Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Понятие и сущность информационной безопасности в глобальной сети. Назначение экранирующих систем и требования к ним. Характеристика виртуальных частных сетей, их архитектура и управление.
Аннотация к работе
В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра. Сеть Internet породила нелегальный рынок, где сбывается информация, составляющая коммерческую тайну корпораций. Она родилась как чисто корпоративная сеть, однако, в настоящее время с помощью единого стека протоколов TCP/IP и единого адресного пространства объединяет не только корпоративные и ведомственные сети (образовательные, государственные, коммерческие, военные и т.д.), являющиеся, по определению, сетями с ограниченным доступом, но и рядовых пользователей, которые имеют возможность получить прямой доступ в Internet со своих домашних компьютеров. Как известно, чем проще доступ в Сеть, тем хуже ее информационная безопасность, поэтому с полным основанием можно сказать, что изначальная простота доступа в Internet - хуже воровства, так как пользователь может даже и не узнать, что у него были скопированы - файлы и программы, не говоря уже о возможности их порчи и корректировки. Кроме того, такая система может выполнять регистрацию событий, связанных с процессами разграничения доступа. в частности, фиксировать все “незаконные” попытки доступа к информации и, дополнительно, сигнализировать о ситуациях, требующих немедленной реакции, то есть поднимать тревогу.Проблема защиты информации в Internet ставится и, с той или иной степенью эффективности, решается с момента появления сетей на основе протоколов семейства TCP/IP. В эволюциях технологий защиты можно выделить три основных направления. Наблюдаемый рост сети Internet и связанных с ней коммерческих проектов послужил толчком для развития нового поколения технологий защиты информации в TCP/IP-сетях. Причем если ранее, вплоть до начала 90-х, основной задачей защиты в Internet было сохранение ресурсов преимущественно от хакерских атак, то в настоящее время актуальной становится задача защиты коммерческой информации. Атакующая коммерческую информацию сторона может позволить себе большие затраты на взлом защиты и, следовательно, существенно более высокий уровень: наблюдение трафика, перехват информации, ее криптоанализ, а также разного рода имитоатаки, диверсии и мошенничества.
Введение
Сегодня Internet имеет около 3 миллиардов абонентов в более чем 180 странах мира. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.
Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределеного доступа к ресурсам. Около десяти лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределенным информационным ресурсам, электронным архивам.
Internet, служивший когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире.
Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальной сетям.
Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.
При низкой стоимости услуг (часто это только фиксированная ежемесячная плата за используемые линии или телефон) пользователи могут получить доступ к коммерческим и некоммерческим информационным службам США, Канады, Австралии и многих европейских стран. В архивах свободного доступа сети Internet можно найти информацию практически по всем сферам человеческой деятельности, начиная с новых научных открытий до прогноза погоды на завтра.
Кроме того Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.
Новые границы киберпространства открывают широкие возможности для новшеств, деловой активности и извлечения прибыли. Но есть у интерактивного мира и другая сторона - снижение степени безопасности корпораций. Сеть Internet породила нелегальный рынок, где сбывается информация, составляющая коммерческую тайну корпораций. По оценкам правоохранительных органов, интерактивные преступники ежегодно крадут информацию более чем на 10 млрд. долл. Однако закон до сих пор проигрывает в сражении с ними. Киберворы пользуются преимуществами, которые дает им система защиты Internet, включая свободно распространяемые алгоритмы шифрования с открытым ключом и анонимные узлы ретрансляции электронной почты. Эти средства служат укрытием для торговцев похищенной информацией во всем мире. Степень риска для корпораций повышается независимо от того, работают они по Internet или нет. Угрозу представляет не только возможность проникновения в корпоративную сеть через брандмауэр, но и само становление интерактивного рынка корпоративных данных, которые могут быть украдены и собственными сотрудниками компании.
Нелегальная деятельность по сети изменила лицо корпоративной службы безопасности. Раньше мог исчезнуть один ящик секретных сведений. Теперь же нетрудно скопировать и отправить по электронной почте эквивалент сотен таких ящиков. Все, что для этого требуется, - один хакер. В тот же вечер все сообщество хакеров будет в курсе дела. В число нелегально продаваемой и покупаемой информации входят номера талонов на телефонные переговоры, выдаваемых компаниями междугородной связи, коды подключения к службам сотовой связи, номера кредитных карточек, "вынюхивающие" алгоритмы взлома защиты и пиратские копии программного обеспечения. В некоторых случаях покупателями этой информации являются криминальные структуры, такие как продавцы пиратского ПО, которые покупают украденные номера талонов, чтобы бесплатно звонить по международному телефону. Что еще опаснее, на этом рынке распространяются коммерческие секреты организаций, в частности планы исследований и разработок компаний, занимающихся высокими технологиями. Хотя наибольшим атакам подвергаются сегодня телефонные службы и компании, выдающие кредитные карточки, повышение интенсивности интерактивной коммерции между крупными корпорациями может существенно увеличить риск электронных краж для всей промышленности. По мере выхода коммерции на информационную магистраль мы все становимся мишенями. Риску подвергаются программные агенты и другие объекты.
Распространение электронной коммерции приводит к созданию все новых интерактивных каналов связи, и нет гарантии, что любой из промежуточных каналов не окажется уязвимым местом с точки зрения защиты. Конечно, в краже коммерческих секретов нет ничего нового. Но Internet и другие интерактивные службы открывают торговцам информацией новые возможности для поиска и обмена данными.
1. Защита информации в глобальной сети Internet
1.1 Проблемы защиты информации
Internet и информационная безопасность несовместны по самой природе Internet. Она родилась как чисто корпоративная сеть, однако, в настоящее время с помощью единого стека протоколов TCP/IP и единого адресного пространства объединяет не только корпоративные и ведомственные сети (образовательные, государственные, коммерческие, военные и т.д.), являющиеся, по определению, сетями с ограниченным доступом, но и рядовых пользователей, которые имеют возможность получить прямой доступ в Internet со своих домашних компьютеров.
Как известно, чем проще доступ в Сеть, тем хуже ее информационная безопасность, поэтому с полным основанием можно сказать, что изначальная простота доступа в Internet - хуже воровства, так как пользователь может даже и не узнать, что у него были скопированы - файлы и программы, не говоря уже о возможности их порчи и корректировки.
Что же определяет бурный рост Internet, характеризующийся ежегодным удвоением числа пользователей? Ответ прост -“халява”, то есть дешевизна программного обеспечения (TCP/IP), легкость и дешевизна доступа в Internet (либо с помощью IP-адреса, либо с помощью провайдера) и ко всем мировым информационным ресурсам.
Платой за пользование Internet является всеобщее снижение информационной безопасности, поэтому для предотвращения несанкционированного доступа к своим компьютерам все корпоративные и ведомственные сети, а также предприятия, использующие технологию intranet, ставят фильтры (firewall) между внутренней сетью и Internet, что фактически означает выход из единого адресного пространства.
Безопасность данных является одной из главных проблем в Internet. Появляются все новые и новые страшные истории о том, как компьютерные взломщики, использующие все более изощренные приемы, проникают в чужие базы данных. Разумеется, все это не способствует популярности Internet в деловых кругах. Одна только мысль о том, что какие-нибудь хулиганы или, что еще хуже, конкуренты, смогут получить доступ к архивам коммерческих данных, заставляет руководство корпораций отказываться от использования открытых информационных систем. Специалисты утверждают, что подобные опасения безосновательны, так как у компаний, имеющих доступ и к открытым, и частным сетям, практически равные шансы стать жертвами компьютерного террора.
Дилемма безопасности такова: приходится делать выбор между защищенностью вашего имущества и его доступностью для вас, а значит, и возможностью полезного использования.
Это справедливо и в отношении информации. Например, база данных, содержащая конфиденциальные сведения, лишь тогда полностью защищена от посягательств, когда она находится на носителях, снятых с компьютера и убранных в охраняемое место. Как только вы установили эти носители в компьютер и начали использовать, появляется сразу несколько каналов, по которым злоумышленник, в принципе, имеет возможность получить к вашим тайнам доступ без вашего ведома. Иными словами, ваша информация либо недоступна для всех, включая и вас, либо не защищена на сто процентов.
1.2 Средства защиты информации
Сейчас вряд ли кому-то надо доказывать, что при подключении к Internet Вы подвергаете риску безопасность Вашей локальной сети и конфиденциальность содержащейся в ней информации. Одним из наиболее распространенных механизмов защиты от интернетовских бандитов - “хакеров” является применение межсетевых экранов - брэндмауэров (firewalls).
Стоит отметить, что вследствие непрофессионализма администраторов и недостатков некоторых типов брэндмауэров порядка 30% взломов совершается после установки защитных систем.
В настоящее время вопросам безопасности данных в распределенных компьютерных системах уделяется очень большое внимание. Разработано множество средств для обеспечения информационной безопасности, предназначенных для использования на различных компьютерах с разными ОС. В качестве одного из направлений можно выделить межсетевые экраны (firewalls), призванные контролировать доступ к информации со стороны пользователей внешних сетей.
2. Назначение экранирующих систем и требования к ним
Проблема межсетевого экранирования формулируется следующим образом. Пусть имеется две информационные системы или два множества информационных систем. Экран (firewall) - это средство разграничения доступа клиентов из одного множества систем к информации, хранящейся на серверах в другом множестве.
Экран выполняет свои функции, контролируя все информационные потоки между этими двумя множествами информационных систем, работая как некоторая “информационная мембрана”. В этом смысле экран можно представлять себе как набор фильтров, анализирующих проходящую через них информацию и, на основе заложенных в них алгоритмов, принимающих решение: пропустить ли эту информацию или отказать в ее пересылке. Кроме того, такая система может выполнять регистрацию событий, связанных с процессами разграничения доступа. в частности, фиксировать все “незаконные” попытки доступа к информации и, дополнительно, сигнализировать о ситуациях, требующих немедленной реакции, то есть поднимать тревогу.
Обычно экранирующие системы делают несимметричными. Для экранов определяются понятия “внутри” и “снаружи”, и задача экрана состоит в защите внутренней сети от “потенциально враждебного” окружения. Важнейшим примером потенциально враждебной внешней сети является Internet.
Рассмотрим более подробно, какие проблемы возникают при построении экранирующих систем. При этом мы будем рассматривать не только проблему безопасного подключения к Internet, но и разграничение доступа внутри корпоративной сети организации.
Первое, очевидное требование к таким системам, это обеспечение безопасности внутренней (защищаемой) сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи.
Во-вторых, экранирующая система должна обладать мощными и гибкими средствами управления для простого и полного воплощения в жизнь политики безопасности организации и, кроме того, для обеспечения простой реконфигурации системы при изменении структуры сети.
В-третьих, экранирующая система должна работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий.
В-четвертых, экранирующая система должна работать достаточно эффективно и успевать обрабатывать весь входящий и исходящий трафик в “пиковых” режимах. Это необходимо для того, чтобы firewall нельзя было, образно говоря, “забросать” большим количеством вызовов, которые привели бы к нарушению ее работы.
Пятое. Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от любых несанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к конфиденциальной информации в организации.
Шестое. В идеале, если у организации имеется несколько внешних подключений, в том числе и в удаленных филиалах, система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать для них проведение единой политики безопасности.
Седьмое. Система Firewall должна иметь средства авторизации доступа пользователей через внешние подключения.
Типичной является ситуация, когда часть персонала организации должна выезжать, например, в командировки, и в процессе работы им, тем немение, требуется доступ, по крайней мере, к некоторым ресурсам внутренней компьютерной сети организации.
Система должна уметь надежно распознавать таких пользователей и предоставлять им необходимый доступ к информации.
2.1 ограничения доступа в WWW серверах
Рассмотрим два из них: • Ограничить доступ по IP адресам клиентских машин;
• Ввести идентификатор получателя с паролем для данного вида документов.
Такого рода ввод ограничений стал использоваться достаточно часто, т.к. многие стремятся в Internet, чтобы использовать его коммуникации для доставки своей информации потребителю. С помощью такого рода механизмов по разграничению прав доступа удобно производить саморассылку информации на получение которой существует договор.
2.2 информационная безопасность в Intranet
Архитектура Intranet подразумевает подключение к внешним открытым сетям, использование внешних сервисов и предоставление собственных сервисов вовне, что предъявляет повышенные требования к защите информации.
В Intranet-системах используется подход клиент-сервер, а главная роль на сегодняшний день отводится Web-сервису. Web-серверы должны поддерживать традиционные защитные средства, такие как аутентификация и разграничение доступа; кроме того, необходимо обеспечение новых свойств, в особенности безопасности программной среды и на серверной, и на клиентской сторонах.
Таковы, если говорить совсем кратко, задачи в области информационной безопасности, возникающие в связи с переходом на технологию Intranet. Далее мы рассмотрим возможные подходы к их решению.
Формирование режима информационной безопасности - проблема комплексная.
Меры по ее решению можно разделить на четыре уровня: • законодательный (законы, нормативные акты, стандарты и т.п.);
• административный (действия общего характера, предпринимаемые руководством организации);
• процедурный (конкретные меры безопасности, имеющие дело с людьми);
Алгоритмы шифрования реализуются программными или аппаратными средствами. Есть великое множество чисто программных реализаций различных алгоритмов. Изза своей дешевизны (некоторые и вовсе бесплатны), а также все большего быстродействия процессоров ПЭВМ, простоты работы и безотказности они весьма конкурентоспособны.
Нельзя не упомянуть пакет PGP (Pretty Good Privacy, автор Philip Zimmermann), в котором комплексно решены практически все проблемы защиты передаваемой информации. Применены сжатие данных перед шифрованием, мощное управление ключами, вычисление контрольной функции для цифровой подписи, надежная генерация ключей.
В Internet фактическим стандартом шифрования является программа PGP (Pretty Good Privacy), разработанная в 1991 году Филиппом Циммерманом. PGP позволяет зашифровывать сообщения так, чтобы только получатели могли их прочесть, или ставить на них цифровые подписи так, чтобы можно было убедиться в подлинности автора. В настоящий момент программа доступна на платформах UNIX, DOS, Macintosh и VAX. PGP свободно распространяется по Internet для некоммерческих пользователей вместе с 75-страничным справочным руководством. Кроме того, последняя версия PGP 2.6.6 можно приобрести в MIT.
PGP работает следующим образом. У каждого пользователя имеется два ключа: секретный ключ и открытый ключ. Секретный ключ он оставляет в тайне, а открытый сообщает всем своим приятелям. При помощи каждого из ключей можно прочитать сообщение, зашифрованное при помощи другого. Если ваши коллеги хотят послать вам конфиденциальное сообщение, они могут воспользоваться вашим открытым PGP-ключом; при помощи секретного ключа оно может быть расшифровано. Если же вы хотите поставить цифровую подпись, в этом вам поможет секретный ключ; при этом у получателя обязательно должен быть экземпляр открытого ключа.
PGP предназначена, в первую очередь, для защиты электронной почты, хотя ее целиком можно использовать и для защиты файлов на жестком диске. Особенно привлекательными чертами PGP есть многочисленные plug-ins для популярных почтовых программ, таких как Eudora, Netscape и Outlook. Plug-ins настраивают PGP для этих программ и дополняют их некоторыми приятными мелочами, такими, как дополнительная кнопка панели инструментов. Иконка в правом нижнем углу (tray), всплывающая панель инструментов (floating toolbox) и меню правой клавиши мышки (right-click menu) в PGP необычайно логично и удобно продуманы. Поэтому она очень проста в управлении.
Как только вы создали свои ключи для шифрования, можете соединиться с одним из PGP-серверов и разместить в нем свой открытый ключ. С этого момента каждый, кто хочет, может послать вам электронную почту в зашифрованном виде. Если вы используете преимущественно одну и ту же почтовую программу, шифрование и дешифрование будет не сложнее простого нажатия кнопки. Если же вы используете разные программы, достаточно будет забрать письмо в буфер и дать команду шифровать в буфере. После этого можно вернуть письмо в почтовую программу и отослать.
PGP особенно быстродейственна при пересылке зашифрованной информации пользователям Mac. Опция Smart Binary новых версий облегчает пересылку зашифрованных писем из Mac на Windows (и в обратном направлении).
Можно столкнуться с системой защиты PGP в программе, которая называется Nuts & Bolts, производство Helix Software. Это та же программа, только PGP - более новая версия. Network Associates поглотила Helix и завладела правами на продукт. Новая версия PGP for Personal Privacy - совместима с предыдущими версиями, в том числе Nuts & Bolts. В целом Pretty Good Privacy - это приятная и удобная в работе программа.
Основные команды PGP pgp -kg Создать два ключа и вашу связку отрытых ключей.
Pgp -kx [a] имя_пользователя Извлечь ключ из связки ключей, чтобы передать его кому-нибудь еще.
Pgp -ka имя_файла Добавить чей-либо ключ в связку.
Pgp -e имя_файла получатель/получатели Зашифровать файл так, чтобы только определенные пользователи могли его прочитать (для этого необходимо иметь копию соответствующих отрытых ключей).
Pgp -es имя_файла получатель/получатели Зашифровать файл и поставить цифровую подпись.
Pgp -s имя_файла Поставить цифровую подпись.
(Создается двоичный файл, который не так просто переслать по почте;
получателям необходимо воспользоваться PGP).
Pgp -sa имя_файла Поставить цифровую подпись и сохранить результат как ASCII-текст. (Просто пересылается по сети, но также требует PGP для прочтения).
Pgp зашифрованный_файл Проверить подпись на зашифрованном файле.
Blowfish 97 использует ряд схем систем защиты в два этапа. Первичный механизм шифрования базируется на Blowfish, которую разработал в 1993 году Bruce Schneier. Blowfish - это симметричный шифр, который использует ключи сменной длины - от 32 бит до 448 бит. Система защиты Blowfish не запатентована, и, следовательно, разрешена для использования в любом продукте, в который входит. Существуют четыре разных варианта Blowfish, вы часто можете встретиться с ней среди опций многих программ защиты.
Blowfish -блочный шифр с ключом переменной длины. Это подходит для приложений, где ключ изменяется не часто, подобных линии связи или автоматическому шифрователю файла. Он значительно быстрее, чем DES при выполнении на 32-битных процессорах с большим КЭШЕМ данных, таких как Pentium и POWERPC.
Описание алгоритма
Blowfish - 64-битный блочный шифр с ключом переменной длины. Алгоритм включает в себя 2 части: часть расширения ключей и часть шифрования данных. Расширение ключа преобразует ключ, в большинстве 448-битный, в несколько суммированных массивов подключей в 4168 байт.
Шифрование данных происходит через 16-итерационную сеть Feistel. Каждая итерация состоит из ключе-зависимой перестановки, и зависящей от ключа и данных замены. Все операции - XOR и сложение на 32-битных словах. Единственные дополнительные операции - 4 поиска в индексированных массивах на итерацию.
Подключи: Blowfish использует большое количество подключей. Эти ключи должны быть предварительно вычислены перед любым шифрованием данных или расшифровкой.
1. Р-массив включает 18 32-битных подключей: P1, P2,..., P18.
2.Имеются четыре 32-битных S-блока с 256 входами каждый: S1,0, S1,1,..., S1,255; S2,0, S2,1,..,, S2,255; S3,0, S3,1,..., S3,255; S4,0, S4,1,..,, S4,255.
Шифрование: Blowfish - сеть Feistel, которая включает 16 итераций.
Реализации Blowfish, которые требуют наибольших скоростей, не должны организовываться в цикле, что гарантирует присутствие всех подключей в КЭШЕ.
Всего, 521 итерация требуются, для генерации всех требуемых подключей. Прикладные программы могут сохранить подключи, чтобы сократить время.
Mini-blowfish
Следующие малые версии Blowfish определены исключительно для криптоанализа. Они не предлагаются для реализации. Blowfish-32 имеет размер блока в 32 бита, и массивы подключей с 16 битными входами (каждый S-блок имеет 16 входов). Blowfish-16 имеет размер блока в 16-бит, и массивы подключей с 8-битными входами (каждый S-блок имеет 4 входа).
Реализация проекта
Вероятность ошибок в реализации алгоритма мала, т.к. сами S блоки и Р-блок очень просты. 64-битный блок в действительности разбивается на 32-битные слова, что совместимо с существующими алгоритмами. В Blowfish можно легко повышать размер блока до 128-бит, и понижать размер блока. Криптоанализ вариантов мини-Blowfish может быть значительно проще, чем криптоанализ полной версии.
Сеть Feistel, составляющая тело Blowfish, разработана так, чтобы при наибольшей простоте она сохраняла свои криптографические свойства.
В проекте алгоритма существует два способа гарантировать, что ключ является достаточно длинным, чтобы достичь нужного уровня защиты. Первый в том, чтобы тщательно разработать алгоритм так, чтобы энтропия случайно введенного ключа сохранялась, так как тогда не существует другого метода криптоанализа, кроме атаки в "лоб". Другой способ - в увеличении длины ключа настолько, что уменьшение эффективности ключа на несколько битов не дает больших преимуществ. Так как Blowfish разработан для больших процессоров с большим размером памяти я выбрал последний способ.
Отнимающий много времени процесс порождения подключей добавляет сложность для нападения "в лоб". Всего 522 итераций алгоритма шифрования требуется, чтобы проверить один ключ, что добавляет 29 шагов при любом нападение в лоб.
Возможные упрощения
Меньшее количество итераций. Вероятно, возможно уменьшение количества итераций с 16 до 8 без сильного ослабления защиты. Число итераций требуемых для защиты может зависеть от длины ключа. Обратите внимание, что с имеющейся процедурой порождения подключа, алгоритм с 8 итерациями не может обрабатывать ключ длиной больше 192 бит.
Непрерывное вычисление подключа. Текущий метод вычисления подключей требует, чтобы все подключи вычислялись перед любым шифрованием. Фактически невозможно вычислить последний подключ последнего S-блока без вычисления перед этим предыдущего ключа. Был бы предпочтительней альтернативный метод вычисления подключа: когда каждый подключ может быть вычислен независимо от другого подключа. Высококачественные реализации могли бы предварительно вычислять подключи для более высокой скорости, но реализации с низкими требованиями могут вычислять подключи, когда это необходимо.
Наиболее эффективный способ взломать Blowfish - через полный перебор ключей Исходный текст на Си и тестовые векторы может получить любой, желающий реализовать алгоритм, в соответствие с законами США об экспорте.
Blowfish незапатентован, и будет таким оставаться во всех странах. Алгоритм тем самым помещен в общую область и может быть использован любым.
Blowfish - это простая и легкая в понимании программа. Панель инструментов содержит только картинки и ни одного слова. Четкая система подсказок. Выбрав файл, и нажав на изображение "замка", вы получите сообщение, что сейчас возможно использование шифрования только с ключом из пяти позиций, но после регистрации доступными будут и 32000-символьные ключи шифрования. После введения ключа процесс шифрования длится несколько секунд. Файл получает новое расширение (.BFA), которое служит командой для операционной системы при встрече с ним запустить в действие Blowfish Advanced.
В сети существует также защитная программа под Windows 95/NT, которая использует механизм Blowfish. ENCLIB 5/5 Использует для шифрования варианты Blowfish CDC и ECB.
3. Виртуальные частные сети
Одной из важнейших задач является защита потоков корпоративных данных, передаваемых по открытым сетям. Открытые каналы могут быть надежно защищены лишь одним методом - криптографическим.
Так называемые выделенные линии не обладают особыми преимуществами перед линиями общего пользования в плане информационной безопасности. Выделенные линии хотя бы частично будут располагаться в неконтролируемой зоне, где их могут повредить или осуществить к ним несанкционированное подключение. Единственное реальное достоинство - это гарантированная пропускная способность выделенных линий, а вовсе не какая-то повышенная защищенность. Впрочем, современные оптоволоконные каналы способны удовлетворить потребности многих абонентов, поэтому и указанное достоинство не всегда облечено в реальную форму.
Любопытно упомянуть, что в мирное время 95 % трафика Министерства обороны США передается через сети общего пользования. В военное время эта доля должна составлять "лишь" 70 %. Можно предположить, что Пентагон - не самая бедная организация. Американские военные полагаются на сети общего пользования потому, что развивать собственную инфраструктуру в условиях быстрых технологических изменений - занятие очень дорогое и бесперспективное, оправданное даже для критически важных национальных организаций только в исключительных случаях.
Представляется естественным возложить на межсетевой экран задачу шифрования и дешифрования корпоративного трафика на пути во внешнюю сеть и из нее. Чтобы такое шифрование/дешифрование стало возможным, должно произойти начальное распределение ключей. Современные криптографические технологии предлагают для этого целый ряд методов.
После того, как межсетевые экраны осуществили криптографическое закрытие корпоративных потоков данных, территориальная разнесенность сегментов сети проявляется лишь в разной скорости обмена с разными сегментами. В остальном вся сеть выглядит как единое целое, а от абонентов не требуется привлечение каких-либо дополнительных защитных средств.
Пожалуй, нигде слово виртуальный не получило столь широкого распространения, как в сфере информационных технологий: виртуальная память, виртуальная машина, виртуальная реальность, виртуальный канал, виртуальный офис. Это произошло благодаря возможности так запрограммировать логику функционирования объекта, что для пользователя его (логические) поведение и свойства никак не будут отличаться от реального прототипа. Бегство в "виртуальный мир" может быть вызвано, скажем, принципиальной невозможностью оперировать с реальным объектом, экономическими соображениями либо временным фактором.
Виртуальные частные сети (Virtual Private Networks - VPN) являются не только "горячей" темой для индустриальных аналитиков, но привлекают также пристальное внимание как провайдеров сетевых услуг (Network Service Provider - NSP) и Internet-провайдеров (ISP), так и корпоративных пользователей.
Прежде чем переходить к анализу причин, вызвавших столь бурный рост популярности VPN, напомним, что просто частные (корпоративные) сети передачи данных строятся, как правило, с использованием арендованных (выделенных) каналов связи коммутируемых телефонных сетей общего пользования (Public Switched Telephone Network - PSTN). В течение многих лет такие частные сети проектировались с учетом конкретных корпоративных требований, что в результате транслировалось в фирменные протоколы, поддерживающие фирменные же приложения (правда, в последнее время приобрели популярность протоколы Frame Relay и ATM). Выделенные каналы позволяют обеспечить надежную защиту конфиденциальной информации, однако оборотная сторона медали - это высокая стоимость эксплуатации и трудности при расширении сети, не говоря уже о возможности подключения к ней мобильного пользователя в непредусмотренной точке. В то же время для современного бизнеса характерны значительное рассредоточение и мобильность рабочей силы. Все больше пользователей нуждается в доступе к корпоративной информации посредством коммутируемых каналов, увеличивается также количество сотрудников, работающих на дому.
Далее, частные сети не в состоянии обеспечить такие же возможности для коммерческой деятельности, которые предоставляет Internet и IP-базированные приложения, к примеру, продвижение продукции, поддержка заказчиков или постоянная связь с поставщиками. Такое взаимодействие в режиме online требует объединения частных сетей, которые, как правило, используют разные протоколы и приложения, разные системы управления сетью и разных поставщиков услуг связи.
Таким образом, высокая стоимость, статичность и трудности, возникающие при необходимости объединить частные сети, базирующиеся на разных технологиях, вступают в противоречие с динамически развивающимся бизнесом, его стремлением к децентрализации и проявляющейся в последнее время тенденцией к слиянию компаний.
В то же время параллельно существуют лишенные этих недостатков сети передачи данных общего пользования и Internet, буквально окутавшая своей "паутиной" весь земной шар. Правда, они лишены и наиболее важного достоинства частных сетей - надежной защиты корпоративной информации. Технология виртуальных частных сетей и позволяет объединить гибкость, масштабируемость, низкую стоимость и доступность буквально в режиме "anytime anywhere" Internet и сетей общего пользования с безопасностью, характерной для частных сетей. По своей сути VPN являются частными сетями, которые для передачи трафика используют глобальные сети общего доступа (Internet, Frame Relay, ATM). Виртуальность же проявляется в том, что для корпоративного пользователя они представляются выделенными частными сетями. Рассмотрим основные требования, которые предъявляются к виртуальным частным сетям.
3.1 Совместимость
Проблемы совместимости не возникают, если VPN прямо используют службы Frame Relay и ATM, поскольку они довольно хорошо приспособлены для работы в мультипротокольной среде и пригодны как для IP-, так и для не IP-приложений. Все, что требуется в этом случае, так это наличие соответствующей сетевой инфраструктуры, покрывающей необходимый географический район. В качестве устройств доступа чаще всего используются Frame Relay Access Device (FRAD) или маршрутизаторы с интерфейсами Frame Relay и ATM.
Многочисленные постоянные или коммутируемые виртуальные каналы могут работать (виртуально) с любой смесью протоколов и топологий. Дело осложняется, если VPN базируется на Internet. В этом случае требуется, чтобы приложения были совместимы с IP-протоколом. При условии выполнения этого требования для построения VPN можно использовать Internet "как она есть", предварительно обеспечив необходимый уровень безопасности. Но поскольку большинство частных сетей являются мультипротокольными или используют неофициальные, внутренние IP-адреса, то они не могут прямо, без соответствующей адаптации подключиться к Internet. Существует множество решений, обеспечивающих совместимость. Наиболее популярными являются следующие: - преобразование существующих протоколов (IPX, NETBEUI, APPLETALK или других) в IP-протокол с официальным адресом;
- преобразование внутренних IP-адресов в официальные IP-адреса;
- установка специальных IP-шлюзов на серверы;
- использование виртуальной IP-маршрутизации;
- использование универсальной техники туннелирования.
Первый способ, по крайней мере концептуально, понятен, поэтому остановимся вкратце на остальных.
Преобразование внутренних IP-адресов в официальные необходимо в том случае, когда частная сеть базируется на IP-протоколе. Для внутренней адресации обычно используются адреса класса В, которые лежат в диапазоне 192.168.0.0 - 192.168.255.255, что позволяет идентифицировать 65536 узлов. Преобразование адресов для всей корпоративной сети не является необходимым, так как официальные IP-адреса могут сосуществовать с внутренними в коммутаторах и маршрутизаторах сети предприятия. Другими словами, сервер с официальным IP-адресом по-прежнему доступен клиенту частной сети через локальную инфраструктуру.
Наиболее часто используют технику разделения небольшого блока официальных адресов многими пользователями. Она подобна разделению пула модемов, поскольку также опирается на предположение, что не все пользователи одновременно нуждаются в доступе к Internet. Здесь существуют два индустриальных стандарта: протокол динамической конфигурации хостов (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) и трансляция сетевых адресов (Network Adress Translation - NAT), подходы которых слегка различаются. DHCP "сдает" узлу адрес в аренду на время, определяемое администратором сети, тогда как NAT транслирует внутренний IP-адрес в официальный динамически, на время сеанса связи с Internet.
Другим способом сделать частную сеть совместимой с Internet является установка IP-шлюза. Шлюз транслирует не IP-протоколы в IP-протоколы и наоборот. Большинство сетевых операционных систем, использующих нативные протоколы, имеют программное обеспечение для IP-шлюза.
Сущность виртуальной IP-маршрутизации заключается в расширении частных маршрутных таблиц и адресного пространства на инфраструктуру (маршрутизаторы и коммутаторы) Internet-провайдера. Виртуальный IP-маршрутизатор является логической частью физического IP-маршрутизатора, принадлежащего и функционирующего у сервис-провайдера. Каждый виртуальный маршрутизатор обслуживает определенную группу пользователей.
Однако, пожалуй, самым лучшим способом обеспечить совместимость можно с помощью методов туннелирования. Эти методы наряду с различной техникой инкапсуляции уже давно используются для передачи по общей магистрали мультипротокольного потока пакетов. В настоящее время эта испытанная технология оптимизирована для Internet-базированных VPN.
Основными компонентами туннеля являются: - инициатор туннеля;
- маршрутизируемая сеть;
- туннельный коммутатор (опционально);
- один или более туннельных терминаторов.
Туннелирование должно выполняться на обоих концах сквозного канала. Туннель должен начинаться туннельным инициатором и завершаться туннельным терминатором. Инициализация и завершение туннельных операций может выполняться различными сетевыми устройствами и программным обеспечением. Например, туннель может быть инициирован компьютером удаленного пользователя, на котором установлены модем и необходимое для VPN программное обеспечение, фронтальным маршрутизатором филиала корпорации или концентратором доступа к сети у сервис-провайдера.
Для передачи по Internet пакетов, отличных от IP сетевых протоколов, они со стороны источника инкапсулируются в IP-пакеты. Наиболее часто применяемый метод создания VPN-туннелей заключается в инкапсуляции не IP-пакета в пакет PPP (Point-to-Point Protocol) с последующей инкапсуляцией в IP-пакет. Напомним, что PPP-протокол используется для соединения типа точка-точка, например, для связи клиента с сервером. Процесс IP-инкапсуляции включает добавление стандартного IP-заголовка к оригинальному пакету, который затем рассматривается как полезная информация. Соответствующий процесс на другом конце туннеля удаляет IP-заголовок, оставляя неизменным оригинальный пакет. Протокол PPP обеспечивает сервис на уровне 2 эталонной модели OSI, поэтому такой подход называется туннелирование на уровне 2 (L2 Tunneling Protocol - L2TP). Сегодня довольно широкое распространение получил протокол Point-to-Point Tunneling Protocol, разработанный компаниями 3Com и Microsoft, который поставляется вместе с операционными системами.
Поскольку технология туннелирования достаточно проста, она является и наиболее приемлемой в отношении стоимости.
3.2 Безопасность
Обеспечение необходимого уровня безопасности часто является основным пункт
Проблема защиты информации в Internet ставится и, с той или иной степенью эффективности, решается с момента появления сетей на основе протоколов семейства TCP/IP.
В эволюциях технологий защиты можно выделить три основных направления. Первое - разработка стандартов, имплиментирующих в сеть определенные средства защиты, прежде всего административной. Примером являются IP security option и варианты протоколов семейства TCP/IP, используемые в Министерстве обороны США. Второе направление - это культура межсетевых экранов (firewalls), давно применяемых для регулирования доступа к подсетям. Третье, наиболее молодое и активно развивающееся, направление - это так называемые технологии виртуальных защищенных сетей (VPN, virtual private network, или intranet).
Наблюдаемый рост сети Internet и связанных с ней коммерческих проектов послужил толчком для развития нового поколения технологий защиты информации в TCP/IP-сетях. Причем если ранее, вплоть до начала 90-х, основной задачей защиты в Internet было сохранение ресурсов преимущественно от хакерских атак, то в настоящее время актуальной становится задача защиты коммерческой информации.
Качественно это совершенно разные виды защиты. Атакующая коммерческую информацию сторона может позволить себе большие затраты на взлом защиты и, следовательно, существенно более высокий уровень: наблюдение трафика, перехват информации, ее криптоанализ, а также разного рода имитоатаки, диверсии и мошенничества.
Наивные способы защиты, такие как запрос пароля с последующей передачей его в открытом виде по коммуникационному каналу и списки доступа на серверах и маршрутизаторах, становятся в этих условиях малоэффективными. Что же может быть противопоставлено квалифицированной и технически вооруженной атакующей стороне? Конечно же, только полноценная, криптографически обеспеченная система защиты.
Предложений подобных средств на рынке Internet достаточно много. Однако по ряду параметров ни одно из них не может быть признано адекватным задачам защиты информации именно для Internet. Например, достаточно криптостойкой и замечательной по своей идее формирования "паутины доверия" является распространенная система PGP (Pretty good privacy). Однако, поскольку PGP обеспечивает шифрование файлов, она применима только там, где можно обойтись файловым обменом. Защитить, допустим, приложения online при помощи PGP затруднительно. Кроме того, уровень защиты PGP слишком высок. Стыковка защиты PGP с другими прикладными системами потребует определенных усилий, если, конечно, вообще окажется осуществимой.
Выбор технологии защиты информации для большой открытой системы - сети масштаба Internet, крупной корпоративной сети, сети коммуникационного провайдера, должен удовлетворять ряду специфических требований: · наличие открытой спецификации, отсутствие монополизма в части технологических решений
· широкая масштабируемость решений по техническим и ценовым параметрам
· обеспечение, при необходимости, комплексной защиты информации
· простота управления ключами и организации защищенных коммуникаций для вновь подключенных пользователей.
Полноценное использование сервера требует его подключения через местный маршрутизатор, который станет одним из рубежей защиты. Маршрутизатор можно запрограммировать таким образом, что он будет блокировать опасные функции и разрешать передачу поступающих извне запросов только в специально назначенные серверы.
Частичную защиту обеспечивает блокировка портов, реализуемая в большинстве современных маршрутизаторов путем формирования списков контроля доступа на основе языка команд маршрутизатора. Еще один способ защиты - сконфигурировать маршрутизатор так, чтобы он разрешал соединения из Internet только с теми компьютерами сети, информация на которых открыта для всеобщего пользования. Остальные части сети изолируются от этих компьютеров брандмауэрами или иными средствами. Такой способ защиты используется многими крупными корпорациями.
Список литературы
1. Кент П. Internet / Пер. c англ. В.Л. Григорьева. - М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1996.
2. Левин В.К. Защита информации в информационно-вычислительных системах и сетях // Программирование. - 1994. - N5.
3. Барсуков В. С. Безопасность: технологии, средства, услуги. - М.:КУДИЦ-ОБРАЗ, 2001. - 496 с.
4. Милославская Н.Г., Толстой А.И. Интрасети: доступ в Internet, защита: Учеб. пособие для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 527 с.