Межсетевой экран. Межсетевые экраны Межсетевые экраны их назначение и виды
Firewall (Межсетевой экран)
Межсетевой экран (Брандмауэр или Firewall) – это средство фильтрации пакетного трафика, поступающего из внешней сети по отношению к данной локальной сети или компьютеру. Рассмотрим причины появления и задачи выполняемые Firewall. Современная сеть передачи данных – это множество удаленных высокопроизводительных устройств, взаимодействующих друг с другом на значительном расстоянии. Одними из наиболее крупномасштабных сетей передачи данных являются компьютерные сети, такие как сеть Интернет. В ней одновременно работают миллионы источников и потребителей информации по всему миру. Широкое развитие данной сети позволяет использовать ее не только частным лицам, но и крупным компаниям для объединения своих разрозненных устройств по всему миру в единую сеть. Вместе с этим, общий доступ к единым физическим ресурсам открывает доступ мошенникам, вирусам и конкурентам возможность причинить вред конечным пользователям: похитить, исказить, подбросить или уничтожить хранимую информацию, нарушить целостность программного обеспечения и даже вывести аппаратную часть конечной станции. Для предотвращения данных нежелательных воздействий необходимо предотвратить несанкционированный доступ, для чего часто применяется Firewall. Само название Firewall (wall – от англ. стена) кроет в себе его назначение, т.е. он служит стеной между защищаемой локальной сетью и Интернетом либо любой другой внешней сетью и предотвращать любые угрозы. Кроме вышеуказанной межсетевой экран также может выполнять и другие функции, связанные с фильтрацией трафика от/к какому-либо ресурсу сети Интернет.
Принцип действия Firewall основан на контроле поступающего извне трафика. Могут быть выбраны следующие методы контроля трафика между локальной и внешней сетью:
1. Фильтрация пакетов – основан на настройке набора фильтров. В зависимости от того удовлетворяет ли поступающий пакет указанным в фильтрах условиям он пропускается в сеть либо отбрасывается.
2. Proxy-сервер – между локальной и внешней сетями устанавливается дополнительное устройство proxy-сервер, который служит «воротами», через который должен проходить весь входящий и исходящий трафик.
3. Stateful inspection – 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. Данный метод обеспечивает наибольшую производительность работы Firewall и наименьшие задержки.
Межсетевой экран может быть выполнен аппаратно или программно. Конкретная реализация зависит от масштаба сети, объема трафика и необходимых задач. Наиболее распространенным типом Брандмауэров является программный. В этом случае он реализован в виде программы, запущенной на конечном ПК, либо пограничном сетевом устройстве, например . В случае аппаратного исполнения Firewall представляет собой отдельный сетевой элемент, обладающий обычно большими производительными способностями, но выполняющий аналогичные задачи.
Firewall позволяет настраивать фильтры, отвечающие за пропуск трафика по следующим критериям:
1. IP-адрес . Как известно, любое конечное устройство, работающее по протоколу должно иметь уникальный адрес. Задав какой-то адрес либо определенный диапазон можно запретить получать из них пакеты, либо наоборот разрешить доступ только с данных IP адресов.
2. Доменное имя . Как известно, сайту в сети Интернет, точнее его IP-адресу может быть поставлено в соответств ие буквенно-цифровое имя, которое гораздо проще запомнить чем набор цифр. Таким образом, фильтр может быть настроен на пропуск трафика только к/от одного из ресурсов, либо запретить доступ к нему.
3. Порт . Речь идет о программных портах, т.е. точках доступа приложений к услугам сети. Так, например, ftp использует порт 21, а приложения для просмотра web-страниц порт 80. Это позволяет запретить доступ с нежелательных сервисов и приложений сети, либо наоборот разрешить доступ только к ним.
4. Протокол . Firewall может быть настроен на пропуск данных только какого-либо одного протокола, либо запретить доступ с его использованием. Обычно тип протокола может говорить о выполняемых задачах, используемого им приложения и о наборе параметров защиты. Таким образом, доступ может быть настроен только для работы какого-либо одного специфического приложения и предотвратить потенциально опасный доступ с использованием всех остальных протоколов.
Выше перечислены только основные параметры, по которым может быть произведена настройка. Также могут применяться другие параметры для фильтров, специфичные для данной конкретной сети, в зависимости от выполняемых в ней задач.
Таким образом, Firewall предоставляет комплексны набор задач по предотвращению несанкционированного доступа, повреждения или хищения данных, либо иного негативного воздействия, которое может повлиять на работоспособность сети. Обычно межсетевой экран используется в совокупности с другими средствами защиты, например, антивирусное ПО.
Межсетевым экраном называется программно-аппаратный или программный элемент, контролирующий на основе заданных параметров сетевой трафик, а в случае необходимости и фильтрующий его. Также может называться фаейрволом (Firewall) или брандмауэром.
Назначение межсетевых экранов
Сетевой экран используется для защиты отдельных сегментов сети или хостов от возможного несанкционированного проникновения через уязвимости программного обеспечения, установленного на ПК, или протоколов сети. Работа межсетевого крана заключается в сравнении характеристик проходящего сквозь него трафика с шаблонами уже известного вредоносного кода.
Наиболее часто сетевой экран инсталлируется на границе периметра локальной сети, где он выполняет защиту внутренних узлов. Тем не менее, атаки могут инициироваться изнутри, поэтому при атаке на сервер той же сети, межсетевой экран не воспримет это как угрозу. Это стало причиной, по которой брандмауэры стали устанавливать не только на границе сети, но и между её сегментами, что значительно повышает степень безопасности сети.
История создания
Свою историю сетевые экраны начинают с конца восьмидесятых прошлого века, когда Интернет ещё не стал повседневной вещью для большинства людей. Их функцию выполняли маршрутизаторы, осуществлявшие анализ трафика на основе данных из протокола сетевого уровня. Затем, с развитием сетевых технологий, эти устройства смогли использовать данные уже транспортного уровня. По сути, маршрутизатор являет собой самую первую в мире реализацию программно-аппаратного брандмауэра.
Программные сетевые экраны возникли много позже. Так, Netfilter/iptables, межсетевой экран для Linux, был создан только в 1998 году. Связано это с тем, что ранее функцию фаейрвола выполняли, и весьма успешно, антивирусные программы, но с конца 90-х вирусы усложнились, и появление межсетевого экрана стало необходимым.
Фильтрация трафика
Трафик фильтруется на основе заданных правил – ruleset. По сути, межсетевой экран представляет собой последовательность анализирующих и обрабатываемых трафик фильтров согласно данному пакету конфигураций. У каждого фильтра своё назначение; причём, последовательность правил может значительно влиять на производительность экрана. К примеру, большинство файрволов при анализе трафика последовательно сравнивают его с известными шаблонами из списка – очевидно, что наиболее популярные виды должны располагаться как можно выше.
Принципов, по которому осуществляется обработка входящего трафика, бывает два. Согласно первому разрешаются любые пакеты данных, кроме запрещённых, поэтому если он не попал ни под какое ограничение из списка конфигураций, он передается далее. Согласно второму принципу, разрешаются только те данные, которые не запрещены – такой метод обеспечивает самую высокую степень защищенности, однако существенно нагружает администратора.
Межсетевой экран выполняет две функции: deny, запрет данных – и allow – разрешение на дальнейшую передачу пакет. Некоторые брандмауэры способны выполнять также операцию reject – запретить трафик, но сообщить отправителю о недоступности сервиса, чего не происходит при выполнении операции deny, обеспечивающей таким образом большую защиту хоста.
Типы межсетевых экранов (Firewall)
Чаще всего межсетевые экраны классифицируют по поддерживаемому уровню сетевой модели OSI. Различают:
- Управляемые коммутаторы;
- Пакетные фильтры;
- Шлюзы сеансового уровня;
- Посредники прикладного уровня;
- Инспекторы состояния.
Управляемые коммутаторы
Нередко причисляются к классу межсетевых экранов, но осуществляют свою функцию на канальном уровне, поэтому не способны обработать внешний трафик.
Некоторые производители (ZyXEL, Cisco) добавили в свой продукт возможность обработки данных на основе MAC-адресов, которые содержатся в заголовках фреймов. Тем не менее, даже этот метод не всегда приносит ожидаемый результат, так как мак-адрес можно легко изменить с помощью специальных программ. В связи с этим в наши дни коммутаторы чаще всего ориентируются на другие показатели, а именно на VLAN ID.
Виртуальные локальные сети позволяют организовывать группы хостов, в которые данные стопроцентно изолированы от внешних серверов сети.
В рамках корпоративных сетей управляемые коммутаторы могут стать весьма эффективным и сравнительно недорогим решением. Главным их минусом является неспособность обрабатывать протоколы более высоких уровней.
Пакетные фильтры
Пакетные фильтры используются на сетевом уровне, осуществляя контроль трафика на основе данных из заголовка пакетов. Нередко способны обрабатывать также заголовки протоколов и более высокого уровня – транспортного (UDP, TCP), Пакетные фильтры стали самыми первыми межсетевыми экранами, остаются самыми популярными и на сегодняшний день. При получении входящего трафика анализируются такие данные, как: IP получателя и отправителя, тип протокола, порты получателя и источника, служебные заголовки сетевого и транспортного протоколов.
Уязвимость пакетных фильтров заключается в том, что они могут пропустить вредоносный код, если он разделен на сегменты: пакеты выдают себя за часть другого, разрешённого контента. Решение этой проблемы заключается в блокировании фрагментированных данных, некоторые экраны способны также дефрагментировать их на собственном шлюзе – до отправки в основной узел сети. Тем не менее, даже в этом случае межсетевой экран может стать жертвой DDos-атаки.
Пакетные фильтры реализуются в качестве компонентов ОС, пограничных маршрутизаторов или персональных сетевых экранов.
Пакетные фильтры отличаются высокой скоростью анализа пакетов, отлично выполняют свои функции на границах с сетями низкой степени доверия. Тем не менее, они неспособны анализировать высокие уровни протоколов и легко могут жертвами атак, при которых подделывается сетевой адрес.
Шлюзы сеансового уровня
Использование сетевого экрана позволяет исключить прямое взаимодействие внешних серверов с узлом – в данном случае он играет роль посредника, называемого прокси. Он проверяет каждый входящий пакет, не пропуская те, что не принадлежат установленному ранее соединению. Те пакеты, которые выдают себя за пакеты уже завершённого соединения, отбрасываются.
Шлюз сеансового уровня – единственное связующее звено между внешней и внутренней сетями. Таким образом, определить топологию сети, которую защищает шлюз сеансового уровня, становится затруднительно, что значительно повышает её защищённость от DoS-атак.
Тем не менее, даже у этого решения есть значительный минус: ввиду отсутствия возможности проверки содержания поля данных хакер относительно легко может передать в защищаемую сеть трояны.
Посредники прикладного уровня
Как и шлюзы сеансового уровня, фаейрволы прикладного уровня осуществляют посредничество между двумя узлами, но отличаются существенным преимуществом – способностью анализировать контекст передаваемых данных. Сетевой экран подобного типа может определять и блокировать нежелательные и несуществующие последовательности команд (подобное часто означает ДОС-атаку), а также запрещать некоторые из них вообще.
Посредники прикладного уровня определяют и тип передаваемой информации – ярким примером являются почтовые службы, запрещающие передачу исполняемых файлов. Кроме этого они могут осуществлять аутентификацию пользователя, наличие у SSL-сертификатов подписи от конкретного центра.
Главным минусом такого типа сетевого экрана является долгий анализ пакетов, требующий серьёзных временных затрат. Помимо этого, у посредников прикладного уровня нет автоподключения поддержки новых протоколов и сетевых приложений.
Инспекторы состояния
Создатели инспекторов состояния поставили перед собой цель собрать воедино преимущества каждого их выше перечисленных типов сетевых экранов, получив таким образом брандмауэр, способный обрабатывать трафик как на сетевом, так и на прикладном уровнях.
Инспекторы состояния осуществляют контроль:
- всех сессий – основываясь на таблице состояний,
- всех передаваемых пакетов данных – на основе заданной таблицы правил,
- всех приложений, на основе разработанных посредников.
Фильтрация трафика инспектора состояния происходит тем же образом, что и при использовании шлюзов сеансового уровня, благодаря чему его производительность гораздо выше, чем у посредников прикладного уровня. Инспекторы состояния отличаются удобным и понятным интерфейсом, лёгкой настройкой, обладают широкими возможностями расширения.
Реализация межсетевых экранов
Межсетевые экраны (Firewall) могут быть либо программно-аппаратными, ибо программными. Первые могут быть выполнены как в виде отдельного модуля в маршрутизаторе или коммутаторе, так и специального устройства.
Чаще всего пользователи выбирают исключительно программные межсетевые экраны – по той причине, что для их использования достаточно лишь установки специального софта. Тем не менее, в организациях нередко найти свободный компьютер под заданную цель, бывает затруднительно – к тому же, отвечающий всем техническим требованиям, зачастую довольно высоким.
Именно поэтому крупные компании предпочитают установку специализированных программно-аппаратных комплексов, получивших название «security appliance». Работают они чаще всего на основе систем Linux или же FreeBSD, ограниченных функционалом для выполнения заданной функции.
Такое решение имеет следующие преимущества:
- Лёгкое и просто управление: контроль работы программно-аппаратного комплекса осуществляется с любого стандартного протокола (Telnet, SNMP) – или защищённого (SSL, SSH).
- Высокая производительность: работа операционной системы направлена на одну единственную функцию, из неё исключены любые посторонние сервисы.
- Отказоустойчивость: программно-аппаратные комплексы эффективно выполняют свою задачу, вероятность сбоя практически исключена.
Ограничения межсетевого экрана (Firewall-а)
Сетевой экран не проводит фильтрацию тех данных, которые не может интерпретировать. Пользователь сам настраивает, что делать с нераспознанными данными – в файле конфигураций, согласно которым и осуществляется обработка такого трафика. К таким пакетам данным относятся трафик из протоколов SRTP, IPsec, SSH, TLS, которые используют криптографию для скрытия содержимого, протоколы, шифрующие данные прикладного уровня (S/MIME и OpenPGP). Также невозможна фильтрация туннелирования трафика, если механизм того туннелирования непонятен сетевому экрану. Значительная часть недостатков межсетевых экранов исправлена в UTM-системах - Unified Threat Management , иногда их так же называют NextGen Firewall.
Межсетевой экран
или брандмауэр
(по-нем. brandmauer
,
по-англ. , по-рус. граница огня
)
- это система или комбинация систем, позволяющих
разделить сеть на две или более частей и реализовать набор правил,
определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую
(см. рис.1). Чаще всего эта граница проводится между локальной
сетью
предприятия и INTERNET
, хотя ее можно провести и внутри локальной
сети предприятия. Брандмауэр, таким образом, пропускает через себя весь
трафик. Для каждого проходящего пакета брандмауэр принимает
решение пропускать его или отбросить. Для того чтобы
брандмауэр мог принимать эти решения, ему необходимо определить
набор правил. О том, как эти правила описываются и какие параметры
используются при их описании, речь пойдет чуть позже.
рис.1
Как правило, брандмауэры функционируют на какой-либо UNIX платформе - чаще всего это BSDI, SunOS, AIX, IRIX и т.д., реже - DOS, VMS, WNT, Windows NT. Из аппаратных платформ встречаются INTEL, Sun SPARC, RS6000, Alpha, HP PA-RISC, семейство RISC процессоров R4400-R5000. Помимо Ethernet, многие брандмауэры поддерживают FDDI, Token Ring, 100Base-T, 100VG-AnyLan, различные серийные устройства. Требования к оперативной памяти и объему жесткого диска зависят от количества машин в защищаемом сегменте сети.
Обычно в операционную систему, под управлением которой работает брандмауэр, вносятся изменения, цель которых - повышение защиты самого брандмауэра. Эти изменения затрагивают как ядро ОС, так и соответствующие файлы конфигурации. На самом брандмауэре не разрешается иметь счета пользователей (а значит и потенциальных дыр), только счет администратора. Некоторые брандмауэры работают только в однопользовательском режиме. Многие брандмауэры имеют систему проверки целостности программных кодов. При этом контрольные суммы программных кодов хранятся в защищенном месте и сравниваются при старте программы во избежание подмены программного обеспечения.
Все брандмауэры можно разделить на три типа:
Все типы могут одновременно встретиться в одном брандмауэре.
Пакетные фильтры
Брандмауэры с пакетными фильтрами принимают решение о том, пропускать пакет или отбросить, просматривая IP-адреса, флаги или номера TCP портов в заголовке этого пакета. IP-адрес и номер порта - это информация сетевого и транспортного уровней соответственно, но пакетные фильтры используют и информацию прикладного уровня, т.к. все стандартные сервисы в TCP/IP ассоциируются с определенным номером порта.
Для описания правил прохождения пакетов составляются таблицы типа:
Поле "действие" может принимать значения пропустить или
отбросить.
Тип пакета - TCP, UDP или ICMP.
Флаги - флаги из заголовка IP-пакета.
Поля "порт источника" и "порт назначения" имеют смысл
только для TCP и UDP пакетов.
Сервера прикладного уровня
Брандмауэры с серверами прикладного уровня используют сервера конкретных сервисов (proxy server) - TELNET, FTP и т.д., запускаемые на брандмауэре и пропускающие через себя весь трафик, относящийся к данному сервису. Таким образом, между клиентом и сервером образуются два соединения: от клиента до брандмауэра и от брандмауэра до места назначения.
Полный набор поддерживаемых серверов различается для каждого конкретного брандмауэра, однако чаще всего встречаются сервера для следующих сервисов:
- терминалы (Telnet, Rlogin);
- передача файлов (Ftp);
- электронная почта (SMTP, POP3);
- WWW (HTTP);
- Gopher;
- Wais;
- X Window System (X11);
- сетевая печать (LP);
- удаленное выполнение задач (Rsh);
- Finger;
- новости Usenet (NNTP);
- Whois;
- RealAudio.
Использование серверов прикладного уровня позволяет решить важную задачу - скрыть от внешних пользователей структуру локальной сети, включая информацию в заголовках почтовых пакетов или службы доменных имен (DNS). Другим положительным качеством является возможность аутентификации на пользовательском уровне (напоминаю, что аутентификация - процесс подтверждения идентичности чего-либо; в данном случае это процесс подтверждения, действительно ли пользователь является тем, за кого он себя выдает).
- При описании правил доступа используются такие параметры, как
- название сервиса,
- имя пользователя,
- допустимый временной диапазон использования сервиса,
- компьютеры, с которых можно пользоваться сервисом,
- схемы аутентификации.
Сервера прикладного
уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, т.к.
взаимодействие с внешним миров реализуется через небольшое число
прикладных программ, полностью контролирующих весь входящий и
выходящий трафик.
Сервера уровня соединения
Сервер уровня соединения представляет из себя транслятор TCP соединения. Пользователь образует соединение с определенным портом на брандмауэре, после чего последний производит соединение с местом назначения по другую сторону от брандмауэра. Во время сеанса этот транслятор копирует байты в обоих направлениях, действуя как провод.
Как правило, пункт назначения задается заранее, в то время как источников может быть много (соединение типа один - много). Используя различные порты, можно создавать различные конфигурации.
Такой тип сервера позволяет создавать транслятор для любого определенного пользователем сервиса, базирующегося на TCP, осуществлять контроль доступа к этому сервису, сбор статистики по его использованию.
Сравнительные характеристики пакетных фильтров и серверов прикладного уровня
Ниже приведены основные достоинства и недостатки пакетных фильтров и серверов прикладного уровня относительно друг друга.
- Достоинства пакетных фильтров:
- относительно невысокая стоимость;
- гибкость в определении правил фильтрации;
- небольшая задержка при прохождении пакетов.
- Недостатки пакетных фильтров:
- локальная сеть видна (маршрутизируется) из INTERNET;
- правила фильтрации пакетов трудны в описании, требуются очень хорошие знания технологий TCP и UDP;
- при нарушении работоспособности брандмауэра все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;
- аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть использованием IP-спуфинга (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);
- отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.
- Достоинства серверов прикладного уровня:
- локальная сеть невидима из INTERNET;
- при нарушении работоспособности брандмауэра пакеты перестают проходить через брандмауэр, тем самым не возникает угрозы для защищаемых им машин;
- защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, снижая тем самым вероятность взлома с использованием дыр в программном обеспечении;
- аутентификация на пользовательском уровне может быть реализована система немедленного предупреждения о попытке взлома.
- Недостатки серверов прикладного уровня:
- более высокая, чем для пакетных фильтров стоимость;
- невозможность использовании протоколов RPC и UDP;
- производительность ниже, чем для пакетных фильтров.
Виртуальные сети
Ряд брандмауэров позволяет также организовывать виртуальные корпоративные сети (Virtual Private Network ), т.е. объединить несколько локальных сетей, включенных в INTERNET в одну виртуальную сеть. VPN позволяют организовать прозрачное для пользователей соединение локальных сетей, сохраняя секретность и целостность передаваемой информации с помощью шифрования. При этом при передаче по INTERNET шифруются не только данные пользователя, но и сетевая информация - сетевые адреса, номера портов и т.д.
Схемы подключения брандмауэров
Для подключения брандмауэров используются различные схемы.
Брандмауэр может использоваться в качестве внешнего роутера,
используя поддерживаемые типы устройств для подключения к
внешней сети (см. рис.1).
Иногда используется схема, изображенная на рис.2,
однако пользоваться ей следует только в крайнем случае, поскольку
требуется очень аккуратная настройка роутеров и небольшие
ошибки могут образовать серьезные дыры в защите.
рис.2
Чаще всего подключение осуществляется через внешний маршрутизатор,
поддерживающий два Ethernet интерфейса(так называемый dual-homed брандмауэр)
(две сетевые карточки в одном компьютре) (см. рис.3).
рис.3
При этом между внешним роутером и брандмауэром имеется только один путь, по которому идет весь трафик. Обычно роутер настраивается таким образом, что брандмауэр является единственной видимой снаружи машиной. Эта схема является наиболее предпочтительной с точки зрения безопасности и надежности защиты.
Другая схема представлена на рис.4.
рис.4
При этом брандмауэром защищается только одна подсеть из нескольких выходящих из роутера. В незащищаемой брандмауэром области часто располагают серверы, которые должны быть видимы снаружи (WWW, FTP и т.д.). Большинство брандмауэров позволяет разместить эти сервера на нем самом - решение, далеко не лучшее с точки зрения загрузки машины и безопасности самого брандмауэра.
Существуют решения (см. рис.5), которые позволяют
организовать для серверов, которые должны быть видимы снаружи, третью сеть;
это позволяет обеспечить контроль за доступом к ним, сохраняя в то же
время необходимый уровень защиты машин в основной сети.
рис.5
При этом достаточно много внимания уделяется тому, чтобы пользователи внутренней сети не могли случайно или умышленно открыть дыру в локальную сеть через эти сервера. Для повышения уровня защищенности возможно использовать в одной сети несколько брандмауэров, стоящих друг за другом.
Администрирование
Легкость администрирования является одним из ключевых аспектов в создании эффективной и надежной системы защиты. Ошибки при определении правил доступа могут образовать дыру, через которую может быть взломана система. Поэтому в большинстве брандмауэров реализованы сервисные утилиты, облегчающие ввод, удаление, просмотр набора правил. Наличие этих утилит позволяет также производить проверки на синтаксические или логические ошибки при вводе или редактирования правил. Как правило, эти утилиты позволяют просматривать информацию, сгруппированную по каким-либо критериям, например, все что относится к конкретному пользователю или сервису.
Системы сбора статистики и предупреждения об атаке
Еще одним важным компонентом брандмауэра является система сбора статистики и предупреждения об атаке. Информация обо всех событиях - отказах, входящих, выходящих соединениях, числе переданных байт, использовавшихся сервисах, времени соединения и т.д. - накапливается в файлах статистики. Многие брандмауэры позволяют гибко определять подлежащие протоколированию события, описать действия брандмауэра при атаках или попытках несанкционированного доступа - это может быть сообщение на консоль, почтовое послание администратору системы и т.д. Немедленный вывод сообщения о попытке взлома на экран консоли или администратора может помочь, если попытка оказалась успешной и атакующий уже проник в систему. В состав многих брандмауэров входят генераторы отчетов, служащие для обработки статистики. Они позволяют собрать статистику по использованию ресурсов конкретными пользователями, по использованию сервисов, отказам, источникам, с которых проводились попытки несанкционированного доступа и т.д.
Аутентификация
Аутентификация является одним из самых важных компонентов брандмауэров. Прежде чем пользователю будет предоставлено право воспользоваться тем или иным сервисом, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого он себя выдает.
Как правило, используется принцип, получивший название "что он знает" - т.е. пользователь знает некоторое секретное слово, которое он посылает серверу аутентификации в ответ на его запрос.
Одной из схем аутентификации является использование стандартных UNIX паролей. Эта схема является наиболее уязвимой с точки зрения безопасности - пароль может быть перехвачен и использован другим лицом.
Классы защищенности брандмауэров
Применительно к обработке конфиденциальной информации автоматизированные системы (АС) делятся на три группы:
- Многопользовательские АС, обрабатывающие информацию различных уровней конфиденциальности.
- Многопользовательские АС, в которых все пользователи имеют равный доступ ко всей обрабатываемой информации, расположенной на носителях разного уровня конфиденциальности.
- Однопользовательские АС, в которых пользователль имеет подный доступ ко всей обрабатываемой информации, расположенной на носителях разного уровня конфиденциальности.
В первой группе выделяют 5 классов защищенности АС: 1А, 1Б, 1В, 1Г, 1Д, во второй и третьей группах - по 2 класса защищенности: 2А, 2Б и 3А, 3Б сооответственно. Класс А соответствует максимальной, класс Д - минимальной защищенности АС.
Брандмауэры позволяют поддерживать безопасность объектов внутренней области, игнорируя несанкционированные запросы из внешней области, т.е. осуществляют экранирование . В результате уменьшается уязвимость внутренних объектов, поскольку первоначально сторонний нарушитель должен преодолеть брандмауэр, где защитные механизмы сконфигурированы особенно тщательно и жестко. Кроме того, экранирующая система в отличие от универсальной устроена более простым, а следовательно, более безопасным образом. На ней присутствуют только те компоненты, которые необходимы для выполнения функций экранирования. Экранирование дает также возможность контролировать информационные потоки, направленные во внешнюю область, что способствует поддержанию во внутренней области режима конфиденциальности. Помимо функций разграничения доступа, брандмауэры осуществляют регистрацию информационных потоков.
По уровню защищенности брандмауэры делятся на 5 классов. Самый низкий класс защищенности - пятый. Он применяется для безопасного взаимодействия АС класса 1Д с внешней средой, четвертый - для 1Г, третий - для 1В, второй - для 1Б, самый высокий - первый - для 1А.
Для АС класса 2Б, 3Б применяются брандмауэры не ниже пятого класса.
Для АС класса 2А, 3А в зависимости от важности обрабатываемой информации применяются брандмауэры следующих классов:
- при обработки информации с грифом "секретно" - не ниже третьего класса;
- при обработки информации с грифом "совершенно секретно" - не ниже второго класса;
- при обработки информации с грифом "особой важности" - только первого класса.
Показатели защищенности сведены в табл.1.
Обозначения:
| Показатели защищенности | Классы защищенности | ||||
| 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | |
| 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 | + | = | + | = | + |
Руководство для приобретающих брандмауэр
Исследовательским подразделением компании TruSecure - лабораторией ICSA - разработан документ "Firewall Buyers Guide" (Гид покупателей межсетевого экрана). В одном из разделов этого документа дана следующая форма оценки покупателя:
- Контактная информация - адрес и ответственные лица.
- Бизнес-среда работы:
- количество и расположение отдельных учреждений (зданий) предприятия;
- указание подразделений и информации ограниченного характера и информации, для которой важна доступность данных для взаимодействия подразделений, их размещение;
- Указание внешних партнеров, с которыми необходимо организовать взаимодействие;
- описание сервисов, открытых публично;
- трребования к организации удаленного доступа во внутреннее информационное пространство предприятия;
- сервисы электронных служб, использующие публичные каналы связи (например, электронная коммерция).
- Планируемые изменения в бизнес-среде по перечисленным параметрам.
- Информационная среда:
- количество пользовательских рабочих станций с указанием аппаратного обеспечения, системного и прикладного программного обеспечения;
- структура сети с указанием топологии, среды передачи данных, используемых устройств и протоколов;
- структура удаленного доступа с указанием используемых устройств, а также методов аутентификации;
- количество серверов с указанием аппаратного обеспечения,системного и прикладного программного обеспечения;
- существующая система поддержки информационных систем со стороны поставщиков с их указанием и границами сферы деятельности;
- антивирусные системы и другие системы контроля программного обеспечения;
- технология упрравления сетью и информационными системами;
- аутентификационные технологии - список и описание.
- Планируемые изменения в информационной среде по перечисленням параметрам.
- Связь с Интернетом:
- тип интернет-соединения;
- существующие межсетевые экраны (если они есть);
- Средства связи с внешней средой, используемые внутренними системами;
- внутренние системы и сервисы, доступные извне;
- серверы электронной коммерции и других транзакционных систем;
- указание на наличие утвержденной политики безопасности доступа и использования Интернета.
- Планируемые мероприятия (для которых приобретается межсетевой экран):
- изменение в способах доступа к Интернету и в политике безопасности предприятия;
- появление новых протокоолов, которые необходимо поддерживать отдельно для внутренних пользователей, пользователей с удаленным доступом или специальных пользователей, доступных публично.
- Требуемая функциональность межсетевого экрана:
- по контролю доступа;
- выдаваемым сообщениям;
- аутентификации;
- управлению конфигурацией;
- контролю содержимого проходящего трафика;
- регистрационным журналам;
- распознаванию атак;
- сетевым опциям (количество интерфейсов, способ доступа);
- удаленному администрированию;
- системным требованиям (под ключ, интеграция с другими продуктами и т.д.).
- Прочие условия:
- предполагаемая стоимость межсетевого экрана (сколько предприятие может потратить);
- предполагаемая дата начала работы продукта;
- требования к наличию у продукта сертификатов;
- требования к предполагаемому администратору продукта и к службе поддержки;
- специальные условия контракта (если есть);
- другие замечания, которые не включены в данную форму.
Предполагается, что предприятие, заполнив данную форму и отправив ее производителю, позволит последнему сформировать наиболее качественное предложение для покупателя. Заполнение данной формы, впрочем, и без отправки ее кому-либо, позволит организации лучше понять, какое решение ей необходимо.
Что такое межсетевой экран?
Межсетевой экран (другие названия брандмауэр, фаервол) это защитный барьер между вашим компьютером и сетью к которой он подключен. Когда вы заходите в интернет, то ваш компьютер становиться видимыми для внешнего мира. Вы видимы через нечто, что называется порт. Порт это идентифицируемый определенным номером системный ресурс, выделяемый приложению, которое выполняется на некотором сетевом хосте (компьютер или другое сетевое устройство), для связи с приложениями, которые выполняются на других сетевых хостах. Есть много тысяч таких портов у каждого есть свой уникальный номер. В отличие от антивируса, который сканирует электронные сообщения и файлы, брандмауэр защищает компьютер от несанкционированного доступа к данным. Для обеспечения наилучшей защиты, мы советуем использовать совместно брандмауэр и антивирусное программное обеспечение.
Наиболее часто используемыми портами во всемирной сети являются:
- 80 - порт для загрузки web-страниц;
- 110 - используется по умолчанию для загрузки электронной почты;
- 25 - используется по умолчанию для отправки электронной почты.
Что может случиться, если вы не будете использовать брандмауэр.
Если после установки операционной системы вы не активируете брандмауэр или если он не будет активирован по умолчанию, то ваша система может быть атакована спустя несколько минут после выхода в интернет. Через открытые порты могут проникнуть вирусы, троянские черви и шпионские программы, которые принесут вам немало неприятностей в будущем, а вы об этом даже не будете догадываться. Однажды, авторитетное за границей издание PC Format запустило эксперимент и в результате операционная система на их абсолютно незащищенном компьютере была приведена в полную непригодность спустя два с половиной часа серфинга по интернету. Межсетевой экран мог бы остановить часть атак, которым подвергся компьютер. Не стоит также считать, что наличие только фаервола поможет уберечься от всех бед. Не стоит забывать об установке антивируса с последующим регулярным обновлением баз, а также о регулярном скачивании и установке обновлений безопасности для вашей Windows.
Как брандмауэр помогает защитить ваш ПК.
Большинство межсетевых экранов, включая встроенные, будет оповещать вас о подозрительном входящем трафике. Но хороший брандмауэр должен оповещать и о подозрительном исходящем трафике. Наличие подозрительного исходящего трафика поможет вам понять, что ваш компьютер уже заражен троянским или шпионским ПО.
Виды межсетевых экранов.
Брандмауэры можно поделить на две простые категории: аппаратные и программные. Аппаратным фаерволом может быть маршрутизатор, который находиться между вашим ПК и сетью Интернет. В таком случае к нему можно подключить несколько компьютеров и все они будут защищены брандмауэром, который является частью маршрутизатора. Программный межсетевой экран - это специализированное ПО, которое пользователь устанавливает себе на компьютер. Даже если у вас уже есть маршрутизатор со встроенным межсетевым экраном, вы можете также установить программный фаервол на каждый компьютер в отдельности. Тогда злоумышленнику будет значительно тяжелее проникнуть в вашу систему.
Классификация межсетевых экранов
В настоящее время не существует единой и общепризнанной классификации межсетевых экранов. Выделим следующие классы межсетевых экранов:- Фильтрующие маршрутизаторы
- Шлюзы сеансового уровня
- Шлюзы уровня приложений
Недостатки применения межсетевых экранов
Межсетевой экран не в состоянии решить все проблемы безопасности корпоративной сети. Помимо описанных выше достоинств межсетевых экранов имеется ряд ограничений в их использовании, а также существуют угрозы безопасности, от которых межсетевые экраны не могут защитить. Отметим наиболее существенные ограничения в применении межсетевых экранов:
- большое количество остающихся уязвимых мест. Межсетевые экраны не защищают от черных входов (люков) в сети. Если можно осуществить неограниченный доступ по модему в сеть, защищенную межсетевым экраном, то атакующие могут эффективно обойти его;
- неудовлетворительная защита от атак внутри одной локальной сети. Они обычно не обеспечивают защиты от внутренних угроз;
- ограничение в доступе к нужным сервисам. Самый очевидный недостаток межсетевого экрана заключается в том, что он может блокировать ряд сервисов, которые применяют пользователи, - Telnet, FTP и др. Для решения подобных проблем требуется проведение хорошо продуманной политики безопасности, в которой будет соблюдаться баланс между требованиями безопасности и потребностями пользователей;
- концентрация средств обеспечения безопасности в одном месте. Это позволяет легко осуществлять администрирование работы;
- ограничение пропускной способности.
Существует мнение, что маршрутизатор также может играть роль межсетевого экрана. Однако между этими устройствами существует одно принципиальное различие: маршрутизатор предназначен для быстрой маршрутизации трафика, а не для его блокировки. Межсетевой экран представляет собой средство защиты, которое пропускает определенный трафик из потока данных, а маршрутизатор является сетевым устройством, которое можно настроить на блокировку определенного трафика.
Кроме того, межсетевые экраны, как правило, обладают большим набором настроек. Прохождение трафика на межсетевом экране можно настраивать по службам, IP -адресам отправителя и получателя, по идентификаторам пользователей, запрашивающих службу. Межсетевые экраны позволяют осуществлять централизованное управление безопасностью . В одной конфигурации администратор может настроить разрешенный входящий трафик для всех внутренних систем организации. Это не устраняет потребность в обновлении и настройке систем, но позволяет снизить вероятность неправильного конфигурирования одной или нескольких систем, в результате которого эти системы могут подвергнуться атакам на некорректно настроенную службу.
Определение типов межсетевых экранов
Существуют два основных типа межсетевых экранов: межсетевые экраны прикладного уровня и межсетевые экраны с пакетной фильтрацией . В их основе лежат различные принципы работы, но при правильной настройке оба типа устройств обеспечивают правильное выполнение функций безопасности, заключающихся в блокировке запрещенного трафика. Из материала следующих разделов вы увидите, что степень обеспечиваемой этими устройствами защиты зависит от того, каким образом они применены и настроены.
Межсетевые экраны прикладного уровня
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. Межсетевой экран обладает несколькими интерфейсами, по одному на каждую из сетей, к которым он подключен. Набор правил политики определяет, каким образом трафик передается из одной сети в другую. Если в правиле отсутствует явное разрешение на пропуск трафика, межсетевой экран отклоняет или аннулирует пакеты.
Правила политики безопасности усиливаются посредством использования модулей доступа. 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.
При использовании межсетевого экрана прикладного уровня все соединения проходят через него (см. рис. 10.1). Как показано на рисунке, соединение начинается на системе-клиенте и поступает на внутренний интерфейс межсетевого экрана. Межсетевой экран принимает соединение, анализирует содержимое пакета и используемый протокол и определяет, соответствует ли данный трафик правилам политики безопасности. Если это так, то межсетевой экран инициирует новое соединение между своим внешним интерфейсом и системой-сервером.
Межсетевые экраны прикладного уровня используют модули доступа для входящих подключений. Модуль доступа в межсетевом экране принимает входящее подключение и обрабатывает команды перед отправкой трафика получателю. Таким образом, межсетевой экран защищает системы от атак, выполняемых посредством приложений.
Рис.
10.1.
Примечание
Здесь подразумевается, что модуль доступа на межсетевом экране сам по себе неуязвим для атаки. Если же программное обеспечение разработано недостаточно тщательно, это может быть и ложным утверждением.
Дополнительным преимуществом архитектуры данного типа является то, что при ее использовании очень сложно, если не невозможно, "скрыть" трафик внутри других служб. Например, некоторые программы контроля над системой, такие как NetBus и