Защита информации виртуальных частных сетей

Безопасная передача IP-пакетов по частным и общедоступным IP-сетям в туннельном режиме IPSec достигается за счет инкапсулирования и шифрования всего IP-пакета с использованием механизма шифрования по согласованию (если он необходим). После этого зашифрованная информация инкапсулируется еще раз, снабжается нешифрованным заголовком и направляется через промежуточные сети на туннельный сервер. Получив такую дейтаграмму, туннельный сервер обрабатывает ее открытый IP-заголовок, удаляет его, а затем дешифрует содержимое и извлекает исходный IP-пакет с полезной информацией. Далее пакет обрабатывается, как обычно, и направляется получателю.

В туннельном режиме IPSec поддерживается только IP-трафик, а все операции производятся на нижнем уровне IP-стека. Благодаря этому все выполняемые здесь функции становятся доступны для приложений и протоколов высшего уровня. Управление режимом производится в соответствии с политикой безопасности - набором правил фильтрации пакетов, определяющих очередность применения механизмов шифрования и туннелирования, а также доступные методы аутентификации, распределенные по приоритетам. Как только появляется трафик, который нужно передать на другой конец туннеля, обе машины производят взаимную аутентификацию, после чего согласуют метод шифрования. Когда такие операции завершены, весь трафик шифруется посредством выбранного механизма, а к каждому пакету прикрепляется заголовок туннелирования.

Аутентификация IPSec

Для аутентификации источника и проверки целостности нешифрованной информации протокол IPSec использует заголовок аутентификации и порядковый номер пакета. В случае шифрования трафика IPSec обращается к помощи протокола шифрования дейтаграмм ESP (Encapsulating Security Payload безопасное закрытие содержания). Применение IPSec предполагает, что секретный ключ известен только отправителю и получателю сообщения. Таким образом, если данные аутентификации оказываются истинными, получатель делает вывод, что они поступили от отправителя и не подверглись изменению в процессе пересылки.

5.3 Пример передачи данных по протоколу IPSec

Пример иллюстрирует передачу данных от пользователя хост-компьютера A к пользователю компьютера B. В обоих компьютерах реализована безопасность Windows IP Security.

Рисунок 7 - передача данных по IPSec

Directory Service - Служба каталога

IP Security Policy - Политика безопасности IP

Policy Agent - Агент безопасности

ISAKMP/Oakley Service - Служба ISAKMP/Oakley

SA Negotiation Key Exchange - Обмен ключами при безопасных переговорах

Application - Приложение

Transport Layer TCP/UDP - Транспортный уровень TCP/UDP

Internet Layer - Уровень Интернета

Encrypted IP packets - Зашифрованные IP-пакеты

На пользовательском уровне процесс «засекречивания» IP-пакетов совершенно прозрачен. Пользователь 1 запускает приложение, использующее протокол TCP/IP, например, FTP, и пересылает данные пользователю 2.

Политика безопасности, назначенная администратором для компьютеров А и В, определяет уровень безопасности передачи информации между ними. Эти уровни воспринимаются агентом политики и передаются службе ISAKMP/Oakley и драйверу IPSEC. Для установления ключа и общего метода переговоров (безопасное соединение) служба ISAKMP/Oakley каждого компьютера использует политику переговоров, связанную с приписанной политикой безопасности. Результаты политики переговоров ISAKMP между двумя компьютерами передаются драйверу IPSEC, использующему ключ для шифрования данных. Наконец, драйвер IPSEC посылает зашифрованные данные в компьютер B. Драйвер IPSEC компьютера B расшифровывает переданные данные и направляет их принимающей программе.

5.4 Преимущества и недостатки протокола L2TP/IPSec.

Преимущество решений на базе L2TP over IPSec заключается в том, что она соединяет развитые средства инкапсуляции трафика, предусмотренные в L2TP, с надежными функциями защиты данных протокола IPSec. К тому же оба протокола уже успели на практике проявить свои сильные стороны и продемонстрировать способность к взаимодействию, а все сложности их реализации ложатся на плечи производителей, а не заказчиков. Протокол L2TP допускает сжатие заголовков пакетов, так что это не существенно влияет на загруженность трафика, так как суммарный размер передаваемых пакетов возрастает всего на один байт.

К недостаткам можно отнести то, что схема L2TP over IPSec создает проблемы для пользователей, так как два протокола поддерживать сложнее, чем один. Кроме того, алгоритмам, заложенным в предварительном варианте спецификаций, недостает эффективности, поскольку идентификация пользователя на другом конце соединения производится уже после того, как соединение установлено. А если пользователь не прошел авторизацию на доступ к предоставляемым услугам, соединение будет разорвано. Применение протоколов Internet Key Exchange (IKE) с заранее согласованными ключами требует статических IP-адресов, а это не позволяет работать по коммутируемым телефонным линиям. Определенные в рамках IPSec процедуры IKE предназначены для согласования параметров защищенной передачи, включая используемый в ходе сеанса алгоритм шифрования данных, между участниками сеанса связи. Очевидно, применение статических адресов и заранее согласованных ключей устроит далеко не всех пользователей. Тем из них, кто работает через обычные аналоговые модемы, присваиваются динамические IP-адреса, а партнеры и клиенты компании, получающие доступ в корпоративную экстрасеть, не могут заранее знать, какие ключи будут применяться для обеспечения информационной безопасности.

6 Сравнение протоколов PPTP и IPSec.

Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP) и протокол IP Security (IPSec) допускают организацию частных сеансов связи поверх Internet и связывают удаленных пользователей и корпоративные сети защищенными каналами. Каждый протокол имеет свои достоинства и недостатки, касающиеся безопасности данных и удобства развертывания.

Безопасность PPTP против безопасности IPSec

PPTP, разработанный и популяризируемый компаниями Microsoft и U.S. Robotics, в первую очередь предназначен для виртуальных частных сетей, основанных на коммутируемых соединениях. Протокол призван активизировать использование удаленного доступа, давая возможность пользователям устанавливать коммутируемые соединения с Internet-провайдерами и создавать защищенный туннель к своим корпоративным сетям. В отличие от IPSec протокол PPTP изначально не предназначался для организации туннелей между локальными сетями. PPTP расширяет возможности PPP -- протокола, который специфицирует соединения типа точка-точка в IP-сетях. PPP широко используется для организации доступа пользователей в общедоступную сеть Internet и частные корпоративные сети по коммутируемым или широкополосным соединениям. Поскольку PPP функционирует на уровне 2, соединение PPTP, которое инкапсулирует пакеты PPP, позволяет передавать не только IP-пакеты, но и IPX или NetBEUI. Со своей стороны, IPSec функционирует на уровне 3 и способен обеспечивать туннелированную транспортировку IP-пакетов.

Метод шифрования, стандартным образом применяемый в PPTP, специфицируется на уровне PPP. Обычно в качестве клиента PPP выступает настольный компьютер с операционной системой Microsoft, а в качестве протокола шифрования используется Microsoft Point-to-Point Encryption (MРPE). Данный протокол основывается на стандарте RSA RC4 и поддерживает 40- или 128-разрядное шифрование. Для многих приложений такого уровня шифрования вполне достаточно, хотя он и считается менее надежным, нежели ряд других алгоритмов шифрования, предлагаемых IPSec, в частности, 168-разрядный Triple-Data Encryption Standard (DES).

Вместе с тем, IPSec создавался в расчете на организацию безопасных туннелей через Internet между защищенными локальными сетями. Он предназначался для связи с удаленным офисом, другой локальной сетью или бизнес-партнером.

IPSec также поддерживает соединения между удаленными пользователями и корпоративными сетями. Аналогичным образом, Microsoft добавляет поддержку туннелирования между локальными сетями для протокола PPTP в своем Routing and Remote Access Server для операционной системы Windows NT Server 4.0.

Что касается надежности шифрования и обеспечения целостности данных, то IPSec -- вне конкуренции. Протокол сочетает в себе управление ключами с поддержкой сертификатов стандарта X.509, целостности и защиты информации.

Более того, 168-разрядный алгоритм Triple-DES -- самый надежный вид шифрования, предлагаемый в IPSec, -- обеспечивает более высокий уровень защиты, нежели 128-разрядный алгоритм RC4. Кроме того, IPSec позволяет выполнять шифрование и аутентификацию отдельных пакетов, а также предупредить так называемую «атаку посредника», при которой данные перехватываются третьей стороной, модифицируются и передаются получателю.

PPTP уязвим для подобных вторжений, в первую очередь потому, что он выполняет аутентификацию сеансов, а не отдельных пакетов. Однако осуществление подобной «атаки посредника» при PPTP-соединении требует значительных усилий и незаурядного мастерства.

Многим предприятиям доступность PPTP на платформе Windows (протокол поддерживает Windows NT, 95 и 98) помогает без особых проблем развертывать и поддерживать виртуальные частные сети. Другие же полагают, что PPTP обеспечивает менее надежную защиту, чем IPSec.

Важно иметь в виду, что при развертывании виртуальной частной сети для удаленных пользователей IPSec требует, чтобы в предприятие на каждую настольную систему было установлено специализированное клиентское программное обеспечение. Установка и поддержка этого ПО требует намного больше усилий, чем развертывание PPTP.

7 Протокол EAP

Протокол EAP (Extensible Authentication Protocol - расширяемый протокол аутентификации) представляет собой расширение для протокола РРР. Он содержит стандартный механизм поддержки ряда методов аутентификации, включая жетоны, протокол Kerberos, открытые ключи и секретные ключи S/Key. Этот механизм полностью поддерживается как серверами удаленного доступа Windows NT Dial-Up Server, так и сетевыми клиентами удаленного доступа Dial-Up Networking Client. Протокол EAP является крайне важным компонентом безопасных ВЧС, обеспечивающим защиту от силовых атак, подбора пароля по словарю и попыток угадать его.

Применение EAP расширяет возможности ВЧС на базе сервера удаленного доступа Windows NT Remote Access Service, позволяя производить аутентификацию с помощью модулей независимых производителей. Реализация этого протокола в среде Windows NT стала ответом Microsoft на многочисленные просьбы пользователей, которые не хотят отказываться от привычных аппаратных средств безопасности.

Протокол EAP был предложен Целевой группой технической поддержки Интернета в качестве расширения для протокола РРР. Он содержит дополнительные механизмы аутентификации, необходимые для проверки РРР-соединений. Главная задача EAP состоит в динамическом подключении модулей аутентификации на обеих - клиентской и серверной - сторонах такого соединения. Этот протокол отличается очень высокой гибкостью, обеспечивая уникальность и вариативность аутентификации. Практическая реализация EAP включена в Microsoft Windows 2000.

7.1 Обеспечение безопасности на уровне транзакций

Очень высокий уровень безопасности ВЧС обеспечивается за счет применения микропроцессорных карточек и жетонов аутентификации. Микропроцессорные карточки представляют собой миниатюрные устройства размером с кредитную карточку со встроенными в них ЦПУ и небольшим объемом оперативной памяти. Сюда обычно заносятся данные, удостоверяющие личность пользователя (например, сертификаты открытого ключа), ключи шифрования и параметры учетной записи. Некоторые из микропроцессорных карточек содержат также алгоритм шифрования, благодаря которому криптоключи никогда не передаются вовне. В системах обеспечения безопасности удаленного доступа микропроцессорные карточки сегодня используются довольно редко, так как их поддерживают лишь немногие пакеты такого типа. Ситуация должна измениться с появлением Windows 2000. Эта операционная система позволит применять такие карточки при самых различных видах аутентификации, включая RAS, L2TP и PPTP.

Жетоны аутентификации выпускаются различными производителями, каждый из которых закладывает в них собственный алгоритм работы. Но все они представляют собой ни что иное, как аппаратный генератор паролей. Некоторые жетоны оснащаются миниатюрным жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой, напоминая внешним видом калькуляторы. После того, как пользователь введет свой цифровой идентификационный номер, на экране дисплея появляется секретный цифровой код, который выполняет функции пароля. Обычно секретный код носит уникальный характер и никогда не повторяется даже на данном устройстве. Жетоны аутентификации очень удобны для организации доступа по коммутируемым каналам (например, при работе со службой удаленного доступа), а также для аутентификации хост-компьютеров. Сетевое применение таких жетонов, как правило, основано на клиент-серверных технологиях (либо построено по другим схемам с применением паролей), поэтому не исключает перехвата передаваемой секретной информации.

Поддержку жетонов аутентификации, как и пользовательских сертификатов с открытым ключом, обеспечит синтетический протокол EAP-TLS (Extended Authentication Protocol-Transaction Layer Security - расширяемый протокол аутентификации и обеспечение безопасности на уровне транзакций). Он уже представлен на рассмотрение Целевой группы технической поддержки Интернета в качестве проекта спецификации на метод аутентификации повышенной надежности с применением сертификатов открытого ключа. При работе по схеме EAP-TLS клиент посылает на сервер удаленного доступа пользовательский сертификат, а в ответ получает с него серверный сертификат. Первый из них обеспечивает надежную аутентификацию пользователя на сервере, а второй гарантирует, что клиент вступил в контакт именно с тем сервером, который ему нужен. При проверке достоверности полученных данных оба участника такого обмена полагаются на цепочку доверенных органов сертификации.

Сертификат пользователя может храниться непосредственно на клиентском ПК, с которого производится удаленный доступ, либо на внешней микропроцессорной карточке. В обоих случаях воспользоваться сертификатом можно только после идентификации пользователя, которая производится путем обмена той или иной информацией (идентификационного номера, комбинации имени пользователя и пароля и т.д.) между пользователем и клиентским ПК. Такой подход в полной мере отвечает принципу программно-аппаратной защиты, рекомендуемому большинством экспертов в области безопасности связи.

EAP-TLS представляет собой, по сути, разновидность протокола EAP, реализованную в Windows 2000. Как и MS-CHAP, он служит для получения криптоключа, который используется протоколом MPPE для шифрования всех последующих данных.

7.2 Аутентификация с помощью службы RADIUS

RADIUS (Remote Authentication Dial-in User Service - служба дистанционной аутентификации пользователей по коммутируемым линиям) представляет собой центральный сервер с базой данных аутентификации и служит дополнением к другим протоколам аутентификации запросов. В основу этой службы положены протокол UDP, обслуживающий протоколы РРР, РАР и CHAP, а также функция входа в системы Unix и ряд других механизмов аутентификации. Кроме своего непосредственного предназначения служба RADIUS позволяет также производить учет бюджета ВЧС.

Получив от сетевой службы аутентификации NAS запрос на подключение пользователя, сервер RADIUS сравнивает полученные данные с информацией из своей базы данных. Здесь же находится и центральное хранилище параметров подключений для всех зарегистрированных пользователей. При необходимости сервер не ограничивается простым ответом на запрос (ДА/НЕТ), а сообщает в NAS ряд сведений относительно конкретного пользователя. В частности, он может указать наибольшее время сеанса, выделенный статический IP-адрес и информацию, позволяющую произвести обратный вызов пользователя.

Служба RADIUS может не только сама обращаться в свою базу данных для самостоятельной обработки запросов аутентификации, но и предоставлять ее другим серверам баз данных. В частности, ею может воспользоваться общий открытый сервер подключений сети или главный контроллер домена. Последний часто размещается на том же компьютере, что и сервер RADIUS, хотя это и не обязательно. Кроме всего прочего, сервер RADIUS может выполнять функции клиента-представителя удаленного сервера RADIUS.

7.3 Учет бюджета ВЧС с помощью службы RADIUS

Служба RADIUS позволяет осуществлять централизованное администрирование и учет бюджета нескольких туннельных серверов. Большинство серверов RADIUS можно настроить таким образом, чтобы они регистрировали запросы на аутентификацию в специальном учетном файле. Спецификациями предусмотрен набор стандартных сообщений, которыми служба NAS уведомляет сервер RADIUS о необходимости передавать учетную запись пользователя в начале каждого вызова, в его конце, либо повторять ее в процессе сеанса связи через заданные промежутки времени. А независимые разработчики предлагают ряд пакетов биллинга и аудита, которые на основе учетных записей RADIUS генерируют различные аналитические документы.

7.4 Протокол EAP и RADIUS

Чтобы совместно использовать протокол EAP с сервером RADIUS, необходимо внести коррективы как в службу NAS, так и в службу RADIUS. При традиционной схеме аутентификации эти службы производят одну-единственную транзакцию, состоящую из запроса и ответа на него. Однако при аутентификации по протоколу EAP служба NAS не может самостоятельно собрать информацию о клиенте, необходимую для аутентификации на сервере RADIUS. Для решения этой проблемы системный администратор может настроить службу NAS таким образом, что она будет направлять клиенту идентификатор, включив его в сообщение EAP. Тот в ответ сообщит службе сетевой аутентификации данные об имени пользователя и домене. Служба NAS включает их в запрос EAP-start и в таком виде направляет на сервер RADIUS. Дальнейший процесс аутентификации производится, как обычно: служба RADIUS передает клиенту через службу NAS сообщения EAP и отвечает на них до тех пор, пока аутентификация не даст положительного (или отрицательного) результата.

8 Шифрование

Безопасность ВЧС значительно повышается, когда шифруются не только пакеты данных, но и пароли. Криптоключи данных, как уже отмечалось, генерируются на основе регистрационных данных пользователя и по каналам связи не передаются. Когда аутентификация завершена и личность пользователя удостоверена, шифрование производится с помощью ключа аутентификации.

Протоколы PPTP и L2TP, как и лежащий в их основе РРР, допускают применение дополнительных протоколов шифрования и сжатия. В частности, для повышения защищенности данных здесь может использоваться протокол IPSec, который поддерживается в реализации L2TP, выполненной Microsoft. При необходимости безопасность информации в ВЧС можно обеспечить и с помощью других криптотехнологий.

8.1 Симметричное шифрование (с личным ключом)

В основу симметричного шифрования (его также называют шифрованием с личным ключом или обычным шифрованием) положен секретный ключ, известный только участникам сеанса связи. Отправитель обрабатывает свое сообщение по специальному математическому алгоритму с использованием секретного ключа, преобразуя тем самым его открытый текст в шифрованный. Получатель сообщения с помощью того же самого секретного ключа проводит обратную операцию, после чего получает исходный открытый текст. Примером схемы симметричного шифрования могут служить алгоритмы RSA RC4 (применяемый в протоколе MPPE), DES (Data Encryption Standard - стандарт шифрования данных), IDEA (International Data Encryption Algorithm - международный алгоритм шифрования данных), а также технология шифрования Skipjack, предложенная правительством США для микросхемы Clipper.

8.2 Асимметричное шифрование (с открытым ключом)

Для асимметричного шифрования (или шифрования с открытым ключом) каждый пользователь должен иметь два различных ключа. Один из них - секретный (личный) и известен только владельцу, а второй - открытый, который доступен всем. Секретный и открытый ключи составляют пару, взаимосвязь между ними определяется специальным математическим алгоритмом шифрования. При такой схеме один ключ используется для шифрования сообщения, а другой - для его дешифровки. Применение ключей определяется особенностями службы связи. Технологии шифрования с открытым ключом позволяют включать в сообщения цифровые подписи - блоки информации, закрытые с помощью секретного ключа автора сообщения.

При симметричном шифровании отправитель и получатель должны знать общий секретный ключ, поэтому приходится искать пути его предварительной доставки (с соблюдением мер предосторожности) обоим корреспондентам. Избежать такой проблемы помогает асимметричное шифрование. Здесь отправитель шифрует свое сообщение или снабжает его цифровой подписью посредством собственного секретного ключа, а дешифровка производится с помощью открытого ключа, который отправитель может свободно переслать любому своему корреспонденту. Таким образом, при асимметричном шифрование приходится тщательно оберегать только один ключ - секретный.

8.3 Структурное и бесструктурное шифрование

Для правильного выбора схемы шифрования очень важно понять различия между структурным (stateful) и бесструктурным (stateless) шифрованием.

При бесструктурном шифровании каждый одиночный пакет является самодостаточным и содержит всю информацию, необходимую для его дешифрования. Структурное шифрование, напротив, основано на том, что каждый последующий пакет связан с предыдущим (или предыдущими), и успешное дешифрование сообщения возможно лишь в том случае, если у получателя имеется вся последовательность пакетов.

Чтобы правильно выбрать тип шифрования, необходимо найти компромиссное решение, сбалансировав стойкость шифрования и производительности криптосистемы в средах с высоким уровнем потерь (или в сетях, где нарушается последовательность доставки пакетов). Бесструктурное шифрование позволяет дешифровать каждый пакет автономно, без какой-либо связи с предыдущими. По стойкости такой подход уступает структурному шифрованию, где не получив предыдущего пакета, невозможно расшифровать последующий. Однако в последнем случае достаточно одному-единственному пакету затеряться в сети - и дешифрование всех пакетов, следующих за ним, станет невозможным. Это может привести к серьезному снижению производительности в сетях, где велика вероятность потери пакетов или нарушения порядка их доставки.

Механизмы шифрования IPSec обычно опираются на методы бесструктурного шифрования, и тому есть веская причина: в IP-сетях просто невозможно гарантировать надежную пересылку всех пакетов. Их доставку без потерь, и к тому же без нарушения последовательности, обеспечивает только прямое подключение между узлами сети. Именно поэтому в основу протокола РРР, разработанного специально для таких сред, положен метод структурного шифрования.

8.4 IPSec и бесструктурное шифрование

В протоколе IPSec предусмотрено шифрование каждого пакета индивидуально и независимо от его предшественников. Благодаря такой схеме потеря отдельного пакета приведет к утрате только той части информации, которая была заключена в нем, но нисколько не скажется на возможности дешифрования других пакетов. В тех случаях, когда протоколы туннелирования канального уровня (такие, как PPTP и L2TP) передаются поверх IPSec, появляется возможность вместо механизмов структурного шифрования РРР использовать механизмы бесструктурного шифрования IPSec.

Протокол IPSec создан на основе модели Целевой группы технической поддержки Интернета, предусматривающей смешение криптографии открытых и секретных ключей. Автоматизирован здесь и процесс управления ключами, за счет чего удается добиться максимально возможного уровня безопасности при очень высокой производительности криптосистемы. Такая схема позволяет производить аутентификацию, проверять целостность информации, предотвращать повторное использование паролей, а также - при применении дополнительных средств - сохранять конфиденциальность данных, обеспечивая тем самым очень высокую защищенность канала связи. К тому же, протокол IPSec, реализованный корпорацией Microsoft, работает ниже сетевого уровня и поэтому прозрачен для пользователей и приложений. Принимая его на вооружение, организации автоматически выходят на качественно новый уровень сетевой безопасности.

Практические реализации IPSec обычно поддерживают более широкий спектр алгоритмов шифрования, чем протоколы туннелирования канального уровня, где используется шифрование РРР. Однако такие протоколы можно передавать поверх IPSec, что позволяет шифровать туннельный трафик канального уровня посредством всех алгоритмов протокола IPSec.

9 Фильтрация

Фильтрация служит еще одним мощным средством обеспечения сетевой безопасности. Опираясь на нее, администратор может разрешить доступ к корпоративной сети из Интернета только тем пользователям, которые прошли аутентификацию в ВЧС. К тому же, отсеивание пакетов, не относящихся к протоколам PPTP и L2TP, снижает риск атаки на корпоративную сеть через сервер шлюза ВЧС. Пропуская поступающий трафик через фильтр, можно удалить из него все пакеты, не отвечающие заданным критериям (протоколам). В комбинации с шифрованием по протоколу РРР эта функция гарантирует, что поступить в частную ЛВС и покинуть ее смогут только санкционированные шифрованные данные.

9.1 Фильтрация на сервере маршрутизации и удаленного доступа ВЧС

Сервер R/RAS (Routing and Remote Access Server - сервер маршрутизации и удаленного доступа) не только производит маршрутизацию сообщений, но и выполняет целый ряд других функций. Так, он способен обслуживать удаленный доступ по коммутируемым каналам, поддерживает ВЧС, обеспечивает фильтрацию пакетов на отдельных портах. А в среде Windows 2000 этот сервер сможет работать с протоколом L2TP.

Разработчики сервера ВЧС R/RAS предусмотрели возможность установки фильтров PPTP и L2TP на входных портах туннельного сервера. Такая схема позволяет блокировать все пакеты, не соответствующие критериям протоколов, которые установлены на сервере. В частности, в сеть могут пропускаться лишь пакеты, адресованные конкретному серверу, или те, исходные адреса которых указаны в список разрешенных IP-адресов отправителей. Может также проводиться проверка подлинности адресов в частной сети отправителя и получателя, назначаемых туннельным сервером.

Допускается и фильтрация трафика на выходных портах туннельного сервера, которая отсеивает данные, исходящие из частной сети. Здесь, например, можно наладить проверку адресов получателей и их сопоставление со списком разрешенных, который ведется на сервере R/RAS. Точно так же можно производить проверку адресов отправителей пакетов.

9.2 Фильтрация IPSec

Протокол IPSec можно представить как еще один уровень, лежащий ниже стека TCP/IP. Управление этим уровнем производится в соответствии с политикой безопасности на каждом компьютере, учитываются и правила обеспечения безопасности, согласованные отправителем и получателем сообщения. Политика безопасности определяет как используемый набор фильтров, так и ассоциированные функции безопасности (associated security behaviors). Если IP-адрес, протокол и номер порта, указанные в пакете, соответствуют критериям фильтрации, следующим этапом становится проверка ассоциированных функций безопасности.

9.3 ВЧС и брандмауэры

Брандмауэр представляет собой еще одно средство защиты корпоративной сети. Этот компонент общей системы безопасности строго следит за тем, какие данные могут быть пропущены из Интернета в частную сеть. Известны три способа размещения брандмауэров в виртуальных частных сетях.

Туннельный сервер ВЧС может быть установлен перед брандмауэром, позади него или на одном компьютере с ним. Наиболее высокий уровень защиты достигается при установке сервера перед брандмауэром. В среде Windows NT туннель ВЧС настраивается таким образом, что в сеть проходят только пакеты PPTP. Пройдя фильтрацию, они разуплотняются, дешифруются и в таком виде поступают на брандмауэр, где их содержимое вновь подвергается фильтрации и анализу. Именно такая схема - установка сервера ВЧС перед брандмауэром - рекомендуется для применения в расширенных интрасетях, используемых многочисленными доверенными партнерами, и для защиты финансовых ресурсов. Впрочем, такой совет не универсален, окончательное решение следует принимать в каждом конкретном случае отдельно.

Как уже отмечалось, брандмауэр может устанавливаться и перед сервером ВЧС. При такой схеме серверу приходится анализировать гораздо больше пакетов, чем в описанной выше схеме. Кроме того, возникает опасность прохождения через брандмауэр несанкционированных пакетов PPTP: информация в них зашифрована и сжата, поэтому провести ее фильтрацию брандмауэр не в состоянии. В этом случае возникает угроза неправомерного использования сети служащими, которым предоставляется право доступа в нее. Причем такая внутренняя угроза превращается в повседневную, если служащий получает возможность входить в ЛВС постоянно. Впрочем, подобную конфигурацию, как и связанный с ней риск, можно признать допустимыми для приложений, работающих в интрасетях и подобных им сетевых структурах.

И, наконец, третья схема, к которой могут прибегнуть организации с ограниченными ресурсами, - брандмауэр устанавливается на одном компьютере с сервером ВЧС. При такой конфигурации машина направляет исходящий трафик ВЧС соответствующим получателям, а входящий - на расположенный тут же брандмауэр для анализа. Такой способ является наиболее экономичным, и его вполне можно рекомендовать для применения в интрасетях и для связи в пределах одной компании.

10 Выбор средств ВЧС

Абсолютная безопасность недостижима. Но точно так же нельзя полагать, будто существует абсолютная угроза безопасности. Виртуальные частные сети Microsoft на базе протокола PPTP с применением MPPE-шифрования обеспечивают весьма надежную защиту.

Заложенная в Windows 2000 поддержка протокола L2TP, полная защита канала связи по протоколу IPSec, применение протокола EAP в микропроцессорных карточках, сертификаты Kerberos - все это предоставляет сетевым администраторам богатейший выбор средств обеспечения безопасности, разработанных корпорацией Microsoft и рекомендуемых ею для развертывания виртуальных частных сетей.

10.1 Анализ угроз сетевой безопасности

Приступая к планированию виртуальной частной сети, сетевой администратор первым делом должен провести анализ угроз ее безопасности. Ему необходимо выявить наиболее уязвимые места сети, оценить вероятность различных видов атак на нее и возможные последствия взлома системы защиты.

В ходе анализа следует также учесть, что может понадобиться для внедрения той или иной системы. Скажем, развертывание полномасштабной инфраструктуры шифрования IP Security может потребовать замены всех компьютеров с процессорами 486 и ранних Pentium, которые не способны удовлетворить требования к производительности ЦПУ. А ведь применение IPSec может стать насущной необходимостью, если на серверах сети размещается конфиденциальная информация и высока вероятность попыток их взлома. В таких условиях капиталовложения в развертывание новой инфраструктуры будут вполне оправданными. Те же организации, которые особого интереса для хакеров и конкурентов не представляют, могут вполне ограничиться ВЧС на базе PPTP, не тратясь на модернизацию оборудования.

Благодаря поддержке протокола EAP, заложенной в Windows 2000, компании могут взять на вооружение системы безопасности с микропроцессорными карточками и жетонами аутентификации. Каждый пользователь такой сети получает небольшое устройство размером с кредитную карточку, которое открывает ему доступ в сеть с любого компьютера. Правда, и здесь дополнительный уровень защиты приходится рассматривать через призму повседневных проблем реального мира. Скажем, следует учитывать, что служащим свойственно забывать свои микропроцессорные карточки дома, а то и вообще терять их.

Неоднозначна и практическая оценка сертификатов Kerberos. Они создают дополнительную защиту сети и в ряде случаев без них просто не обойтись. Но неизбежно найдутся сетевые администраторы, которые не решатся взвалить на свои плечи такую сложнейшую задачу, как интеграция сети с инфраструктурой открытых ключей.

10.2 Безопасность и требования к паролю

Простота развертывания и управления, дополненная высочайшим уровнем безопасности и шифрованием данных по протоколу MPPE, - вот что делает виртуальные частные сети Microsoft на базе протокола PPTP одной из самых популярных сетевых сред. Конечно, каждому администратору приходится самостоятельно искать и находить именно ту систему, которая в наибольшей степени отвечает требованиям, выработанным в ходе анализа угроз сетевой безопасности. Однако большинство организаций, включая саму Microsoft, уже убедились в том, что ВЧС на базе PPTP обеспечивают высочайший уровень защиты информации и вполне подходят большинству компаний.

Аутентификацией по паролю, предусмотренной протоколом PPTP, управлять намного легче, чем системами на базе микропроцессорных карточек и сертификатов, но здесь есть свои подводные камни. Чтобы добиться безопасности своей ВЧС на базе PPTP (в дополнение к сетевым ресурсам), администратору нужно разработать правила использования паролей, предусматривающие:

применение только паролей Windows NT;

использование сложных символьных последовательностей (перемежающихся в случайном порядке строчных и прописных букв, цифр, знаков препинания) и определение минимально допустимой длины пароля;

регулярную смену пароля.

Хорошо продуманная политика в области безопасности должна также предусматривать и практические меры, способствующие ее выполнению. К сожалению, приходится периодически напоминать пользователям даже о том, чтобы они не демонстрировали свой пароль окружающим, оставляя его на экране монитора.

10.3 Возможности реализаций VPN на различных версиях Windows.

10.4 Часто задаваемые вопросы при выборе средств VPN

Есть ли различия в обеспечении безопасности удаленного доступа и доступа в ВЧС?

Конечно. Так, в виртуальных частных сетях ощущается гораздо большая потребность в шифровании. Здесь трафик проходит через Интернет, где вероятность его перехвата гораздо выше, чем в телефонных каналах. Чтобы подслушать телефонный разговор, достаточно получить физический доступ к кабелю или коммутатору телефонной компании. Конечно, бывает и так, хотя злоумышленнику приходится преодолевать значительные трудности. В Интернете же путь от PPTP-клиента к PPTP-серверу пролегает через множество промежуточных устройств (коммутаторов, серверов имен и так далее). А чем больше промежуточных звеньев, тем легче злоумышленнику проникнуть в одно из них, чтобы перехватить трафик данных или перенаправить его.

Немало найдется и таких хакеров, которые попытаются взломать сам сервер ВЧС, более уязвимый, чем сервер удаленного доступа по коммутируемым каналам. Это лишний раз подчеркивает важность аутентификации пользователей, подключающихся к серверу ВЧС, и необходимость применения надежных паролей.

Можно ли сказать, что ВЧС на базе IPSec безопаснее виртуальных сетей на базе PPTP?

Не обязательно. Какой бы протокол ни применялся, безопасность ВЧС на его базе зависит от многих аспектов практической реализации сетевых компонентов. Большинство современных реализаций IPSec поддерживают сертификаты открытого ключа и, теоретически, способны генерировать более стойкие ключи, чем механизмы на базе общих паролей. Однако почти все они полагаются исключительно на машинные сертификаты и, следовательно, не производят аутентификацию пользователя. То есть, доступ здесь предоставляется не пользователю, а машине, - кто же работает за ней в данный момент, никому не известно. Стандартное требование для доступа в ВЧС - обязательная проверка полномочий. Если сопоставить все эти положения, то становится ясно: в тех случаях, когда клиентский компьютер доступен более, чем одному пользователю, одних машинных сертификатов для управления доступом недостаточно - это создает брешь в системе обеспечения безопасности.

Можно ли сказать, что ВЧС на базе L2TP безопаснее виртуальных сетей на базе PPTP?

Тоже не обязательно. Как и в случае с другими средствами создания ВЧС, безопасность сетей на базе L2TP во многом определяется особенностями их практической реализации. Безопасность стандартных ВЧС такого типа достигается за счет применения протокола IPSec, который обеспечивает конфиденциальность и одновременно контролирует целостность сообщений. При этом, как правило, одновременно используется и аутентификация по протоколу РРР, которая позволяет проверить, кто именно подключается к сети. Следовательно ВЧС на базе L2TP с применением IPSec способны обеспечить надежную защиту информации в самых разных условиях.

Можно ли сказать, что межсерверные ВЧС безопаснее клиент-серверных виртуальных сетей?

В пользу межсерверных ВЧС говорит целый ряд факторов. Так, здесь могут использоваться более длинные, и к тому же кажущиеся бессмысленными, пароли - ведь они хранятся, как правило, на жестком диске, и их не нужно вводить вручную. Однако такие потенциальные преимущества в полной мере сказываются лишь в тех случаях, когда через серверы проходит весь трафик ВЧС. К тому же межсерверные системы предъявляют особо жесткие требования к физической защите серверов.

11 Создание виртуального частного подключения в Windows 2000

11.1 Создание подключения к удаленному серверу

1. В «Панели управления» открываем папку «Сеть и удаленный доступ к сети».

2. Нажимаем на «Создание нового подключения». Появляется следующее окошко:

Рисунок 8

Нажимаем кнопку «Далее».

3. Видим:

Рисунок 9

Выбираем «Подключение к виртуальной частной сети через Интернет» и нажимаем «Далее».

4. Опять вылезает окно следующего содержания:

Рисунок 10

Здесь мы вводим IP-адрес сервера, с которым мы хотим установить VPN-соединение, «Далее».

5. Следующее окно:

Рисунок 11

Здесь я выбрал «только для меня» (так захотелось), «Далее».

6. Следующее окно:

Рисунок 12

Здесь мы вводим название подключения, «Готово».

7. Итак, в окне «Сеть и удалённый доступ к сети» появился значок с названием подключения, давайте посмотрим:

Рисунок 13

8. Что же теперь? А теперь мы легко устанавливаем VPN-соединение, нажав на вышеописанный значок:

Рисунок 14

Здесь мы вводим имя и пароль. Посмотрим, что произойдёт дальше!

9. А дальше происходит следующее:

Рисунок 15

Рисунок 16

Рисунок 17

Ну, конечно, случаются некоторые неприятности:

Рисунок 18

Примем это как есть. И вот награда за столь трудоёмкие затраты энергии:

Рисунок 19

10. После этого на панели задач справа появляется значок «Состояние подключения». Интересно, а что же там? А там вот что:

Рисунок 20

11. Посмотрим закладку «Сведения»:

Рисунок 21

11.2 Создание входящего подключения

Теперь нам необходимо настроить Windows2000 на приём VPN-подключений.

1. Опять нажимаем «Создание нового подключения», «Далее» и выбираем «Принимать входящие подключения»:

Рисунок 22

Естественно, нажимаем «Далее».

2. Вот что появляется дальше:

Рисунок 23

Здесь всё понятно, «Далее».

3. На данном этапе и определяется возможность VPN-подключения к вашему компьютеру:

Рисунок 24

4. Здесь мы выбираем пользователей, которые смогут подключаться к компьютеру:

Рисунок 25

5. Теперь выбираем используемые сетевые компоненты для подключения:

Рисунок 26

6. Далее мастер сетевого подключения предложит название соединения. Оставим его: «Входящие подключения».

7. Теперь посмотрим на свойства VPN-подключения. Для этого в окне «Сеть и удалённый доступ к сети» наведём на значок нашего соединения «В этом и заключается моя курсовая работа», нажмём правую кнопку мыши и выберем «Свойства».

8. Закладка «Общие». Здесь можно указать IP-адрес компьютера, с которым мы будем устанавливать VPN-соединение, а так же указать номер телефона:

Рисунок 27

9. Закладка «Параметры». Здесь указываются Параметры набора номера и Параметры повторного звонка:

Рисунок 28

10. Закладка «Безопасность». Здесь у нас имеется два пункта «Параметров безопасности»: «Обычные» и Дополнительные».

Рисунок 29

В меню «При проверке используется:» можно выбрать либо «Безопасный пароль», либо «Смарт-карта».

Если выбрать пункт «Дополнительные» и нажать «Настройка», то вылезет следующее окно:

Рисунок 30

В меню «Шифрование данных» можно выбрать три пункта:

- обязательное (отключиться если нет шифрования)

- необязательное (подключиться даже без шифрования)

- неразрешено (отключиться если требуется шифрование)

В меню «Безопасный вход» имеется два пункта:

1) Протокол расширенной проверки подлинности. Здесь имеется список методов проверки подлинности, доступных на компьютере.

2) Разрешить следующие протоколы. Здесь указывается, какие протоколы разрешить/не разрешить.

11. Закладка «Сеть». Здесь можно выбрать тип вызываемого сервера VPN: Автоматически, Туннельный протокол точка-точка (PPTP) и туннельный протокол второго уровня (L2TP). Так же имеется список доступных для использования сетевых компонентов.

Рисунок 31

12. Закладка «Общий доступ».

Рисунок 32

Если навести на «Общий доступ» и нажать правую кнопку мыши, то появится следующая подсказка:

Рисунок 33

12 Создание виртуального частного подключения в Windows NT

12.1 Установка протокола PPTP

Установка протокола PPTP (в нашем случае он уже установлен). В «Панели управления» дважды щелкаем на папку «Сеть». Затем смотрим закладку «Протоколы»:

Рисунок 34

Нажимаем на кнопку “Add” (Добавить), выбираем Point to Point Tunneling Protocol, нажимаем ОК:

Рисунок 35

Чтобы посмотреть конфигурацию PPTP, нужно нажать правой кнопкой на Point to Point Tunneling Protocol:

Рисунок 36

Здесь можно выбрать количество одновременных подключений к серверу.

12.2 Добавление VPN устройств на PPTP сервер

Наводим курсор на Remote Access Service и нажимаем Properties.

Рисунок 37

Затем для добавления VPN-устройства нужно нажать Add и выбрать VPN-устройство:

Рисунок 38

Устройство добавлено:

Рисунок 39

Для конфигурирования VPN-устройства нажимаем Configure:

Рисунок 40

Здесь имеются следующие возможности:

· Только исходящие звонки

· Только входящие звонки

· Исходящие и входящие звонки

Выбираем «исходящие и входящие звонки». Теперь сервер может принимать и создавать VPN-соединения.

PPTP в большинстве случаев используется для создания безопасных соединений через Интернет. Таким образом, PPTP клиент должен иметь две записи в своей телефонной книге:

1) для соединения с Интернет-провайдером

2) для соединения с PPTP сервером

Однако если использовать PPTP для соединения с другим компьютером по локальной сети, необходимо иметь только одну запись в телефонной книге.

12.3 Создание записи в телефонной книге для подключения к провайдеру Интернета

Запускаем программу Dial-Up Networking (Start, Accessories). В появившемся окне вводим имя новой записи и нажимаем «Next». Во вновь появившемся окне выбираем I am calling the Internet и нажимаем «Next»:

Рисунок 41

В следующем окне выбираем модем, нажимаем «Next». Далее появляется окно, в котором мы вводим телефонный номер провайдера, нажимаем «Next». Новая запись сделана. Можно редактировать запись нажав «More», «Edit entry and modem properties». Появиться окно с открытой закладкой «Basic»:

Рисунок 42

Здесь можно ввести имя записи, другой номер телефона и т.д.

Закладка «Server». Здесь можно выбрать тип сервера, используемые протоколы, установить сжатие данных:

Рисунок 43

Закладка «Security». Здесь выбирается политика шифрования и аутентификации:

Рисунок 44

12.4 Создание записи в телефонной книге для подключения к PPTP серверу

Здесь необходимо произвести операции, описанные выше, за исключением следующих:

- в окне выбора модема нужно выбрать устройство RASPPTPM(VPN1), нажать «Next»

- в появившемся окне вместо телефонного номера ввести IP-адрес сервера

Появилась новая запись:

Рисунок 45

Для редактирования записи нужно нажать «More», «Edit entry and modem properties»:

Рисунок 46

Теперь можно подключиться к PPTP серверу. В окне Dial-Up Networking выбираем запись для подключения к PPTP серверу и нажимаем «Dial». После проверки имени и пароля появляется окно:

Рисунок 47

Соединение произведено успешно.

В правом углу «Панели задач» появляется значок Dial-Up Networking Monitor. Если щёлкнуть на него, появиться окно:

Рисунок 48

13 Создание виртуального частного подключения в Windows 9х

Microsoft Windows 9x имеет весьма скромные возможности для создания VPN-соединений по сравнению c Windows NT и тем более с Windows 2000. Здесь можно работать только в качестве PPTP клиента.

13.1 Установка Адаптера виртуальной частной сети Microsoft

Сначала необходимо установить адаптер виртуальной частной сети Microsoft. В «Панели управления» дважды щелкаем на папку «Сеть». Затем нажимаем кнопку «Добавить», выбираем тип устанавливаемого устройства - Сетевая плата и снова нажимаем «Добавить». В появившемся окне выбираем Изготовитель: Microsoft, Сетевая плата: Адаптер виртуальной частной сети Microsoft. Так же необходимо установить «Контроллер удалённого доступа»:

Рисунок 49

После проделанных операций закладка «Конфигурация» папки «Сеть» будет иметь следующий вид:

Рисунок 50

13.2 Создание VPN-соединения

1. Теперь можно приступить к созданию VPN-соединения. Для этого в папке «Удаленный доступ к сети» дважды щелкаем на значок «Новое соединение». Появляется следующее окно:

Рисунок 51

Здесь вводим название соединения, выбираем Microsoft VPN Adapter и нажимаем «Далее».

2. Во вновь появившемся окне вводим IP-адрес VPN-сервера:

Рисунок 52

3. В папке «Удаленный доступ к сети» появляется значок с названием соединения:

Рисунок 53

4. Дважды щёлкаем на значок с нашим VPN-соединением. В появившемся окне вводим имя и пароль и нажимаем «Подключиться»:

Рисунок 54

5. Далее происходит следующее:

Рисунок 55

7. Соединение произведено успешно:

Рисунок 56

14 Использование программы Sniffer Pro для просмотра содержимого пакетов

Для того чтобы просмотреть в каком виде передаются данные по протоколу PPTP использовался анализатор сети Sniffer Pro 2.5 (рисунок 57).

При VPN соединении клиента Windows 98 с сервером Windows2000 было перехвачено 100 пакетов.

Рисунок 57 - перехваченные пакеты

Окно разделено на три части: основная информация, детальная информация и содержимое пакета в шестнадцатеричном виде.

Основная информация содержит записи о перехваченных пакетах. Каждая запись содержит адрес отправителя, адрес получателя, протокол, длину пакета, время с начала перехвата, временную разницу между первым перехваченным пакетом и последующим и дату перехвата.

PPTP посылает управляющую информацию через протокол TCP, а данные - через протокол Generic Routing Encapsulation (GRE).

На рисунке 57 видно, что в основном идёт обмен пакетами по протоколу GRE.

Посмотрим содержимое пакетов переданных с помощью протокола GRE.

Рисунок 58 - перехваченные пакеты

На рисунке 58 видна детальная информация о пакете, а также содержимое пакета. До места отмеченного серым цветом идет служебная информация о пакете, а далее сами данные в зашифрованном виде.

Посмотрим еще пакет:

Рисунок 59 - перехваченные пакеты

Для сравнения посмотрим пакет переданный по протоколу TCP:

Рисунок 60 - перехваченные пакеты

На рисунке 60 видно, что пакет не содержит зашифрованных данных. До места отмеченного серым цветом идёт информация об IP, а затем о TCP.

Заключение

Защита сети - процесс динамичный. Здесь приходится постоянно искать компромисс, который бы позволил надежно защитить информацию, не тормозя работу самой сети и не снижая производительность всей организации.

Средства ВЧС, разработанные Microsoft, обеспечивают высочайший уровень безопасности. Они открывают перед организациями все достоинства такой удобной и экономичной технологии, как туннелирование трафика в общедоступных сетях, и при этом надежно блокируют несанкционированный доступ к информации через черный ход.

Microsoft продолжает развивать свои технологии виртуальных частных сетей, чтобы предложить пользователям хорошо интегрированные и безопасные средства организации ВЧС. Применение протокола PPTP дает организациям возможность легко и с минимальными затратами прокладывать туннели через общедоступные сети, предупреждая при этом несанкционированное их использование. Возможности PPTP прекрасно дополняет протокол MPPE, обеспечивающий дополнительное шифрование данных, передаваемых по туннелю. А протоколы L2TP, IPSec и EAP, поддержка которых предусмотрена в Windows 2000, сделают доступными и другие методы аутентификации, включая применение микропроцессорных карточек.

Прекрасно осознавая динамический характер сетевых угроз, Microsoft пытается предвосхитить будущие требования к безопасности сетей, для чего обращает повышенное внимание на развитие средств защиты сетевых операций. Ее усилия в этой области привели к дальнейшему повышению безопасности ВЧС на базе PPTP за счет:

расширенной аутентификации по протоколу MS-CHAP;

применения для аутентификации более стойких паролей;

применения дополнительных средств шифрования на базе протокола MPPE;

защиты канала управления.

Организациям приходится иметь дело с самыми различными угрозами безопасности. Некоторые сети, особенно те, где циркулирует строго конфиденциальная информация и существует высокая вероятность попыток взлома, требуют применения самых надежных систем защиты. Для других же вполне достаточно развертывания базовой ВЧС, дополненной, возможно, шифрованием данных.

Страницы: 1, 2, 3