Комплекс сетевой защиты
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
В современном мире происходит стремительное развитие компьютерной техники и компьютерных технологий. Важное место среди них занимают технологии вычислительных и информационных сетей. Создание и развитие Internet и World Wide Web привело к новому этапу развития информационного общества. Но, с другой стороны, развитие современных сетевых информационных технологий привело к росту числа компьютерных преступлений и связанных с ними хищений информации, а также материальных потерь.
Интернет и World Wide Web совместно открыли новую дверь, через которую хакеры могут удалённо атаковать домашние компьютеры и корпоративные сети и исследовать, копировать или уничтожать находящиеся в них данные. По оценкам экспертов, до 85% сетей, подключённых к Интернету, уязвимы для таких атак.
По результатам одного исследования, посвященного вопросам компьютерных преступлений, около 58% опрошенных пострадали от компьютерных взломов за последний год. Примерно 18% опрошенных из этого числа заявляют, что потеряли более миллиона долларов в ходе нападений, более 66% потерпели убытки в размере 50 тыс. долларов. Свыше 22% атак были нацелены на промышленные секреты или документы, представляющие интерес прежде всего для конкурентов.
С
ростом Интернета и развитием
технологий такие нападения
Информационная безопасность обеспечивается комплексом социально-правовых, морально-этических норм, а также техническими средствами. На техническом уровне для обеспечения защиты сетевых систем, безопасности удалённого доступа и создания надёжных политик безопасности применяются такие средства защиты локальных и корпоративных сетей, как межсетевые экраны (брандмауэры, файерволы, прокси-сервера) (МСЭ), а также более современные средства - системы обнаружения атак (СОА).
Проблема
информационной защиты и безопасности
локальных сетей важна и
Рассматривая техническую проблему безопасности и защиты локальных и корпоративных сетей от атак извне, необходимо рассмотреть проблему сетевой защиты и методы её решения.
2. Задача сетевой защиты и методы её решения
2. 1. Брандмауэр
Межсетевой экран или брандмауэр (по-нем. brandmauer, по-англ. firewall, по-рус. граница огня) - это система или комбинация систем, позволяющих разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Чаще всего эта граница проводится между локальной сетью предприятия и INTERNET, хотя ее можно провести и внутри локальной сети предприятия. Брандмауэр, таким образом, пропускает через себя весь трафик. Для каждого проходящего пакета брандмауэр принимает решение пропускать его или отбросить. Для того чтобы брандмауэр мог принимать эти решения, ему необходимо определить набор правил. О том, как эти правила описываются и какие параметры используются при их описании, речь пойдет чуть позже.
Как правило, брандмауэры функционируют на какой-либо UNIX платформе - чаще всего это BSDI, SunOS, AIX, IRIX и т.д., реже - DOS, VMS, WNT, Windows NT. Из аппаратных платформ встречаются INTEL, Sun SPARC, RS6000, Alpha, HP PA-RISC, семейство RISC процессоров R4400-R5000. Помимо Ethernet, многие брандмауэры поддерживают FDDI, Token Ring, 100Base-T, 100VG-AnyLan, различные серийные устройства. Требования к оперативной памяти и объему жесткого диска зависят от количества машин в защищаемом сегменте сети.
Обычно
в операционную систему, под управлением
которой работает брандмауэр, вносятся
изменения, цель которых - повышение
защиты самого брандмауэра. Эти изменения
затрагивают как ядро ОС, так и
соответствующие файлы
Все брандмауэры можно разделить на три типа:
- Фильтры пакетов (packet filter) – простые и кумулятивные;
- Прокси-брандмауэры и сервера уровня соединения (circuit gateways)
- Шлюзы приложений и сервера прикладного уровня (application gateways)
Все
три категории могут
2. 2. Фильтры пакетов – простые и кумулятивные
Фильтр пакетов — это узел или маршрутизатор, который проверяет каждый пакет на соответствие правилам политики безопасности перед его отправкой в сеть и/ или узел назначения через соответствующий сетевой интерфейс.
Фильтры пакетов принимают решение о том, пропускать пакет или отбросить, просматривая IP-адреса, флаги или номера TCP портов в заголовке этого пакета. IP-адрес и номер порта - это информация сетевого и транспортного уровней соответственно, но пакетные фильтры используют и информацию прикладного уровня, т.к. все стандартные сервисы в TCP/IP ассоциируются с определенным номером порта.
Для
описания правил прохождения пакетов
составляются таблицы типа:
| Действие | тип пакета | адрес источн. | порт источн. | адрес назнач. | порт назнач. | флаги |
Поле
"действие" может принимать
значения пропустить или отбросить.
Тип пакета - TCP, UDP или ICMP. Флаги - флаги
из заголовка IP-пакета.
Поля "порт источника" и "порт назначения"
имеют смысл только для TCP и UDP пакетов.
В первую очередь, фильтры отбрасывают пакеты ICMP, UDP и входящие пакеты SYN/ACK, которые инициируют внутренний сеанс связи. Простые фильтры могут только фильтровать пакеты от узла-отправителя, узла-получателя и от порта-получателя. Более интеллектуальная разновидность фильтров может работать, основываясь на информации о входящем интерфейсе, порте-отправителе и даже анализировать состояния флагов заголовков. В качестве примера фильтров такого типа можно привести простые маршрутизаторы, такие как маршрутизаторы доступа любой серии фирмы Cisco или даже UNIX-станции с установленным демоном-брандмауэром. Если маршрутизатор сконфигурирован для работы с конкретным протоколом, внешние узлы могут использовать данный протокол для установления прямого соединения с внутренними узлами. Большинство маршрутизаторов могут формировать журнал аудита и генерировать сигналы тревоги при обнаружении враждебных действий.
Главным недостатком пакетных фильтров является сложность управления: когда правила становятся достаточно сложными, можно ненароком породить конфликтующие политики безопасности или пропустить нежелательные пакеты. Хакеры прекрасно осведомлены о многочисленных дырах в защите при использовании фильтров. Тем не менее применять фильтры пакетов имеет смысл, главным образом, на передней линии обороны перед брандмауэрами. В настоящее время многие брандмауэры содержат фильтры пакетов, тесно интегрированные в их ядро или в сетевую операционную систему (Internetworking Operating System, IOS).
Кумулятивные фильтры являются усовершенствованными версиями фильтров пакетов, исполняют те же самые функции, что и их предшественники, дополнительно отслеживая информацию о состоянии пакетов (такую, как номер последовательности в протоколе TCP). По существу, кумулятивные фильтры отслеживают информацию о сеансах связи. В качестве примера можно привести брандмауэры PIX фирмы Cisco, Fire Wall-1 фирмы Check Point Software и брандмауэр фирмы Watchguard.
Кумулятивный процесс определяется как анализ данных нижних уровней стека протоколов в целях сравнения текущей сессии с предыдущими с целью обнаружения подозрительной деятельности. В отличие от шлюзов уровня приложения, в кумулятивных фильтрах применяются определяемые пользователем правила, не зависящие от информации о самом приложении. Кроме того, кумулятивная защита меньше загружает процессор, чем анализ на уровне приложения. К сожалению, кумулятивные брандмауэры не распознают отдельные приложения и, следовательно, неспособны применять различные правила к различным приложениям.
2. 3. Прокси-брандмауэры и сервера уровня соединения
Узел
прокси-брандмауэра — это
Термин шлюз часто применяется в качестве синонима прокси-сервера. Обычно прокси-сервер используется в компаниях и предприятиях для сбора всех запросов в Интернете, пересылке их Интернет-серверам, получения от них ответов и, наконец, пересылке ответов исходным адресатам внутри компании (с применением прокси-агентов, устанавливающих и завершающих соединение с удаленными узлами или серверами от имени пользователей).
Сервер уровня соединения представляет из себя транслятор TCP соединения. Пользователь образует соединение с определенным портом на брандмауэре, после чего последний производит соединение с местом назначения по другую сторону от брандмауэра. Во время сеанса этот транслятор копирует байты в обоих направлениях, действуя как провод.
Как правило, пункт назначения задается заранее, в то время как источников может быть много (соединение типа один - много). Используя различные порты, можно создавать различные конфигурации.
Такой
тип сервера позволяет
2. 4. Шлюзы приложений и сервера прикладного уровня
Шлюзы приложений являются усиленной версией прокси-брандмауэров и, как и в случае прокси-брандмауэров, каждое приложение должно быть специально инсталлировано для работы через них. Разница заключается в том, что шлюзы приложений содержат встроенные модули, которые проверяют каждый запрос и ответ. Например, только загружаемые данные могут быть исходящим потоком по протоколу FTP. Шлюзы приложений просматривают все данные на уровне приложения стека протоколов и являются посредниками для внешних пользователей, перехватывая пакеты и пересылая их приложению. Таким образом, внешние пользователи не смогут установить связь напрямую в защищенной зоне. То, что брандмауэр фактически просматривает всю информацию приложения, означает, что он различает такие приложения, как FTP и SMTP. Вследствие этого шлюзы приложений обеспечивают защиту любого приложения, которое они поддерживают.
Брандмауэры с серверами прикладного уровня используют сервера конкретных сервисов (proxy server) - TELNET, FTP и т.д., запускаемые на брандмауэре и пропускающие через себя весь трафик, относящийся к данному сервису. Таким образом, между клиентом и сервером образуются два соединения: от клиента до брандмауэра и от брандмауэра до места назначения. Полный набор поддерживаемых серверов различается для каждого конкретного брандмауэра.
Использование серверов прикладного уровня позволяет решить важную задачу - скрыть от внешних пользователей структуру локальной сети, включая информацию в заголовках почтовых пакетов или службы доменных имен (DNS). Другим положительным качеством является возможность аутентификации на пользовательском уровне (напоминаю, что аутентификация - процесс подтверждения идентичности чего-либо; в данном случае это процесс подтверждения, действительно ли пользователь является тем, за кого он себя выдает).
При описании правил доступа используются такие параметры, как
- название сервиса,
- имя пользователя,
- допустимый временной диапазон использования сервиса,
- компьютеры, с которых можно пользоваться сервисом,
- схемы аутентификации.
Сервера прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, т.к. взаимодействие с внешним миров реализуется через небольшое число прикладных программ, полностью контролирующих весь входящий и выходящий трафик.
2. 5. Системы обнаружения компьютерных атак (СОА)
Не будь уязвимостей в компонентах информационных систем, нельзя было бы реализовать многие атаки и, следовательно, традиционные системы защиты вполне эффективно справлялись бы с возможными атаками. Однако программы пишутся людьми, которым свойственно делать ошибки. Вследствие чего и появляются уязвимости, которые используются злоумышленниками для реализации атак. Однако это только полбеды. Если бы все атаки строились по модели "один к одному" (т. е. "один компьютер атакует один компьютер" ), то с некоторой натяжкой, но межсетевые экраны и другие защитные системы смогли бы противостоять и им. Но появились скоординированные атаки, против которых традиционные средства уже не так эффективны. И тут на сцене и появляются новые технологии - технологии обнаружения атак.
Технология обнаружения атак
должна решать следующие
- Распознавание известных атак и предупреждение о них соответствующего персонала.
- "Понимание" зачастую непонятных источников информации об атаках.
- Освобождение или снижение нагрузки на персонал, отвечающий за безопасность, от текущих рутинных операций по контролю за пользователями, системами и сетями, являющимися компонентами корпоративной сети.
- Возможность управления средствами защиты не-экспертами в области безопасности.
- Контроль всех действий субъектов корпоративной сети (пользователей, программ, процессов и т.д.).
Очень часто системы
- Контроль эффективности межсетевых экранов. Например, установка системы обнаружения атак после межсетевого экрана (внутри корпоративной сети) позволяет обнаружить атаки, пропускаемые МСЭ и, тем самым, определить недостающие правила на межсетевом экране.
- Контроль узлов сети с неустановленными обновлениями или узлов с устаревшим программным обеспечением.
- Блокирование и контроль доступа к определенным узлам Internet. Хотя системам обнаружения атак далеко до межсетевых экранов и систем контроля доступа к различным URL, например, WEBsweeper, они могут выполнять частичный контроль и блокирование доступа некоторых пользователей корпоративной сети к отдельным ресурсам Internet, например, к Web-серверам порнографического содержания. Это бывает необходимо тогда, когда в организации нет денег на приобретение и межсетевого экрана и системы обнаружение атак, и функции МСЭ разносятся между системой обнаружения атак, маршрутизатором и proxy-сервером. Кроме того, системы обнаружения атак могут контролировать доступ сотрудников к серверам на основе ключевых слов. Например, sex, job, crack и т.д.
- Контроль электронной почты. Системы обнаружения атак могут использоваться для контроля неблагонадежных сотрудников, использующих электронную почту для выполнения задач, не входящих в их функциональные обязанности, например, рассылка резюме. Некоторые системы могут обнаруживать вирусы в почтовых сообщениях и, хотя до настоящих антивирусных систем им далеко, они все же выполняют эту задачу достаточно эффективно.
Лучшее использование времени и опыта специалистов в области информационной безопасности заключается в обнаружении и устранении причин реализации атак, скорее чем, в обнаружении самих атак. Устранив причины возникновения атак, т.е. обнаружив и устранив уязвимости, администратор тем самым устраняет и сам факт потенциальной реализации атак. Иначе атака будет повторяться раз за разом, постоянно требуя усилий и внимания администратора.
2. 6. Классификация систем обнаружения атак (СОА)
Существует
большое число различных
- host-based, то есть обнаруживающие атаки, направленные на конкретный узел сети,
- network-based, то есть обнаруживающие атаки, направленные на всю сеть или сегмент сети.
Системы обнаружения атак, контролирующие отдельный компьютер, как правило, собирают и анализируют информацию из журналов регистрации операционной системы и различных приложений (Web-сервер, СУБД и т.д.). По такому принципу функционирует RealSecure OS Sensor. Однако в последнее время стали получать распространение системы, тесно интегрированные с ядром ОС, тем самым, предоставляя более эффективный способ обнаружения нарушений политики безопасности. Причем такая интеграция может быть реализовано двояко. Во-первых, могут контролироваться все системные вызовы ОС (так работает Entercept) или весь входящий/исходящий сетевой трафик (так работает RealSecure Server Sensor). В последнем случае система обнаружения атак захватывает весь сетевой трафик напрямую с сетевой карты, минуя операционную систему, что позволяет уменьшить зависимость от нее и тем самым повысить защищенность системы обнаружения атак.
Системы обнаружения атак уровня сети собирают информацию из самой сети, то есть из сетевого трафика. Выполняться эти системы могут на обычных компьютерах (например, RealSecure Network Sensor), на специализированных компьютерах (например, RealSecure for Nokia или Cisco Secure IDS 4210 и 4230) или интегрированы в маршрутизаторы или коммутаторы (например, CiscoSecure IOS Integrated Software или Cisco Catalyst 6000 IDS Module). В первых двух случаях анализируемая информация собирается посредством захвата и анализа пакетов, используя сетевые интерфейсы в беспорядочном (promiscuous) режиме. В последнем случае захват трафика осуществляется с шины сетевого оборудования.
Обнаружение атак требует выполнения одного из двух условий - или понимания ожидаемого поведения контролируемого объекта системы или знания всех возможных атак и их модификаций. В первом случае используется технология обнаружения аномального поведения, а во втором случае - технология обнаружения злоумышленного поведения или злоупотреблений. Вторая технология заключается в описании атаки в виде шаблона или сигнатуры и поиска данного шаблона в контролируемом пространстве (например, сетевом трафике или журнале регистрации). Эта технология очень похожа на обнаружение вирусов (антивирусные системы являются ярким примером системы обнаружения атак), т.е. система может обнаружить все известные атаки, но она мало приспособлена для обнаружения новых, еще неизвестных, атак. Подход, реализованный в таких системах, очень прост и именно на нем основаны практически все предлагаемые сегодня на рынке системы обнаружения атак.
Практически все системы обнаружения атак основаны на сигнатурном подходе.
2. 7. Варианты реакций на обнаруженную атаку
Мало
обнаружить атаку, - необходимо на нее
соответствующим образом
- Уведомление на консоль (включая резервную) системы обнаружения атак или на консоль интегрированной системы (например, межсетевого экрана).
- Звуковое оповещение об атаке.
- Генерация управляющих последовательностей SNMP для систем сетевого управления.
- Генерация сообщения об атаке по электронной почте.
- Дополнительные уведомления на пейджер или факс. Очень интересная, хотя и редко применяемая возможность. Оповещение об обнаружении несанкционированной деятельности посылается не администратору, а злоумышленнику. По мнению сторонников данного варианта реагирования, нарушитель, узнав, что его обнаружили, вынужден прекратить свои действия.
- Обязательная регистрация обнаруживаемых событий. В качестве журнала регистрации могут выступать:
- текстовый файл,
- системный журнал (например, в системе Cisco Secure Integrated Software),
- текстовый файл специального формата (например, в системе Snort),
- локальная база данных MS Access,
- SQL-база данных (например, в системе RealSecure).
Надо только учитывать, что объемы регистрируемой информации требуют, как правило, SQL-базу - MS SQL или Oracle.
- Трассировка событий (event trace), т.е. запись их в той последовательности и с той скоростью, с которыми их реализовывал злоумышленник. Затем администратор в любое заданное время может прокрутить (replay или playback) необходимую последовательность событий с заданной скоростью (в реальном режиме времени, с ускорением или замедлением), чтобы проанализировать деятельность злоумышленника. Это позволит понять его квалификацию, используемые средства атаки и т.д.
- Прерывание действий атакующего, т.е. завершение соединения. Это можно сделать, как:
- перехват соединения (session hijacking) и посылка пакета с установленным флагом RST обоим участникам сетевого соединения от имени каждого из них (в системе обнаружения атак, функционирующей на уровне сети);
- блокировка учетной записи пользователя, осуществляющего атаку (в системе обнаружения атак на уровне узла). Такая блокировка может быть осуществлена либо на заданный промежуток времени, либо до тех пор, пока учетная запись не будет разблокирована администратором. В зависимости от привилегий, с которыми запущена система обнаружения атак, блокировка может действовать как в пределах самого компьютера, на который направлена атака, так и в пределах всего домена сети.
- Реконфигурация сетевого оборудования или межсетевых экранов. В случае обнаружения атаки на маршрутизатор или межсетевой экран посылается команда на изменение списка контроля доступа. Впоследствии все попытки соединения с атакующего узла будут отвергаться. Как и блокировка учетной записи злоумышленника, изменение списка контроля доступа может быть осуществлено или на заданный интервал времени или до того момента, как изменение будет отменено администратором реконфигурируемого сетевого оборудования.
- Блокирование сетевого трафика так, как это реализовано в межсетевых экранах. Этот вариант позволяет ограничить трафик, а также адресатов, которые могут получить доступ к ресурсам защищаемого компьютера, позволяя выполнять функции доступные в персональных межсетевых экранах.
2. 8. Характеристики средств сетевой защиты
Ряд брандмауэров позволяет также организовывать виртуальные корпоративные сети (Virtual Private Network), т.е. объединить несколько локальных сетей, включенных в INTERNET в одну виртуальную сеть. VPN позволяют организовать прозрачное для пользователей соединение локальных сетей, сохраняя секретность и целостность передаваемой информации с помощью шифрования. При этом при передаче по INTERNET шифруются не только данные пользователя, но и сетевая информация - сетевые адреса, номера портов и т.д.
Легкость администрирования является одним из ключевых аспектов в создании эффективной и надежной системы защиты. Ошибки при определении правил доступа могут образовать дыру, через которую может быть взломана система. Поэтому в большинстве брандмауэров реализованы сервисные утилиты, облегчающие ввод, удаление, просмотр набора правил. Наличие этих утилит позволяет также производить проверки на синтаксические или логические ошибки при вводе или редактирования правил. Как правило, эти утилиты позволяют просматривать информацию, сгруппированную по каким-либо критериям, например, все что относится к конкретному пользователю или сервису.
Еще одним важным компонентом брандмауэра является система сбора статистики и предупреждения об атаке. Информация обо всех событиях - отказах, входящих, выходящих соединениях, числе переданных байт, использовавшихся сервисах, времени соединения и т.д. - накапливается в файлах статистики. Многие брандмауэры позволяют гибко определять подлежащие протоколированию события, описать действия брандмауэра при атаках или попытках несанкционированного доступа - это может быть сообщение на консоль, почтовое послание администратору системы и т.д. Немедленный вывод сообщения о попытке взлома на экран консоли или администратора может помочь, если попытка оказалась успешной и атакующий уже проник в систему. В состав многих брандмауэров входят генераторы отчетов, служащие для обработки статистики. Они позволяют собрать статистику по использованию ресурсов конкретными пользователями, по использованию сервисов, отказам, источникам, с которых проводились попытки несанкционированного доступа и т.д.
Перечислим
некоторые достоинства и
Достоинства пакетных фильтров:
- относительно невысокая стоимость;
- гибкость в определении правил фильтрации;
- небольшая задержка при прохождении пакетов.
Недостатки пакетных фильтров:
- локальная сеть видна (маршрутизируется ) из INTERNET;
- правила фильтрации пакетов трудны в описании, требуются очень хорошие знания технологий TCP и UDP;
- при нарушении работоспособности брандмауэра все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;
- аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть использованием IP-спуфинга (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);
- отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.
Достоинства серверов прикладного уровня:
- локальная сеть невидима из INTERNET;
- при нарушении работоспособности брандмауэра пакеты перестают проходить через брандмауэр, тем самым не возникает угрозы для защищаемых им машин;
- защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, снижая тем самым вероятность взлома с использованием дыр в программном обеспечении;
- аутентификация на пользовательском уровне;
- может быть реализована система немедленного предупреждения о попытке взлома.
Недостатки серверов прикладного уровня
- более высокая, чем для пакетных фильтров стоимость;
- невозможность использовании протоколов RPC и UDP;
- производительность ниже, чем для пакетных фильтров.
Достоинства систем обнаружения атак:
Коммутация
позволяет управлять
Системы
сетевого уровня не требуют, чтобы на
каждом хосте устанавливалось

- Комплектование архивного фонда и архива Администрации города Глазова
- Комплимент в современной коммуникации
- Композиция современного рекламного текста: структурный и функциональный аспекты
- Компоновка конструктивной схемы каркаса здания
- Компрессорная станция
- Компьютеризация управления оборотными средствами предприятия и оптимизация их использования
- Компьютерлік графика мүмкіндіктерін оқытудың теориялық негіздері
- Комплексный анализ производственно-хозяйственной деятельности ОАО "Севуралбокситруда" и предложения по повышению эффективности его производства
- Комплексный анализ финансового состояния и финансовой устойчивости предприятия
- Комплексный анализ финансового состояния предприятия ( на примере ООО «ГТТ»)
- Комплексный обед из 3 блюд
- Комплексный подход в работе с младшими школьниками, испытывающими трудности в обучении
- Комплексный экономический анализ хозяйственной деятельности ООО "Рубин"
- Комплекс релейной защиты РП-2 энерготехнологической ТЭС Целлюлозного завода