Технология работы в глобальных сетях Solstice FireWall-1

2.2.1 Технология работы в глобальных сетях Solstice FireWall-1

 

В настоящее время вопросам безопасности данных в распределенных компьютерных

системахуделяется очень большое внимание. Разработано множество средств для

обеспечения информационной безопасности, предназначенных для использования на

различныхкомпьютерах с разными ОС. В качестве одного из направлений можно

выделить межсетевые экраны (firewalls), призванные контролировать доступ к

информации состороны пользователей внешних сетей.

В настоящем документе рассматриваются основные понятия экранирующих систем, а

такжетребования, предъявляемые к ним. На примере пакета Solstice FireWall-1

рассматривается неcколько типичных случаев использования таких систем,

особенноприменительно к вопросам обеспечения безопасности Internet-подключений.

Рассмотрено также несколько уникальных особенностей Solstice

FireWall-1,позволяющих говорить о его лидерстве в данном классе приложений.

НАЗНАЧЕНИЕ ЭКРАНИРУЮЩИХ СИСТЕМ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

 

Проблема межсетевого экранирования формулируется следующим образом. Пусть

имеется двеинформационные системы или два множества информационных систем.

Экран (firewall) - это средстворазграничения доступа клиентов из одного

множества систем к информации, хранящейся на серверах в другом множестве.

Рисунок 2.2.1

 

Рисунок 2.2.1 Экран FireWall.

Экран выполняет свои функции, контролируя все информационные потоки между

этими двумямножествами 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

еепересылке. 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 потенциальновраждебной

внешней сети является Internet.

Рассмотрим более подробно, какие проблемы возникают при построении

экранирующих систем. При этоммы 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

управлениядля простого и полного воплощения в жизнь политики безопасности

организации и, кроме того, для обеспечения простой реконфигурации системы при

измененииструктуры сети.

В-третьих, экранирующая система должна работать незаметно для пользователей

локальной сетии не затруднять выполнение ими легальных действий.

В-четвертых, экранирующая система должна работать достаточно эффективно и

успеватьобрабатывать весь входящий и исходящий трафик в “пиковых” режимах. Это

необходимо для того, чтобы firewallнельзя было, образно говоря, “забросать”

большим количеством вызовов, которые привели бы к нарушению ее работы.

Пятое. Система обеспечения безопасности должна быть сама надежно защищена от

любыхнесанкционированных воздействий, поскольку она является ключом к

конфиденциальной информации в организации.

Шестое. В идеале, если у организации имеется несколько внешних подключений, в

том числе ив 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 черезвнешние 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 такихпользователей и предоставлять им необходимый доступ к

информации.

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ SOLSTICE FIREWALL-1

 

Классическим примером, на котором хотелось бы проиллюстрировать все

вышеизложенные принципы,является программный комплекс Solstice FireWall-1

компании Sun Microsystems. Данный пакет неоднократно отмечался наградами на

выставках и конкурсах. Онобладает многими полезными особенностями, выделяющими

его среди продуктов аналогичного назначения.

Рассмотрим основные компоненты Solstice FireWall-1 и функции, которые они

реализуют (рис.2.2.2).

Центральным для системы FireWall-1 является модуль управления всем комплексом.

С этим модулемработает администратор безопасности сети. Следует отметить, что

продуманность и удобство графического интерфейсамодуля управления отмечалось во

многих независимых обзорах, посвященных продуктам данного класса.

Рисунок 2.2.2

 

Рисунок 2.2.2 Основные компоненты Solstice FireWall-1 .

Администратору безопасности сети для конфигурирования комплекса FireWall-1

необходимовыполнить следующий ряд действий:

• Определить объекты, участвующие в процессе обработки информации. Здесь имеются

в видупользователи и группы пользователей, компьютеры и их группы,

маршрутизаторы и различные подсети локальной сети организации.

• Описать сетевые протоколы и сервисы, с которыми будут работать приложения.

Впрочем, обычнодостаточным оказывается набор из более чем 40 описаний,

поставляемых с системой FireWall-1.

• Далее, с помощью введенных понятий описывается политика разграничения доступа

вследующих терминах: “Группе пользователей А разрешен доступ к ресурсу Б с

помощью сервиса или протокола С, но об этом необходимо сделать пометку

врегистрационном журнале”. Совокупность таких записей компилируется в исполнимую

форму блоком управления и далее передается на исполнение в модули фильтрации.

 

Модули фильтрации могут располагаться на компьютерах - шлюзах или выделенных

серверах - или вмаршрутизаторах как часть конфигурационной информации. В

настоящее время поддерживаются следующие два типа маршрутизаторов: Cisco IOS

9.x, 10.x, а такжеBayNetworks (Wellfleet) OS v.8.

Модули фильтрации просматривают все пакеты, поступающие на сетевые интерфейсы,

и, взависимости от заданных правил, пропускают или отбрасывают эти пакеты, с

соответствующей записью в регистрационном журнале. Следует отметить, что

этимодули, работая непосредственно с драйверами сетевых интерфейсов,

обрабатывают весь поток данных, располагая полной информацией о передаваемых

пакетах.

 

ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛИТИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

 

Расcмотрим процесc практической реализации политики безопасности организации с

помощьюпрограммного пакета FireWall-1. (рис. 2.2.3) .

Рисунок 2.2.3

 

Рисунок 2.2.3 Реализация политики безопасности FireWall.

1. Прежде всего, как уже отмечалось, разрабатываются и утверждаются на уровне

руководства организации правила политики безопасности.

2. После утверждения эти правила надо воплотить в жизнь. Для этого их нужно

перевести в структуру типа “откуда, куда и какимспособом доступ разрешен или,

наоборот, запрещен. Такие структуры, как мы уже знаем, легко переносятся в базы

правил системы FireWall-1.

3. Далее, на основе этой базы правил формируются списки доступа для

маршрутизаторов и сценарии работы фильтров на сетевыхшлюзах. Списки и сценарии

далее переносятся на физические компоненты сети, после чего правила политики

безопасности “вступают в силу”.

4. В процессе работы фильтры пакетов на шлюзах и серверах генерируют записи обо

всех событиях, которые им приказали отслеживать,а, также, запускают механизмы

“тревоги”, требующие от администратора немедленной реакции.

5. На основе анализа записей, сделанных системой, отдел компьютерной

безопасности организации может разрабатывать предложения поизменению и

дальнейшему развитию политики безопасности.

 

Рассмотрим простой пример реализации следующих правил:

1. Из локальных сетей подразделений, возможно удаленных, разрешается связь с

любой локальной сетью организации послеаутентификации, например, по UNIX-паролю.

2. Всем запрещается доступ к сети финансового департамента, за исключением

генерального директора и директора этогодепартамента.

3. Из Internet разрешается только отправлять и получать почту. Обо всех других

попытках связи необходимо делать подробнуюзапись.

 

Все эти правила естественным образом представляются средствами графического

интерфейсаРедактора Правил FireWall-1 (рис. 2.2.4).

Рисунок 2.2.4

Рисунок 2.2.4 Графический интерфейс Редактора Правил FireWall-1 .

 

После загрузки правил, FireWall-1 для каждого пакета, передаваемого по сети,

последовательнопросматривает список правил до нахождения элемента,

соответствующего текущему случаю.

Важным моментом является защита системы, на которой размещен

административно-конфигурационныймодуль FireWall-1. Рекомендуется запретить

средствами FireWall-1 все виды доступа к данной машине, или по крайней мере

строгоограничить списокпользователей, которым это разрешено, а также принять

меры по физическому ограничению доступа и по защите обычными средствами ОС UNIX.

 

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ FIREWALL-1

 

На рис. 2.2.5 показаны основные элементы управления системой FireWall-1.

Рисунок 2.2.5

 

Рисунок 2.2.5 Основные элементы управления системой FireWall-1.

Слева расположены редакторы баз данных об объектах, существующих в сети и

опротоколах или сервисах, с помощью которых происходит обмен информацией.

Справа вверху показан редактор правилдоступа.

Справа внизу располагается интерфейс контроля текущего состояния системы, в

котором для всехобъектов, которые занес туда администратор, отображаются данные

о количестве разрешенных коммуникаций (галочки), о количестве отвергнутых связей

(знак“кирпич”) и о количестве коммуникаций с регистрацией (иконка карандаш).

Кирпичная стена за символом объекта (компьютера) означает, что на немустановлен

модуль фильтрации системы FireWall-1.

ЕЩЕ ОДИН ПРИМЕР РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛИТИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

 

Рассмотрим теперь случай, когда первоначальная конфигурация сети меняется, а

вместе с нейменяется и политика безопасности.

Пусть мы решили установить у себя в организации несколько общедоступных

серверов дляпредоставления информационных услуг. Это могут быть, например,

серверы World Wide Web, FTP или другие информационные серверы. Поскольку такие

системыобособлены от работы всей остальной сети организации, для них часто

выделяют свою собственную подсеть, имеющую выход в Internet через шлюз (рис.

2.2.6).

Рисунок 2.2.6

 

 

Рисунок 2.2.6 Схема шлюза Internet.

Поскольку в предыдущем примере локальная сеть была уже защищена, то все, что

нам надосделать, это просто разрешить соответствующий доступ в выделенную

подсеть. Это делается с помощью одной дополнительной строки в редакторе правил,

котораяздесь показана. Такая ситуация является типичной при изменении

конфигурации FireWall-1. Обычно для этого требуется изменение одной или

небольшого числастрок в наборе правил доступа, что, несомненно, иллюстрирует

мощь средств конфигурирования и общую продуманность архитектуры FireWall-1.

АУТЕНФИКАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ РАБОТЕ С FTP

 

Solstice FireWall-1 позволяет администратору установить различные режимы

работы синтерактивными сервисами FTP и telnet для различных пользователей и

групп пользователей. При установленном режиме аутентификации, FireWall-1

заменяетстандартные FTP и telnet демоны UNIX на свои собственные, располагая их

на шлюзе, закрытом с помощью модулей фильтрации пакетов. Пользователь, желающий

начать интерактивную сессию по FTP илиtelnet (это должен быть разрешенный

пользователь и в разрешенное для него время), может сделать это только через

вход на такой шлюз, где и выполняетсявся процедура аутентификации. Она задается

при описании пользователей или групп пользователей и может проводиться

следующими способами:

• Unix-пароль;

• программа S/Key генерации одноразовых паролей;

• карточки SecurID с аппаратной генерацией одноразовых паролей.

 

ГИБКИЕ АЛГОРИТМЫ ФИЛЬТРАЦИИ UDP-ПАКЕТОВ, ДИНАМИЧЕСКОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

UDP-протоколы, входящие в состав набора TCP/IP, представляют собой особую

проблему дляобеспечения безопасности. С одной стороны на их основе создано

множество приложений. С другой стороны, все они являются протоколами “без

состояния”, чтоприводит к отсутствию различий между запросом и ответом,

приходящим извне защищаемой сети.

Пакет FireWall-1 решает эту проблему созданием контекста соединений поверх

UDPсессий, запоминая параметры запросов. Пропускаются назад только ответы

внешних серверов на высланные запросы, которые однозначно отличаются от любых

другихUDP-пакетов (читай: незаконных запросов), поскольку их параметры хранятся

в памяти FireWall-1.

Следует отметить, что данная возможность присутствует в весьма немногих

программахэкранирования, распространяемых в настоящий момент.

Заметим также, что подобные механизмы задействуются для приложений,

использующих RPC, и дляFTP сеансов. Здесь возникают аналогичные проблемы,

связанные с динамическим выделением портов для сеансов связи, которые FireWall-1

отслеживает аналогичнымобразом, запоминая необходимую информацию при запросах на

такие сеансы и обеспечивая только “законный” обмен данными.

Данные возможности пакета Solstice FireWall-1 резко выделяют его среди всех

остальных межсетевых экранов. Впервые проблемаобеспечения безопасности решена

для всех без исключения сервисов и протоколов, существующих в Internet.

ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Система Solstice FireWall-1 имеет собственный встроенный

обьектно-ориентированный языкпрограммирования, применяемый для описания

поведения модулей - Фильтров системы. Собственно говоря, результатом работы

графического интерфейсаадминистратора системы является сгенерированный сценарий

работы именно на этом внутреннем языке. Он не сложен для понимания, что

допускает непосредственноепрограммирование на нем. Однако на практике данная

возможность почти не используется, поскольку графический интерфейс системы и так

позволяет сделатьпрактически все, что нужно.

ПРОЗРАЧНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ

FireWall-1 полностью прозрачен для конечных пользователей. Еще одним

замечательнымсвойством системы Solstice FireWall-1 является очень высокая

скорость работы. Фактически модули системы работают на сетевых скоростях

передачи информации,что обусловлено компиляцией сгенерированных сценариев работы

перед подключением их непосредственно в процесс фильтрации.

Компания Sun Microsystems приводит такие данные об эффективности работы

Solstice FireWall-1.Модули фильтрации на Internet-шлюзе, сконфигурированные

типичным для многих организаций образом, работая на скоростях обычного Ethernet

в 10 Мб/сек,забирают на себя не более 10% вычислительной мощности процессора

SPARCstation 5,85 МГц или компьютера 486DX2-50 с операционной системой

Solaris/x86.

Solstice FireWall-1 - эффективное средство защиты корпоративных сетей и их

сегментов от внешних угроз, а также от несанкционированныхвзаимодействий

локальных пользователей с внешними системами.

Solstice FireWall-1 обеспечивает высокоуровневую поддержку политики безопасности

организации по отношению ко всем протоколамсемейства TCP/IP.

Solstice FireWall-1 характеризуется прозрачностью для легальных пользователей и

высокой эффективностью.

По совокупности технических и стоимостных характеристик Solstice FireWall-1

занимает лидирующую позицию среди межсетевыхэкранов.