16.09.1999
Типы межсетевых экранов и используемые в них технологии. Si vis pacem, para bellum (Хочешь мира - готовься к войне). Константин Пьянзин Благодаря своей открытой архитектуре сеть Internet стала одним из самых удобных средств коммуникации.
Si vis pacem, para bellum
(Хочешь мира - готовься к войне).
Константин Пьянзин
Благодаря своей открытой архитектуре сеть Internet стала одним из самых удобных средств коммуникации. Вместе с тем открытость Internet породила множество проблем, связанных с безопасностью. Здесь как нельзя лучше подходит изречение: «Каждый - за себя, только Бог - за всех». Любой имеющий выход в Internet компьютер должен рассматриваться как потенциальный объект для атаки. Проблема особенно остро стоит в случае организаций, поскольку им необходимо контролировать работу в Internet большого количества компьютеров и сетевых устройств.
Безопасность при подключении к Internet обеспечивается с помощью следующих специализированных средств:
Важное место в списке средств обеспечения безопасного подключения к Internet занимают межсетевые экраны (часто называемые брандмауэрами, или, по-английски, firewall). Согласно «Руководящему документу. Межсетевые экраны» Гостехкомиссии при Президенте РФ «межсетевым экраном называется локальное (однокомпонентное) или функционально-распределенное средство (комплекс), которое реализует контроль за информацией, поступающей в автоматизированную систему и/или выходящей из нее, и обеспечивает защиту автоматизированной системы посредством фильтрации информации, т. е. анализа по совокупности критериев и принятия решения об ее распространении в (из) автоматизированной системе». К сожалению, такое определение имеет чересчур общий характер и подразумевает слишком расширенное толкование.
В обиходе межсетевыми экранами (МЭ) называют средства защиты, устанавливаемые между общедоступной (такой, как Internet) и внутренней сетью. Межсетевой экран выполняет двойную функцию. Во-первых, он призван ограничить доступ во внутреннюю сеть со стороны общедоступной сети за счет применения фильтров и средств аутентификации, чтобы злоумышленники не могли получить несанкционированный доступ к информации или нарушить нормальную работу сетевой инфраструктуры. Во-вторых, МЭ служит для контроля и регулирования доступа пользователей внутренней сети к ресурсам общедоступной сети, когда те представляют угрозу безопасности или отвлекают сотрудников от работы (порнографические, игровые, спортивные серверы).
Сейчас, правда, сетевые экраны устанавливают и внутри корпоративных сетей, в целях ограничения доступа пользователей к особо важным ресурсам сети, например к серверам, содержащим финансовую информацию или сведения, относящиеся к коммерческой тайне. Существуют также персональные межсетевые экраны, призванные регулировать доступ к отдельным компьютерам и устанавливаемые на эти компьютеры.
Межсетевые экраны по понятным причинам используются для сетей TCP/IP и классифицируются в соответствии с уровнем эталонной модели взаимодействия открытых систем (сетевой моделью) OSI. Однако такая классификация, в силу ряда обстоятельств носит достаточно условный характер. Во-первых, сетевая модель сетей TCP/IP предусматривает только 5 уровней (физический, интерфейсный, сетевой, транспортный и прикладной), в то время как модель OSI - 7 уровней (физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, презентационный и прикладной). Поэтому установить однозначное соответствие между этими моделями далеко не всегда возможно. Во-вторых, большинство выпускаемых межсетевых экранов обеспечивают работу сразу на нескольких уровнях иерархии OSI. В-третьих, некоторые экраны функционируют в режиме, который трудно соотнести с каким-то строго определенным уровнем иерархии.
Тем не менее поддерживаемый уровень сетевой модели OSI является основной характеристикой при классификации межсетевых экранов. Различают следующие типы межсетевых экранов:
Существует также понятие «межсетевой экран экспертного уровня». Такие МЭ обычно базируются на посредниках прикладного уровня или инспекторах состояния, но обязательно комплектуются шлюзами сеансового уровня и сетевыми фильтрами. К МЭ экспертного класса относятся почти все имеющиеся на рынке коммерческие брандмауэры.
Межсетевые экраны могут опираться на один из двух взаимоисключающих принципов обработки поступающих пакетов данных. Первый принцип гласит: «Что явно не запрещено, то разрешено». Т. е. если МЭ получил пакет, не подпадающий не под одно из принятых ограничений или не идентифицированный правилами обработки, то он передается далее. Противоположный принцип - «Что явно не разрешено, то запрещено» - гарантирует гораздо большую защищенность, но оборачивается дополнительной нагрузкой на администратора. В этом случае внутренняя сеть изначально полностью недоступна, и администратор вручную устанавливает разрешенные при обмене данными с общедоступной сетью сетевые адреса, протоколы, службы и операции.
Правила обработки информации во многих межсетевых экранах экспертного класса могут иметь многоуровневую иерархическую структуру. Например, они могут позволять задать такую схему: «Все компьютеры локальной сети недоступны извне, за исключением доступа к серверу A по протоколу ftp и к серверу B по протоколу telnet, однако при этом запрещен доступ к серверу A с операцией PUT сервиса ftp».
Межсетевые экраны могут выполнять над поступающими пакетами данных одну из двух операций: пропустить пакет далее (allow) или отбросить пакет (deny). Некоторые МЭ имеют еще одну операцию - reject, при которой пакет отбрасывается, но отправителю сообщается по протоколу ICMP о недоступности сервиса на компьютере-получателе информации. В противовес этому при операции deny отправитель не информируется о недоступности сервиса, что является более безопасным.
Ниже мы рассмотрим достоинства и недостатки каждого типа межсетевого экрана более подробно.
Коммутаторы среднего и старшего уровня Cisco, Bay Networks (Nortel), 3Com и других производителей позволяют привязывать MAC-адреса сетевых карт компьютеров к определенным портам коммутатора. Более того, немало коммутаторов предоставляет возможность фильтрации информации на основе адреса сетевой платы отправителя или получателя, создавая при этом виртуальные сети (VLAN). Другие коммутаторы позволяют организовать VLAN на уровне портов самого коммутатора. Таким образом, коммутатор может выступать в качестве межсетевого экрана канального уровня.
Следует заметить, что большинство специалистов по безопасности информационных систем редко относят коммутаторы к межсетевым экранам. Основная причина такого отношения вызвана тем, что область фильтрующего действия коммутатора простирается до ближайшего маршрутизатора и поэтому не годится для регулирования доступа из Internet.
Кроме того, подделать адрес сетевой платы обычно не составляет труда (многие платы Ethernet позволяют программно менять или добавлять адреса канального уровня), и такой подход к защите является до крайности ненадежным. Правда, организация виртуальных сетей на уровне портов коммутатора более надежна, но, опять же, она ограничена рамками локальной сети.
Тем не менее если следовать буквальной трактовке «Руководящего документа» Гостехкомиссии, то коммутаторы с возможностью создания VLAN являются межсетевыми экранами.
Сетевые фильтры работают на сетевом уровне иерархии OSI (см. Рисунок 1). Сетевой фильтр представляет собой маршрутизатор, обрабатывающий пакеты на основании информации, содержащейся в заголовках пакетов. Сетевые фильтры существуют для сетей TCP/IP и IPX/SPX, но последние применяют в локальных сетях, поэтому мы их рассматривать не будем.
При обработке пакетов ими учитывается следующая информация:
Администратор на основе этой информации задает правила, в соответствии с которыми пакеты будут либо пропускаться через фильтр, либо отбрасываться им. Например, сетевой фильтр позволяет реализовать следующую схему обмена данными между компьютерами корпоративной сети и Internet:
Сетевые фильтры очень легко реализовать, поэтому они получили повсеместное распространение и представлены программно-аппаратными и чисто программными реализациями. В частности, маршрутизаторы Cisco, Bay Networks (подразделение Nortel) и других производителей снабжены функциями сетевой фильтрации, вследствие чего такие маршрутизаторы называют фильтрующими. Список программных сетевых фильтров еще более внушителен, и большинство из них представляет бесплатные или условно-бесплатные утилиты. Они реализованы для множества сетевых платформ, в том числе для UNIX, Windows NT, NetWare, VMS, MVS.
К сожалению, оборотной стороной простоты реализации и низкой цены сетевых фильтров является сложность их администрирования и слабая защищенность от атак.
В сетевых фильтрах в основном используется статическая фильтрация, когда администратору приходится создавать свой фильтр для каждого уникального типа пакета, требующего обработки. Поясним это на примере. Допустим, всем компьютерам по умолчанию запрещен доступ в Internet. Однако компьютеру Z (IP-адрес 123.45.67.89) необходим доступ к внешнему серверу A (IP-адрес 211.111.111.111), предоставляющему сервис telnet. В данном случае администратор должен задать два правила:
Таким образом, для каждого канала обмена данными необходимо задавать два правила (фильтра); в случае многоканальных соединений (например, для сервиса ftp) количество правил соответственно увеличивается. Для большой сети список правил достигает очень внушительных размеров, в которых администратору легко запутаться. Правда, сетевые фильтры позволяют обычно объединять правила для подмножества компьютеров на основе IP-подсетей.
Поскольку при получении каждого пакета сетевой фильтр просматривает таблицу правил в последовательном порядке, каждое новое правило уменьшает общую производительность маршрутизатора.
Ряд производителей (в частности, Novell в утилите FILTCFG.NLM) предусматривает динамическую, или контекстную (stateful), фильтрацию и фильтрацию фрагментов IP-пакетов, но по характеристикам они скорее относятся к разряду шлюзов сеансового уровня и поэтому будут рассмотрены позднее.
Еще одной проблемой, особенно для бесплатных сетевых фильтров, является невозможность создания иерархической структуры правил. Например, в случае принципа «что явно не разрешено, то запрещено» фильтр просматривает сначала список исключений, и если пакет не подходит не под одно исключение, то в соответствии с указанным принципом пакет отсеивается. Если же пакет подходит хотя бы под одно исключение, то он передается дальше. Однако представим такую ситуацию: сеть закрыта от доступа снаружи, но один сервер должен быть доступен для внешнего мира по протоколу ftp. Все это прекрасно можно организовать с помощью сетевого фильтра, за исключением маленькой, но очень неприятной детали - на доступ к серверу по ftp нельзя наложить дополнительные ограничения. К примеру, невозможно в таком случае запретить доступ к нему со стороны компьютера Z, которым пользуется злоумышленник. Более того, хакер может передавать на сервер пакеты с адресом отправителя, соответствующим адресу компьютера внутренней сети (самый опасный вид подделки IP-пакетов). И сетевой фильтр пропустит такой пакет. Чтобы избежать подобных проблем, администраторы вынуждены ставить два последовательно подключенных фильтра, чтобы таким образом реализовывать иерархические правила фильтрации.
Сетевые фильтры имеют ряд принципиальных недостатков. Прежде всего аутентификация (или, если точнее, идентификация) отправителя производится только на основании IP-адреса. Однако с помощью подмены IP-адресов (IP-spoofing) злоумышленник без особых усилий может обойти такую преграду. Кроме того, за уполномоченный компьютер может в принципе сесть человек, не имеющий права работать с сервером. Аутентификация на основе имени и пароля пользователя намного надежнее, но в сетевых фильтрах ее применить не представляется возможным.
Сетевой фильтр не может отслеживать работу сетевых приложений, и вообще он не контролирует содержимое пакетов транспортного, сеансового и прикладного уровня. Поэтому наличие сетевого фильтра не оградит корпоративную сеть от атак по типу SYN-flooding (см. врезку ), от атак, связанных с фрагментацией пакетов, и от вторжений через сервисы прикладного уровня.
Основным (помимо цены и простоты реализации) достоинством сетевых фильтров является их очень высокая производительность, намного более высокая, чем у межсетевых экранов сеансового и прикладного уровня. Несмотря на серьезные недостатки, сетевой фильтр является неотъемлемой частью любого межсетевого экрана экспертного класса. Однако он представляет собой всего лишь одну из его составных частей, поскольку работает в сочетании со шлюзом более высокого уровня иерархии OSI. В такой схеме сетевой фильтр препятствует прямому общению между внутренней и внешней сетью (кроме заранее определенных компьютеров). Вся же основная фильтрация, но уже на вышестоящих уровнях OSI, организуется шлюзом соответствующего уровня или инспектором состояния.
Шлюзы сеансового уровня, как и следует из названия, оперируют на сеансовом уровне иерархии OSI. Однако в сетевой модели TCP/IP нет уровня, однозначно соответствующего сеансовому уровню OSI. Поэтому к шлюзам сеансового уровня относят фильтры, которые невозможно отождествить ни с сетевым, ни с транспортным, ни с прикладным уровнем.
Фильтры сеансового уровня имеют несколько разновидностей в зависимости от их функциональных особенностей, но такая классификация носит достаточно условный характер, поскольку их возможности во многом пересекаются. Следует помнить, что в состав межсетевых экранов входят шлюзы сеансового уровня всех или большинства видов.
К фильтрам контроля состояния канала связи нередко относят сетевые фильтры (сетевой уровень) с расширенными возможностями.
Динамическая фильтрация в сетевых фильтрах. В отличие от стандартной статической фильтрации в сетевых фильтрах, динамическая (stateful) фильтрация позволяет вместо нескольких правил фильтрации для каждого канала связи назначать только одно правило. При этом динамический фильтр сам отслеживает последовательность обмена пакетами данных между клиентом и сервером, включая IP-адреса, протокол транспортного уровня, номера портов отправителя и получателя, а иногда и порядковые номера пакетов. Понятно, что такая фильтрация требует дополнительной оперативной памяти. По производительности динамический фильтр несколько уступает статическому фильтру.
Фильтр фрагментированных пакетов. При передаче через сети с различными MTU IP-пакеты могут разбиваться на отдельные фрагменты, причем только первый фрагмент всегда содержит полный заголовок пакета транспортного уровня, включая информацию о программных портах. Обычные сетевые фильтры не в состоянии проверять фрагменты, кроме первого, и пропускают их (при выполнении критериев по IP-адресам и используемому протоколу). За счет этого злоумышленники могут организовать опасные атаки по типу «отказ в обслуживании», преднамеренно генерируя большое количество фрагментов и тем самым блокируя работу компьютера-получателя пакетов. Фильтр фрагментированных пакетов не пропускает фрагменты, если первый из них не пройдет регистрации.
Контроль битов SYN и ACK. Ряд фильтров позволяет отслеживать биты SYN и ACK в пакетах TCP. Все они призваны бороться с атаками по типу SYN-flooding (см. врезку ), но используют различные подходы. Самый простой фильтр запрещает передачу TCP-пакетов с битом SYN, но без бита ACK со стороны общедоступной сети на компьютеры внутренней сети, если последние не были явно объявлены серверами для внешней сети (или хотя бы для определенной группы компьютеров внешней сети). К сожалению, такой фильтр не спасает при атаках SYN-flooding на машины, являющиеся серверами для внешней сети, но расположенные во внутренней сети.
Для этих целей применяют специализированные фильтры с многоступенчатым порядком установления соединений. Например, фильтр SYNDefender Gateway из состава межсетевого экрана FireWall-1 производства Check Point работает следующим образом. Допустим, внешний компьютер Z пытается установить соединение с внутренним сервером A через межсетевой экран МЭ. Процедура установления соединения показана на Рисунке 2. Когда МЭ получает пакет SYN от компьютера Z (этап 1), то этот пакет передается на сервер A (этап 2). В ответ сервер A передает пакет SYN/ACK на компьютер Z, но МЭ его перехватывает (этап 3). Далее МЭ пересылает полученный пакет на компьютер Z, кроме того, МЭ от имени компьютера Z посылает пакет ACK на сервер A (этап 4). За счет быстрого ответа серверу A, выделяемая под установление новых соединений память сервера никогда не окажется переполнена, и атака SYN-flooding не пройдет.
Дальнейшее развитие событий зависит от того, действительно ли компьютер Z инициализировал установление соединения с сервером A. Если это так, то компьютер Z перешлет пакет ACK серверу A, который проходит через МЭ (этап 5a). Сервер A проигнорирует второй пакет ACK. Затем МЭ будет беспрепятственно пропускать пакеты между компьютерами A и Z. Если же МЭ не получит пакета ACK или кончится тайм-аут на установление соединения, то он вышлет в адрес сервера A пакет RST, отменяющий соединение (этап 5б).
Фильтр SYNDefender Relay из состава того же Check Point FireWall-1 работает несколько иначе. Прежде чем передавать пакет SYN на сервер A, МЭ сначала устанавливает соединение с компьютером Z. Процедура установления соединения для этого случая показана на Рисунке 3. Только после получения пакета ACK от компьютера Z межсетевой экран инициализирует соединение с сервером A (этап 3). Очевидно, что после установления соединений межсетевой экран будет вынужден в динамическом режиме менять значения полей Sequent number (порядковый номер) и Acknowledgement number (номер подтверждения) во всех пакетах TCP, передаваемых между компьютерами A и Z, что снижает производительность.
Пожалуй, самым известным шлюзом сеансового уровня можно считать шлюз с преобразованием IP-адресов (Network Address Translation, NAT). При использовании шлюза NAT внутренняя сеть имеет адреса, невидимые (и даже незарегистрированные) в общедоступной сети. При обращении внутреннего компьютера наружу шлюз перехватывает запрос и выступает от имени клиента, задействуя свой внешний (зарегистрированный) IP-адрес. Полученный ответ шлюз передает внутреннему компьютеру (после подстановки внутреннего адреса компьютера), выступая в качестве передаточного звена. Это позволяет убить сразу двух зайцев: резко сократить количество зарегистрированных IP-адресов и контролировать поток информации, т. е. назначать или запрещать доступ в Internet отдельным компьютерам.
Шлюзы NAT могут работать в одном из четырех режимов: динамическом, статическом, статическом с динамической выборкой IP-адресов и комбинированном.
При динамическом режиме, иногда называемом трансляцией на уровне портов (Port Address Translation, PAT), шлюз имеет один-единственный внешний IP-адрес. Все обращения в общедоступную сеть (Internet) со стороны клиентов внутренней сети осуществляются с использованием этого внешнего адреса, при этом шлюз оперирует лишь портами внешнего интерфейса, т. е. при обращении клиента шлюз выделяет ему уникальный программный порт транспортного протокола (UDP, TCP) для внешнего IP-адреса. В распоряжении шлюза NAT могут иметься пулы до 64 000 портов TCP, 64 000 портов UDP и 6 4000 портов ICMP (в протоколе ICMP термин «порт» не применяется, но разработчики шлюзов используют его, чтобы подчеркнуть принцип трансляции пакетов), хотя в некоторых реализациях емкость пулов может быть много меньше этих величин, например в Novell BorderManager каждый пул содержит по 5000 портов.
Динамический режим предназначен для сетей, компьютеры которых выступают исключительно в качестве клиентов ресурсов Internet.
При статическом режиме внешнему интерфейсу шлюза назначается столько зарегистрированных IP-адресов, сколько компьютеров имеется во внутренней сети. Каждому компьютеру внутренней сети ставится в соответствие уникальный внешний IP-адрес шлюза. При обмене данными между внутренней и общедоступной сетями шлюз транслирует внутренние IP-адреса во внешние и наоборот. Статический режим необходим, если компьютеры внутренней сети работают в качестве серверов Internet.
Статический режим с динамической выборкой IP-адресов аналогичен статическому, за исключением того, что за внутренними компьютерами не закрепляются заранее (статически) определенные внешние IP-адреса, они резервируются динамически из пула внешних IP-адресов.
Комбинированный режим подразумевает одновременное использование сразу нескольких вышеперечисленных режимов и предназначен для сетей, где имеются как клиенты, так и серверы Internet.
Помимо общих недостатков шлюзов сеансового уровня (см. ниже) шлюзам NAT присущ свой специфический изъян: они не поддерживают сетевые приложения, пакеты прикладного уровня которых содержат IP-адреса. Единственным исключением является сервис ftp, для которого большинство шлюзов NAT умеет контролировать (и изменять) IP-адреса внутри пакетов прикладного уровня.
Вторым недостатком шлюзов NAT можно назвать то, что они не поддерживают аутентификацию на уровне пользователей, а только на уровне IP-адресов, что делает их уязвимыми для атак по типу IP-spoofing. Кроме того, шлюзы NAT не могут предотвратить атаки типа «отказ в обслуживании», в частности SYN-flooding, поэтому их имеет смысл применять только совместно с другими типами шлюзов сеансового и/или прикладного уровней. Кроме шлюзов NAT достаточно известны шлюзы IPX/IP, предназначенные для организации выхода в Internet компьютеров, работающих в сетях IPX/SPX. При запросе клиента внутренней сети к серверу Internet шлюз перехватывает запрос и вместо пакета IPX формирует соответствующий IP-пакет. При поступлении отклика от сервера шлюз делает обратное преобразование. Пожалуй, это самый надежный тип шлюзов, поскольку внутренняя сеть имеет принципиально другую, по сравнению с TCP/IP, программную среду. Не было отмечено еще ни одного случая взлома такой инфраструктуры. Кроме того, в отличие от шлюзов NAT, аутентификация на шлюзах IPX/IP осуществляется не только на уровне сетевых адресов компьютеров, но и на уровне пользователей с помощью информации база данных NDS (для NetWare 4.x и 5.x) или BINDERY (для NetWare 3.x). Правда, такая аутентификация возможна лишь при доступе из внутренней сети в Internet, за исключением случая, когда внешний клиент использует NetWare на основе TCP/IP.
Прежде чем разрешить установление соединения TCP между компьютерами внутренней и внешней сети, посредники сеансового уровня сначала как минимум регистрируют клиента. При этом неважно, с какой стороны (внешней или внутренней) этот клиент находится. При положительном результате регистрации между внешним и внутренним компьютерами организуется виртуальный канал, по которому пакеты передаются между сетями. С этого времени посредник не вмешивается в процесс обмена данными и не фильтрует информацию. Но такая схема является обобщенной, конкретные реализации шлюзов прикладного уровня могут иметь свои особенности. Наиболее известным и популярным посредником сеансового уровня является посредник SOCKS 5, который выступает в качестве сервера SOCKS 5. Когда клиент пытается связаться с сервером, находящимся по другую сторону посредника, то его SOCKS-клиент обращается к SOCKS-серверу, где происходит не только регистрация, но и полноценная аутентификация на основе имени и пароля пользователя. Аутентификация может быть организована так, чтобы пароль передавался в зашифрованном виде. При положительном результате аутентификации посредник SOCKS разрешает установление соединения клиента с сервером и более не вмешивается в процесс обмена информацией. Однако сервис SOCKS 5 позволяет устанавливать между клиентом и посредником передачу данными в зашифрованном виде по протоколу SSL. Принимая во внимание перечисленные характеристики, очевидно, что применение посредника SOCKS 5 особенно актуально в ситуации, когда сервер находится во внутренней сети, а клиент - в общедоступной. Но и случай, когда внутренние клиенты обращаются к ресурсам Internet, не стоит сбрасывать со счетов, поскольку посредник SOCKS 5 позволяет регулировать доступ на уровне имен и паролей пользователей. Недостатком посредников SOCKS является необходимость установки специализированного программного обеспечения - клиентской части SOCKS - на каждое клиентское место.
Основным недостатком шлюзов сеансового уровня следует назвать невозможность регулирования передачи информации на прикладном уровне и, как следствие, отслеживания некорректных или потенциально опасных действий пользователя. Например, они не позволят контролировать выполнение команды PUT сервиса ftp или отфильтровывать приложения ActiveX со стороны внешних машин, если такая операция допустима для внутренних клиентов.
Хотя применение шлюзов сеансового уровня позволяет предотвратить ряд опасных атак на внутреннюю сеть, некоторые типы атак, в частности категории «отказ в обслуживании», можно реализовать в обход этих шлюзов. За исключением шлюза IPX/IP и посредника SOCKS 5, все остальные фильтры имеют крайне ненадежную систему идентификации и аутентификации, основанную на IP-адресах отправителя/получателя. В свою очередь, применение шлюзов IPX/IP и SOCKS 5 привносит свои проблемы, так как требует установки на клиентские машины специализированного ПО.
За исключением шлюзов IPX/IP и SOCKS 5, другие шлюзы сеансового уровня обычно не поставляются в виде коммерческого продукта. Тем не менее все межсетевые экраны экспертного класса в обязательном порядке комплектуются самыми разными шлюзами сеансового уровня (так же, как и сетевыми фильтрами), поскольку посредники прикладного уровня или инспекторы состояния не могут отслеживать передачу данных на нижних уровнях иерархии OSI.
Посредники прикладного уровня (application-level proxy), часто называемые proxy-серверами, контролируют и фильтруют информацию на прикладном уровне иерархии OSI (см. Рисунок 4). Посредники различают по поддерживаемым протоколам прикладного уровня: чем их больше, тем дороже продукт. Наиболее часто поддерживаются службы Web (HTTP), ftp, SMTP, POP3/IMAP, NNTP, Gopher, telnet, DNS, RealAudio/RealVideo. Когда клиент внутренней сети обращается, например, к серверу Web, то его запрос попадает к посреднику Web (или перехватывается им). Последний устанавливает связь с сервером от имени клиента, а полученную информацию передает клиенту. Для внешнего сервера посредник выступает в качестве клиента, а для внутреннего клиента - в качестве сервера Web. Аналогично посредник может работать и в случае внешнего клиента и внутреннего сервера.
Посредники прикладного уровня делятся на прозрачные (transparent) и непрозрачные. Прозрачные посредники невидимы для клиентов и серверов: клиент обращается к серверу самым обычным образом, а посредник перехватывает запрос и действует от лица клиента. Особой популярностью пользуются прозрачные посредники для сервиса Web, их нередко устанавливают провайдеры Internet в целях повышения производительности работы и снижения нагрузки на глобальные каналы связи за счет кэширования информации.
В случае непрозрачных посредников клиентскую систему требуется явным образом настроить на работу с посредником (например, при использовании непрозрачного посредника Web в опциях настройки браузеров необходимо указать IP-адрес посредника и присвоенный ему порт TCP). Непрозрачные посредники хороши там, где требуется строгая аутентификация при входе во внутреннюю сеть или на выходе из нее, особенно для служб, не поддерживающих шифрование паролей. Обычно это службы telnet и ftp, при этом задействуется система одноразовых паролей (One-Time Password, OTP) (более подробно о системах OTP см. в статье «Удаленное управление сетевыми ОС» в LAN №5 за 1999 г.).
На Рисунке 5 показан типичный пример использования telnet. Здесь клиент с помощью системы OTP устанавливает соединение с сервером tn.anywhere.com, находящимся за непрозрачным посредником fw.anywhere.com. Пользователь сначала должен зарегистрироваться на посреднике, сообщив для начала свое имя, в ответ на которое ему передается вызов (673 jar564). С помощью калькулятора OTP пользователь вычисляет затем парольную фразу, которую и вводит в поле Password. Далее он сообщает адрес сервера, с которым собирается установить соединение. Следует отметить, что регистрации на сервере tn.anywhere.com не требуется, поскольку межсетевой экран и данный сервер используют общую базу учетных записей пользователей.
Общим недостатком непрозрачных посредников является их «непрозрачность» для клиентского ПО и пользователей. Далеко не всякие клиентские программы можно настроить, например, на непрозрачные посредники SMTP, POP3, IMAP4, DNS, ftp.
В отличие от шлюзов сеансового уровня посредники прикладного уровня обрабатывают только те пакеты данных прикладного уровня, службы которых ими поддерживаются, а пакеты неизвестных (для посредника) или не сконфигурированных протоколов удаляются из обращения. Например, если посредник настроен только на обслуживание сервиса ftp, то он не пропустит пакеты telnet или HTTP.
Посредник прикладного уровня проверяет содержимое каждого пакета данных. Более того, посредник фильтрует пакеты на уровне конкретных операций сетевых служб. Например, межсетевой экран Raptor Firewall компании AXENT Technologies позволяет отфильтровывать пакеты ftp, содержащие команду PUT.
Посредники прикладного уровня в обязательном порядке поддерживают строгую аутентификацию с помощью либо операционной системы или одной из служб каталогов (доменов) NDS, Windows NT, NIS/NIS+, либо систем RADIUS, TACACS и т. д.
Оборотной стороной названных возможностей посредников прикладного уровня является их невысокая производительность (для тех сетевых служб, где не предусматривается кэширование информации). Вдобавок, для каждого соединения TCP посредник вынужден устанавливать два канала связи: один - с сервером, другой - с клиентом. Но следует помнить, что узким местом соединений с Internet являются главным образом медленные глобальные линии связи, поэтому о невысокой производительности посредников прикладного уровня можно говорить весьма условно.
Особое место среди посредников прикладного уровня занимают посредники Web, поскольку наряду с контролем трафика они кэшируют информацию. В силу своих функциональных возможностей посредники Web превратились в самостоятельную отрасль разработки ПО, поэтому ниже мы более подробно остановимся на этом сервисе.
Сервис Web является основным в глобальной сети Internet. Однако медленные каналы связи, активное использование графики и мультимедиа на страницах Web ведут к снижению производительности работы пользователей в Internet. Между тем пользователи очень часто обращаются к одним и тем же ресурсам Internet. Поэтому для повышения скорости доступа все популярные браузеры кэшируют информацию. Тем не менее в корпоративной среде кэширование на уровне отдельных компьютеров не способно решить всех проблем, так как к одним и тем же ресурсам нередко обращаются совершенно разные пользователи, особенно если они работают в одной организации. Очевидно, что наилучшим способом борьбы с невысокой производительностью глобальных линий является установка кэширующего посредника Web на границе внутренней сети. Вдобавок, такой подход позволяет снизить нагрузку на каналы связи Internet, и таким образом либо экономить деньги, либо запускать дополнительные сетевые службы.
Кэширующих посредников Web устанавливают даже там, где не требуется аутентификации пользователей или фильтрации информации, а исключительно в целях повышения производительности.
Существует четыре типа кэширования информации на посредниках Web:
Наиболее мощные современные посредники Web могут поддерживать все четыре типа кэширования. При пассивном кэшировании (иначе называемом базовым или кэшированием по требованию) клиент через браузер Web обращается к посреднику, а посредник возвращает запрашиваемую информацию из своего кэша, если она там есть. В противном случае посредник Web обращается к серверу Web.
Активное кэширование предполагает наличие у посредника некоторого интеллекта. Кэширование осуществляется заранее (read-ahead), до поступления явного запроса от клиента. Например, браузер запрашивает страницу Web, содержащую рисунки или иные элементы. Посредник не будет дожидаться явных запросов со стороны клиента на подкачку этих компонентов и постарается получить их самостоятельно, так сказать, загодя. Активное кэширование происходит в фоновом режиме, что повышает производительность работы.
Негативное кэширование подразумевает кэширование отказов. Если браузер запросил страницу, которую посредник не может получить (нет связи или из-за отсутствия страницы на сервере), то отказ кэшируется. При повторном обращении клиент сразу получит отрицательный ответ. Однако посредник будет продолжать пытаться получить затребованную страницу в фоновом режиме. Негативное кэширование у посредников Web появилось недавно, в так называемом втором поколении посредников, разработанных в соответствии с технологией Harvest/Squid. Созданные в рамках старой технологии CERN посредники не кэшируют отказы и пытаются каждый раз связаться с сервером Web.
Иерархическое кэширование представляет собой еще одно достижение технологии Harvest/Squid. В соответствии с ней посредники могут образовывать сложные иерархические структуры с равноправными или подчиненными связями. Например, организация имеет два одинаковых по производительности канала в Internet. На каждый канал устанавливается посредник, и между ними определяются равноправные отношения. В этом случае при отсутствии запрошенной информации в кэше посредник обратится не к серверу Internet, а ко второму посреднику. Если у второго посредника в кэше имеется необходимая информация, то она будет передана первому посреднику и далее клиенту. В противном случае первый посредник будет вынужден сам обратиться к серверу Web. При подчиненных отношениях типа «потомок-родитель» посредник со статусом «потомок» никогда не обращается к серверу Web самостоятельно, а только через «родителя». Подобные схемы значительно уменьшают загрузку глобальных линий связи и повышают отказоустойчивость подключения. Иерархическое кэширование организуется в соответствии с одним из двух стандартизированных протоколов кэширования: ICP (Internet Caching Protocol) или CARP (Cache Array Routing Protocol). Хотя протокол CARP разработан позже ICP, он получил большее распространение, поскольку устраняет избыточное кэширование информации между посредниками.
 |
| Рисунок 6. Прямое кэширование Web. |
Кроме типов кэширования (пассивное, активное, негативное и иерархическое) посредники различаются также по режимам кэширования: прямому (forward) и обратному (reverse). Прямое кэширование - это то, к чему мы все привыкли. Т. е. посредник устанавливается на входе во внутреннюю сеть и кэширует информацию с серверов Internet для клиентов внутренней сети (см. Рисунок 6). При использовании прозрачного посредника клиенты могут даже не знать о существовании посредника, в то время как в случае непрозрачного посредника в опциях браузера необходимо задать его координаты.
 |
| Рисунок 7. Обратное кэширование Web. |
Обратное кэширование подразумевает обслуживание внешних клиентов, запрашивающих информацию с серверов, расположенных во внутренней сети организации. Т. е. за посредником с обратным кэшированием закрепляется один или несколько серверов Web, информацию с которых он скачивает. Такой посредник лучше всего устанавливать у провайдера Internet, чтобы снизить нагрузку на канал связи с провайдером и увеличить производительность доступа внешних клиентов к серверу Web (см. Рисунок 7). Посредник с обратным кэшированием должен быть прозрачным для внешних пользователей. Однако это возможно лишь при обратном кэшировании только одного сервера (к порту 80 протокола TCP, отвечающему за сервис HTTP, на посреднике можно привязать только один сервер - для других серверов необходимо назначать другие порты). Тем не менее с помощью не очень сложных манипуляций работу посредника по кэшированию сразу нескольких серверов можно сделать практически прозрачной для клиентов.
Некоторые посредники позволяют кэшировать информацию в автономном режиме, т. е. фактически выполняя функции автономного браузера.
Кэширование информации - это, конечно, очень привлекательная функция посредников Web, но нельзя забывать и о других возможностях, характерных для посредников прикладного уровня. Посредники Web способны поддерживать надежную аутентификацию пользователей, фильтровать приложения Java и ActiveX, осуществлять поиск вирусов, регулировать доступ пользователей к определенным URL. Более того, для посредников Web поставляются специальные программы, содержащие списки порнографических, расистских, игровых, развлекательных серверов. С помощью таких программ администратору легко регулировать доступ к подобным узлам.
Инспекторы состояния, или иначе брандмауэры с контекстной проверкой (stateful inspection firewall), являются по сути шлюзами сеансового уровня с расширенными возможностями. Термин «инспектор состояния» был введен компанией Check Point, дабы подчеркнуть отличие ее технологии от других применяемых в межсетевых экранах. Инспекторы состояния оперируют на сеансовом уровне, но «понимают» и протоколы прикладного уровня (см. Рисунок 8). Т. е. при получении пакета данных содержимое этого пакета сравнивается с некими шаблонами, специфическими для соответствующего протокола прикладного уровня. И в зависимости от результата сравнения, пакет либо передается далее, либо отбрасывается. Чем мощнее инспектор состояния, тем больший список шаблонов он имеет. Если пакет не соответствует ни одному шаблону, то он будет отсеян.
В отличие от посредника прикладного уровня, открывающего два виртуальных канала TCP (один - для клиента, другой - для сервера) для каждого соединения, инспектор состояния не препятствует организации прямого соединения между клиентом и сервером. За счет этого производительность инспектора состояния оказывается много выше производительности посредников прикладного уровня и приближается к производительности сетевых фильтров. Правда, разработчики посредников прикладного уровня указывают на более высокий уровень защищенности своих продуктов, поскольку трафик контролируется непосредственно на прикладном уровне. Но большинство специалистов считают такие утверждения спорными или, во всяком случае, не очевидными. У кого, например, повернется язык назвать недостаточно надежным межсетевой экран Check Point FireWall-1, являющийся инспектором состояния, когда ему принадлежит 40% рынка межсетевых экранов и он удостоен множества самых престижных наград, в том числе и за безопасность?
Со своей стороны разработчики инспекторов состояния указывают, что их системы имеют гораздо больше возможностей расширения. При появлении новой службы или нового протокола прикладного уровня для его поддержки достаточно добавить несколько шаблонов. В то же время разработчики посредников прикладного уровня вынуждены писать «с нуля» модуль для каждого нового протокола. Так-то оно так, но добавить модуль в посредник прикладного уровня ничуть не сложнее, чем добавить шаблоны в инспектор состояния. К тому же производители инспекторов состояния и посредников прикладного уровня привыкли решать проблему кардинальным способом, посредством выпуска новой версии продукта.
Единственным достоинством инспекторов состояния (не затрагивая вопрос производительности) по сравнению с посредниками прикладного уровня является то, что инспектор состояния абсолютно прозрачен для клиентов и не требует дополнительной настройки клиентского ПО. Однако, в свою очередь, классические инспекторы состояния не годятся для кэширования Web. Поэтому даже если межсетевой экран основан на инспекторе состояния, для кэширования Web в него включают посредник Web прикладного уровня.
На самом деле, спор, что лучше - инспектор состояния или посредник прикладного уровня, представляется беспочвенным. Для большинства задач они примерно равноценны. Преимущество же в производительности инспекторов состояния не имеет особого значения, если речь идет о подключении к Internet по медленным каналам связи.
Межсетевые экраны экспертного класса основываются либо на технологии инспекторов состояния, либо на технологии посредников прикладного уровня, но обязательно дополняются сетевыми фильтрами и шлюзами сеансового уровня. Подавляющее большинство выпускаемых межсетевых экранов представляет собой посредники прикладного уровня, но, как было отмечено ранее, инспекторы состояния (вернее, один инспектор - FireWall-1 компании Check Point) доминируют на рынке.
Помимо выполнения своих основных функций, межсетевые экраны экспертного класса имеют хорошо продуманную систему протоколирования событий и оповещения администраторов. МЭ позволяет регистрировать все обращения пользователей к ресурсам, проходящие через экран, в том числе кто, когда, с какой машины обратился к конкретному ресурсу или получил отказ. Протоколирование позволяет выявить случаи проведения атак на внутреннюю сеть, обнаружить местонахождение хакера и заранее блокировать трафик от него.
Составной частью большинства коммерческих межсетевых экранов экспертного уровня являются средства построения виртуальных частных сетей, позволяющие шифровать информацию при ее передаче по общедоступной сети. Более того, такими средствами обладают даже некоторые сетевые фильтры на базе аппаратных маршрутизаторов.
Немалая часть межсетевых экранов снабжается средствами поддержки удаленных пользователей, в том числе мощными средствами аутентификации таких пользователей.
Межсетевые экраны не являются панацеей при борьбе с атаками злоумышленников. Они не могут предотвратить атаки внутри локальной сети, но вместе с другими средствами защиты играют исключительно важную роль для защиты сетей от вторжения извне. Понимание технологии работы межсетевых экранов позволяет не только сделать правильный выбор при покупке системы защиты, но и корректно настроить межсетевой экран. Враг не должен пройти!
Константин Пьянзин - обозреватель LAN. С ним можно связаться по адресу: [email protected]
В середине 90-х годов атака по типу SYN-flooding была одной из самых распространенных. Она использует недостатки протокольной машины TCP. Атака SYN-flooding попадает под категорию атак «отказ в обслуживании» (Denial of Service, DoS), приводящих к зависанию компьютера - т. е. компьютер продолжает работать, но становится недоступным через сеть.
Когда клиентский компьютер устанавливает соединение с сервером по протоколу TCP, он посылает TCP-пакет с выставленным битом SYN. В ответ сервер посылает TCP-пакет с битами SYN/ACK. В свою очередь клиент отправляет TCP-пакет с битом ACK. После этого соединение между клиентом и сервером считается установленным. Такая схема соединения называется трехступенчатой, поскольку она предусматривает обмен тремя пакетами.
Когда сервер получает пакет SYN, он выделяет дополнительную память для нового соединения. В большинстве операционных систем для каждой из сетевых служб предусмотрен лимит (обычно равный десяти) на количество вновь создаваемых соединений TCP (в некоторых системах такого лимита нет, но положение от этого не намного лучше, поскольку при отсутствии свободной памяти зависнет весь компьютер, а не только одна конкретная служба). Пока сервер не получит пакет SYN/ACK или пакет RST (см. далее) либо не наступит тайм-аут на вновь создаваемое соединение (обычно 75 секунд), соединение продолжает резервировать память.
Атака SYN-flooding предусматривает посылку на сервер множества пакетов TCP с выставленным битом SYN от лица несуществующих или неработающих хостов (за счет применения подмены IP-адресов). Последнее требование важно, поскольку если запрос на установку соединения придет от имени работающего хоста, то, когда сервер пошлет в его адрес пакет SYN/ACK, хост ответит пакетом RST (reset), инициирующим сброс соединения. И соединение будет удалено из памяти сервера.
При атаке SYN-flooding выделенная под установление новых соединений память сервера быстро исчерпывается, и сетевой сервис зависает.
Для противодействия атакам SYN-flooding помимо увеличения размера памяти под устанавливаемые соединения и уменьшения тайм-аута на межсетевых экранах применяются различные хитроумные методы борьбы. Установка межсетевых экранов сеансового и прикладного уровня или инспекторов состояний кардинально решает проблему атак SYN-flooding, поскольку именно они отражают все атаки, в то время как компьютеры внутренней сети даже не знают об их проведении.
Как технология сетевой безопасности для крупных предприятий, включающая полный набор средств для проверки и предотвращения проникновений, проверки на уровне приложений и точного управления на основе политик.
Если организация изучает возможность использования межсетевого экрана нового поколения, то самое главное - определить, обеспечит ли такой экран возможность безопасного внедрения приложений во благо организации. На первом этапе вам потребуется получить ответы на следующие вопросы:
В случае положительного ответа на вышеприведенные вопросы можно сделать следующий шаг и обосновать переход со старых межсетевых экранов на межсетевые экраны нового поколения. После выбора поставщика или узкого круга поставщиков, выполненного с помощью заявки, последует этап оценки физических функций межсетевого экрана, выполняемой с применением трафика различных типов и комбинаций, а также объектов и политик, которые точно передают особенности бизнес-процессов организации.
Основной задачей сетевого экрана является защита компьютерных сетей или отдельных узлов от несанкционированного доступа. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача - не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.
Защита корпоративных сетей базируется на межсетевых экранах, которые теперь должны не только фильтровать потоки информации по портам, но и контролировать данные, передаваемые по наиболее популярным из них. По оценкам экспертов SophosLabs компании Sophos , до 80% нападений совершаются с использованием веб-браузера по протоколам HTTP или HTTPS, однако простым фильтрованием этих протоколов проблему не решить. Таким образом, к новому поколению межсетевых экранов, совмещенных с системами обнаружения вторжений, появляются новые требования.
Следует отметить, что наличие систем обнаружения вторжений требуется также при обработке персональных данных, защите банковских и платежных систем, а также и других сложных информационных инфраструктур. Совмещение же их с межсетевыми экранами очень удобно и выгодно для пользователей.
Брандма́уэр (нем. Brandmauer) - заимствованный из немецкого языка термин, являющийся аналогом английского firewall в его оригинальном значении (стена, которая разделяет смежные здания, предохраняя от распространения пожара). Интересно, что в области компьютерных технологий в немецком языке употребляется слово «firewall».
Файрво́лл, файрво́л, файерво́л, фаерво́л - образовано транслитерацией английского термина firewall , эквивалентного термину межсетевой экран, в настоящее время не является официальным заимствованным словом в русском языке[источник не указан 169 дней].
Современная корпоративная сеть – не замкнутое информационное пространство. Зачастую это распределенная сеть, связанная с внешним ЦОДом , использующая облака и периферию, состоящая из множества сегментов. Современный корпоративный межсетевой экран должен обладать соответствующими функциями для ее защиты. Что именно нужно компаниям от файрвола, рассказывает инфографика .
Сетевые экраны подразделяются на различные типы в зависимости от следующих характеристик:
В зависимости от охвата контролируемых потоков данных сетевые экраны делятся на:
Вырожденный случай - использование традиционного сетевого экрана сервером, для ограничения доступа к собственным ресурсам.
В зависимости от уровня, на котором происходит контроль доступа, существует разделение на сетевые экраны, работающие на:
Некоторые решения, относимые к сетевым экранам уровня приложения, представляют собой прокси-серверы с некоторыми возможностями сетевого экрана, реализуя прозрачные прокси-серверы, со специализацией по протоколам. Возможности прокси-сервера и многопротокольная специализация делают фильтрацию значительно более гибкой, чем на классических сетевых экранах, но такие приложения имеют все недостатки прокси-серверов (например, анонимизация трафика).
В зависимости от отслеживания активных соединений сетевые экраны бывают:
Функциональность файрволов в наши дни значительно расширилась, и теперь это не просто средства мониторинга определенных портов, IP-адресов или пакетной активности между адресами и принятия решений по разрешению и отказу. Первоначально в эти системы входили функции инспекции пакетов с учетом состояния протокола, мониторинга потоков данных, сопоставления с шаблоном и анализа. Теперь файрволы детально проверяют определенную активность приложений и пользователей. Файрволы, способные идентифицировать используемые приложения, часто называют файрволами нового поколения, однако это название не совсем правильное, так как эта функциональность используется уже более десяти лет.
В любом случае, самая злободневная проблема для файрволов сегодня - изучение проходящего через них интернет-трафика и выявление используемых корпоративных и веб-приложений, а также их пользователей. Точно определять тип трафика и тех, кто его запрашивает, - жизненно важная необходимость для организаций, поскольку это позволяет им оптимизировать использование субприложений (таких как Facebook , YouTube , Google Apps и другие приложения Web 2.0) и управлять ими. Обладая такими знаниями, IT-отделы получают возможность адаптировать использование приложений в сети в соответствии с потребностями каждого пользователя и нуждами организации.
Современные файрволы не только развиваются в отношении проверки и управления трафиком, но и предоставляют дополнительные возможности обеспечения безопасности, которые организации могут активировать для обслуживания своих потребностей. Среди этих функций - URL -фильтрация, антивирус, защита от спама и ботов, предотвращение утечек данных, контроль доступа с мобильных устройств, а также многие другие, делающие файрвол мультисервисным шлюзом безопасности. С помощью модульного подхода, управляемого программным способом, можно добавлять и развертывать эти функции, усиливая защиту сети и решая новые проблемы по мере их возникновения.
Итак, сегодня файрволы не только защищают периметр сети, как они всегда это делали, но и позволяют добавлять такие возможности обеспечения безопасности, о которых нельзя было и мечтать 20 лет назад. Несмотря на регулярные предсказания неизбежной потери популярности, сейчас файрволы находятся в самом расцвете своего развития.
Раздел 5. Вопрос 8. (53) Межсетевые экраны.
Межсетевой экран (МЭ) - это локальное (однокомпонентное) или функционально - распределенное программное (программно-аппаратное) средство (комплекс), реализующее контроль за информацией, поступающей в АС и/или выходящей из АС. МЭ обеспечивает защиту АС посредством фильтрации информации, т.е. ее анализа по совокупности критериев и принятия решения о ее распространении в (из) АС на основе заданных правил, проводя таким образом разграничение доступа субъектов из одной АС к объектам другой АС. Каждое правило запрещает или разрешает передачу информации определенного вида между субъектами и объектами. Как следствие, субъекты из одной АС получают доступ только к разрешенным информационным объектам из другой АС. Интерпретация набора правил выполняется последовательностью фильтров, которые разрешают или запрещают передачу данных (пакетов) на следующий фильтр или уровень протокола.
(определение из РД МЭ)
Межсетевые экраны - комплексное программное или аппаратное обеспечение, позволяющее на должном уровне безопасности контролировать количество и качество сетевых пакетов, проходящих через него. Межсетевой экран осуществляет анализ сетевого трафика, исходя из определенного набора правил, в соответствии с которыми осуществляется фильтрация всех данных.
(определение упрощенное для запоминания, Хабр)
Таким образом, основная задача МЭ (файервола, сетевого экрана, брандмауэра) - защита автономных узлов или общих компьютерных сетей от несанкционированного постороннего доступа, который может использовать данные в своих целях либо нанести непоправимый вред владельцу сети. Именно поэтому межсетевые экраны еще называют фильтрами, которые не пропускают не подходящие под прописанные в конфигурации критерии пакеты данных. Фильтрация сетевого трафика может осуществляться на любом уровне модели OSI. В качестве критериев может быть использована информация с разных уровней: номера портов, содержимое поля данных, адрес отправителя/получателя.
Государственные органы контроля информационных технологий определяют межсетевой экран более конкретно — как один из компонентов обширной системы информационной безопасности, включающей в себя ряд дополнительных характеристик для обеспечения ее эффективной работы. Межсетевой экран не является обязательным для приобретения владельцем сети. Не смотря на то, что он в полной мере отвечает за сохранность конфиденциальной информации, в настоящий момент подобная система защиты в РФ не распространена на должном уровне. В идеале она должна быть внедрена в каждую внутреннюю сеть, чтобы круглосуточно контролировать входящие/исходящие потоки информации. Система мониторинга защиты информации в некоторой степени заменяет в настоящий момент дополнительные средства защиты сети, однако этого не достаточно для определения личной системы безопасности как совокупности аппаратных обеспечений высокого уровня.
(Хабр)
Межсетевой экран (МЭ) выполняет функции разграничения информационных потоков на границе защищаемой автоматизированной системы. Это позволяет:
Повысить безопасность объектов внутренней среды за счёт игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды;
Контролировать информационные потоки во внешнюю среду;
Обеспечить регистрацию процессов информационного обмена.
Контроль информационных потоков производится посредством фильтрации информации , т.е. анализа её по совокупности критериев и принятия решения о распространении в АС или из АС.
В зависимости от принципов функционирования, выделяют несколько классов межсетевых экранов . Основным классификационным признаком является уровень модели ISO/OSI, на котором функционирует МЭ.
1. Фильтры пакетов.
Простейший класс межсетевых экранов, работающих на сетевом и транспортном уровнях модели ISO/OSI. Фильтрация пакетов обычно осуществляется по следующим критериям:
IP-адрес источника;
IP-адрес получателя;
Порт источника;
Порт получателя;
Специфические параметры заголовков сетевых пакетов.
Фильтрация реализуется путём сравнения перечисленных параметров заголовков сетевых пакетов с базой правил фильтрации.
Межсетевые экраны с пакетной фильтрацией могут также быть программными пакетами, базирующимися на операционных системах общего назначения (таких как Windows NT и Unix) либо на аппаратных платформах межсетевых экранов. Межсетевой экран имеет несколько интерфейсов, по одному на каждую из сетей, к которым подключен экран. Аналогично межсетевым экранам прикладного уровня, доставка трафика из одной сети в другую определяется
набором правил политики. Если правило не разрешает явным образом определенный трафик, то соответствующие пакеты будут отклонены или аннулированы межсетевым экраном. Правила политики усиливаются посредством
использования фильтров пакетов. Фильтры изучают пакеты и определяют, является ли трафик разрешенным, согласно
правилам политики и состоянию протокола (проверка с учетом состояния). Если протокол приложения функционирует
через TCP, определить состояние относительно просто, так как TCP сам по себе поддерживает состояния. Это означает,
что когда протокол находится в определенном состоянии, разрешена передача только определенных пакетов.
Рассмотрим в качестве примера последовательность установки соединения. Первый ожидаемый пакет - пакет SYN. Межсетевой экран обнаруживает этот пакет и переводит соединение в состояние SYN. В данном состоянии ожидается один из двух пакетов - либо SYN ACK (опознавание пакета и разрешение соединения) или пакет RST (сброс соединения по причине отказа в соединении получателем). Если в данном соединении появятся другие пакеты, межсетевой экран аннулирует или отклонит их, так как они не подходят для данного состояния соединения, даже если соединение разрешено набором правил. Если протоколом соединения является UDP, межсетевой экран с пакетной фильтрацией не может использовать присущее протоколу состояние, вместо чего отслеживает состояние трафика UDP. Как правило, межсетевой экран принимает внешний пакет UDP и ожидает входящий пакет от получателя, соответствующий исходному пакету по адресу и порту, в течение определенного времени. Если пакет принимается в течение этого отрезка времени, его передача разрешается. В противном случае межсетевой экран определяет, что трафик UDP не является ответом на запрос, и аннулирует его. При использовании межсетевого экрана с пакетной фильтрацией соединения не прерываются на межсетевом экране, а направляются непосредственно к конечной системе. При поступлении пакетов межсетевой экран выясняет, разрешен ли данный пакет и состояние соединения правилами политики. Если это так, пакет передается по своему маршруту. В противном случае пакет отклоняется или аннулируется.
Межсетевые экраны с фильтрацией пакетов не используют модули доступа для каждого
протокола и поэтому могут использоваться с любым протоколом, работающим через IP. Некоторые протоколы требуют распознавания межсетевым экраном выполняемых ими действий. Например, FTP будет использовать одно соединение для начального входа и команд, а другое - для передачи файлов. Соединения, используемые для передачи файлов, устанавливаются как часть соединения FTP, и поэтому межсетевой экран должен уметь считывать трафик и определять порты, которые будут использоваться новым соединением. Если межсетевой экран не поддерживает эту
функцию, передача файлов невозможна. Межсетевые экраны с фильтрацией пакетов имеют возможность поддержки большего объема трафика, т. к. в них отсутствует нагрузка, создаваемая дополнительными процедурами настройки и вычисления, имеющими место в программных модулях доступа. Межсетевые экраны, работающие только посредством фильтрации пакетов, не используют модули доступа, и поэтому трафик передается от клиента непосредственно на сервер. Если сервер будет атакован через открытую службу, разрешенную правилами политики межсетевого экрана,
межсетевой экран никак не отреагирует на атаку. Межсетевые экраны с пакетной фильтрацией также позволяют видеть извне внутреннюю структуру адресации. Внутренние адреса скрывать не требуется, так как соединения не прерываются на межсетевом экране.
2. Шлюзы сеансового уровня
Данные межсетевые экраны работают на сеансовом уровне модели ISO/OSI. В отличие от фильтров пакетов, они могут контролировать допустимость сеанса связи, анализируя параметры протоколов сеансового уровня. Поэтому к шлюзам сеансового уровня относят фильтры, которые невозможно отождествить ни с сетевым, ни с транспортным, ни с прикладным уровнем. Фильтры сеансового уровня имеют несколько разновидностей в зависимости от их функциональных особенностей, но такая классификация носит достаточно условный характер, поскольку их возможности во многом пересекаются. Следует помнить, что в состав межсетевых экранов входят шлюзы сеансового уровня всех или большинства видов.
Контроль битов SYN и ACK. Ряд фильтров позволяет отслеживать биты SYN и ACK в пакетах TCP. Все они призваны бороться с атаками по типу SYN-flooding (см. врезку «Атака SYN-flooding»), но используют различные подходы. Самый простой фильтр запрещает передачу TCP-пакетов с битом SYN, но без бита ACK со стороны общедоступной сети на компьютеры внутренней сети, если последние не были явно объявлены серверами для внешней сети (или хотя бы для определенной группы компьютеров внешней сети). К сожалению, такой фильтр не спасает при атаках SYN-flooding на машины, являющиеся серверами для внешней сети, но расположенные во внутренней сети.
Для этих целей применяют специализированные фильтры с многоступенчатым порядком установления соединений. Например, фильтр SYNDefender Gateway из состава межсетевого экрана FireWall-1 производства Check Point работает следующим образом. Допустим, внешний компьютер Z пытается установить соединение с внутренним сервером A через межсетевой экран МЭ. Процедура установления соединения показана на Рисунке 2. Когда МЭ получает пакет SYN от компьютера Z (этап 1), то этот пакет передается на сервер A (этап 2). В ответ сервер A передает пакет SYN/ACK на компьютер Z, но МЭ его перехватывает (этап 3). Далее МЭ пересылает полученный пакет на компьютер Z, кроме того, МЭ от имени компьютера Z посылает пакет ACK на сервер A (этап 4). За счет быстрого ответа серверу A, выделяемая под установление новых соединений память сервера никогда не окажется переполнена, и атака SYN-flooding не пройдет.
Дальнейшее развитие событий зависит от того, действительно ли компьютер Z инициализировал установление соединения с сервером A. Если это так, то компьютер Z перешлет пакет ACK серверу A, который проходит через МЭ (этап 5a). Сервер A проигнорирует второй пакет ACK. Затем МЭ будет беспрепятственно пропускать пакеты между компьютерами A и Z. Если же МЭ не получит пакета ACK или кончится тайм-аут на установление соединения, то он вышлет в адрес сервера A пакет RST, отменяющий соединение (этап 5б).
Фильтры контроля состояния канала связи.
К фильтрам контроля состояния канала связи нередко относят сетевые фильтры (сетевой уровень) с расширенными возможностями.
Динамическая фильтрация в сетевых фильтрах. В отличие от стандартной статической фильтрации в сетевых фильтрах, динамическая (stateful) фильтрация позволяет вместо нескольких правил фильтрации для каждого канала связи назначать только одно правило. При этом динамический фильтр сам отслеживает последовательность обмена пакетами данных между клиентом и сервером, включая IP-адреса, протокол транспортного уровня, номера портов отправителя и получателя, а иногда и порядковые номера пакетов. Понятно, что такая фильтрация требует дополнительной оперативной памяти. По производительности динамический фильтр несколько уступает статическому фильтру.
Фильтр фрагментированных пакетов. При передаче через сети с различными MTU IP-пакеты могут разбиваться на отдельные фрагменты, причем только первый фрагмент всегда содержит полный заголовок пакета транспортного уровня, включая информацию о программных портах. Обычные сетевые фильтры не в состоянии проверять фрагменты, кроме первого, и пропускают их (при выполнении критериев по IP-адресам и используемому протоколу). За счет этого злоумышленники могут организовать опасные атаки по типу «отказ в обслуживании», преднамеренно генерируя большое количество фрагментов и тем самым блокируя работу компьютера-получателя пакетов. Фильтр фрагментированных пакетов не пропускает фрагменты, если первый из них не пройдет регистрации.
3. Шлюзы прикладного уровня
Межсетевые экраны данного класса позволяют фильтровать отдельные виды команд или наборы данных в протоколах прикладного уровня. Для этого используются прокси-сервисы - программы специального назначения, управляющие трафиком через межсетевой экран для определённых высокоуровневых протоколов (http, ftp, telnet и т.д.).
Если без использование прокси-сервисов сетевое соединение устанавливается между взаимодействующими сторонами A и B напрямую, то в случае использования прокси-сервиса появляется посредник - прокси-сервер , который самостоятельно взаимодействует со вторым участником информационного обмена. Такая схема позволяет контролировать допустимость использования отдельных команд протоколов высокого уровня, а также фильтровать данные, получаемые прокси-сервером извне; при этом прокси-сервер на основании установленных политик может принимать решение о возможности или невозможности передачи этих данных клиенту A.
Межсетевые экраны прикладного уровня, или прокси-экраны, представляют собой программные пакеты, базирующиеся на операционных системах общего назначения (таких как Windows NT и Unix) или на аппаратной платформе межсетевых экранов.
В межсетевом экране прикладного уровня каждому разрешаемому протоколу должен соответствовать свой собственный модуль доступа. Лучшими модулями доступа считаются те, которые построены специально для разрешаемого протокола. Например, модуль доступа FTP предназначен для протокола FTP и может определять, соответствует ли проходящий трафик этому протоколу и разрешен ли этот трафик правилами политики безопасности.
Межсетевой экран принимает соединение, анализирует содержимое пакета и используемый протокол и определяет, соответствует ли данный трафик правилам политики безопасности. При соответствии межсетевой экран инициирует новое соединение между своим внешним интерфейсом и системой-сервером.
Модуль доступа в межсетевом экране принимает входящее подключение и обрабатывает команды перед отправкой трафика получателю, и таким образом защищает системы от атак, выполняемых посредством приложений.
Межсетевые экраны прикладного уровня содержат модули доступа для наиболее часто используемых протоколов, таких как HTTP, SMTP, FTP и telnet. Некоторые модули доступа могут отсутствовать, что запрещает конкретному протоколу использоваться для соединения через межсетевой экран.
4. Межсетевые экраны экспертного уровня.
Наиболее сложные межсетевые экраны, сочетающие в себе элементы всех трёх приведённых выше категорий. Вместо прокси-сервисов в таких экранах используются алгоритмы распознавания и обработки данных на уровне приложений. Большинство используемых в настоящее время межсетевых экранов относятся к категории экспертных. Наиболее известные и распространённые МЭ - CISCO PIX и CheckPoint FireWall-1 . Производители межсетевых экранов прикладного уровня, из-за быстрого развития IT-технологий, пришли к выводу, что необходимо разработать метод поддержки протоколов, для которых не существует определенных модулей доступа. Так появилась технология модуля доступа Generic Services Proxy (GSP), которая разработана для поддержки модулями доступа прикладного уровня других протоколов, необходимых системе безопасности и при работе сетевых администраторов. GSP обеспечивает работу межсетевых экранов прикладного уровня в качестве экранов с пакетной фильтрацией. Разновидность межсетевых экранов с пакетной фильтрацией уже поставляются с модулем доступа SMTP. На нынешнее время фактически невозможно найти межсетевой экран, функционирование которого построено исключительно на прикладном уровне или фильтрации пакетов, так как оно позволяет администраторам, отвечающим за безопасность, настраивать устройство для работы в конкретных условиях.
По нему МЭ представляет собой локальное (однокомпонентное) или функционально-распределенное средство (комплекс), реализующее контроль за информацией, поступающей в АС и/или выходящей из АС, и обеспечивает защиту АС посредством фильтрации информации, т.е. ее анализа по совокупности критериев и принятия решения о ее распространении в (из) АС.
Устанавливается пять классов защищенности МЭ .
Каждый класс характеризуется определенной минимальной совокупностью требований по защите информации.
Самый низкий класс защищенности - пятый, применяемый для безопасного взаимодействия АС класса 1Д с внешней средой, четвертый - для 1Г, третий - 1В, второй - 1Б, самый высокий - первый, применяемый для безопасного взаимодействия АС класса 1А с внешней средой.
Требования, предъявляемые к МЭ, не исключают требований, предъявляемых к средствам вычислительной техники (СВТ) и АС в соответствии с руководящими документами Гостехкомиссии России “Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации” и “Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации. Классификация автоматизированных систем и требования по защите информации”.
При включении МЭ в АС определенного класса защищенности, класс защищенности совокупной АС, полученной из исходной путем добавления в нее МЭ, не должен понижаться.
Для АС класса 3Б, 2Б должны применяться МЭ не ниже 5 класса.
Для АС класса 3А, 2А в зависимости от важности обрабатываемой информации должны применяться МЭ следующих классов:
При обработке информации с грифом “секретно” - не ниже 3 класса;
При обработке информации с грифом “совершенно секретно” - не ниже 2 класса;
При обработке информации с грифом “особой важности” - не ниже 1 класса.
Требования к межсетевым экранам
|
Показатели защищенности |
Классы защищенности |
||||
|
Управление доступом (фильтрация данных и трансляция адресов) |
|||||
|
Идентификация и аутентификация |
|||||
|
Регистрация |
|||||
|
Администрирование: идентификация и аутентификация |
|||||
|
Администрирование: регистрация |
|||||
|
Администрирование: простота использования |
|||||
|
Целостность |
|||||
|
Восстановление |
|||||
|
Тестирование |
|||||
|
Руководство администратора защиты |
|||||
|
Тестовая документация |
|||||
|
Конструкторская (проектная) документация |
|||||
(источник РД МЭ)
\\ 06.04.2012 17:16
Межсетевой экран представляет собой комплекс задач по предотвращению несанкционированного доступа, повреждения или хищения данных, либо иного негативного воздействия, которое может повлиять на работоспособность сети.
Межсетевой экран, его также называют фаервол (от англ. Firewall) или брандмауэр на шлюзе позволяет обеспечить безопасный доступ пользователей в сеть Интернет, при этом защищая удаленное подключение к внутренним ресурсам. Межсетевой экран просматривает через себя весь трафик, проходящий между сегментами сети, и для каждого пакета реализует решение - пропускать или не пропускать. Гибкая система правил межсетевого экрана позволяет запрещать или разрешать соединения по многочисленным параметрам: адресам, сетям, протоколам и портам.
Методы контроля трафика между локальной и внешней сетью
Фильтрация пакетов. В зависимости от того удовлетворяет ли поступающий пакет указанным в фильтрах условиям он пропускается в сеть либо отбрасывается.
Stateful inspection. В этом случае осуществляется инспектирование входящего трафика - один из самых передовых способов реализации Firewall. Под инспекцией подразумевается анализ не всего пакета, а лишь его специальной ключевой части и сравнении с заранее известными значениями из базы данных разрешенных ресурсов. Такой метод обеспечивает наибольшую производительность работы Firewall и наименьшие задержки.
Proxy-сервер.В данном случае между локальной и внешней сетями устанавливается дополнительное устройство proxy-сервер, который служит «воротами», через который должен проходить весь входящий и исходящий трафик.
Межсетевой экран позволяет настраивать фильтры, которые отвечают за пропуск трафика по:
IP-адрес. Задав какой-то адрес либо определенный диапазон можно запретить получать из них пакеты, либо наоборот разрешить доступ только с данных IP адресов.
- Порт. Фаервол может настроить точки доступа приложений к услугам сети. К примеру, ftp использует порт 21, а приложения для просмотра web-страниц порт 80.
Протокол. Брандмауэр может быть настроен на пропуск данных только какого-либо одного протокола, либо запретить доступ с его использованием. Чаще всего тип протокола может говорить о выполняемых задачах, используемого им приложения и о наборе параметров защиты. В связи с этим, доступ может быть настроен только для работы какого-либо одного специфического приложения и предотвратить потенциально опасный доступ с использованием всех остальных протоколов.
Доменное имя. В данном случае фильтр запрещает или разрешает соединения конкретных ресурсов. Это позволяет запретить доступ с нежелательных сервисов и приложений сети, либо наоборот разрешить доступ только к ним.
Для настройки могут применяться и другие параметры для фильтров, характерные для данной конкретной сети, в зависимости от выполняемых в ней задач.
Чаще всего межсетевой экран используется в комплексе с другими средствами защиты, к примеру, антивирусное программное обеспечение.
Принцип действия межсетевого экрана
Брандмауэр может быть выполнен:
Аппаратно. В таком случае в роли аппаратного фаервола выступает маршрутизатор, который располагается между компьютером и сетью Интернет. К фаерволу может быть подключено несколько ПК и при этом все они будут защищены межсетевым экраном, который выступает частью маршрутизатора.
Программно. Наиболее распространенный тип межсетевого экрана, который представляют собой специализированное программное обеспечение, которое пользователь устанавливает на свой ПК.
Даже если подключен маршрутизатор со встроенным межсетевым экраном, дополнительно может быть установлен программный фаервол на каждый компьютер в отдельности. В таком случае злоумышленнику будет сложнее проникнуть в систему.
Официальные документы
В 1997 году был принят Руководящий документ Гостехкоммиссии при Президенте РФ "Средства вычислительной техники. Межсетевые экраны. Защита от НСД к информации. Показатели защищенности от НСД к информации". Данный документ устанавливает пять классов защищенности межсетевого экрана, каждый из которых характеризуется определенной минимальной совокупностью требований по защите информации.
В 1998 году был разработан еще один документ: "Временные требования к устройствам типа межсетевой экран». Согласно данному документу установлено 5 классов защищенности межсетевого экрана, которые применяются для защиты информации в автоматизированных системах, содержащих криптографические средства.
А с 2011 года вступили в силу требования законодательства по сертификации межсетевых экранов. Таким образом, если в сети предприятия осуществляется работа с персональными данными, то требуется установить межсетевой экран, сертифицированный Федеральной службой по экспортному контролю (ФСТЭК).
В последнее время наметилась тенденция по ограничению приватности в сети Интернет. Это связано с ограничениями, которое налагает на пользователя государственное регулирование сети Интернет. Государственное регулирование Интернет существует во многих странах (Китай, Россия, Беларусь).
Афера "Asia Domain Name Registration scam" в Рунете! Вы зарегистрировали или купили домен и создали на нем сайт. Годы идут, сайт развивается, становится популярным. Вот уже и доход с него "закапал". Вы получаете свой доход, оплачиваете домен, хостинг и другие расходы...
Еще несколько лет назад для надежной защиты ПК достаточно было установить хорошую антивирусную программу и следить за регулярным обновлением баз. Однако изобретательность злоумышленников порождает все новые и новые способы нанесения ущерба. Зачастую основным путем проникновения на компьютер пользователя оказываются его сетевые подключения, точнее связанные с ними системные уязвимости. Антивирусный пакет может лишь определить вредоносный код, однако далеко не каждый антивирус способен обнаружить несанкционированный доступ к данным.
С развитием рыночных отношений информация всё более и более приобретает качества товара, то есть её можно купить, продать, передать и, к сожалению, украсть. Поэтому проблема обеспечения безопасности информации с каждым годом становится всё более актуальной. Одним из возможных направлений решения данной проблемы является использование межсетевых экранов.
Современные технологии сетевой защиты являются одним из наиболее динамичных сегментов современного рынка обеспечения безопасности. Средства сетевой защиты настолько стремительно развиваются, что в настоящее время общепринятая терминология в данном направлении ещё окончательно не установилась. Эти средства защиты в литературе и средствах массовой информации фигурируют как firewall, брандмауэры и даже информационные мембраны. Но наиболее часто используется термин “межсетевые экраны” (МЭ).
В общем случае, для обеспечения сетевой защиты между двумя множествами информационных систем (ИС) ставится экран или информационная мембрана, которые являются средством разграничения доступа клиентов из одного множества систем к информации, хранящейся на серверах в другом множестве. В этом смысле МЭ можно представить как набор фильтров, анализирующих проходящую через них информацию и принимающих решение: пропустить информацию или её заблокировать. Одновременно с этим производится регистрация событий и тревожная сигнализация в случае обнаружения угрозы. Обычно экранирующие системы делаются несимметричными. Для экранов определяются понятия “внутри” и “снаружи”, причём, в задачу экрана входит защита внутренней сети от потенциально враждебного окружения. Кроме того, МЭ может использоваться в качестве корпоративной открытой части сети, видимой со стороны Internet. Так, например, во многих организациях МЭ используются для хранения данных с открытым доступом, как, например, информации о продуктах и услугах, файлах из баз FTP, сообщений об ошибках и так далее.
Межсетевой экран или сетевой экран -- комплекс аппаратных или программных средств, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящих через него сетевых пакетов в соответствии с заданными правилами .
Основной задачей сетевого экрана является защита компьютерных сетей или отдельных узлов от несанкционированного доступа. Также сетевые экраны часто называют фильтрами, так как их основная задача -- не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.
Некоторые сетевые экраны также позволяют осуществлять трансляцию адресов -- динамическую замену внутрисетевых (серых) адресов или портов на внешние, используемые за пределами локальной вычислительной сети.
Рисунок 4. Общая структура брандмауэра
Другие названия
Брандмауэр (нем. Brandmauer) -- заимствованный из немецкого языка термин, являющийся аналогом английского firewall в его оригинальном значении (стена, которая разделяет смежные здания, предохраняя от распространения пожара). Интересно, что в области компьютерных технологий в немецком языке употребляется слово «Firewall».
Файрволл -- образовано транслитерацией английского термина firewall.
Разновидности сетевых экранов
Сетевые экраны подразделяются на различные типы в зависимости от следующих характеристик:
обеспечивает ли экран соединение между одним узлом и сетью или между двумя или более различными сетями;
на уровне каких сетевых протоколов происходит контроль потока данных;
отслеживаются ли состояния активных соединений или нет.
В зависимости от охвата контролируемых потоков данных сетевые экраны делятся на:
традиционный сетевой (или межсетевой) экран -- программа (или неотъемлемая часть операционной системы) на шлюзе (сервере, передающем трафик между сетями) или аппаратное решение, контролирующие входящие и исходящие потоки данных между подключенными сетями.
персональный сетевой экран -- программа, установленная на пользовательском компьютере и предназначенная для защиты от несанкционированного доступа только этого компьютера.
Вырожденный случай -- использование традиционного сетевого экрана сервером, для ограничения доступа к собственным ресурсам.
В зависимости от уровня, на котором происходит контроль доступа, существует разделение на сетевые экраны, работающие на :
сетевом уровне, когда фильтрация происходит на основе адресов отправителя и получателя пакетов, номеров портов транспортного уровня модели OSI и статических правил, заданных администратором;
сеансовом уровне (также известные как stateful) -- отслеживающие сеансы между приложениями, не пропускающие пакеты нарушающих спецификации TCP/IP, часто используемых в злонамеренных операциях -- сканировании ресурсов, взломах через неправильные реализации TCP/IP, обрыв/замедление соединений, инъекция данных.
уровне приложений, фильтрация на основании анализа данных приложения, передаваемых внутри пакета. Такие типы экранов позволяют блокировать передачу нежелательной и потенциально опасной информации на основании политик и настроек.
Некоторые решения, относимые к сетевым экранам уровня приложения, представляют собой прокси-серверы с некоторыми возможностями сетевого экрана, реализуя прозрачные прокси-серверы, со специализацией по протоколам. Возможности прокси-сервера и многопротокольная специализация делают фильтрацию значительно более гибкой, чем на классических сетевых экранах, но такие приложения имеют все недостатки прокси-серверов (например, анонимизация трафика).
В зависимости от отслеживания активных соединений сетевые экраны бывают:
stateless (простая фильтрация), которые не отслеживают текущие соединения (например, TCP), а фильтруют поток данных исключительно на основе статических правил;
stateful, stateful packet inspection (SPI) (фильтрация с учётом контекста), с отслеживанием текущих соединений и пропуском только таких пакетов, которые удовлетворяют логике и алгоритмам работы соответствующих протоколов и приложений. Такие типы сетевых экранов позволяют эффективнее бороться с различными видами DoS-атак и уязвимостями некоторых сетевых протоколов. Кроме того, они обеспечивают функционирование таких протоколов, как H.323, SIP, FTP и т. п., которые используют сложные схемы передачи данных между адресатами, плохо поддающиеся описанию статическими правилами, и, зачастую, несовместимых со стандартными, stateless сетевыми экранами.
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.
Рисунок 5. Структура информационного экранирования с использованием эталонной модели
Современные требования к межсетевым экранам
Основное требование -- это обеспечение безопасности внутренней (защищаемой) сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи.
Экранирующая система должна обладать мощными и гибкими средствами управления для простого и полного проведения в жизнь политики безопасности организации.
Межсетевой экран должен работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий.
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.
Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от любых несанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к конфиденциальной информации в организации.
Система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать проведение единой политики безопасности для удаленных филиалов.
Особенности современных межсетевых экранов
Как видно из таблицы 3 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.
Таблица 3 - 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 |
Типовые варианты включения межсетевых экранов
Рисунок 6. Включение МЭ по схеме двухпортового шлюза
Рисунок 7. Включение МЭ непосредственно на защищаемом сервере
Рисунок 8. Включение МЭ в системе Интернет-Интранет
Сравнительные характеристики современных межсетевых экранов
Таблица 4 - Сравнительные характеристики современных межсетевых экранов
|
Платформа |
Компания |
Особенности |
||
|
Solstice Firewall |
Комплексный |
SunOS, UNIX, Solaris |
Sun Microsystems |
Реализует политику безопасности: все данные, не имеющие явного разрешения - отбрасываются. В процессе работы фильтры пакетов на шлюзах и серверах генерируют записи обо всех событиях, запускают механизмы тревоги, требующие реакции администратора. |
|
Milkyway Networks Corporation |
Не использует механизм фильтрации пакетов. Принцип действия: то, что явно не разрешено, является запрещенным. Регистрирует все действия сервера, предупреждает о возможных нарушениях. Может использоваться как двунаправленный шлюз. |
|||
|
BorderWare Firewall Server |
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
UNIX, Windows, DOS |
Secure Computing Corporation |
Программное средство защиты, обеспечивающее работу под управлением ОС (собственная разработка). Позволяет фиксировать адреса, время, попытки, используемый протокол. |
|
ALF (Application Layer Filter) |
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
Может фильтровать IP-пакеты по адресам, диапазонам портов, протоколам и интерфейсам. Приходящий пакет может пропустить, ликвидировать или отослать по его адресу. |
||
|
ANS InterLock Service |
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
ANS CO + RE Systems |
Использует программы-посредники для служб Telnet, FTR, HTTR. Поддерживает шифрование соединения точка-точка, причем, в качестве средств аутентификации могут использоваться аппаратные. |
|
|
Комплексный экран |
SunOS, BSDI на Intel, IRIX на INDY и Challenge |
Для анализа использует время, дату, адрес, порт и т.д. Включает программы-посредники прикладного уровня для служб Telnet, FTR, SMTP, X11, HTTP, Gopher и др. Поддерживает большинство пакетов аппаратной аутентификации. |
||
|
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
SunOS, BSDI, Solaris, HP- UX, AIX |
Закрытая сеть видится извне как единственный хост. Имеет программы-посредники для служб: электронной почты, протокола FTR и др. Регистрирует все действия сервера, предупреждает о нарушениях. |
||
|
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
Sterling Software |
Является программным продуктом, обеспечивающим защиту информации от НСД при соединении закрытой и открытой сетей. Позволяет регистрировать все действия сервера и предупреждать о возможных нарушениях. |
||
|
CyberGuard Firewall |
Двунаправленный шлюз комплексного типа (хост-бастион как фильтр, шлюз прикладного уровня или комплексный экран) |
Платформа RISC, OS UNIX |
Harris Computer Systems Corporation |
Использованы комплексные решения, включающие механизмы защиты ОС UNIX и интегрированные сетевые средства, предназначенные для RISC-компьютеров. Для анализа используется исходный адрес, адрес назначения и др. |
|
Digital Firewall for UNIX |
Комплексный экран |
Digital Equipment Corporation |
Предустанавливается на системы Digital Alpha и представляет возможности экранирующего фильтра и шлюза прикладного уровня. |
|
|
Eagle Enterprise |
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
Реализация технологии Virtual Private Networking |
Включает в себя программы-посредники прикладного уровня для служб FTR, HTTP, Telnet. Регистрирует все действия сервера и предупреждает о нарушениях. |
|
|
Firewall IRX Router |
Экранирующий маршрутизатор |
Позволяет произвести анализ сети в целях оптимизации сетевого трафика, безопасно связать локальную сеть с удаленными сетями на основе открытых сетей. |
||
|
Комплексный межсетевой экран |
Intel x86, Sun Sparc и др |
Обеспечивает защиту от хакерских нападений типа address-spoofing (подделка адресов пакетов) и представляет комбинацию средств защиты сетевого и прикладного уровней. |
||
|
Firewall-1/ VPN-1 |
Комплексный межсетевой экран |
Intel x86, Sun Sparc и др |
Check Point Software Technologies |
Представляет открытый интерфейс приложения OPSEC API. Обеспечивает: - выявление компьютерных вирусов; - сканирование URL; - блокирование Java и ActiveX; - поддержку протокола SMTP; - фильтрацию HTTP; - обработку протокола FTP |
|
TIS Firewall Toolkit |
Набор программ для создания и управления системами firewall |
Trusted Information Systems |
Распространяется в исходном коде, все модули написаны на языке С. Набор предназначен для программистов- экспертов. |
|
|
Gauntlet Internet Firewall |
Экранирующий шлюз прикладного уровня |
UNIX, Secured BSD |
Trusted Information Systems |
Поддерживает сервисы: электронная почта, Web-сервис, терминальные сервисы и др. Возможности: шифрование на сетевом уровне, защита от хакерских нападений типа address-spoofing, защита от попыток изменения маршрутизации. |
|
Мульти-протокольный межсетевой экран |
Различные аппаратные платформы |
Network-1 Software and Technology |
Контроль реализован на уровне кадров, пакетов, каналов и приложений (для каждого протокола). Позволяет работать с более чем 390 протоколами, дает возможность описать любые условия фильтрации для последующей работы. |
|
|
Застава-Джет |
Комплексный межсетевой экран |
SPARC, Solaris, UNIX |
Реализует политику безопасности: все данные, не имеющие явного разрешения - отбрасываются. |
Межсетевой экран сам по себе не панацея от всех угроз для сети. В частности, он :
не защищает узлы сети от проникновения через «люки» (англ. back doors) или уязвимости ПО;
не обеспечивает защиту от многих внутренних угроз, в первую очередь -- утечки данных;
не защищает от загрузки пользователями вредоносных программ, в том числе вирусов;
Для решения последних двух проблем используются соответствующие дополнительные средства, в частности, антивирусы. Обычно они подключаются к файрволу и пропускают через себя соответствующую часть сетевого трафика, работая как прозрачный для прочих сетевых узлов прокси, или же получают с файрвола копию всех пересылаемых данных. Однако такой анализ требует значительных аппаратных ресурсов, поэтому обычно проводится на каждом узле сети самостоятельно.
