Назначение и классификация межсетевых экранов. Обобщённая структура межсетевого экрана. Правила фильтрации.

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 40Следующая ⇒

Межсетево́йэкра́н, сетево́йэкра́н — программный или программно-аппаратный элемент компьютерной сети, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящего через него сетевого трафика в соответствии с заданными правилами^[1].

Назначение

Среди задач, которые решают межсетевые экраны, основной является защита сегментов сети или отдельных хостов от несанкционированного доступа с использованием уязвимых мест в протоколах сетевой модели OSI или в программном обеспечении, установленном на компьютерах сети. Межсетевые экраны пропускают или запрещают трафик, сравнивая его характеристики с заданными шаблонами^[3].

Наиболее распространённое место для установки межсетевых экранов — граница периметра локальной сети для защиты внутренних хостов от атак извне. Однако атаки могут начинаться и с внутренних узлов — в этом случае, если атакуемый хост расположен в той же сети, трафик не пересечёт границу сетевого периметра, и межсетевой экран не будет задействован. Поэтому в настоящее время межсетевые экраны размещают не только на границе, но и между различными сегментами сети, что обеспечивает дополнительный уровень безопасности^[4].

Классификация межсетевых экранов

До сих пор не существует единой и общепризнанной классификации межсетевых экранов^[9]. Однако в большинстве случаев поддерживаемый уровень сетевой модели OSI является основной характеристикой при их классификации. Учитывая данную модель, различают следующие типы межсетевых экранов:

1. Управляемые коммутаторы.

2. Пакетные фильтры.

3. Шлюзы сеансового уровня.

4. Посредники прикладного уровня.

5. Инспекторы состояния.

Коммутаторы
Данные устройства, функционирующие на канальном уровне, не принято причислять к классу межсетевых экранов, т.к. они разграничивают доступ в рамках локальной сети и не могут быть применены для ограничения трафика из Internet. Однако, основываясь на том факте, что межсетевой экран разделяет доступ между двумя сетями или узлами, такое причисление вполне закономерно.

Многие производители коммутаторов, например, Cisco, Nortel, 3Com, позволяют осуществлять фильтрацию трафика на основе MAC-адресов, содержащихся во фреймах, пытающихся получить доступ к определенному порту коммутатора. Наиболее эффективно данная возможность реализована в решениях компании Cisco, в частности в семействе коммутаторов Catalyst, которые обладают механизмом PortSecurity. Однако надо заметить, что практически все современные сетевые карты позволяют программно изменять их MAC-адреса, что приводит к неэффективности такого метода фильтрации. Поэтому существуют и другие параметры, которые могут использоваться в качестве признака фильтрации. Например, VLAN, которые разграничивают трафик между ними - трафик одной VLAN никогда не пересекается с трафиком другой VLAN. Более "продвинутые" коммутаторы могут функционировать не только на втором, но и на третьем, четвертом (например, Catalyst) и даже седьмом уровнях модели OSI (например, TopLayerAppSwitch) . Необходимо сразу сделать небольшое замечание. Существует некоторая путаница в терминологии. Одни производители упоминают про коммутацию на пятом уровне, другие - на седьмом. И те и другие правы, но… В маркетинговых целях эффектнее выглядит заявление о коммутации на 7-ми, а не 5-ти уровнях. Хотя на самом деле в обоих случаях подразумевается одно и то же. Ведь в модели TCP/IP всего пять уровней и последний, прикладной, уровень включает в себя заключительные три уровня, существующие в модели OSI/ISO.

Достоинства	Недостатки
Высокая скорость работы.	Отсутствует возможность анализа прикладного уровня.
Данная возможность встроена в большинство коммутаторов, что не требует дополнительных финансовых затрат.	Отсутствует возможность анализа заголовков сетевого и сеансового уровней (исключая некоторые коммутаторы).
	Нет защиты от подмены адреса.

Пакетные фильтры
Пакетные фильтры (packetfilter) - это одни из первых и самые распространенные межсетевые экраны, которые функционируют на третьем, сетевом уровне и принимают решение о разрешении прохождения трафика в сеть на основании информации, находящейся в заголовке пакета. Многие фильтры также могут оперировать заголовками пакетов и более высоких уровней (например, TCP или UDP). Распространенность этих межсетевых экранов связана с тем, что именно эта технология используется в абсолютном большинстве маршрутизаторов (т.н. экранирующий маршрутизатор, screeningrouter) и даже коммутаторах (например, в решениях компании Cisco). В качестве параметров, используемых при анализе заголовков сетевых пакетов, могут использоваться:
- адреса отправителей и получателей;
- тип протокола (TCP, UDP, ICMP и т.д.);
- номера портов отправителей и получателей (для TCP и UDP трафика);
- другие параметры заголовка пакета (например, флаги TCP-заголовка).

С помощью данных параметров, описанных в специальном наборе правил, можно задавать достаточно гибкую схему разграничения доступа. При поступлении пакета на любой из интерфейсов маршрутизатора, он сначала определяет, может ли он доставить пакет по назначению (т.е. может ли осуществить процесс маршрутизации). И только потом маршрутизатор сверяется с набором правил (т.н. список контроля доступа, accesscontrollist), проверяя, должен ли он маршрутизировать этот пакет. При создании правил для пакетных фильтров можно использовать два источника информации: внутренний и внешний. Первый источник включает в себя уже названные поля заголовка сетевого пакета. Второй, реже используемый источник оперирует информацией внешней по отношению к сетевым пакетам. Например, дата и время прохождения сетевого пакета.

Сетевые фильтры, обладая рядом достоинств, не лишены и ряда серьезных недостатков. Во-первых, исходя из того, что они анализируют только заголовок (такие фильтры получили название statelesspacketfiltering), за пределами рассмотрения остается поле данных, которое может содержать информацию, противоречащую политике безопасности. Например, в данном поле может содержаться команда на доступ к файлу паролей по протоколу FTP или HTTP, что является признаком враждебной деятельности. Другой пример. Пакетный фильтр может пропустить в защищаемую сеть TCP-пакет от узла, с которым в настоящий момент не открыто никаких активных сессий. Т.к. межсетевой экран, функционирующий на сетевом уровне, не анализирует информацию, присущую транспортному и более высокому уровню, то он пропустит такой пакет в сеть. В целом, недостаток пакетных фильтров заключается в том, что они не умеют анализировать трафик на прикладном уровне, на котором совершается множество атак - проникновение вирусов, Internet-червей, отказ в обслуживании и т.д. Некоторые производители, например, Cisco, предлагают пакетные фильтры с учетом состояния (statefulpacketfiltering), которые сохраняют в памяти сведения о состоянии текущих сеансов, что позволяет предотвратить некоторые атаки (в частности, описанные в последнем примере).

Другой недостаток пакетных фильтров - сложность настройки и администрирования. Приходится создавать как минимум два правила для каждого типа разрешенного взаимодействия (для входящего и исходящего трафика). Мало того, некоторые правила, например, реализованные в решениях компании Cisco, различаются для каждого интерфейса маршрутизатора, что только усложняет создание таблицы правил (списка контроля доступа). Неконтролируемое увеличение числа правил может приводить к появлению брешей в первой линии обороны, создаваемой пакетными фильтрами. Известны случаи, когда таблицы правил маршрутизаторов содержали тысячи правил. Только представьте, с какой головной болью столкнулись бы администраторы, пожелавшие локализовать какую-либо проблему с пропуском трафика. И не стоит забывать, что при настройке фильтра может случиться ситуация, когда одно правило противоречит другому. Увеличение числа правил несет с собой и еще одну проблему - снижение производительности межсетевого экрана. Ведь пришедший пакет проверяется на соответствие таблицы правил, начиная с ее верха, что в свою очередь требует внимательного отношения к порядку следования правил. Такая проверка осуществляется до тех пор, пока не будет найдено соответствующее правило или не будет достигнут конец таблицы. Во многих реализациях, каждое новое правило, пусть не намного, но все же уменьшает общую производительность фильтра. Одним из немногих исключений является уже неоднократно упоминавшаяся продукция компании Cisco, в которой реализованы высокоэффективные механизмы обработки сетевого трафика.

Еще один недостаток пакетных фильтров - слабая аутентификация трафика, которая осуществляется только на основе адреса отправителя. Текущая версия протокола IP (v4) позволяет без труда подменять такой адрес, подставляя вместо него любой из адресов, принадлежащий адресному пространству IP-протокола, реализуя тем самым атаку "подмена адреса" (IP Spoofing). И даже, если адрес компьютера-отправителя не изменялся, то что мешает злоумышленнику сесть за этот компьютер. Ведь сетевой фильтр не запрашивает у пакета идентификатор и пароль пользователя, т.к. эта информация принадлежит прикладному уровню.

Данные МСЭ могут быть реализованы как аппаратно, например, в фильтрующих маршрутизаторах компании Cisco, так и программно, например, в ОС Windows 2000, Unix и т.д. Причем пакетный фильтр может быть установлен не только на устройстве, расположенном на границе между двумя сетями (например, на маршрутизаторе), но и на рабочей станции пользователя, повышая тем самым ее защищенность.

Однако простота реализации пакетных фильтров, их высокая производительность и малая цена (зачастую такие фильтры являются свободно распространяемыми) перевешивает указанные недостатки и обуславливает их повсеместное распространение и использование как обязательного (а зачастую единственного) элемента системы сетевой безопасности. Кроме того, они являются составной частью практически всех межсетевых экранов, использующих контроль состояния и описываемых далее.

Достоинства	Недостатки
Высокая скорость работы.	Отсутствует возможность анализа прикладного уровня.
Простота реализации.	Нет защиты от подмены адреса.
Данная возможность встроена во все маршрутизаторы и многие ОС, что не требует дополнительных финансовых затрат.	Сложность настройки и администрирования.
Низкая стоимость или свободное распространение (в случае приобретения).	При увеличении числа правил возможно снижение производительности.
	Требуется детальное знание сетевых услуг и протоколов.
	Нет контроля состояния соединения.
	Трудность функционирования в сетях с динамическим распределением адресов.

рис. «Пакетный фильтр»

Шлюзы сеансового уровня
Шлюз сеансового уровня - это другая технология, используемая в межсетевых экранах, но на сегодняшний день ее очень трудно встретить в виде единственной технологии, реализованной в межсетевом экране. Как правило, они поставляются в рамках прикладных шлюзов или инспекторов состояний. Кроме того, обеспечиваемый им уровень защиты немногим выше, чем у пакетных фильтров, при более низкой производительности.

Смысл технологии фильтрации на сеансовом уровне заключается в том, что шлюз исключает прямое взаимодействие двух узлов, выступая в качестве т.н. посредника (proxy), который перехватывает все запросы одного узла на доступ к другому и, после проверки допустимости таких запросов, устанавливает соединение. После этого шлюз сеансового уровня просто копирует пакеты, передаваемые в рамках одной сессии, между двумя узлами, не осуществляя дополнительной фильтрации. Как только авторизованное соединение установлено, шлюз помещает в специальную таблицу соединений соответствующую информацию (адреса отправителя и получателя, состояние соединения, информация о номере последовательности и т.д.). Как только сеанс связи завершается, запись о нем удаляется из этой таблицы. Все последующие пакеты, которые могут быть сформированы злоумышленником и "как бы относятся" к уже завершенному соединению, отбрасываются.

Достоинство данной технологии, ярким представителем которой является SOCKS в том, что она исключает прямой контакт между двумя узлами. Адрес шлюза сеансового уровня является единственным элементом, который связывает внешнюю сеть, кишащую хакерами, с внутренними, защищаемыми ресурсами. Кроме того, поскольку соединение между узлами устанавливается только после проверки его допустимости, то тем самым шлюз предотвращает возможность реализации подмены адреса, присущую пакетным фильтрам.

Несмотря на кажущуюся эффективность этой технологии, у нее есть один очень серьезный недостаток - невозможность проверки содержания поля данных. Т.е. тем самым злоумышленнику представляется возможность передачи в защищаемую сеть троянских коней и других Internet-напастей. Мало того, описанная в предыдущих главах возможность перехвата TCP-сессии (TCP hijacking), позволяет злоумышленнику даже в рамках разрешенной сессии реализовывать свои атаки.

Достоинства	Недостатки
Высокая скорость работы.	Отсутствует возможность анализа прикладного уровня.
Простота реализации.
Исключение прямого взаимодействия между двумя узлами.
Контроль состояния соединения.

рис. «Шлюз сеансового уровня»

Посредники прикладного уровня
Посредники прикладного уровня практически ничем не отличаются от шлюзов сеансового уровня, за одним исключением. Они также осуществляют посредническую функцию между двумя узлами, исключая их непосредственное взаимодействие, но позволяют проникать в контекст передаваемого трафика, т.к. функционируют на прикладном уровне. Межсетевые экраны, построенные по этой технологии, содержат т.н. посредников приложений (applicationproxy), которые, "зная" как функционирует то или иное приложение, могут обрабатывать сгенерированный ими трафик. Таким образом, эти посредники могут, например, разрешать в исходящем трафике команду GET (получение файла) протокола FTP и запрещать команду PUT (отправка файла) и наоборот. Еще одно отличие от шлюзов сеансового уровня - возможность фильтрации каждого пакета.

Однако, как видно из приведенного описания, если для какого-либо из приложений отсутствует свой посредник приложений, то межсетевой экран не сможет обрабатывать трафик такого приложения, и он будет отбрасываться. Именно поэтому так важно, чтобы производитель межсетевого экрана своевременно разрабатывал посредники для новых приложений, например, для мультимедиа-приложений.

Достоинства	Недостатки
Анализ на прикладном уровне и возможность реализации дополнительных механизмов защиты (например, анализ содержимого).	Невозможность анализа трафика от "неизвестного" приложения.
Исключение прямого взаимодействия между двумя узлами.	Невысокая производительность.
Высокий уровень защищенности.	Уязвимость к атакам на уровне ОС и приложений.
Контроль состояния соединения.	Требование изменения модификации клиентского ПО.
	Не всегда есть посредник для приложений на базе протоколов UDP и RPC.
	Двойной анализ - на уровне приложения и уровне посредника.

рис. «Посредник прикладного уровня»

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1260; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!