В чем заключается работа брандмауэра?

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Содержание

Введение

1. Что такое брандмауэр?

2. В чем заключается работа брандмауэра?

3. Виды брандмауэров

4. Преимущества использования брандмауэра

5. Уровень опасности

6. Межсетевой экран как средство от вторжения из Internet

7. Функциональные требования и компоненты межсетевых экранов

8. Усиленная аутентификация

9. Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевых экранов

10. Что может и чего не может брандмауэр Windows

Заключение

Литература

Введение

Интенсивное развитие глобальных компьютерных сетей, появление новых технологий поиска информации привлекают все больше внимания к сети Internet со стороны частных лиц и различных организаций. Многие организации принимают решение об интеграции своих локальных и корпоративных сетей в глобальную сеть. Использование глобальных сетей в коммерческих целях, а также при передаче информации, содержащей сведения конфиденциального характера, влечет за собой необходимость построения эффективной системы защиты информации. В настоящее время в России глобальные сети применяются для передачи коммерческой информации различного уровня конфиденциальности, например для связи с удаленными офисами из головной штаб квартиры организации или создания Web-страницы организации с размещенной на ней рекламой и деловыми предложениями.

Вряд ли нужно перечислять все преимущества, которые получает современное предприятие, имея доступ к глобальной сети Internet. Но, как и многие другие новые технологии, использование Internet имеет и негативные последствия. Развитие глобальных сетей привело к многократному увеличению количества пользователей и увеличению количества атак на компьютеры, подключенные к сети Internet. Ежегодные потери, обусловленные недостаточным уровнем защищенности компьютеров, оцениваются десятками миллионов долларов. При подключении к Internet локальной или корпоративной сети необходимо позаботиться об обеспечении информационной безопасности этой сети. Глобальная сеть Internet создавалась как открытая система, предназначенная для свободного обмена информацией. В силу открытости своей идеологии Internet предоставляет для злоумышленников значительно большие возможности по сравнению с традиционными информационными системами. Поэтому вопрос о проблеме защиты сетей и её компонентов становиться достаточно важным и актуальным и это время, время прогресса и компьютерных технологий. Многие страны наконец-то поняли важность этой проблемы. Происходит увеличение затрат и усилий направленных на производство и улучшение различных средств защиты. Основной целью реферата является рассмотрение, и изучение функционирования одного из таких средств сетевой защиты как брандмауэр или межсетевой экран. Который в настоящее время является наиболее надежным в плане защиты из предлагаемых средств.

Что такое брандмауэр?

Брандмауэр, или межсетевой экран, - это «полупроницаемая мембрана», которая располагается между защищаемым внутренним сегментом сети и внешней сетью или другими сегментами сети Internet и контролирует все информационные потоки во внутренний сегмент и из него. Контроль трафика состоит в его фильтрации, то есть в выборочном пропускании через экран, а иногда и с выполнением специальных преобразований и формированием извещений для отправителя, если его данным в пропуске отказано. Фильтрация осуществляется на основании набора условий, предварительно загруженных в брандмауэр и отражающих концепцию информационной безопасности корпорации. Брандмауэры могут быть выполнены в виде как аппаратного, так и программного комплекса, записанного в коммутирующее устройство или сервер доступа (сервер –шлюз, просто сервер, хост-компьютер и т.д.), встроенного в операционную систему или представлять собой работающую под ее управлением программу.

В чем заключается работа брандмауэра?

Работа брандмауэра заключается в анализе структуры и содержимого информационных пакетов, поступающих из внешней сети, и в зависимости от результатов анализа пропуске пакетов во внутреннюю сеть (сегмент сети) или полном их отфильтровывании. Эффективность работы межсетевого экрана, работающего под управлением Windows, обусловлена тем, что он полностью замещает реализуемый стек протоколов TCP\IP, и поэтому нарушать его работу с помощью искажения протоколов внешней сети (что часто делается хакерами) невозможно.

Межсетевые экраны обычно выполняют следующие функции:

o физическое отделение рабочих станций и серверов внутреннего сегмента сети (внутренней подсети) от внешних каналов связи;

o многоэтапную идентификацию запросов, поступающих в сеть (идентификация серверов, узлов связи о прочих компонентов внешней сети);

o проверку полномочий и прав доступа пользователя к внутренним ресурсам сети;

o регистрацию всех запросов к компонентам внутренней подсети извне;

o контроль целостности программного обеспечения и данных;

o экономию адресного пространства сети (во внутренней подсети может использоваться локальная система адресации серверов);

o сокрытие IP адресов внутренних серверов с целью защиты от хакеров.

Брандмауэры могут работать на разных уровнях протоколов модели OSI.

На сетевом уровне выполняется фильтрация поступающих пакетов, основанная на IP адресах (например, не пропускать пакеты из Интернета, направленные на те серверы, доступ к которым снаружи запрещен; не пропускать пакеты с фальшивыми обратными адресами или IP адресами, занесенными в «черный список», и т.д.). На транспортном уровне фильтрация допустима еще и по номерам портов ТСР и флагов, содержащихся в пакетах (например, запросов на установление соединения). На прикладном уровне может выполняться анализ прикладных протоколов (FTP, HTTP, SMTP и т.д.) и контроль за содержанием потоков данных (запрет внутренним абонентам на получение каких-либо типов файлов: рекламной информации или исполняемых программных модулей, например).

Можно в брандмауэре создавать и экспертную систему, которая, анализируя трафик, диагностирует события, могущие представлять угрозу безопасности внутренней сети, и извещает об этом администратора. Экспертная система способна также в случае опасности (спам, например) автоматически ужесточать условия фильтрации и т.д.

Виды брандмауэров

Брандмауэры бывают аппаратными или программными.

Аппаратный брандмауэр представляет собой устройство, физически подключаемое к сети. Это устройство отслеживает все аспекты входящего и исходящего обмена данными, а также проверяет адреса источника и назначения каждого обрабатываемого сообщения. Это обеспечивает безопасность, помогая предотвратить нежелательные проникновения в сеть или на компьютер. Программный брандмауэр выполняет те же функции, используя не внешнее устройство, а установленную на компьютере программу.

На одном и том же компьютере могут использоваться как аппаратные, так и программные брандмауэры.

Преимущества использования брандмауэра

Брандмауэр представляет собой защитную границу между компьютером (или компьютерной сетью) и внешней средой, пользователи или программы которой могут пытаться получить несанкционированный доступ к компьютеру. Обычно взломщики используют специальные программы для поиска в Интернете незащищенных подключений. Такая программа отправляет на компьютер очень маленькое сообщение. При отсутствии брандмауэра компьютер автоматически отвечает на сообщение, обнаруживая свою незащищенность. Установленный брандмауэр получает такие сообщения, но не отвечает на них; таким образом, взломщики даже не подозревают о существовании данного компьютера.

Уровень опасности

Существует несколько путей свести на нет либо подвергнуть риску брандмауэрную защиту. И хотя они все плохи, о некоторых можно с уверенностью говорить как о самых неприятных. Исходя из того, что основной целью установки большинства брандмауэров является блокирование доступа, очевидно, что обнаружение кем-либо лазейки, позволяющей проникнуть в систему, ведет к полному краху всей защиты данной системы. Если же несанкционированному пользователю удалось проникнуть в брандмауэр и переконфигурировать его, ситуация может принять еще более угрожающий характер. В целях разграничения терминологии примем, что в первом случае мы имеем дело со взломом брандмауэрной защиты, а во втором — с полным ее разрушением. Степень ущерба, который может повлечь за собой разрушение брандмауэрной защиты, определить невероятно сложно. Наиболее полные сведения о надежности такой защиты может дать только информация о предпринятой попытке взлома, собранная этим брандмауэром. Самое плохое происходит с системой защиты именно тогда, когда при полном разрушении брандмауэра не остается ни малейших следов, указывающих на то, как это происходило. В лучшем же случае брандмауэр сам выявляет попытку взлома и вежливо информирует об этом администратора. Попытка при этом обречена на провал.

Один из способов определить результат попытки взлома брандмауэрной защиты — проверить состояние вещей в так называемых зонах риска. Если сеть подсоединена к Internet без брандмауэра, объектом нападения станет вся сеть. Такая ситуация сама по себе не предполагает, что сеть становится уязвимой для каждой попытки взлома. Однако если она подсоединяется к общей небезопасной сети, администратору придется обеспечивать безопасность каждого узла отдельно. В случае образования бреши в брандмауэре зона риска расширяется и охватывает всю защищенную сеть. Взломщик, получивший доступ к входу в брандмауэр, может прибегнуть к методу " захвата островов" и, пользуясь брандмауэром как базой, охватить всю локальную сеть. Подобная ситуация все же даст слабую надежду, ибо нарушитель может оставить следы в брандмауэре, и его можно будет разоблачить. Если же брандмауэр полностью выведен из строя, локальная сеть становится открытой для нападения из любой внешней системы, и определение характера этого нападения становится практически невозможным.

В общем, вполне возможно рассматривать брандмауэр как средство сужения зоны риска до одной точки повреждения. В определенном смысле это может показаться совсем не такой уж удачной идеей, ведь такой подход напоминает складывание яиц в одну корзину. Однако практикой подтверждено, что любая довольно крупная сеть включает, по меньшей мере, несколько узлов, уязвимых при попытке взлома даже не очень сведущим нарушителем, если у него достаточного для этого времени. Многие крупные компании имеют на вооружении организационную политику обеспечения безопасности узлов, разработанную с учетом этих недостатков. Однако было бы не слишком разумным целиком полагаться исключительно на правила. Именно с помощью брандмауэра можно повысить надежность узлов, направляя нарушителя в такой узкий тоннель, что появляется реальный шанс выявить и выследить его, до того как он наделает бед. Подобно тому, как средневековыезамки обносили несколькими стенами, в нашем случае создается взаимоблокирующая защита.

Фильтрующие маршрутизаторы

Фильтрующий маршрутизатор представляет собой маршрутизатор или работающую на сервере программу, сконфигурированные таким образом, чтобы фильтровать входящее и исходящие пакеты. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP- заголовках пакетов.

Фильтрующие маршрутизаторы обычно может фильтровать IP-пакет на основе группы следующих полей заголовка пакета:

§ IP- адрес отправителя (адрес системы, которая послала пакет);

§ IP-адрес получателя (адрес системы, которая принимает пакет);

§ порт отправителя (порт соединения в системе отправителя);

§ порт получателя (порт соединения в системе получателя);

Порт – это программное понятие, которое используется клиентом или сервером для посылки или приема сообщений; порт идентифицируется 16 – битовым числом.

В настоящее время не все фильтрующие маршрутизаторы фильтруют пакеты по TCP/UDP – порт отправителя, однако многие производители маршрутизаторов начали обеспечивать такую возможность. Некоторые маршрутизаторы проверяют, с какого сетевого интерфейса маршрутизатора пришел пакет, и затем используют эту информацию как дополнительный критерий фильтрации.

Фильтрация может быть реализована различным образом для блокирования соединений с определенными хост - компьютерами или портами. Например, можно блокировать соединения, идущие от конкретных адресов тех хост-компьютеров и сетей. которые считаются враждебными или ненадежными.

Добавление фильтрации по портам TCP и UDP к фильтрации по IP-адресам обеспечивает большую гибкость. Известно, что такие серверы, как домен TELNET, обычно связаны с конкретными портами (например, порт 23 протокола TELNET). Если межсетевой экран может блокировать соединения TCP или UDP с определенными портами или от них, то можно реализовать политику безопасности, при которой некоторые виды соединений устанавливаются только с конкретными хост - компьютерами.

К положительным качествам фильтрующих маршрутизаторов следует отнести:

ü сравнительно невысокую стоимость;

ü гибкость в определении правил фильтрации;

ü небольшую задержку при прохождении пакетов.

Недостатками фильтрующих маршрутизаторов являются:

û внутренняя сеть видна (маршрутизируется) из сети Internet правила фильтрации пакетов трудны в описании и требуют очень хороших знаний технологий TCP и UDP;

û при нарушении работоспособности межсетевого экрана с фильтрацией пакетов все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;

û аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть путем подмены IP-адреса (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);

û отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.

Шлюзы сетевого уровня

Шлюз сетевого уровня иногда называют системой трансляции сетевых адресов или шлюзом сеансового уровня модели OSI. Такой шлюз исключает, прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост- компьютером. Шлюз сетевого уровня принимает запрос доверенного клиента на конкретные услуги, и после проверки допустимости запрошенного сеанса устанавливает соединение с внешним хост - компьютером. После этого шлюз копирует пакеты в обоих направлениях, не осуществляя их фильтрации.

Шлюз следит за подтверждением (квитированием) связи между авторизированным клиентом и внешним хост - компьютером, определяя, является ли запрашиваемый сеанс связи допустимым.

Фактически большинство шлюзов сетевого уровня не являются самостоятельными продуктами, а поставляются в комплекте со шлюзами прикладного уровня. Примерами таких шлюзов являются Gauntlet Internet Firewall компании Trusted Information Systems, Alta Vista Firewall компании DEC и ANS Interlock компании ANS. Например, Alta Vista Firewall использует канальные посредники прикладного уровня для каждой из шести служб TCP/IP, к которым относятся, в частности, FTP, HTTP (Hyper Text Transport Protocol) и Telnet. Кроме того, межсетевой экран компании DEC обеспечивает шлюз сетевого уровня, поддерживающий другие общедоступные службы TCP/IP, такие как Gopher и SMTP, для которых межсетевой экран не предоставляет посредников прикладного уровня.

Шлюз сетевого уровня выполняет еще одну важную функцию защиты: он используется в качестве сервера-посредника. Этот сервер-посредник выполняет процедуру трансляции адресов, при которой происходит преобразование внутренних IP-адресов в один " надежный" IP-адрес. Этот адрес ассоциируется с межсетевым экраном, из которого передаются все исходящие пакеты. В результате в сети со шлюзом сетевого уровня все исходящие пакеты оказываются отправленными из этого шлюза, что исключает прямой контакт между внутренней (авторизированной) сетью и потенциально опасной внешней сетью. IP-адрес шлюза сетевого уровня становится единственно активным IP-адресом, который попадает во внешнюю сеть. Таким образом, шлюз сетевого уровня и другие серверы-посредники защищают внутренние сети от нападений типа подмены адресов.

Шлюзы прикладного уровня

Для устранения ряда недостатков, присущих фильтрующим маршрутизаторам, межсетевые экраны должны использовать дополнительные программные средства для фильтрации сообщений сервисов типа TELNET и FTP. Такие программные средства называются полномочными серверами (серверами-посредниками), а хост-компьютер, на котором они выполняются, - шлюзом прикладного уровня.

Шлюз прикладного уровня исключает прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост - компьютером. Шлюз фильтрует все входящие и исходящие пакеты на прикладном уровне. Связанные с приложением серверы – посредники перенаправляют через шлюз информацию, генерируемую конкретными серверами.

Для достижения более высокого уровня безопасности и гибкости шлюзы прикладного уровня и фильтрующие маршрутизаторы могут быть объединены в одном межсетевом экране. В качестве примера рассмотрю сеть, в которой с помощью фильтрующего маршрутизатора блокируются входящие соединения TELNET и FTP. Этот маршрутизатор допускает прохождение пакетов TELNET или FTP только к одному хост - компьютеру - шлюзу прикладного уровня TELNET/FTP. Внешний пользователь, который хочет соединиться с некоторой системой в сети, должен сначала соединиться со шлюзом прикладного уровня, а затем уже с нужным внутренним хост- компьютером.

В дополнение к фильтрации пакетов многие шлюзы прикладного уровня регистрируют все выполняемые сервером действия и, что особенно важно, предупреждают сетевого администратора о возможных нарушениях защиты. Например, при попытках проникновения в сеть извне BorderWare Firewall Server компании Secure Computing позволяет фиксировать адреса отправителя и получателя пакетов, время, в которое эти попытки были предприняты, и используемый протокол. Межсетевой экран Black Hole компании Milkyway Networks регистрирует все действия сервера и предупреждает администратора о возможных нарушениях, посылая ему сообщение по электронной почте или на пейджер. Аналогичные функции выполняют и ряд других шлюзов прикладного уровня.

Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, поскольку взаимодействие с внешним миром реализуется через небольшое число прикладных полномочных программ-посредников, полностью контролирующих весь входящий и выходящий трафик.

Шлюзы прикладного уровня имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным режимом, при котором прикладной трафик пропускается непосредственно к внутренним хост - компьютерам. Перечислю эти преимущества.

ü Невидимость структуры защищаемой сети из глобальной сети Internet. Имена внутренних систем можно не сообщать внешним системам через DNS, поскольку шлюз прикладного уровня может быть единственным хост - компьютером, имя которого должно быть известно внешним системам.

ü Надежная аутентификация и регистрация. Прикладной трафик может быть аутентифицирован, прежде чем он достигнет внутренних хост-компьютеров, и может быть зарегистрирован более эффективно, чем с помощью стандартной регистрации.

ü Оптимальное соотношение между ценой и эффективностью. Дополнительные или аппаратные средства для аутентификации или регистрации нужно устанавливать только на шлюзе прикладного уровня.

ü Простые правила фильтрации. Правила на фильтрующем маршрутизаторе оказываются менее сложными, чем они были бы, если бы маршрутизатор сам фильтровал прикладной трафик и отправлял его большому числу внутренних систем. Маршрутизатор должен пропускать прикладной трафик, предназначенный только для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик.

ü Возможность организации большого числа проверок. Защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, что снижает вероятность взлома с использованием " дыр" в программном обеспечении.

К недостаткам шлюзов прикладного уровня относятся:

û более низкая производительность по сравнению с фильтрующими маршрутизаторами; в частности, при использовании клиент-серверных протоколов, таких как TELNET, требуется двухшаговая процедура для входных и выходных соединений;

û более высокая стоимость по сравнению с фильтрующим маршрутизатором.

Помимо TELNET и FTP шлюзы прикладного уровня обычно используются для электронной почты, Windows и некоторых других служб.

Усиленная аутентификация

Одним из важных компонентов концепции межсетевых экранов является аутентификация (проверка подлинности пользователя). Прежде чем пользователю будет предоставлено право воспользоваться тем или иным сервисом, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдает.

Одним из способов аутентификации является использование стандартных UNIX-паролей. Однако эта схема наиболее уязвимо с точки зрения безопасности - пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Многие инциденты в сети Internet произошли отчасти из-за уязвимости традиционных паролей. Злоумышленники могут наблюдать за каналами в сети Internet и перехватывать передающиеся в них открытым текстом пароли, поэтому схему аутентификации с традиционными паролями следует признать устаревшей.

Для преодоления этого недостатка разработан ряд средств усиленной аутентификации: смарт-карты, персональные жетоны, биометрические механизмы и т.п. Хотя в них задействованы разные механизмы аутентификации, общим для них является то, что пароли, генерируемые этими устройствами, не могут быть повторно использованы нарушителем, наблюдающим за установлением связи. Поскольку проблема с паролями в сети Internet является постоянной, межсетевой экран для соединения с Internet, не располагающий средствами усиленной аутентификации или не использующий их, теряет всякий смысл.

Ряд наиболее популярных средств усиленной аутентификации, применяемых в настоящее время, называются системами с одноразовыми паролями. Например, смарт-карты или жетоны аутентификации генерируют информацию, которую хост-компьютер использует вместо традиционного пароля. Результатом является одноразовый пароль, который, даже если он будет перехвачен, не может быть использован злоумышленником под видом пользователя для установления сеанса с хост - компьютером.

Так как межсетевые экраны могут централизовать управление доступом в сети, они являются подходящим местом для установки программ или устройств усиленной аутентификации. Хотя средства усиленной аутентификации могут использоваться на каждом хост - компьютере, более практично их размещение на межсетевом экране. На рис. показано, что в сети без межсетевого экрана, использующего меры усиленной аутентификации, неаутентифицированный трафик таких приложений, как TELNET или FTP, может напрямую проходить к системам в сети. Если хост - компьютеры не применяют мер усиленной аутентификации, злоумышленник может попытаться взломать пароли или перехватить сетевой трафик с целью найти в нем сеансы, в ходе которых передаются пароли.

В этом случае сеансы TELNET или FTP, устанавливаемые со стороны сети Internet с системами сети, должны проходить проверку с помощью средств усиленной аутентификации, прежде чем они будут разрешены, Системы сети могут запрашивать для разрешения доступа и статические пароли, но эти пароли, даже если они будут перехвачены злоумышленником, нельзя будет использовать, так как средства усиленной аутентификации и другие компоненты межсетевого экрана предотвращают проникновение злоумышленника или обход ими межсетевого экрана.

Заключение

После всего изложенного материала можно заключить следующее.

На сегодняшний день лучшей защитой от компьютерных преступников является брандмауэр, правильно установленный и подобранный для каждой сети. И хотя он не гарантирует стопроцентную защиту от профессиональных взломщиков, но зато усложняет им доступ к сетевой информации, что касается любителей, то для них доступ теперь считается закрытым. Также в будущем межсетевые экраны должны будут стать лучшими защитниками для банков, предприятий, правительств, и других спецслужб. Также есть надежда, что когда-нибудь будет создан межсетевой экран, который никому не удастся обойти. На данном этапе программирования можно также заключить, что разработки по брандмауэрам на сегодняшний день сулят в недалёком будущем весьма неплохие результаты.

Литература

1. Балдин Константин, Уткин Владимир «Информатика», Москва, 2003г.

2.Дьяконов Владимир, Абраменкова Ирина, Пеньков Александр «Новые информационные технологии», Москва, 2006г.

3.Фридланд А. «Основные ресурсы информатики», Москва, 2007г.