Современные требования к межсетевым экранам

1. Основное требование — это обеспечение безопасности внутренней (защищаемой) сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи.
2. Экранирующая система должна обладать мощными и гибкими средствами управления для простого и полного проведения в жизнь политики безопасности организации.
3. Межсетевой экран должен работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий.
4. 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.
5. Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от любых несанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к конфиденциальной информации в организации.
6. Система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать проведение единой политики безопасности для удаленных филиалов.
7. Межсетевой экран должен иметь средства авторизации доступа пользователей через внешние подключения, что является необходимым в случаях работы сотрудников организации в командировках.

Классификация анализируемых межсетевых экранов

Как известно, для проведения сравнительного анализа необходимо, в первую очередь, провести классификацию анализируемых средств. Поскольку межсетевые экраны ориентированы на защиту информации в открытых сетях типа Интернет/Интранет, основой подхода служит семиуровневая модель ISO/OSI (Международной организации по стандартизации). В соответствии с этой моделью МЭ классифицируются по тому, на каком уровне производится фильтрация: канальном, сетевом, транспортном, сеансовом или прикладном. Поэтому можно говорить об экранирующих концентраторах (канальный уровень), маршрутизаторах (сетевой уровень), транспортном экранировании (транспортный уровень), шлюзах сеансового уровня (сеансовый уровень) и прикладных экранах (прикладной уровень).

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.

Особенности современных межсетевых экранов

Результаты более тонкого сравнительного анализа различных типов межсетевых экранов приведены в табл. 1.

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

Как видно из табл.1 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.

Межсетевой экран FireWall/Plus предназначен для решения трех основных задач:

Существенной особенностью данного МЭ является возможность работы с более 390 протоколами различных уровней. Благодаря мощному встроенному языку написания фильтров имеется возможность описать любые условия фильтрации. Такая особенность позволяет более эффективно решать задачи разделения сегментов корпоративной сети, в которой используются продукты, работающие со стеками TCP/IP, IPX, DECNet протоколов. Механизм описания протоколов прикладного уровня позволяет создать специфические схемы разграничения доступа пользователей. FireWall/Plus обеспечивает защиту при работе с Web, FTR, URL, приложениями ActiveX и Java, а также с электронной почтой.

Межсетевой экран FireWall/Plus обеспечивает обнаружение и борьбу со следующими атаками:

Такое количество блокируемых атак определяется прежде всего тем, что FireWall/Plus поддерживает три метода преобразования сетевых адресов: один к одному; один ко многим; многие ко многим. Ему не нужен собственный IP-адрес. Эта особенность делает его полностью прозрачным в сети и практически неуязвимым при различных атаках. Рассмотренные возможности межсетевого экрана FireWall/Plus, являющегося представителем современного поколения МЭ, показывают, насколько динамично развивается данное направление средств защиты.

В настоящее время Гостехкомиссией России принят рабочий документ “Средства вычислительной техники. Межсетевые экраны. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации”. Этот документ позволяет не только упорядочить требования по защите информации, предъявляемые к межсетевым экранам, но и сопоставлять защитные свойства изделий этого вида.

С учетом перспектив в области сертификации средств защиты информации под руководством Гостехкомиссии России Центром безопасности информации (г. Юбилейный Московской области) организована разработка типовой методики по проведению сертификационных испытаний межсетевых экранов. Эта методика прошла испытания в ряде лабораторий, аккредитованных в системе сертификации Гостехкомиссии России. В настоящее время на российском рынке уже появились сертифицированные межсетевые экраны высокого класса защищенности, в том числе “Застава-Джет” (2 класс), “Застава” и “AltaVista Firewall 97” (3 класс защищенности). Эти изделия обеспечивают надежную защиту информационных ресурсов от несанкционированного доступа.

7.6.2.2 Программные методы защиты, применяемые в сети Internet

К программным методам защиты в сети Internet можно отнести прежде всего защищенные криптопротоколы, с использованием которых появляется возможность надежной защиты соединения. В следующем пункте пойдет речь о существующих на сегодняшний день в Internet подходах и основных, уже разработанных, криптопротоколах.

К иному классу программных методов защиты от удаленных атак относятся существующие на сегодняшний день программы, основная цель которых - анализ сетевого трафика на предмет наличия одного из известных активных удаленных воздействий.

1. SKIP-технология и криптопротоколы SSL, S-HTTP как основное средство защиты соединения и передаваемых данных в сети Internet

Очевидно, что одна из основных причин успеха удаленных атак на распределенные ВС кроется в использовании сетевых протоколов обмена, которые не могут надежно идентифицировать удаленные объекты, защитить соединение и передаваемые по нему данные. Поэтому совершенно естественно, что в процессе функционирования Internet были созданы различные защищенные сетевые протоколы, использующие криптографию как с закрытым, так и с открытым ключом. Классическая криптография с симметричными криптоалгоритмами предполагает наличие у передающей и принимающей стороны симметричных (одинаковых) ключей для шифрования и дешифрирования сообщений. Эти ключи предполагается распределить заранее между конечным числом абонентов, что в криптографии называется стандартной проблемой статического распределения ключей. Очевидно, что применение классической криптографии с симметричными ключами возможно лишь на ограниченном множестве объектов. В сети Internet для всех ее пользователей решить проблему статического распределения ключей, очевидно, не представляется возможным. Однако одним из первых защищенных протоколов обмена в Internet был протокол Kerberos, основанный именно на статическом распределении ключей для конечного числа абонентов. Таким же путем, используя классическую симметричную криптографию, вынуждены идти наши спецслужбы, разрабатывающие свои защищенные криптопротоколы для сети Internet. Это объясняется тем, что почему-то до сих пор нет гостированного криптоалгоритма с открытым ключом. Везде в мире подобные стандарты шифрования давно приняты и сертифицированы, а мы, видимо, опять идем другим путем!

Итак, понятно, что для того, чтобы дать возможность защититься всему множеству пользователей сети Internet, а не ограниченному его подмножеству, необходимо использовать динамически вырабатываемые в процессе создания виртуального соединения ключи при использовании криптографии с открытым ключом. Далее мы рассмотрим основные на сегодняшний день подходы и протоколы, обеспечивающие защиту соединения.

SKIP (Secure Key Internet Protocol)-технологией называется стандарт инкапсуляции IP-пакетов, позволяющий в существующем стандарте IPv4 на сетевом уровне обеспечить защиту соединения и передаваемых по нему данных. Это достигается следующим образом: SKIP-пакет представляет собой обычный IP-пакет, поле данных которого представляет из себя SKIP-заголовок определенного спецификацией формата и криптограмму (зашифрованные данные). Такая структура SKIP-пакета позволяет беспрепятственно направлять его любому хосту в сети Internet (межсетевая адресация происходит по обычному IP-заголовку в SKIP-пакете). Конечный получатель SKIP-пакета по заранее определенному разработчиками алгоритму расшифровывает криптограмму и формирует обычный TCP- или UDP-пакет, который и передает соответствующему обычному модулю (TCP или UDP) ядра операционной системы. В принципе, ничто не мешает разработчику формировать по данной схеме свой оригинальный заголовок, отличный от SKIP-заголовка.

S-HTTP (Secure HTTP) - это разработанный компанией Enterprise Integration Technologies (EIT) специально для Web защищенный HTTP-протокол. Протокол S-HTTP позволяет обеспечить надежную криптозащиту только HTTP-документов Web-севера и функционирует на прикладном уровне модели OSI. Эта особенность протокола S-HTTP делает его абсолютно специализированным средством защиты соединения, и, как следствие, невозможное его применение для защиты всех остальных прикладных протоколов (FTP, TELNET, SMTP и др.). Кроме того, ни один из существующих на сегодняшний день основных Web-броузеров (ни Netscape Navigator 3.0, ни Microsoft Explorer 3.0) не поддерживают данный протокол.

SSL (Secure Socket Layer) - разработка компании Netscape - универсальный протокол защиты соединения, функционирующий на сеансовом уровне OSI. Этот протокол, использующий криптографию с открытым ключом, на сегодняшний день, по нашему мнению, является единственным универсальным средством, позволяющим динамически защитить любое соединение с использованием любого прикладного протокола (DNS, FTP, TELNET, SMTP и т. д.). Это связано с тем, что SSL, в отличие от S-HTTP, функционирует на промежуточном сеансовом уровне OSI (между транспортным - TCP, UDP, - и прикладным - FTP, TELNET и т. д.). При этом процесс создания виртуального SSL-соединения происходит по схеме Диффи и Хеллмана (п. 6.2), которая позволяет выработать криптостойкий сеансовый ключ, используемый в дальнейшем абонентами SSL-соединения для шифрования передаваемых сообщений. Протокол SSL сегодня уже практически оформился в качестве официального стандарта защиты для HTTP-соединений, то есть для защиты Web-серверов. Его поддерживают, естественно, Netscape Navigator 3.0 и, как ни странно, Microsoft Explorer 3.0 (вспомним ту ожесточенную войну броузеров между компаниями Netscape и Microsoft). Конечно, для установления SSL-соединения с Web-сервером еще необходимо и наличие Web-сервера, поддерживающего SSL. Такие версии Web-серверов уже существуют (SSL-Apachе, например). В заключении разговора о протоколе SSL нельзя не отметить следующий факт: законами США до недавнего времени был запрещен экспорт криптосистем с длиной ключа более 40 бит (недавно он был увеличен до 56 бит). Поэтому в существующих версиях броузеров используются именно 40-битные ключи. Криптоаналитиками путем экспериментов было выяснено, что в имеющейся версии протокола SSL шифрование с использованием 40-битного ключа не является надежной защитой для передаваемых по сети сообщений, так как путем простого перебора (2⁴⁰ комбинаций) этот ключ подбирается за время от 1,5 (на суперЭВМ Silicon Graphics) до 7 суток (в процессе вычислений использовалось 120 рабочих станций и несколько мини ЭВМ).

Итак, очевидно, что повсеместное применение этих защищенных протоколов обмена, особенно SSL (конечно, с длиной ключа более 40 бит), поставит надежный барьер на пути всевозможных удаленных атак и серьезно усложнит жизнь кракеров всего мира. Однако весь трагизм сегодняшней ситуации с обеспечением безопасности в Internet состоит в том, что пока ни один из существующих криптопротоколов (а их уже немало) не оформился в качестве единого стандарта защиты соединения, который поддерживался бы всеми производителями сетевых ОС! Протокол SSL, из имеющихся на сегодня, подходит на эту роль наилучшим образом. Если бы его поддерживали все сетевые ОС, то не потребовалось бы создание специальных прикладных SSL-совместимых серверов (DNS, FTP, TELNET, WWW и др.). Если не договориться о принятии единого стандарта на защищенный протокол сеансового уровня, то тогда потребуется принятие многих стандартов на защиту каждой отдельной прикладной службы. Например, уже разработан экспериментальный, никем не поддерживаемый протокол Secure DNS. Также существуют экспериментальные SSL-совместимые Secure FTP- и TELNET-серверы. Но все это без принятия единого поддерживаемого всеми производителями стандарта на защищенный протокол не имеет абсолютно никакого смысла. А на сегодняшний день производители сетевых ОС не могут договориться о единой позиции на эту тему и, тем самым, перекладывают решение этих проблем непосредственно на пользователей Internet и предлагают им решать свои проблемы с информационной безопасностью так, как тем заблагорассудится!