Концепция защищенных виртуальных частных сетей

При выходе локальной сети в открытое Internet-пространство возникают угрозы двух основных типов: несанкционированный доступ (НСД) к данным в процессе их передачи по открытой сети и НСД к внутренним ресурсам КИС. Информационная защита при передаче данных по открытым каналам реализуется следующими мерами:

· взаимная аутентификация сторон;

· прямое и обратное криптографическое преобразование данных;

· проверка достоверности и целостности полученных данных.

Организация защиты с использованием технологии виртуальных частных сетей (Virtual Private Network — VPN) подразумевает формирование защищенного "виртуального туннеля" между узлами открытой сети, доступ в который невозможен потенциальному злоумышленнику. Преимущества этой технологии очевидны: аппаратная реализация довольно проста, нет необходимости создавать или арендовать дорогие выделенные физические сети, можно использовать открытый дешевый Internet, скорость передачи данных по туннелю такая же, как по выделенному каналу.

В настоящее время существует четыре вида архитектуры организации защиты информации на базе применения технологии VPN [Соколов А. В., Шаньгин В. Ф., 2002].

Локальная сеть VPN (Local Area Network-VPN). Обеспечивает защиту потоков данных и информации от НСД внутри сети компании, а также информационную безопасность на уровне разграничения доступа, системных и персональных паролей, безопасности функционирования ОС, ведение журнала коллизий, шифрование конфиденциальной информации.

Внутрикорпоративная сеть VPN (Intranet-VPN). Обеспечивает безопасные соединения между внутренними подразделениями распределенной компании.

Для такой сети подразумевается:

· использование мощных криптографических средств шифрования данных;

· обеспечение надежности работы критически важных транзакционных приложений, СУБД, электронной почты, Telnet, FTP;

· скорость и производительность передачи, приема и использования данных;

· гибкость управления средствами подключения новых пользователей и приложений.

Сети VPN с удаленным доступом (Internet-VPN). Обеспечивает защищенный удаленный доступ удаленных подразделений распределённой компании и мобильных сотрудников и отделов через открытое пространство Internet (рис. 6.17).

Такая сеть организует:

· адекватную систему идентификации и аутентификации удалённых и мобильных пользователей;

· эффективную систему управления ресурсами защиты, находящимися в географически распределенной информационной системе.

Рис. 6.17. Туннельная схема организации VPN сети

Межкорпоративная сеть VPN (Extranet-VPN). Обеспечивает эффективный защищённый обмен информацией с поставщиками, партнёрами, филиалами корпорации в других странах. Такая сеть предусматривает использование стандартизированных и надёжных VPN-продуктов, работающих в открытых гетерогенных средах и обеспечивающих максимальную защищенность конфиденциального трафика, включающего аудио и видео потоки информации — конфиденциальные телефонные переговоры и телеконференции с клиентами.

Можно выделить два основных способа технической реализации виртуальных туннелей:

· построение совокупности соединений (Frame Relay или Asynchronous Transfer Mode) между двумя нужными точками единой сетевой инфраструктуры, надежно изолированной от других пользователей механизмом организации встроенных виртуальных каналов;

· построение виртуального IP-туннеля между двумя узлами сети на базе использования технологии туннелирования, когда каждый пакет информации шифруется и "вкладывается" в поле нового пакета специального вида (конверт), который и передается по IP-туннелю — при этом пакет протокола более низкого уровня помещается в поле данных пакета более высокого уровня (рис. 6.18).

Рис. 6.18. Схема пакета, подготовленного к отправке по туннелю

VPN-туннель обладает всеми свойствами защищенной выделенной линии, проходящей через открытое пространство Internet. Особенность технологии туннелирования состоит в том, что она позволяет зашифровать не только поле данных, а весь исходный пакет, включая заголовки. Это важная деталь, так как из заголовка исходного пакета злоумышленник может извлечь данные о внутренней структуре сети — например, информацию о количестве локальных сетей и узлов и их IP-адресах.

Зашифрованный пакет, называемый SKIP-пакетом, инкапсулируется в другой пакет с открытым заголовком, который транспортируется по соответствующему туннелю (рис. 6.19).

При достижении конечной точки туннеля из внешнего пакета извлекается внутренний, расшифровывается, и его заголовок используется для дальнейшей передачи во внутренней сети или подключенному к локальной сети мобильному пользователю. Туннелирование применяется не только для обеспечения конфиденциальности внутреннего пакета данных, но и для его целостности и аутентичности, механизм туннелирования часто применяется в различных протоколах формирования защищенного канала связи. Технология позволяет организовать передачу пакетов одного протокола в логической среде, использующей другой протокол.

Таким образом, можно реализовать взаимодействие нескольких разнотипных сетей, преодолевая несоответствие внешних протоколов и схем адресации.

Рис. 6.19. Структура SKIP-пакета

Средства построения защищенной VPN достаточно разнообразны — они могут включать маршрутизаторы с механизмом фильтрации пакетов (Filtering Router), многофункциональные межсетевые экраны (Multifunction Firewall), промежуточные устройства доступа в сеть (Proxy Server), программно-аппаратные шифраторы (Firmware Cryptograph). По технической реализации можно выделить следующие основные виды средств формирования VPN:

· специализированные программные решения, дополняющие стандартную операционную систему функциями VPN;

· программно-аппаратное устройство на базе специализированной ОС реального времени, имеющее два или несколько сетевых интерфейсов и аппаратную криптографическую поддержку;

· средства VPN, встроенные в стандартный маршрутизатор или коммутатор;

· расширение охвата защищаемой зоны канала передачи и приёма данных за счет дополнительных функций межсетевого экрана.

Туннели VPN создаются для различных типов конечных пользователей: это может быть локальная сеть (Local Area Network — LAN) со шлюзом безопасности (Security Gateway) или отдельные компьютеры удаленных или мобильных пользователей с сетевым программным обеспечением для шифрования и аутентификации трафика — клиенты VPN (рис. 6.17). Через шлюз безопасности проходит весь трафик для внутренней корпоративной сети. Адрес шлюза VPN указывается как внешний адрес входящего туннелируемого пакета, а расшифрованный внутренний адрес пакета является адресом конкретного хоста за шлюзом.

Наиболее простым и относительно недорогим способом организации VPN-канала является схема, в соответствии с которой защищенный туннель прокладывается только в открытой сети для транспортировки зашифрованных пакетов. В качестве конечных точек туннеля выступают провайдеры Internet-сети или пограничные межсетевые экраны (маршрутизаторы) локальной сети. Защищенный туннель формируется компонентами виртуальной сети, функционирующим на узлах, между которыми он создается. В настоящее время активно функционирует рынок VPN-средств — приведем некоторые примеры популярных и широко используемых решений для каждого класса продуктов.

VPN на базе сетевых операционных систем. Для формирования виртуальных защищённых туннелей в IP сетях сетевая операционная система Windows NT использует протокол PPTP (Point-to-Point Transfer Protocol). Туннелирование информационных пакетов производится инкапсулированием и шифрованием (криптоалгоритм RSA RC4) стандартных блоков данных фиксированного формата (РРР Data Frames) в IP-дейтаграммы, которые и передаются в открытых IP-сетях. Данное решение является недорогим, и его можно эффективно использовать для формирования VPN-каналов внутри локальных сетей, домена Windows NT или для построения Internet- и Extranet- VPN для небольших компаний малого и среднего бизнеса для защиты не критичных приложений.

VPN на базе маршрутизаторов. В России лидером на рынке VPN-продуктов является компания Cisko Systems. Построение каналов VPN на базе маршрутизаторов Cisko осуществляется средствами ОС версии Cisko IOS 12.х. Для организации туннеля маршрутизаторы Cisko используют протокол L2TP канального уровня эталонной модели OSI, разработанного на базе "фирменных" протоколов Cisko L2F и Microsoft PPTP, и протокол сетевого уровня IPSec, созданного ассоциацией "Проблемная группа проектирования Internet (Internet Engineering Task Force — IETF). Эффективно применяется Cisko VPN Client, который предназначен для создания защищенных соединений Point-to Point между удаленными рабочими станциями и маршрутизаторами Cisko — это позволяет построит практически все виды VPN-соединений в сетях.

VPN на базе межсетевых экранов. Эта технология считается наиболее сбалансированной и оптимальной с точки обеспечения комплексной безопасности КИС и её защиты от атак из внешней открытой сети. В России нашел широкое применение программный продукт Check Point Firewall-1/VPN-1 компании Check Point Software Technologies. Это решение позволяет построить глубоко комплексную эшелонированную систему защиты КИС.

В состав продукта входят: Check Point Firewall-1, набор средств для формирования корпоративной виртуальной частной сети Check Point VPN-1, средства обнаружения атак и вторжений Real Secure, средства управления полосой пропускания информационных пакетов Flood Gate, средства VPN-1 Secure Remote, VPN-1 Appliance и VPN-1 Secure Client для построения Localnet/Intranet/Internet/Extranet VPN-каналов. Весь набор продуктов Check Point VPN-1 построен на базе открытых стандартов IPSec, имеет развитую систему идентификации и аутентификации пользователей, взаимодействует с внешней системой распределения открытых ключей PKI, поддерживает цетрализованную систему управления и аудита.

На российском рынке можно указать два продукта, получивших достаточно широкую известность — это криптографический комплекс "Шифратор IP пакетов" производства объединения МО ПН ИЭИ (http://www.security.ru) и ряд программных продуктов ЗАСТАВА компании ЭЛВИС+ (http://www.elvis.ru). Самым быстрорастущим сегментом рынка систем информационной безопасности по исследованиям IDC, Price Waterhouse Cooper и Gartner Group являются системы блокировки корпоративных каналов связи. Быстрее всего растут продажи систем защиты от утечек внутренней информации (Intrusion Detection and Prevention — IDP), которые позволяют контролировать трафик электронной почты и доступ к внешним Internet-ресурсам.

Антивирусная защита

История появления вирусописательства чрезвычайно интересна — она ещё ждёт своего дотошного исследователя! До сих пор нет единого мнения относительно момента, который можно было бы считать официальным днём появления вируса, как не существовало и критериев, под которые можно было бы подвести то или иное ПО и отличить исследовательские эксперименты от целенаправленно написанной программы с вредоносными функциями.

В 1949 году Джон фон Нейман (John von Naumann), выдающийся американский математик венгерского происхождения, сделавший важный вклад в квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки, разработал математическую теорию создания самовоспроизводящихся программ. Это была первая попытка создать теорию такого явления, но она не вызвала большого интереса у научного сообщества, так не имела видимого прикладного значения.

Нет согласия и по поводу происхождения названия "компьютерный вирус". По одной из версий это случилось 10 ноября 1983 года, когда аспирант Университета Южной Калифорнии (University of Southern California) Фред Коэн (Fred Cohen) во время семинара по безопасности в Лехайском университете (Пенсильвания, США) продемонстрировал на системе VAX 11/750 программу, способную внедряться в другие программные объекты. Эту программу можно с полным правом считать одним из первых прототипов компьютерного вируса.

Коэн внедрил написанный им код в одну из Unix-команд, и в течение пяти минут после запуска её на вычислительной машине получил контроль над системой. В четырёх других демонстрациях полного доступа удавалось добиться за полчаса, оставив поверженными все существовавшие в то время защитные механизмы.

Существует версия, что термином "вирус" назвал копирующую саму себя программу научный руководитель Фреда, один из создателей криптографического алгоритма RSA Леонард Эдлеман (Leonard Adleman).

Годом позже, на 7-й конференции по безопасности информации, Ф.Коэн дает научное определение термину "компьютерный вирус", как программе, способной "заражать" другие программы при помощи их модификации с целью внедрения своих копий и выполнения заданных действий. Отметим, что Ф.Коэн определённо не был новатором в этой области. Теоретические рассуждения о распространяющихся копированием с компьютера на компьютер программах и практическая реализация успешно осуществлялись и раньше. Однако именно презентация Ф.Коэна заставила специалистов серьёзно заговорить о потенциальном ущербе от преднамеренных атак. Всего через пятнадцать лет распространение вредоносного программного обеспечения приобрело угрожающие масштабы, радикально снизить которые не представляется возможным.

В некотором смысле опередил Ф. Коэна 15-летний школьник из Пенсильвании Рик Скрента (Rich Skrenta). Его излюбленным занятием было подшучивание над товарищами путём модификаций кода игр для Apple II, которые приводили к внезапному выключению компьютеров или выполняли другие действия. В 1982 году он написал Elk Cloner — самовоспроизводящийся загрузочный вирус, инфицировавший Apple II через гибкий магнитный диск. Во время каждой 50-й перезагрузки ПК появлялось сообщение со словами: "Он завладеет вашими дисками, он завладеет вашими чипами. Да, это Cloner! Он прилипнет к вам как клей, он внедрится в память. Cloner приветствует вас!"

Программа Р.Скрента не вышла далеко за пределы круга его друзей. Лавры достались "шедевру" программистской мысли, появившемуся несколькими годами позже. Программу Brain ("Мозг") создали в 1988 году двое братьев — выходцев из Пакистана, которым приписывается инфицирование ПК через созданные ими нелегальные копии программы для мониторинга работы сердца. Вирус содержал уведомление об авторском праве с именами и телефонами братьев, поэтому пользователи заражённых машин могли обратиться к напрямую к вирусописателям за "вакциной". За первой версией Brain последовало множество модификаций, преследовавших сугубо коммерческий интерес.

В 1988 году аспирант Корнельского университета (Cornell University) Роберт Теппен Моррис младший (Robert Tappan Morris Jr.), приходившийся сыном главному научному сотруднику Агентства национальной безопасности США (National Security Agency), выпустил в свет первый широко распространившийся компьютерный червь, хотя экспериментальные работы в этой области проводились с конца 1970-х годов. Этот тип программ чаще всего не производит никаких деструктивных манипуляций с файлами пользователя и ставит целью как можно более быстрое и широкое распространение, снижая эффективность работы сетей.

По некоторым оценкам, от 5% до 10% подключённых в то время к Сети машин, по большей части принадлежавших университетам и исследовательским организациям, были атакованы им. Червь использовал уязвимости нескольких программах, в том числе Sendmail. Р.Т.Моррис стал первым человеком, осуждённым по обвинению в преступлениях в компьютерной сфере, и получил 3 года условно. Однако это не помешало ему впоследствии стать профессором Массачусетского технологического института (MIT).

Следующий большой шаг вредоносное ПО совершило в 90-х годах с ростом спроса на персональные компьютеры и количества пользователей электронной почты. Электронные коммуникации предоставили гораздо более эффективный путь инфицирования ПК, чем через носители информации. Образцом скорости распростанения стал вирус Melissa в 1999 году, внедрившийся в 250 тыс. систем. Однако он был безвреден, за исключением того, что каждый раз при совпадении времени и даты — например, 5:20 и 20 мая — на экране возникала цитата из The Simpsons.

Годом позже появился Love Bug, известный также как LoveLetter. За короткое время вирус облетел весь мир! Он был написан филиппинским студентом и приходил в электронном сообщении с темой "I Love You". Как только пользователь пытался открыть вложение, вирус через Microsoft Outlook пересылал себя по всем адресам в списке контактов. Затем скачивал троянскую программу для сбора интересующей филиппинца информации. LoveLetter атаковал около 55 миллионов ПК и заразил от 2,5 до 3 миллионов. Размер причинённого им ущерба оценивался в 10 миллиардов, но студент избежал наказания, поскольку Филиппины не имели в то время законодательной базы для борьбы с киберпреступниками [Борн Денис, http://www.wired.com].

Лавинообразное распространением вирусов стало большой проблемой для большинства компаний и государственных учреждений. В настоящее время известно более миллиона компьютерных вирусов и каждый месяц появляется более 3000 новых разновидностей ["Энциклопедия Вирусов", http://www.viruslist.com/ru/viruses/encyclopedia.].

Компьютерный вирус — это специально написанная программа, которая может "приписывать" себя к другим программам, т.е. "заражать их", с целью выполнения различных нежелательных действий на компьютере, в вычислительной или информационной системе и в сети.

Когда такая программа начинает работу, то сначала, как правило, управление получает вирус. Вирус может действовать самостоятельно, выполняя определенные вредоносные действия (изменяет файлы или таблицу размещения файлов на диске, засоряет оперативную память, изменяет адресацию обращений к внешним устройствам, генерирует вредоносное приложение, крадет пароли и данные и т.д.), или "заражает" другие программы. Зараженные программы могут быть перенесены на другой компьютер с помощью дискет или локальной сети.

Формы организации вирусных атак весьма разнообразны, но в целом практически их можно "разбросать" по следующим категориям:

· удаленное проникновение в компьютер — программы, которые получают неавторизованный доступ к другому компьютеру через Internet (или локальную сеть);

· локальное проникновение в компьютер — программы, которые получают неавторизованный доступ к компьютеру, на котором они впоследствии работают;

· удаленное блокирование компьютера — программы, которые через Internet (или сеть) блокируют работу всего удаленного компьютера или отдельной программы на нем;

· локальное блокирование компьютера — программы, которые блокируют работу компьютера, на котором они работают;

· сетевые сканеры — программы, которые осуществляют сбор информации о сети, чтобы определить, какие из компьютеров и программ, работающих на них, потенциально уязвимы к атакам;

· сканеры уязвимых мест программ — программы, проверяют большие группы компьютеров в Интернет в поисках компьютеров, уязвимых к тому или иному конкретному виду атаки;

· "вскрыватели" паролей — программы, которые обнаруживают легко угадываемые пароли в зашифрованных файлах паролей;

· сетевые анализаторы (sniffers) — программы, которые слушают сетевой трафик; часто в них имеются возможности автоматического выделения имен пользователей, паролей и номеров кредитных карт из трафика;

· модификация передаваемых данных или подмена информации;

· подмена доверенного объекта распределённой вычислительной сети (работа от его имени) или ложный объект распределённой ВС (РВС).

· "социальная инженерия" — несанкционированный доступ к информации иначе, чем взлом программного обеспечения. Цель — ввести в заблуждение сотрудников (сетевых или системных администраторов, пользователей, менеджеров) для получения паролей к системе или иной информации, которая поможет нарушить безопасность системы.

К вредоносному программному обеспечению относятся сетевые черви, классические файловые вирусы, троянские программы, хакерские утилиты и прочие программы, наносящие заведомый вред компьютеру, на котором они запускаются на выполнение, или другим компьютерам в сети.

Сетевые черви

Основным признаком, по которому типы червей различаются между собой, является способ распространения червя — каким способом он передает свою копию на удаленные компьютеры. Другими признаками различия КЧ между собой являются способы запуска копии червя на заражаемом компьютере, методы внедрения в систему, а также полиморфизм, "стелс" и прочие характеристики, присущие и другим типам вредоносного программного обеспечения (вирусам и троянским программам).

Пример — E-mail-Worm — почтовые черви. К данной категории червей относятся те из них, которые для своего распространения используют электронную почту. При этом червь отсылает либо свою копию в виде вложения в электронное письмо, либо ссылку на свой файл, расположенный на каком-либо сетевом ресурсе (например, URL на зараженный файл, расположенный на взломанном или хакерском веб-сайте). В первом случае код червя активизируется при открытии (запуске) зараженного вложения, во втором — при открытии ссылки на зараженный файл. В обоих случаях эффект одинаков — активизируется код червя.

Для отправки зараженных сообщений почтовые черви используют различные способы. Наиболее распространены:

· прямое подключение к SMTP-серверу, используя встроенную в код червя почтовую библиотеку;

· использование сервисов MS Outlook;

· использование функций Windows MAPI.

Различные методы используются почтовыми червями для поиска почтовых адресов, на которые будут рассылаться зараженные письма. Почтовые черви:

· рассылают себя по всем адресам, обнаруженным в адресной книге MS Outlook;

· считывает адреса из адресной базы WAB;

· сканируют "подходящие" файлы на диске и выделяет в них строки, являющиеся адресами электронной почты;

· отсылают себя по всем адресам, обнаруженным в письмах в почтовом ящике (при этом некоторые почтовые черви "отвечают" на обнаруженные в ящике письма).

Многие черви используют сразу несколько из перечисленных методов. Встречаются также и другие способы поиска адресов электронной почты. Другие виды червей: IM-Worm — черви, использующие Internet-пейджеры, IRC-Worm — черви в IRC-каналах, Net-Worm — прочие сетевые черви.