Сетевая безопасность

ГЛАВА 1

 
Сетевая безопасность

• Основные понятия безопасности
• Конфиденциальность, целостность и доступность данных
• Классификация угроз
• Системный подход к обеспечению безопасности
• Политика безопасности
• Базовые технологии безопасности
• Шифрование
• Аутентификация, авторизация, аудит
• Технология защищенного канала
• Технологии аутентификации
• Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля
• Аутентификация с использованием одноразового пароля
• Аутентификация на основе сертификатов
• Аутентификация информации
• Система Kerberos
• Первичная аутентификация
• Получение разрешения на доступ к ресурсному серверу
• Получение доступа к ресурсу
• Достоинства и недостатки
• Выводы

При рассмотрении безопасности информационных систем обычно выделяют две группы проблем: безопасность компьютера и сетевая безопасность. К безопасности компьютера относят все проблемы защиты данных, хранящихся и обрабатывающихся компьютером, который рассматривается  как автономная система. Эти проблемы решаются средствами операционных систем и приложений, таких как базы данных, а также встроенными аппаратными  средствами компьютера. Под сетевой  безопасностью понимают все вопросы, связанные с взаимодействием  устройств в сети, это прежде всего защита данных в момент их передачи по линиям связи и защита от несанкционированного удаленного доступа в сеть. И хотя подчас проблемы компьютерной и сетевой безопасности трудно отделить друг от друга, настолько тесно они связаны, совершенно очевидно, что сетевая безопасность имеет свою специфику.

Автономно работающий компьютер  можно эффективно защитить от внешних  покушений разнообразными способами, например просто запереть на замок клавиатуру или снять жесткий накопитель и поместить его в сейф. Компьютер, работающий в сети, по определению не может полностью отгородиться от мира, он должен общаться с другими компьютерами, возможно, даже удаленными от него на большое расстояние, поэтому обеспечение безопасности в сети является задачей значительно более сложной. Логический вход чужого пользователя в ваш компьютер является штатной ситуацией, если вы работаете в сети. Обеспечение безопасности в такой ситуации сводится к тому, чтобы сделать это проникновение контролируемым — каждому пользователю сети должны быть четко определены его права по доступу к информации, внешним устройствам и выполнению системных действий на каждом из компьютеров сети.

Помимо проблем, порождаемых  возможностью удаленного входа в  сетевые компьютеры, сети по своей  природе подвержены еще одному виду опасности — перехвату и анализу  сообщений, передаваемых по сети, а  также созданию «ложного» трафика. Большая часть средств обеспечения  сетевой безопасности направлена на предотвращение именно этого типа нарушений.

Вопросы сетевой безопасности приобретают особое значение сейчас, когда при построении корпоративных  сетей наблюдается переход от использования выделенных каналов  к публичным сетям (Интернет, frame relay). Поставщики услуг публичных сетей пока редко обеспечивают защиту пользовательских данных при их транспортировке по своим магистралям, возлагая на пользователей заботы по их конфиденциальности, целостности и доступности.

Основные понятия безопасности

Конфиденциальность, целостность  и доступность данных

Безопасная информационная система — это система, которая, во-первых, защищает данные от несанкционированного доступа, во-вторых, всегда готова предоставить их своим пользователям, а в-третьих, надежно хранит информацию и гарантирует  неизменность данных. Таким образом, безопасная система по определению  обладает свойствами конфиденциальности, доступности и целостности. 

• Конфиденциальность (confidentiality) — гарантия того, что секретные данные будут доступны только тем пользователям, которым этот доступ разрешен (такие пользователи называются авторизованными). 
• Доступность (availability) — гарантия того, что авторизованные пользователи всегда получат доступ к данным. 
• Целостность (integrity) — гарантия сохранности данными правильных значений, которая обеспечивается запретом для неавторизованных пользователей каким-либо образом изменять, модифицировать, разрушать или создавать данные.

Требования безопасности могут меняться в зависимости  от назначения системы, характера используемых данных и типа возможных угроз. Трудно представить систему, для которой  были бы не важны свойства целостности  и доступности, но свойство конфиденциальности не всегда является обязательным. Например, если вы публикуете информацию в Интернете на Web-сервере и вашей целью является сделать ее доступной для самого широкого круга людей, то конфиденциальность в данном случае не требуется. Однако требования целостности и доступности остаются актуальными.

Действительно, если вы не предпримете  специальных мер по обеспечению  целостности данных, злоумышленник  может изменить данные на вашем сервере  и нанести этим ущерб вашему предприятию. Преступник может, например, внести такие  изменения в помещенный на Web-сервере  прайс- лист, которые снизят конкурентоспособность вашего предприятия, или испортить коды свободно распространяемого вашей фирмой программного продукта, что безусловно скажется на ее деловом имидже.

Не менее важным в данном примере является и обеспечение  доступности данных. Затратив немалые  средства на создание и поддержание  сервера в Интернете, предприятие  вправе рассчитывать на отдачу: увеличение числа клиентов, количества продаж и т. д. Однако существует вероятность  того, что злоумышленник предпримет атаку, в результате которой помещенные на сервер данные станут недоступными для тех, кому они предназначались. Примером таких злонамеренных действий может служить «бомбардировка»  сервера IP-пакетами с неправильным обратным адресом, которые в соответствии с логикой работы этого протокола  могут вызывать тайм-ауты, а в конечном счете сделать сервер недоступным для всех остальных запросов.

Понятия конфиденциальности, доступности и целостности могут  быть определены не только по отношению  к информации, но и к другим ресурсам вычислительной сети, например внешним  устройствам или приложениям. Существует множество системных ресурсов, возможность  «незаконного» использования которых  может привести к нарушению безопасности системы. Например, неограниченный доступ к устройству печати позволяет злоумышленнику получать копии распечатываемых  документов, изменять параметры настройки, что может привести к изменению  очередности работ и даже к  выводу устройства из строя. Свойство конфиденциальности, примененное к  устройству печати, можно интерпретировать так, что доступ к устройству имеют  те и только те пользователи, которым  этот доступ разрешен, причем они могут  выполнять только те операции с устройством, которые для них определены. Свойство доступности устройства означает его  готовность к использованию всякий раз, когда в этом возникает необходимость. А свойство целостности может  быть определено как свойство неизменности параметров настройки данного устройства. Легальность использования сетевых  устройств важна не только постольку, поскольку она влияет на безопасность данных. Устройства могут предоставлять различные услуги: распечатку текстов, отправку факсов, доступ в Интернет, электронную почту и т. п., незаконное потребление которых, наносящее материальный ущерб предприятию, также является нарушением безопасности системы.

Любое действие, которое  направлено на нарушение конфиденциальности, целостности и/или доступности  информации, а также на нелегальное  использование других ресурсов сети, называется угрозой. Реализованная  угроза называется атакой. Риск — это  вероятностная оценка величины возможного ущерба, который может понести  владелец информационного ресурса  в результате успешно проведенной  атаки. Значение риска тем выше, чем  более уязвимой является существующая система безопасности и чем выше вероятность реализации атаки.

Классификация угроз

Универсальной классификации  угроз не существует, возможно, и  потому, что нет предела творческим способностям человека, и каждый день применяются новые способы незаконного  проникновения в сеть, разрабатываются  новые средства мониторинга сетевого трафика, появляются новые вирусы, находятся  новые изъяны в существующих программных  и аппаратных сетевых продуктах. В ответ на это разрабатываются  все более изощренные средства защиты, которые ставят преграду на пути многих типов угроз, но затем сами становятся новыми объектами атак. Тем не менее попытаемся сделать некоторые обобщения. Так, прежде всего угрозы могут быть разделены на умышленные и неумышленные.

Неумышленные угрозы вызываются ошибочными действиями лояльных сотрудников, становятся следствием их низкой квалификации или безответственности. Кроме того, к такому роду угроз относятся  последствия ненадежной работы программных  и аппаратных средств системы. Так, например, из-за отказа диска, контроллера  диска или всего файлового  сервера могут оказаться недоступными данные, критически важные для работы предприятия. Поэтому вопросы безопасности так тесно переплетаются с  вопросами надежности, отказоустойчивости технических средств. Угрозы безопасности, которые вытекают из ненадежности работы программно-аппаратных средств, предотвращаются  путем их совершенствования, использования  резервирования на уровне аппаратуры (RAID-массивы, многопроцессорные компьютеры, источники бесперебойного питания, кластерные архитектуры) или на уровне массивов данных (тиражирование файлов, резервное копирование).

Умышленные угрозы могут  ограничиваться либо пассивным чтением  данных или мониторингом системы, либо включать в себя активные действия, например нарушение целостности  и доступности информации, приведение в нерабочее состояние приложений и устройств. Так, умышленные угрозы возникают в результате деятельности хакеров и явно направлены на нанесение  ущерба предприятию.

В вычислительных сетях можно  выделить следующие типы умышленных угроз: 

• незаконное проникновение в один из компьютеров сети под видом легального пользователя; 
• разрушение системы с помощью программ-вирусов; 
• нелегальные действия легального пользователя; 
• «подслушивание» внутрисетевого трафика.

Незаконное проникновение  может быть реализовано через  уязвимые места в системе безопасности с использованием недокументированных  возможностей операционной системы. Эти  возможности могут позволить  злоумышленнику «обойти» стандартную  процедуру, контролирующую вход в сеть.

Другим способом незаконного  проникновения в сеть является использование  «чужих» паролей, полученных путем  подглядывания, расшифровки файла  паролей, подбора паролей или  получения пароля путем анализа  сетевого трафика. Особенно опасно проникновение  злоумышленника под именем пользователя, наделенного большими полномочиями, например администратора сети. Для  того чтобы завладеть паролем  администратора, злоумышленник может  попытаться войти в сеть под именем простого пользователя. Поэтому очень  важно, чтобы все пользователи сети сохраняли свои пароли в тайне, а  также выбирали их так, чтобы максимально  затруднить угадывание.

Подбор паролей злоумышленник  выполняет с использованием специальных  программ, которые работают путем  перебора слов из некоторого файла, содержащего  большое количество слов. Содержимое файла-словаря формируется с учетом психологических особенностей человека, которые выражаются в том, что  человек выбирает в качестве пароля легко запоминаемые слова или  буквенные сочетания.

Еще один способ получения  пароля — это внедрение в чужой  компьютер «троянского коня». Так  называют резидентную программу, работающую без ведома хозяина данного компьютера и выполняющую действия, заданные злоумышленником. В частности, такого рода программа может считывать коды пароля, вводимого пользователем во время логического входа в систему.

Программа - «троянский конь»  всегда маскируется под какую-нибудь полезную утилиту или игру, а производит действия, разрушающие систему. По такому принципу действуют и программы-вирусы, отличительной особенностью которых  является способность «заражать» другие файлы, внедряя в них свои собственные  копии. Чаще всего вирусы поражают исполняемые  файлы. Когда такой исполняемый  код загружается в оперативную  память для выполнения, вместе с  ним получает возможность исполнить  свои вредительские действия вирус. Вирусы могут привести к повреждению  или даже полной утрате информации.

Нелегальные действия легального пользователя — этот тип угроз  исходит от легальных пользователей  сети, которые, используя свои полномочия, пытаются выполнять действия, выходящие  за рамки их должностных обязанностей. Например, администратор сети имеет  практически неограниченные права  на доступ ко всем сетевым ресурсам. Однако на предприятии может быть информация, доступ к которой администратору сети запрещен. Для реализации этих ограничений могут быть предприняты специальные меры, такие, например, как шифрование данных, но и в этом случае администратор может попытаться получить доступ к ключу. Нелегальные действия может попытаться предпринять и обычный пользователь сети. Существующая статистика говорит о том, что едва ли не половина всех попыток нарушения безопасности системы исходит от сотрудников предприятия, которые как раз и являются легальными пользователями сети.