Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Безопасность IP-телефонии

Колледж Государственной и Муниципальной Службы

Реферат

по курсу: «автоматизированная система управления и связи»

«Безопасность IP-телефонии»

Выполнил: студент

группы ПБ-21

Тимофеев А.Н

Проверил:

Ижевск 2010г.

Содержание:

1. Введение……………………………………………………………………………………..3

2. Типы угроз в сетях IP-телефонии……………………………………………………….....4

3. Криптографическая защита информации………………………………………………....5

4. Технологии аутентификации……………………………………………………………...10

5. Особенности системы безопасности в IP-телефонии…………………………………...16

6. Обеспечение безопасности в системах на базе стандарта Н.323…………………….…17

7. Обеспечение безопасности IP-телефонии на базе VPN(виртуальные частные связи)..19

8. Список литературы………………………………………………………………………..21

1.Введение.

IP-телефония - это технология, позволяющая использовать Интернет или любую другую IP-сеть для ведения телефонных разговоров и передачи факсов в режиме реального времени. Особенно актуально, с экономической точки зрения, использование данной технологии для осуществления международных и междугородных телефонных разговоров или для создания распределенных корпоративных телефонных сетей.

Для организации телефонной связи по IP-сетям используется специальное оборудование - шлюзы IP-телефонии. Общий принцип действия телефонных шлюзов IP-телефонии таков: с одной стороны шлюз подключается к телефонным линиям - и может соединиться с любым телефоном мира. С другой стороны шлюз подключен к IP-сети - и может связаться с любым компьютером в мире. Шлюз принимает телефонный сигнал, оцифровывает его (если он исходно не цифровой), значительно сжимает, разбивает на пакеты и отправляет через IP-сеть по назначению с использованием протокола IP. Для пакетов, приходящих из IP-сети на шлюз и направляемых в телефонную линию, операция происходит в обратном порядке. Обе составляющие процесса связи (вход сигнала в телефонную сеть и его выход из телефонной сети) происходят практически одновременно, что позволяет обеспечить полнодуплексный разговор. На основе этих базовых операций можно построить много различных конфигураций.

2. Типы угроз в сетях IP-телефонии

Вопрос безопасности всегда был одним из важнейших в сетях телекоммуникаций. В настоящее время в связи с бурным развитием глобальных компьютерных сетей, и в том чисел сетей Интернет-телефонии, обеспечение безопасности передачи информации становится ещё более актуальным. Разработка мероприятий в области безопасности должна производиться на основе анализа рисков, определения критически важных ресурсов системы и возможных угроз. Существует несколько основных типов угроз, представляющих наибольшую опасность в сетях IP-телефонии.

Подмена данных о пользователе.

Подмена данных о пользователе означает, что один пользователь выдаёт себя за другого. При этом возникает вероятность несанкционированного доступа к важным функциям системы. Использование механизмов аутентификации и авторизации в сети повышает уверенность в том, что пользователь, с которым устанавливается связь, не является подставным лицом и что ему можно предоставить санкционированный доступ.

Подслушивание.

Во время передачи данных о пользователях (пользовательских идентификаторов и паролей) или частных конфиденциальных данных по незащищённым каналам, эти данные можно "прослушать" с помощью специальных программ и средств, и в последствии злоупотреблять ими. Применение сеансового шифрования данных намного снижает вероятность этой угрозы.

Манипулирование данными.

Данные, передаваемые по каналам связи, могут изменяться как в следствии программно-аппаратных сбоев, так и намеренно. Для устранения приёма искажённой информации, во многих видах шифрования используются технологии защиты целостности данных.

Отказ от обслуживания (Denial of Service - DoS).

Отказ от обслуживания является одним из видов "хакерской" атаки, или попросту говоря флудом (Flood (Англ.) - изобилие, потоп). В результате таких действий происходит перегрузка системы из-за обработки массы бесполезной информации, что приводит к значительному замедлению работы. Система связи должна иметь средства для распознавания таких атак и ограничения их действия.

Базовыми элементами в области безопасности являются аутентификация, целостность и активная проверка.

Аутентификация предотвращает угрозу свободного доступа к ресурсам и данным. Она не всегда включается в состав авторизации, но, как правило, одно подразумевает другое.

Целостность обеспечивает защиту от подслушивания и манипулирования данными, поддерживая конфиденциальность и достоверность передаваемой информации.

Активная проверка проверяет правильность реализации элементов технологии безопасности и помогает предотвратить атаки типа DoS.

3. Криптографическая защита информации

Основой любой защищённой связи является криптография. Криптографией называется технология составления и расшифровки закодированных сообщений. Кроме того криптография является важной составляющей для механизмов аутентификации, целостности и конфиденциальности. Аутентификация является средством подтверждения личности отправителя и получателя информации. Целостность означает, что данные не были изменены, а конфиденциальность исключает ситуацию, при которой данные может понять кто-либо кроме их отправителя и получателя. Обычно криптографические механизмы существуют в виде алгоритма и ключа (секретной величины). Алгоритмы широко известны, в секрете надо держать криптографические ключи. От величины (разрядности) ключа зависит его уязвимость.

В системах обеспечения безопасности используются три основных криптографических метода. Все существующие технологии аутентификации, целостности и конфиденциальности созданы на основе именно этих трёх методов:

1. Симметричное шифрование, которое часто называют шифрованием с помощью секретных ключей, в основном используется для обеспечения конфиденциальности данных. При этом оба пользователя должны выбрать один и тот же математический алгоритм, который будет использоваться для шифрования и расшифровки данных. Кроме того им нужно выбрать общий секретный ключ, который будет использоваться с выбранным ими алгоритмом.

В настоящее время широко используются алгоритмы секретных ключей типа Data Encryption Standard (DES), 3DES ("тройной DES") и International Data Encrypting Algorithm (IDEA). Эти алгоритмы шифруют сообщения блоками по 64 бита. Когда объём сообщения превышает 64 бита, необходимо его разбить на блоки по 64 бита в каждом, а затем, на принимающей стороне, объединить их снова. Такое объединение, как правило, происходит одним из методов:

Electronic Code Book Mode (режим электронной кодовой книги, режим простой замены). В этом режиме все блоки текста шифруются независимо, на одном и том же ключе, в соответствии с алгоритмом.

Stream Mode (поточный режим, режим гаммирования). В этом режиме открытый текст складывается по модулю 2 с гаммой шифра. Гамма получается следующим образом: при помощи генератора формируется предварительная гамма (начальное заполнение этого генератора - так называемая синхропосылка - не является секретом и передается по каналу в открытом виде). Предварительная гамма подвергается зашифровыванию в режиме ECB, в результате чего и получается основная гамма, с которой складывается открытый текст. Если последний блок неполный (его длина меньше стандартного для данного алгоритма размера блока), берется только необходимое количество бит гаммы.

Cipher Block Chaining Mode (режим сцепления блоков). В этом режиме очередной блок открытого текста складывается по модулю 2 с предыдущим блоком шифртекста, после чего подвергается зашифровыванию в режиме ECB. Для самого первого блока "предыдущим блоком шифртекста" является синхропосылка. Если последний блок открытого текста неполный - он дополняется до необходимой длины.

Сipher Feedback Mode (гаммирование с обратной связью). В этом режиме открытый текст также складывается по модулю 2 с гаммой шифра. Гамма получается следующим образом: сначала шифруется (в режиме ECB) синхропосылка (она также передается по каналу в открытом виде). Результат шифрования складывается по модулю 2 с первым блоком открытого текста (получается первый блок шифртекста) и снова подвергается зашифровыванию. Полученный результат складывается со вторым блоком открытого текста и т.д. Обработка последнего блока - аналогично предыдущему режиму.

Output Feedback Mode (гаммирование с обратной связью по выходу). Как и в предыдущем режиме, сначала зашифрованию подвергается синхропосылка. Результат складывается по модулю 2 с первым блоком открытого текста - получается первый блок шифртекста. Далее, результат шифрования с предыдущего шага (до сложения!) шифруется еще раз и складывается со следующим блоком открытого текста. Таким образом, гамма шифра получается путем многократного шифрования синхропосылки в режиме ECB. Обработка последнего блока - аналогично предыдущему режиму. Легко видеть, что приведённое определение OFB полностью совпадает с определением SM. И это соотвествует криптографической практике. В частности в иногда отдельно не определяют SM, а OFB определяется так:

Ci = Pi ^ Si ; Si = Ek(Si-1) - шифрование

Pi = Ci ^ Si ; Si = Ek(Si-1) – расшифрование.

Гамма - это псевдослучайная числовая последовательность, вырабатываемая по заданному алгоритму и используемая для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных. Гаммированием принято называть процесс наложения по определенному закону гаммы шифра на открытые данные для их зашифрования.

Шифрование с помощью секретного ключа очень эффективно реализуется с помощью неизменяемых "вшитых" программ (firmware). Этот метод можно использовать для аутентификации и поддержания целостности данных. тем не менее, он имеет следующие недостатки:

Необходимо часто менять секретные ключи в целях уменьшения риска их раскрытия.

Трудно обеспечить безопасное генерирование и распространение секретных ключей.

2. Асимметричное шифрование часто называют шифрованием с помощью общего ключа, при котором используются разные, но взаимно дополняющие друг друга алгоритмы и ключи. Этот механизм полагается на два взаимосвязанных ключа: общего ключа и частного ключа. Важным аспектом асимметричного шифрования является тайна частного ключа.

Механизмы генерирования пар общих/частных ключей являются достаточно сложными, но в результате получаются пары очень больших случайных чисел, одно из которых становится общим ключом, а другое - частным. Генерирование таких чисел требует больших процессорных мощностей, поскольку эти числа, а также их произведения должны отвечать строгим математическим критериям. Однако этот процесс генерирования абсолютно необходим для обеспечения уникальности каждой пары общих/частных ключей. Алгоритмы шифрования с помощью общих ключей редко используются для поддержки конфиденциальности данных из-за ограничений производительности. Вместо этого их часто используют в приложениях, где аутентификация проводится с помощью цифровой подписи и управления ключами.

Среди наиболее известных алгоритмов общих ключей можно назвать RSA и ElGamal.

3. Безопасной хэш-функцией называется функция, которую легко рассчитать, но обратное восстановление которой требует непропорционально больших усилий. Входящее сообщение пропускается через математическую функцию (хэш-функцию), и в результате на выходе получают некую последовательность битов. Эта последовательность называется «хэш» (или «результат обработки сообщения»). Этот процесс невозможно восстановить.

Хэш-функция принимает сообщение любой длины и выдает на выходе хэш фиксированной длины. Обычные хэш-функции включают:

алгоритм Message Digest 4 (MD4);

алгоритм Message Digest 5 (MD5);

алгоритм безопасного хэша (Secure Hash Algorithm - SHA).

Технология шифрования часто используется в приложениях, связанных с управлением ключами и аутентификацией. Например, алгоритм Диффи-Хеллмана позволяет двум сторонам создать общий для них секретный ключ, известный только им двоим, несмотря на то, что связь между ними осуществляется по незащищенному каналу. Затем этот секретный ключ используется для шифрования данных с помощью алгоритма секретного ключа. Важно отметить, что на сегодня пока не создано средств для определения автора такого ключа, поэтому обмен сообщениями, зашифрованными этим способом, может подвергаться хакерским атакам. Алгоритм Диффи-Хеллмана используется для поддержки конфиденциальности данных, но не используется для аутентификации. Аутентификация в данном случае достигается с помощью цифровой подписи.

Цифровая подпись представляет собой зашифрованный хэш, который добавляется к документу. Она может использоваться для аутентификации отправителя и целостности документа. Цифровые подписи можно создавать с помощью сочетания хэш-функций и криптографии общих ключей.

Сообщение, которое отправляется по каналу связи, состоит из документа и цифровой подписи. На другом конце канала связи сообщение делится на оригинальный документ и цифровую подпись. Так как цифровая подпись была зашифрована частным ключом, то на приемном конце можно провести ее расшифровку с помощью общего ключа. Таким образом, на приемном конце получается расшифрованный хэш. Далее подается текст документа на вход той же функции, которую использовала передающая сторона. Если на выходе получится тот же хэш, который был получен в сообщении, целостность документа и личность отправителя можно считать доказанными.

Цифровым сертификатом называется сообщение с цифровой подписью, которое в настоящее время обычно используется для подтверждения действительности общего ключа. Цифровой сертификат в стандартном формате Х.509 включает следующие элементы:

номер версии;

серийный номер сертификата;

эмитент информации об алгоритме;

эмитент сертификата;

даты начала и окончания действия сертификата;

информация об алгоритме общего ключа субъекта сертификата;

подпись эмитирующей организации.

На практике часто используют совместно шифрование и цифровые сертификаты. Например, маршрутизатор и межсетевой экран имеют по одной паре общих/частных ключей (рис. 1). Предположим, что эмитирующей организации (СА) удалось получить сертификаты Х.509 для маршрутизатора и межсетевого экрана по защищенным каналам. Далее предположим, что маршрутизатор и межсетевой экран тоже получили копии общего ключа СА по защищенным каналам. Теперь, если на маршрутизаторе имеется трафик, предназначенный для межсетевого экрана, и если маршрутизатор хочет обеспечить аутентификацию и конфиденциальность данных, необходимо предпринять следующие шаги.

Маршрутизатор отправляет в эмитирующую организацию СА запрос на получение общего ключа межсетевого экрана.

СА отправляет ему сертификат межсетевого экрана, зашифрованный частным ключом СА.

Маршрутизатор расшифровывает сертификат общим ключом СА и получает общий ключ межсетевого экрана.

Межсетевой экран направляет СА запрос на получение общего ключа маршрутизатора.

СА отправляет ему сертификат маршрутизатора, зашифрованный частным ключом СА.

Межсетевой экран расшифровывает сертификат общим ключом СА и получает общий ключ маршрутизатора.

Маршрутизатор и межсетевой экран используют алгоритм Диффи-Хеллмана и шифрование с помощью общих ключей для аутентификации.

С помощью секретного ключа, полученного в результате использования алгоритма Диффи-Хеллмана, маршрутизатор и межсетевой экран проводят обмен конфиденциальными данными.

4. Технологии аутентификации

Под аутентификацией понимается определение пользователя или конечного устройства (клиента, сервера, коммутатора, маршрутизатора, межсетевого экрана и т.д.) и его местоположения в сети с последующей авторизацией пользователей и конечных устройств. Наиболее простым способом аутентификации является использование паролей, но для поддержания высокого уровня безопасности пароли приходится часто менять. Методы использования одноразовых паролей применяются по-прежнему широко. Среди них можно отметить методы аутентификации по протоколу S/Key или при помощи специальных аппаратных средств (token password authentication). Механизм аутентификации по протоколу Point-to-Point Protocol (PPP) часто применяется в среде модемного доступа и включает использование протоколов Password Authentication Protocol (PAP), Challenge Handshake Protocol (CHAP) и Extensible Authentication Protocol (EAP). Разработка протокола ЕАР все еще продолжается, но уже сейчас он дает возможность более гибкого использования существующих и только появляющихся технологий аутентификации в каналах PPP. TACACS+ и Remote Access Dial-In User Service (RADIUS) - это протоколы, которые поддерживают масштабируемые решения в области аутентификации. Протокол Kerberos (Цербер) используется в ограниченных областях для поддержки единой точки входа в сеть.

Система одноразовых паролей S/Key, определенная в RFC 1760, представляет собой систему генерирования одноразовых паролей на основе стандартов MD4 и MD5. Она предназначена для борьбы «повторными атаками», когда хакер подслушивает канал, выделяет из трафика идентификатор пользователя и его пароль и в дальнейшем использует их для несанкционированного доступа.

Система S/Key основана на технологии клиент-сервер, где клиентом обычно является персональный компьютер, а сервером - сервер аутентификации. Вначале и клиента, и сервер нужно настроить на единую парольную фразу и счет итерации. Клиент начинает обмен S/Key, отправляя серверу пакет инициализации, а сервер в ответ отправляет порядковый номер и случайное число, так называемое «зерно» (seed). После этого клиент генерирует одноразовый пароль.

После создания одноразового пароля его нужно проверить. Для этого клиент передает одноразовый пароль на сервер, где он и проверяется. Для проверки аутентификации система однократно пропускает полученный одноразовый пароль через защищенную хэш-функцию. Если результат этой операции совпадает с предыдущим паролем, хранящимся в файле, результат аутентификации считается положительным, а новый пароль сохраняется для дальнейшего использования.

Аутентификация с помощью аппаратных средств работает по одной из двух альтернативных схем:

-по схеме запрос-ответ;

-по схеме аутентификации с синхронизацией по времени.

В схеме запрос-ответ пользователь подключается к серверу аутентификации, который, в свою очередь, предлагает ввести персональный идентификационный номер (PIN) или пользовательский идентификатор (user ID). Пользователь передает PIN или user ID на сервер, который затем делает «запрос» (передает случайное число, которое появляется на

экране пользователя). Пользователь вводит это число в специальное аппаратное устройство, похожее на кредитную карточку, где число запроса шифруется с помощью пользовательского шифровального ключа. Результат шифрования отображается на экране. Пользователь отправляет этот результат на сервер аутентификации. В то время как пользователь подсчитывает этот результат, сервер аутентификации рассчитывает этот же результат самостоятельно, используя для этого базу данных, где хранятся все пользовательские ключи. Получив ответ от пользователя, сервер сравнивает его с результатом собственных вычислений. Если оба результата совпадают,- пользователь получает доступ к сети. Если результаты оказываются разными, доступ к сети не предоставляется.

При использовании схемы с синхронизацией по времени на аппаратном устройстве пользователя и на сервере работает секретный алгоритм, который через определенные синхронизированные промежутки времени генерирует идентичные пароли и заменяет старые пароли на новые. Пользователь подключается к серверу аутентификации, который запрашивает у пользователя код доступа. После этого пользователь вводит свой PIN в аппаратное карточное устройство, и в результате на экран выводится некоторая величина, которая представляет собой одноразовый пароль. Этот пароль и отправляется на сервер. Сервер сравнивает его с паролем, который был вычислен на самом сервере. Если пароли совпадают, пользователь получает доступ к сети.

Протокол РРР

Point-to-Point Protocol (PPP) pазpаботан для pазpешения пpоблем связанных с недостаточным количеством стандаpтных сpедств инкапсуляции пpотоколов вида "point-to-point IP". Ко всему пpочему PPP был также pазpаботан для упpощения выдачи и упpавления IP адpесами, асинхpонной и bit-oriented синхpонной инкапсуляцией, смешивания сетевых пpотоколов(network protocol multiplexing), конфигуpиpования и тестиpования качества связи, обнаpужения ошибок и опциями для установления таких особеностей сетевого уpовня как настpойка адpесов и установка сжатия данных. Для поддеpжки выше пеpечисленных качеств, PPP должен пpедоставлять упpавление по pасшиpенному Link Control Protocol (LCP) и семейству пpотоколов Network Control Protocols (NCPs) котоpые используются для установления паpаметpов связи. Hа сегодняшний день PPP поддеpживает не только IP, но и дpугие пpотоколы, включая IPX и DECNet.

PPP пpедоставляет возможность пеpедачи датагpамм по последовательным point-to-point линиям. Он имеет 3 компоненты:

Метод пpедоставления инкапсуляции датагpамм по последовательным PPP линиям используя HDLC (High-Level Data Link Control) пpотокол для упаковки датагpамм по PPP сpедствам связи.

Расшиpенный LCP(Link Control Protocol) для установления, конфигуpиpования и тестиpования физического соединения (test the data-link connection)

Семейство пpотоколов (NCPs) для установления и упpавления иными сетевыми пpотоколами, иными словами: PPP pазpаботан для поддеpжки одновpеменно нескольких сетевых пpотоколов.

В момент установления связи чеpез PPP соединение, PPP дpайвеp вначале шлет пакеты LCP для конфигуpиpования и (возможно) тестиpования линии связи. После того как связь и дополнительные возможности будут установлены как надо посpедством LCP, PPP дpайвеp посылает NCP фpеймы для изменения и/или настpойки одного или более сетевых пpотоколов. Когда этот пpоцесс закончиться, то сетевые пакеты получают возможность быть пеpеданными чеpез установленное соединение. Оно будет оставаться настpоенным и активным до тех поp, пока опpеделенные LCP или NCP пакеты не закpоют соединение, или до тех поp пока не пpоизойдет какое-нибудь внешнее событие, котоpое пpиведет к потеpе соединения (к пpимеpу: таймеp отсутствия активности или вмешательство пользователя)

Аутентификация на основе протокола Point-to-Point Protocol (PPP) - это популярное средство инкапсуляции (упаковки), которое часто используется в глобальных сетях. В его состав входят три основных компонента:

метод инкапсуляции дейтаграмм в последовательных каналах;

протокол Link Control Protocol (LCP), который используется для установления, конфигурирования и тестирования связи;

семейство протоколов Network Control Protocols (NCP) для установки и конфигурирования различных протоколов сетевого уровня.

Чтобы установить прямую связь между двумя точками по каналу РРР, каждая из этих точек должна сначала отправить пакеты LCP для конфигурирования связи на этапе ее установления. После установления связи и прежде чем перейти к этапу работы на протоколах сетевого уровня, протокол РРР дает (при необходимости) возможность провести аутентификацию.

По умолчанию аутентификация является необязательным этапом. В случае, если аутентификация требуется, в момент установления связи система указывает дополнительную конфигурацию протоколов аутентификации. Эти протоколы используются, в основном, центральными компьютерами и маршрутизаторами, которые связаны с сервером РРР через коммутируемые каналы или линии телефонной связи, а, возможно, и через выделенные каналы. Во время согласования на сетевом уровне сервер может выбрать опцию аутентификации центрального компьютера или маршрутизатора.

Безопасность IP-телефонии 📙 Курсовая → 🆔 36319