафика той постоянно присутствующей угрозой, которую невозможно устранить, но можно сделать ее осуществление по сути бессмысленным, применяя стойкие криптоалгоритмы защиты IP-потока.

Защита от ложного объекта

Использование в сети Internet службы DNS в ее нынешнем виде может позволить кракеру получить глобальный контроль над соединениями путем навязывания ложного маршрута через хост кракера - ложный DNS-сервер. Осуществление этой удаленной атаки, основанной на потенциальных уязвимостях службы DNS, может привести к катастрофическим последствиям для огромного числа пользователей Internet и стать причиной массового нарушения информационной безопасности данной глобальной сети.

Ни административно, ни программно нельзя защититься от атаки на существующую версию службы DNS. Оптимальным с точки зрения безопасности решением будет вообще отказаться от использования службы DNS в вашем защищенном сегменте! Конечно, совсем отказаться от использования имен при обращении к хостам для пользователей будет очень не удобно. Поэтому можно предложить следующее компромиссное решение: использовать имена, но отказаться от механизма удаленного DNS-поиска. Это возвращение к схеме, использовавшейся до появления службы DNS с выделенными DNS-серверами. Тогда на каждой машине в сети существовал hosts файл, в котором находилась информация о соответствующих именах и IP-адресах всех хостов в сети. Очевидно, что на сегодняшний день администратору можно внести в подобный файл информацию о лишь наиболее часто посещаемых пользователями данного сегмента серверах сети. Поэтому использование на практике данного решения чрезвычайно затруднено и, видимо, нереально (что, например, делать с броузерами, которые используют URL с именами?).

Для затруднения осуществления данной удаленной атаки можно предложить администраторам использовать для службы DNS вместо протокола UDP, который устанавливается по умолчанию, протокол TCP (хотя из документации далеко не очевидно, как его сменить). Это существенно затруднит для атакующего передачу на хост ложного DNS-ответа без приема DNS-запроса.

Защита от отказа в обслуживании

Как не раз уже отмечалось, нет и не может быть приемлемых способов защиты от отказа в обслуживании в существующем стандарте IPv4 сети Internet. Это связано с тем, что в данном стандарте невозможен контроль за маршрутом сообщений. Поэтому невозможно обеспечить надежный контроль за сетевыми соединениями, так как у одного субъекта сетевого взаимодействия существует возможность занять неограниченное число каналов связи с удаленным объектом и при этом остаться анонимным. Из-за этого любой сервер в сети Internet может быть полностью парализован при помощи удаленной атаки «отказ в обслуживании».

Единственное, что можно предложить для повышения надежности работы системы, подвергаемой данной атаке, - это использовать как можно более мощные компьютеры. Чем больше число и частота работы процессоров, чем больше объем оперативной памяти, тем более надежной будет работа сетевой ОС, когда на нее обрушится направленный "шторм" ложных запросов на создание соединения. Кроме того, необходимо использование соответствующих вашим вычислительным мощностям операционных систем с внутренней очередью, способной вместить большое число запросов на подключение. Ведь от того, что вы, например, поставите на суперЭВМ операционную систему Linux или Windows NT, у которых длина очереди для одновременно обрабатываемых запросов около 10, а тайм-аут очистки очереди несколько минут, то, несмотря на все вычислительные мощности компьютера, ОС будет полностью парализована атакующим.

Общий вывод по противодействию данной атаки в существующем стандарте IPv4 следующий: просто расслабьтесь и надейтесь на то, что вы ни для кого не представляете интереса, или покупайте суперЭВМ с соответствующей ей сетевой ОС.

7.6.2. Программно-аппаратные методы защиты от удаленных атак в сети Internet

К программно-аппаратным средствам обеспечения информационной безопасности средств связи в вычислительных сетях относятся:

• аппаратные шифраторы сетевого трафика;
  
• методика Firewall, реализуемая на базе программно-аппаратных средств;
  
• защищенные сетевые криптопротоколы;
  
• программно-аппаратные анализаторы сетевого трафика;
  
• защищенные сетевые ОС.
  

Существует огромное количество литературы, посвященной этим средствам защиты, предназначенным для использования в сети Internet (за последние два года практически в каждом номере любого компьютерного журнала можно найти статьи на эту тему).

7.6.2.1 Методика Firewall как основное программно-аппаратное средство осуществления сетевой политики безопасности в выделенном сегменте IP-сети


Межсетевое экранирование следует рассматривать как самостоятельный (причем принципиально важный) сервис безопасности. Сетевые реализации данного сервиса, называемые межсетевые экранами (предлагаемый перевод английского термина firewall), распространены весьма широко; сложилась терминология, оформилась классификация механизмов.

Формальная постановка задачи экранирования состоит в следующем. Пусть имеется два множества информационных систем. Экран - это средство разграничения доступа клиентов из одного множества к серверам из другого множества. Экран выполняет свои функции, контролируя все информационные потоки между двумя множествами систем.

В простейшем случае экран состоит из двух механизмов, один из которых ограничивает перемещение данных, а второй, наоборот, ему способствует (то есть осуществляет перемещение данных). В более 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.

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 до и независимо от всех прочих системных защитных средств.

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. Кроме того, экранирующая система, в отличие от универсальной, может быть устроена более простым и, следовательно, более безопасным образом. Экранирование дает возможность контролировать также информационные потоки, направленные во внешнюю область, что способствует поддержанию режима конфиденциальности.  

Важным 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.

Таким образом, межсетевое экранирование и с точки зрения сочетания с другими сервисами безопасности, и с точки зрения внутренней организации использует идею многоуровневой защиты, за счет чего внутренняя сеть оказывается в пределах зоны риска только в случае преодоления злоумышленником нескольких, no-разноиу организованных защитных рубежей.

В общем случае методика Firewall реализует следующие основные три функции:

1. Многоуровневая фильтрация сетевого трафика

Фильтрация обычно осуществляется на трех уровнях OSI:

сетевом (IP);
транспортном (TCP, UDP);
прикладном (FTP, TELNET, HTTP, SMTP и т. д.).

Фильтрация сетевого трафика является основной функцией систем Firewall и позволяет администратору безопасности сети централизованно осуществлять необходимую сетевую политику безопасности в выделенном сегменте IP-сети, то есть, настроив соответствующим образом Firewall, можно разрешить или запретить пользователям как доступ из внешней сети к соответствующим службам хостов или к хостам, находящихся в защищаемом сегменте, так и доступ пользователей из внутренней сети к соответствующим ресурсам внешней сети. Можно провести аналогию с администратором локальной ОС, который для осуществления политики безопасности в системе назначает необходимым образом соответствующие отношения между субъектами (пользователями) и объектами системы (файлами, например), что позволяет разграничить доступ субъектов системы к ее объектам в соответствии с заданными администратором правами доступа. Те же рассуждения применимы к Firewall-фильтрации: в качестве субъектов взаимодействия будут выступать IP-адреса хостов пользователей, а в качестве объектов, доступ к которым необходимо разграничить, - IP-адреса хостов, используемые транспортные протоколы и службы предоставления удаленного доступа.

2. Proxy-схема с дополнительной идентификацией и аутентификацией пользователей на Firewall-хосте

Proxy-схема позволяет, во-первых, при доступе к защищенному Firewall сегменту сети осуществить на нем дополнительную идентификацию и аутентификацию удаленного пользователя и, во-вторых, является основой для создания приватных сетей с виртуальными IP-адресами. Смысл proxy-схемы состоит в создании соединения с конечным адресатом через промежуточный proxy-сервер (proxy от англ. полномочный) на хосте Firewall. На этом proxy-сервере и может осуществляться дополнительная идентификация абонента.

3. Создание приватных сетей (Private Virtual Network - PVN) с "виртуальными" IP-адресами (NAT - Network Address Translation)

В том случае, если администратор безопасности сети считает целесообразным скрыть истинную топологию своей внутренней IP-сети, то ему можно порекомендовать использовать системы Firewall для создания приватной сети (PVN-сеть). Хостам в PVN-сети назначаются любые "виртуальные" IP-адреса. Для адресации во внешнюю сеть (через Firewall) необходимо либо использование на хосте Firewall описанных выше proxy-серверов, либо применение специальных систем роутинга (маршрутизации), только через которые и возможна внешняя адресация. Это происходит из-за того, что используемый во внутренней PVN-сети виртуальный IP-адрес, очевидно, не пригоден для внешней адресации (внешняя адресация - это адресация к абонентам, находящимся за пределами PVN-сети). Поэтому proxy-сервер или средство роутинга должно осуществлять связь с абонентами из внешней сети со своего настоящего IP-адреса. Кстати, эта схема удобна в том случае, если вам для создания IP-сети выделили недостаточное количество IP-адресов (в стандарте IPv4 это случается сплошь и рядом, поэтому для создания полноценной IP-сети с использованием proxy-схемы достаточно только одного выделенного IP-адреса для proxy-сервера).

Итак, любое устройство, реализующее хотя бы одну из этих функций Firewall-методики, и является Firewall-устройством. Например, ничто не мешает вам использовать в качестве Firewall-хоста компьютер с обычной ОС FreeBSD или Linux, у которой соответствующим образом необходимо скомпилировать ядро ОС. Firewall такого типа будет обеспечивать только многоуровневую фильтрацию IP-трафика. Другое дело, предлагаемые на рынке мощные Firewall-комплексы, сделанные на базе ЭВМ или мини-ЭВМ, обычно реализуют все функции Firewall-мето-дики и являются полнофункциональными системами Firewall. На следующем рисунке изображен сегмент сети, отделенный от внешней сети полнофункциональным Firewall-хостом.


Рис. 7.5. Обобщенная схема полнофункционального хоста Firewall.

Однако администраторам IP-сетей, поддавшись на рекламу систем Firewall, не стоит заблуждаться на тот счет, что Firewall это гарантия абсолютной защиты от удаленных атак в сети Internet. Firewall - не столько средство обеспечения безопасности, сколько возможность централизованно осуществлять сетевую политику разграничения удаленного доступа к доступным ресурсам вашей сети.


Современные требования к межсетевым экранам

1. Основное требование — это обеспечение безопасности внутренней (защищаемой) сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи.

2. Экранирующая система должна обладать мощными и гибкими средствами управления для простого и полного проведения в жизнь политики безопасности организации.

3. Межсетевой экран должен работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий.

4. Процессор межсетевого экрана должен быть быстродействующим, работать достаточно эффективно и успевать обрабатывать весь входящий и исходящий поток в пиковых режимах, чтобы его нельзя было блокировать большим количеством вызовов и нарушить его работу.

5. Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от любых несанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к конфиденциальной информации в организации.

6. Система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать проведение единой политики безопасности для удаленных филиалов.

7. Межсетевой экран должен иметь средства авторизации доступа пользователей через внешние подключения, что является необходимым в случаях работы сотрудников организации в командировках.

Классификация анализируемых межсетевых экранов

Как известно, для проведения сравнительного анализа необходимо, в первую очередь, провести классификацию анализируемых средств. Поскольку межсетевые экраны ориентированы на защиту информации в открытых сетях типа Интернет/Интранет, основой подхода служит семиуровневая модель ISO/OSI (Международной организации по стандартизации). В соответствии с этой моделью МЭ классифицируются по тому, на каком уровне производится фильтрация: канальном, сетевом, транспортном, сеансовом или прикладном. Поэтому можно говорить об экранирующих концентраторах (канальный уровень), маршрутизаторах (сетевой уровень), транспортном экранировании (транспортный уровень), шлюзах сеансового уровня (сеансовый уровень) и прикладных экранах (прикладной уровень).

Необходимо отметить, что в настоящее время наряду с одноуровневыми межсетевыми экранами все большую популярность приобретают комплексные экраны, охватывающие уровни от сетевого до прикладного, поскольку подобные продукты соединяют в себе лучшие свойства одноуровневых экранов разных видов. На схеме 1 представлена структура информационного экранирования между двумя системами при использовании эталонной модели ISO/OSI.


Особенности современных межсетевых экранов

Результаты более тонкого сравнительного анализа различных типов межсетевых экранов приведены в табл. 1.

Таблица 1 Особенности межсетевых экранов

Тип межсетевого экрана	Принцип работы	Достоинства	Недостатки
Экранирующие маршрутизаторы (брандмауэры с фильтрацией пакетов)	Фильтрация пакетов осуществляется в соответствии с IP- заголовком пакета по критерию: то, что явно не запрещено, является разрешенным. Анализируемой информацией является: - адрес отправителя; - адрес получателя; - информация о приложении или протоколе; - номер порта источника; - номер порта получателя.	· Низкая стоимость · Минимальное влияние на производительность сети · Простота конфигурации и установки · Прозрачность для программного обеспечения	· Уязвимость механизма защиты для различных видов сетевых атак, таких как подделка исходных адресов пакетов, несанкционированное изменение содержимого пакетов · Отсутствие в ряде продуктов поддержки журнала регистрации событий и средств аудита
Экранирующий шлюз (ЭШ)	Информационный обмен происходит через хост-бастион, установленный между внутренней и внешней сетями, который принимает решения о возможности маршрутизации трафика. ЭШ бывают двух типов: сеансового и прикладного уровня	· Отсутствие сквозного прохождения пакетов в случае сбоев · Усиленные, по сравнению с ЭМ, механизмы защиты, позволяющие использовать дополнительные средства аутентификации, как программные, так и аппаратные · Использование процедуры трансляции адресов, позволяющей скрытие адресов хостов закрытой сети	· Использование только мощных хостов-бастионов из-за большого объема вычислений · Отсутствие “прозрачности” из-за того, что ЭШ вносят задержки в процесс передачи и требуют от пользователя процедур аутентификации
Экранирующие подсети (ЭП)	Создается изолированная подсеть, расположенная между внутренней и открытой сетями. Сообщения из открытой сети обрабатываются прикладным шлюзом и попадают в ЭП. После успешного прохождения контроля в ЭП они попадают в закрытую сеть. Запросы из закрытой сети обрабатываются через ЭП аналогично. Фильтрование осуществляется из принципа: то, что не разрешено, является запрещенным	· Возможность скрытия адреса внутренней сети · Увеличение надежности защиты · Возможность создания большого трафика между внутренней и открытой сетями при использовании нескольких  хостов-бастионов в ЭП · “прозрачность” работы для любых сетевых служб и любой структуры внутренней сети	· Использование только мощных хостов-бастионов из-за большого объема вычислений · Техническое обслуживание (установка, конфигурирование) может осуществляться только специалистами

Как видно из табл.1 межсетевой экран является наиболее распространенным средством усиления традиционных средств защиты от несанкционированного доступа и используется для обеспечения защиты данных при организации межсетевого взаимодействия. Конкретные реализации МЭ в значительной степени зависят от используемых вычислительных платформ, но, тем не менее, все системы этого класса используют два механизма, один из которых обеспечивает блокировку сетевого трафика, а второй, наоборот, разрешает обмен данными. При этом некоторые версии МЭ делают упор на блокировании нежелательного трафика, а другие — на регламентировании разрешенного межмашинного обмена.

Межсетевой экран FireWall/Plus предназначен для решения трех основных задач:

• защита ресурсов корпоративных сетей от атак со стороны Internet;
  
• реализация мер безопасности (для выделенного сервера/группы серверов);
  
• разделение сегментов внутренней сети для предотвращения попыток НСД со стороны внутреннего пользователя.
  

Существенной особенностью данного МЭ является возможность работы с более 390 протоколами различных уровней. Благодаря мощному встроенному языку написания фильтров имеется возможность описать любые условия фильтрации. Такая особенность позволяет более эффективно решать задачи разделения сегментов корпоративной сети, в которой используются продукты, работающие со стеками TCP/IP, IPX, DECNet протоколов. Механизм описания протоколов прикладного уровня позволяет создать специфические схемы разграничения доступа пользователей. FireWall/Plus обеспечивает защиту при работе с Web, FTR, URL, приложениями ActiveX и Java, а также с электронной почтой.

Межсетевой экран FireWall/Plus обеспечивает обнаружение и борьбу со следующими атаками:

• Атаки на аутентификацию сервера;
  
• атаки на протокол finger (с внешней и внутренней стороны);
  
• определение номера начального пакета соединения TCP;
  
• незаконная переадресация;
  
• атаки на DNS-доступ;
  
• атаки на FTR-аутентификацию;
  
• атаки на несанкционированную пересылку файлов;
  
• атаки на удаленную перезагрузку;
  
• подмена IP-адресов;
  
• спуфинг МАС-адреса;
  
• атаки на доступность (шторм запросов);
  
• атаки на резервный порт сервера;
  
• атаки с помощью серверов удаленного доступа;
  
• атаки на анонимный FTR-доступ.
  

Такое количество блокируемых атак определяется прежде всего тем, что FireWall/Plus поддерживает три метода преобразования сетевых адресов: один к одному; один ко многим; многие ко многим. Ему не нужен собственный IP-адрес. Эта особенность делает его полностью прозрачным в сети и практически неуязвимым при различных атаках. Рассмотренные возможности межсетевого экрана FireWall/Plus, являющегося представителем современного поколения МЭ, показывают, насколько динамично развивается данное направление средств защиты.

Сертификация межсетевых экранов

В настоящее время Гостехкомиссией России принят рабочий документ “Средства вычислительной техники. Межсетевые экраны. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации”. Этот документ позволяет не только упорядочить требования по защите информации, предъявляемые к межсетевым экранам, но и сопоставлять защитные свойства изделий этого вида.

С учетом перспектив в области сертификации средств защиты информации под руководством Гостехкомиссии России Центром безопасности информации (г. Юбилейный Московской области) организована разработка типовой методики по проведению сертификационных испытаний межсетевых экранов. Эта методика прошла испытания в ряде лабораторий, аккредитованных в системе сертификации Гостехкомиссии России. В настоящее время на российском рынке уже появились сертифицированные межсетевые экраны высокого класса защищенности, в том числе “Застава-Джет” (2 класс), “Застава” и “AltaVista Firewall 97” (3 класс защищенности). Эти изделия обеспечивают надежную защиту информационных ресурсов от несанкционированного доступа.


7.6.2.2 Программные методы защиты, применяемые в сети Internet

К программным методам защиты в сети Internet можно отнести прежде всего защищенные криптопротоколы, с использованием которых появляется возможность надежной защиты соединения. В следующем пункте пойдет речь о существующих на сегодняшний день в Internet подходах и основных, уже разработанных, криптопротоколах.

К иному классу программных методов защиты от удаленных атак относятся существующие на сегодняшний день программы, основная цель которых - анализ сетевого трафика на предмет наличия одного из известных активных удаленных воздействий.

1. SKIP-технология и криптопротоколы SSL, S-HTTP как основное средство защиты соединения и передаваемых данных в сети Internet

Очевидно, что одна из основных причин успеха удаленных атак на распределенные ВС кроется в использовании сетевых протоколов обмена, которые не могут надежно идентифицировать удаленные объекты, защитить соединение и передаваемые по нему данные. Поэтому совершенно естественно, что в процессе функционирования Internet были созданы различные защищенные сетевые протоколы, использующие криптографию как с закрытым, так и с открытым ключом. Классическая криптография с симметричными криптоалгоритмами предполагает наличие у передающей и принимающей стороны симметричных (одинаковых) ключей для шифрования и дешифрирования сообщений. Эти ключи предполагается распределить заранее между конечным числом абонентов, что в криптографии называется стандартной проблемой статического распределения ключей. Очевидно, что применение классической криптографии с симметричными ключами возможно лишь на ограниченном множестве объектов. В сети Internet для всех ее пользователей решить проблему статического распределения ключей, очевидно, не представляется возможным. Однако одним из первых защищенных протоколов обмена в Internet был протокол Kerberos, основанный именно на статическом распределении ключей для конечного числа абонентов. Таким же путем, используя классическую симметричную криптографию, вынуждены идти наши спецслужбы, разрабатывающие свои защищенные криптопротоколы для сети Internet. Это объясняется тем, что почему-то до сих пор нет гостированного криптоалгоритма с открытым ключом. Везде в мире подобные стандарты шифрования давно приняты и сертифицированы, а мы, видимо, опять идем другим путем!

Итак, понятно, что для того, чтобы дать возможность защититься всему множеству пользователей сети Internet, а не ограниченному его подмножеству, необходимо использовать динамически вырабатываемые в процессе создания виртуального соединения ключи при использовании криптографии с открытым ключом. Далее мы рассмотрим основные на сегодняшний день подходы и протоколы, обеспечивающие защиту соединения.

SKIP (Secure Key Internet Protocol)-технологией называется стандарт инкапсуляции IP-пакетов, позволяющий в существующем стандарте IPv4 на сетевом уровне обеспечить защиту соединения и передаваемых по нему данных. Это достигается следующим образом: SKIP-пакет представляет собой обычный IP-пакет, поле данных которого представляет из себя SKIP-заголовок определенного спецификацией формата и криптограмму (зашифрованные данные). Такая структура SKIP-пакета позволяет беспрепятственно направлять его любому хосту в сети Internet (межсетевая адресация происходит по обычному IP-заголовку в SKIP-пакете). Конечный получатель SKIP-пакета по заранее определенному разработчиками алгоритму расшифровывает криптограмму и формирует обычный TCP- или UDP-пакет, который и передает соответствующему обычному модулю (TCP или UDP) ядра операционной системы. В принципе, ничто не мешает разработчику формировать по данной схеме свой оригинальный заголовок, отличный от SKIP-заголовка.

S-HTTP (Secure HTTP) - это разработанный компанией Enterprise Integration Technologies (EIT) специально для Web защищенный HTTP-протокол. Протокол S-HTTP позволяет обеспечить надежную криптозащиту только HTTP-документов Web-севера и функционирует на прикладном уровне модели OSI. Эта особенность протокола S-HTTP делает его абсолютно специализированным средством защиты соединения, и, как следствие, невозможное его применение для защиты всех остальных прикладных протоколов (FTP, TELNET, SMTP и др.). Кроме того, ни один из существующих на сегодняшний день основных Web-броузеров (ни Netscape Navigator 3.0, ни Microsoft Explorer 3.0) не поддерживают данный протокол.

SSL (Secure Socket Layer) - разработка компании Netscape - универсальный протокол защиты соединения, функционирующий на сеансовом уровне OSI. Этот протокол, использующий криптографию с открытым ключом, на сегодняшний день, по нашему мнению, является единственным универсальным средством, позволяющим динамически защитить любое соединение с использованием любого прикладного протокола (DNS, FTP, TELNET, SMTP и т. д.). Это связано с тем, что SSL, в отличие от S-HTTP, функционирует на промежуточном сеансовом уровне OSI (между транспортным - TCP, UDP, - и прикладным - FTP, TELNET и т. д.). При этом процесс создания виртуального SSL-соединения происходит по схеме Диффи и Хеллмана (п. 6.2), которая позволяет выработать криптостойкий сеансовый ключ, используемый в дальнейшем абонентами SSL-соединения для шифрования передаваемых сообщений. Протокол SSL сегодня уже практически оформился в качестве официального стандарта защиты для HTTP-соединений, то есть для защиты Web-серверов. Его поддерживают, естественно, Netscape Navigator 3.0 и, как ни странно, Microsoft Explorer 3.0 (вспомним ту ожесточенную войну броузеров между компаниями Netscape и Microsoft). Конечно, для установления SSL-соединения с Web-сервером еще необходимо и наличие Web-сервера, поддерживающего SSL. Такие версии Web-серверов уже существуют (SSL-Apachе, например). В заключении разговора о протоколе SSL нельзя не отметить следующий факт: законами США до недавнего времени был запрещен экспорт криптосистем с длиной ключа более 40 бит (недавно он был увеличен до 56 бит). Поэтому в существующих версиях броузеров используются именно 40-битные ключи. Криптоаналитиками путем экспериментов было выяснено, что в имеющейся версии протокола SSL шифрование с использованием 40-битного ключа не является надежной защитой для передаваемых по сети сообщений, так как путем простого перебора (2⁴⁰ комбинаций) этот ключ подбирается за время от 1,5 (на суперЭВМ Silicon Graphics) до 7 суток (в процессе вычислений использовалось 120 рабочих станций и несколько мини ЭВМ).

Итак, очевидно, что повсеместное применение этих защищенных протоколов обмена, особенно SSL (конечно, с длиной ключа более 40 бит), поставит надежный барьер на пути всевозможных удаленных атак и серьезно усложнит жизнь кракеров всего мира. Однако весь трагизм сегодняшней ситуации с обеспечением безопасности в Internet состоит в том, что пока ни один из существующих криптопротоколов (а их уже немало) не оформился в качестве единого стандарта защиты соединения, который поддерживался бы всеми производителями сетевых ОС! Протокол SSL, из имеющихся на сегодня, подходит на эту роль наилучшим образом. Если бы его поддерживали все сетевые ОС, то не потребовалось бы создание специальных прикладных SSL-совместимых серверов (DNS, FTP, TELNET, WWW и др.). Если не договориться о принятии единого стандарта на защищенный протокол сеансового уровня, то тогда потребуется принятие многих стандартов на защиту каждой отдельной прикладной службы. Например, уже разработан экспериментальный, никем не поддерживаемый протокол Secure DNS. Также существуют экспериментальные SSL-совместимые Secure FTP- и TELNET-серверы. Но все это без принятия единого поддерживаемого всеми производителями стандарта на защищенный протокол не имеет абсолютно никакого смысла. А на сегодняшний день производители сетевых ОС не могут договориться о единой позиции на эту тему и, тем самым, перекладывают решение этих проблем непосредственно на пользователей Internet и предлагают им решать свои проблемы с информационной безопасностью так, как тем заблагорассудится!

2. Сетевой монитор безопасности IP Alert-1

Необходимо программное средство защиты, осуществляющее комплексный контроль (мониторинг) на канальном уровне за всем потоком передаваемой по сети информации с целью обнаружения всех типов удаленных воздействий. Исследование рынка программного обеспечения сетевых средств защиты для Internet выявило тот факт, что подобных комплексных средств обнаружения удаленных воздействий по нашим сведениям не существует, а те, что имеются, предназначены для обнаружения воздействий одного конкретного типа. Поэтому и была начата разработка средства контроля сегмента IP-сети, предназначенного для использования в сети Internet и получившее следующее название: сетевой монитор безопасности IP Alert-1. Основная задача этого средства, программно анализирующего сетевой трафик в канале передачи, состоит не в отражении осуществляемых по каналу связи удаленных атак, а в их обнаружении, протоколировании (ведении файла аудита с протоколированием в удобной для последующего визуального анализа форме всех событий, связанных с удаленными атаками на данный сегмент сети) и незамедлительным сигнализировании администратору безопасности в случае обнаружения удаленной атаки. Основной задачей сетевого монитора безопасности IP Alert-1 является осуществление контроля за безопасностью соответствующего сегмента сети Internet.

Сетевой монитор безопасности IP Alert-1 обладает следующими функциональными возможностями и позволяет, путем сетевого анализа, обнаружить следующие удаленные атаки на контролируемый им сегмент сети Internet.

Функциональные возможности сетевого монитора безопасности IP Alert-1

1. Контроль за соответствием IP- и Ethernet-адресов в пакетах, передаваемых хостами, находящимися внутри контролируемого сегмента сети.

2. Контроль за корректным использованием механизма удаленного ARP-поиска.

3. Контроль за корректным использованием механизма удаленного DNS-поиска.

4. Контроль на наличие ICMP Redirect сообщения.

5. Контроль за корректностью попыток удаленного подключения путем анализа передаваемых запросов.

Эта функция позволяет обнаружить, во-первых, попытку исследования закона изменения начального значения идентификатора TCP-соединения - ISN , во-вторых, удаленную атаку "отказ в обслуживании" , осуществляемую путем переполнения очереди запросов на подключение, и, в-третьих, направленный "шторм" ложных запросов на подключение (как TCP, так и UDP), приводящий также к отказу в обслуживании.

7.7 Удаленные атаки на телекоммуникационные службы

Интернет - это сеть UNIX-машин. Поэтому большинством всех проблем, которые возникают сегодня в Сети, - и особенно проблемами безопасности - мы должны быть "благодарны" UNIX.

7.7.1 Направления атак и типовые сценарии их осуществления в ОС UNIX

Рассмотрим второй подвид атак, осуществляемых в сети - атаки на телекоммуникационные службы удаленных компьютеров. Эти компьютеры могут находиться на другом континенте или быть в соседней с вами комнате - это никак не может быть вами замечено, кроме, может быть, скорости ответа на ваши запросы.

Итак, какие же цели преследует кракер, атакующий извне ваш компьютер? Видимо, их может быть несколько:

1. 
   получить доступ к важной информации, хранящейся на удаленном компьютере.
   
2. получить доступ к ресурсам удаленной системы. Это может быть как процессорное время, так и дисковое пространство (например, для организации пиратского ftp-сайта (site).
   
3. иметь плацдарм для осуществления цели 1), но для атаки на другой компьютер - тогда в журналах атакованного компьютера будет значиться, что атака осуществлялась с вашего адреса;
   
4. как пробный шар, отладка механизмов атак на другие хосты.
   

Теперь рассмотрим основные пути получения взломщиком несанкционированного доступа на компьютер.

Как известно, в UNIX различают два вида пользователей - обычный пользователь, имеющий права на доступ в рамках своего идентификатора (UID, user id) и членства в группе (GID, group ID) (в UNIX каждый пользователь в текущий момент может быть членом только одной группы, соответственно, он имеет один UID и один GID); а также так называемый суперпользователь (root), имеющий неограниченные права (UID и GID у него равны специальному значению 0). По мере развития среди обычных пользователей выделились так называемые специальные пользователи. Они обычно имеют зарезервированные имена (например, guest, bin, uucp и т.п.) и номера UID и GID (например, они всегда меньшие 100). Хотя нет никакого особого механизма в защите UNIX, отличающего специального пользователя от обычного можно сказать, что первый имеет еще меньшие права, чем второй. В частности, специальным пользователям обычно нельзя зайти в систему нормальным образом. Самым интересным для нас примером специального пользователя является анонимный пользователь ftp, который так и называется - anonymous или ftp.

Наконец, условно к категории пользователей можно отнести человека, удаленно подключившегося (обычно по протоколу TELNET) к вашей машине и взаимодействующего с одной из программ-демонов (в современной терминологии такие программы называются серверами). Эти программы обычно стартуют при загрузке машины, чаще всего от имени суперпользователя и всегда активны как процессы. Это позволяет пользователю в любой момент времени удаленно подключаться к ним, но при этом он не имеет никаких прав на чтение/запись информации на вашем компьютере, он вообще не идентифицируется системой UNIX (командой who). Однако он может исполнять некоторые команды - не программы UNIX, а команды-запросы к тому демону, к которому он подключен. Так, подключившись по протоколу TELNET на 25 порт, можно вводить команды SMTP-сервера, например, mail или expn. Последний тип пользователя (назовем его псевдопользователь) оказывается чуть ли не самым важным для нашего рассмотрения, т.к., не обладая никакими правами (и обязанностями тоже, кстати - от него не требуется аутентификация, учет по нему тоже не ведется), он взаимодействует с демонами, которые практически всегда имеют полномочия суперпользователя.

Итак, условно иерархию пользователей на UNIX-машине можно представить как:

1. 
   Суперпользователь - неограниченные права.
   
2. Обычный пользователь - права, ограниченные ему суперпользователем.
   
3. Специальный пользователь - права, ограниченные ему суперпользователем для работы с конкретным приложением.
   
4. Псевдопользователь - нет никаких прав, он вообще не идентифицируется системой.
   

Очевидно, что любой пользователь Интернет всегда имеет привилегии уровня 3 на вашем хосте, а также, если поддерживается соответствующий сервис, привилегии уровня 2.

Таким образом, задачей хакера будет являться несанкционированное получение привилегий более высокого уровня. (Заметим, кстати, что вовсе необязательно конечной целой хакера является получение именно привилегий суперпользователя - вирус Морриса, например, даже и не пытался сделать этого.) Эту задачу он, очевидно, может попытаться решить различными путями: либо получить сразу требуемые привилегии, либо постепенно наращивать их. Рассмотрим далее типовые сценарии их получения и средства UNIX, делающие их возможными.

1. " Сразу в дамки" - имея привилегии уровня 3, хакер получает права суперпользователя. Как уже отмечалось, такой фантастический прыжок возможен "благодаря" механизму демонов UNIX, отвечающих за обработку удаленных запросов. Т. к. эти демоны выполняются от имени суперпользователя, то все, что надо сделать псевдопользователю - это знать (существующие или найти самому) "дыры" или ошибки в этих демонах, которые позволят эксплуатировать их нестандартным или запрещенным образом. Обычно это сводится к возможности удаленно выполнить от их имени любую команду на атакуемом хосте - какую конкретно, зависит от намерений и характера хакера. Иногда это может быть создание ошибочной ситуации, приводящей к аварийному завершению демона с выдачей дампа памяти на диск, содержащий весьма полезную для хакера информацию (например, кэшированные пароли). Типичными примерами уязвимых демонов были и остаются sendmail, ftpd, fingerd. Новые демоны (типа httpd или talkd) имеют гораздо меньшую историю эксплуатации, соответственно, известно меньшее число их дыр и, соответственно, тем перспективнее они для поиска новых.

2. " Из специального - в обычного или выше" . Этот сценарий очень похож на описанный выше, с тем исключением, что для хакера требуются начальные привилегии уровня 2 (иначе говоря, запущен некоторый дополнительный сервис). Чтобы четко отличать эти атаки от предыдущего типа, будем требовать, что в этом случае злоумышленник всегда проходит некую (пусть примитивную) идентификацию и, возможно, аутентификацию. Это не очень серьезное допущение, большинство хостов поддерживают некоторый удобный (например, анонимный ftp) или необходимый сервис (типа tftp для удаленной загрузки бездисковых станций). Привилегии уровня 2 могут дать возможность хакеру читать некоторые файлы (например, из ~ftp/pub), и, что самое главное, записывать свои файлы на ваш компьютер (в каталог типа ~ftp/incoming). С другой стороны, т. к. Пользователь регистрируется на вашем компьютере, в его файлах-протоколах остается некоторая информация о подключении.

Типичным примером атаки по данному сценарию является атака, которая по протоколу tftp получает файл паролей /etc/passwd, и затем с его помощью подбираются пароли пользователей. Этот пример показывает, что необязательно желаемые привилегии будут получены немедленно, подобные атаки могут лишь создать предпосылки для их возможного получения в дальнейшем.

Хосты, допускающие подобные атаки, также должны считаться катастрофически незащищенными в случае, если используемый в них сервис нельзя отключить без ущерба функционированию системы.

3. " Маловато будет: из обычного - в суперпользователи" . Этот сценарий, пожалуй, наиболее прост, широко распространен и подавляющее большинство сообщений о так назваемых "дырах" в UNIX относится именно к нему. Для его осуществления злоумышленник должен уже быть обычным пользователем (иногда говорят, что он имеет бюджет (account)) на том компьютере, который он собирается взламывать. Это, с одной стороны, серьезное ограничение на масштабность проникновения, с другой стороны, большинство утечек информации происходит через "своих" , через подкупленного сотрудника, который пусть и не имеет больших полномо-чий, но уж входное имя на секретный компьютер у него будет.

Своей осуществимостью атаки данного рода обязаны очередному недостатку безопасности UNIX, который называется механизм SUID/SGID-процессов.

4. " Он слишком многим доверял". Взлом производит обычно псевдопользователь, повышая свои полномочия до обычного, с использованием механизма доверия. Термин "доверие", также оказывающийся одной из важнейших брешей в безопасности UNIX, пришел из тех далеких времен, когда компьютерные системы хотели доверять друг другу. "Доверие" употребляется всякий раз, когда возникает ситуация, в которой хост может позволить пользователю (как правило удаленному) использовать локальные ресурсы без аутентификации (ввода пароля).

7.7.2. Причины существования уязвимостей в UNIX-системах

1. 
   Наличие демонов.
   
2. Механизм SUID/SGID-процессов.
   

Эти механизмы, являющиеся неотъемлемой частью идеологии UNIX, были и будут лакомым кусочком для хакеров, т. к. в этом случае пользователь всегда взаимодействует с процессом, имеющим большие привилегии, чем у него самого, и поэтому любая ошибка или недоработка в нем автоматически ведет к возможности использования этих привилегий.

3. Излишнее доверие.
   

Об этом уже достаточно говорилось выше. Повторим, что в UNIX достаточно много служб, использующих доверие, и они могут тем или иным способом быть обмануты.

К этим трем причинам нельзя не добавить следующую:

4. Человеческий фактор с весьма разнообразными способами его проявления - от легко вскрываемых паролей у обычных пользователей до ошибок у квалифицированных системных администраторов, многие из которых как раз и открывают путь для использования механизмов доверия.
   

Рис. 7.6. Причины уязвимости UNIX при атаках на телекоммуникационные службы.