Захист інформації в операційних системах, базах даних і мережах

1. Захист інформації в операційних системах, базах даних і мережах Віртуальні приватні мережі - VPN

2. План • Поняття про віртуальні захищені (приватні) мережі (VPN) • Види віртуальних приватних мереж • Сервіси VPN • Способи утворення захищених тунелів • Рівні реалізації VPN • Протоколи: SSL, SOCKS, IPSec, PPTP, L2F, L2TF

3. Захист інформації в процесі передавання її відкритими каналами зв’язку базується на виконанні таких функцій: • автентифікація сторін, що взаємодіють; • криптографічне закриття інформації, яка передається; • підтвердження справжності й цілісності доставленої інформації; • захист від повтору, затримки та видалення повідомлень; • захист від відмовлення від фактів відправлення й одержання повідомлень.

4. Поняття про віртуальні приватні мережі (VPN) • Об’єднання локальних мереж і окремих комп’ютерів через відкрите зовнішнє середовище передавання інформації в єдину віртуальну мережу, яка забезпечує захист інформації, що в ній циркулює, називається захищеною (або приватною) віртуальною мережею (англ. – Virtual Private Network, VPN) • Термін “віртуальна” означає, що така мережа формується як деяка підмножина реальної мережі, з каналами зв’язку, що моделюються реальними каналами • Особливою ознакою віртуальної приватної (захищеної) мережі є її відокремлення від реальної мережі, яке повинне бути достатньо надійним для гарантування конфіденційності та цілісності інформації, що в ній передається, а також для забезпечення автентифікації сторін і унеможливлення відмовлення від авторства (англ. – Non-Repudiation)

5. Види віртуальних приватних мереж • виділяють три основних види віртуальних приватних мереж: • VPN віддаленого доступу (англ. – Remote Access VPN) • корпоративніVPN (англ. – Intranet VPN) • міжкорпоративніVPN (англ. – Extranet VPN)

6. VPNвіддаленого доступу • Віртуальні приватні мережі віддаленого доступу дозволяють значно скоротити витрати на використання комутованих та виділених ліній • Принцип їх роботи: • користувачі встановлюють з’єднання з місцевою точкою доступу до глобальної мережі (точкою присутності провайдера Інтернет) • дані, які передають користувачі, “тунелюються” через Інтернет, що дозволяє уникнути плати за міжміський та міжнародний зв’язок • дані від усіх користувачів концентруються на спеціальних пристроях – шлюзах віртуальної приватної мережі – и передаються у корпоративну мережу • Суттєва економія від застосування цього типу VPN є потужним стимулом, але використання відкритого Інтернет в якості магістралі для транспорту чутливого (конфіденційного) корпоративного трафіка приймає погрожуючі розміри, що робить механізми захисту інформації життєво важливими елементами цієї технології

7. Корпоративна мережа VPN • Організації, що бажають організувати для своїх філій та відділень доступ до централізованих сховищ інформації, звичайно підключають віддалені вузли через виділені лінії або з використанням технології Frame Relay • Використання виділених ліній означає зростання поточних витрат по мірі збільшення смуги пропускання та відстані між об’єктами • Витрати на зв’язок по виділеним лініям перетворюються в одну з головних статей витрат на експлуатацію корпоративної інформаційної системи • Для скорочення витрат організація може з’єднати вузли за допомогою віртуальної приватної мережі • Для цього достатньо відмовитись від використання дорогих виділених ліній, замінивши їх більш дешевим зв’язком через Інтернет • Це суттєво скорочує витрати, оскільки в Інтернеті відстань ніяк не впливає на вартість з’єднання

8. Міжкорпоративна мережа VPN • Extranet – це мережна технологія, яка забезпечує прямий доступ з мережі однієї організації до мережі іншої організації і таким чином сприяє підвищенню якості зв’язку, що підтримується в ході ділового співробітництва • Мережі Extranet VPN в цілому подібні до корпоративних VPN з тією різницею, що проблема захисту інформації є для них ще гострішою • Коли кілька організацій приймають рішення працювати разом і відкривають одна для одної свої мережі, вони повинні потурбуватись про те, щоби їхні нові партнери мали доступ лише до визначеного кола інформації • При цьому конфіденційна інформація повинна бути надійно захищеною від несанкціонованого використання • У міжкорпоративних мережах велике значення повинно надаватись контролю доступу з використанням міжмережних екранів (англ. – Firewalling) • Також особливо важливою є автентифікація користувачів, яка повинна гарантувати, що доступ до інформації отримують лише ті, кому він дійсно дозволений • Розгорнута система захисту від несанкціонованого доступу повинна бути максимально прозорою і не вимагати втручання користувачів

9. Сервіси VPN • Забезпечення конфіденційності • Забезпечення цілісності • Автентифікація та запобігання відмовленню від авторства

10. Забезпечення конфіденційності • Найпростішим і найпоширенішим способом забезпечення конфіденційності інформації є її шифрування, або криптографічне закриття • Незважаючи на те, що самі алгоритми шифрування дуже складні, їх реалізація великих утруднень не викликає • Доволі значну проблему становить керування ключами, особливо в разі значного збільшення кількості користувачів • В реалізації VPN керування ключами є одною з головних проблем, що потребує надійного і ефективного рішення • Шифрування має неминучий побічний ефект – деяку втрату продуктивності • Апаратно реалізоване шифрування звільняє пристрої захисту від додаткового навантаження, пов’язаного з виконанням алгоритмів шифрування, і забезпечує кодування трафіка без втрати швидкості обміну • У разі здійснення атаки на засоби захисту VPN існує загроза підміни програмних компонентів, в тому числі саме тих, що забезпечують шифрування. Загроза несанкціонованого впливу на апаратні засоби є значно менш ймовірною • Для апаратної реалізації шифрування застосовуються спеціалізовані інтегральні схеми прикладної орієнтації (англ. – Application-Specific Integrated Circuit, ASIC)

11. Забезпечення цілісності • Цілісність контролюється використанням математичних алгоритмів хешування • Важливо підкреслити, що криптографічні механізми не забезпечують захист цілісності, а лише дозволяють впевнитись, що цілісність не була порушена, або, навпаки, виявити порушення • Алгоритми хешування також потребують значних ресурсів процесора • Це дає підстави реалізовувати виконання цих алгоритмів в апаратних засобах з використанням інтегральних схем прикладної орієнтації

12. Автентифікація та запобігання відмовленню від авторства • Запобігання відмовленню від авторства (англ. – Non-Repudiation) – це додаткова функція, що реалізується на базі автентифікації • У захищеному спілкуванні часто виникають випадки, коли крім підтвердження того, що абонент є саме тим, за кого він себе намагається видати, важливо отримати незаперечні докази того, що повідомлення одержано від конкретного користувача • Також буває необхідним доказове підтвердження того, що певний користувач дійсно одержав деяке повідомлення • Ці функції захисту у ряді випадків повинні бути невід’ємною складовою реалізації VPN

13. Способи утворення захищених віртуальних каналів • Будь-який з двох вузлів віртуальної мережі, між якими формується захищений тунель, може належати кінцевій чи проміжній точці потоку повідомлень, який захищають. Відповідно можливі різні способи утворення захищеного віртуального каналу. • кінцеві точки тунелю співпадають з кінцевими точками потоку повідомлень • кінцевою точкою захищеного тунелю обирають брандмауер або граничний маршрутизатор локальної мережі, захищений тунель утворюється лише у публічній мережі • в якості кінцевих точок захищеного тунелю виступають засоби, що встановлені не на комп’ютерах користувачів, а на площах провайдерів Інтернет

14. Кінцеві точки тунелю співпадають з кінцевими точками потоку повідомлень • Цей варіант є найкращим з міркувань безпеки • Приклади кінцевих точок: • сервер у центральному офісі компанії і робоча станція користувача у віддаленій філії • портативний комп’ютер співробітника, який перебуває у відрядженні • Перевагою такого варіанту є те, що захист інформаційного обміну забезпечується на всьому шляху пакетів повідомлень • Суттєвий недолік цього варіанту – децентралізація керування • Засоби утворення захищених тунелів повинні встановлюватись і належним чином налаштовуватись на кожному клієнтському комп’ютері, що у великих мережах є занадто трудомісткою задачею

15. Кінцева точка захищеного тунелю – брандмауер або граничний маршрутизатор локальної мережі • Захищений тунель утворюється лише у публічній мережі • Якщо відмовитись від захисту трафіка всередині локальної мережі (або локальних мереж), що входить до складу VPN, можна досягти помітного спрощення задач адміністрування • Захист трафіка всередині локальної мережі може забезпечуватись іншими засобами, такими, як, наприклад, реєстрація дій користувачів і організаційні заходи

16. Кінцеві точки захищеного тунелю – засоби, що встановлені на теренах провайдерів Інтернету • Переваги: • Виключається найскладніша задачу – адміністрування засобів утворення захищених тунелів, що встановлені на комп’ютерах (в тому числі портативних пристроях), з яких здійснюється віддалений доступ • Підвищена масштабованість і керованість мережі • Прозорість доступу • Аргументація на користь припустимості такого зниження захищеності: • Саме Інтернет, як і інші мережі з комутацією пакетів, є найбільш вразливими для дій порушників • Канали телефонної мережі та виділені лінії, які використовуються між кінцевими вузлами віддаленого доступу і провайдерами, і які в цьому випадку є незахищеними, не настільки вразливі • Одночасно з економією коштів на адмініструванні кінцевих вузлів зростають витрати на послуги провайдерів, крім того, провайдеру при цьому необхідно довіряти

17. Рівні реалізації VPN • Реалізація VPN можлива засобами протоколів • Сеансового рівня (SSL/TLS, SOCKS) • Мережного рівня (IPsec) • Канального рівня (PPTP, L2TP) • Поза розглядом залишаються системи шифрування на прикладному рівні, які реалізуються у деяких протоколах (SHTTP тощо), або просто деякими спеціальними прикладними програмами (наприклад, PGP) • Зазначені засоби здатні забезпечити захист інформаційного обміну, але вони • не є прозорими для прикладних програм • як правило, вони не забезпечують усіх необхідних функцій • вони не відносяться до засобів утворення VPN

18. Захист віртуальних каналів на канальному рівні • Утворення захищених тунелів на канальному рівні моделі OSI забезпечує незалежність від протоколів мережного рівня і всіх вищих рівнів • Таким чином досягається максимальна прозорість VPN • Недоліки: • Ускладнюються задачі конфігурації і підтримки віртуальних каналів • Ускладнюється керування криптографічними ключами • Зменшується набір реалізованих функцій безпеки • В якості протоколів на цьому рівні використовуються: • PPTP (англ. – Point-to-Point Tunneling Protocol) • L2F (англ. – Layer-2 Forwarding) • L2TP (англ. – Layer-2 Tunneling Protocol) • Усі названі протоколи не специфікують протоколи автентифікації та шифрування

19. Протокол PPTP • Протокол PPTP (англ. – Point-to-Point Tunneling Protocol) був розроблений компанією Microsoft за підтримки компаній Ascend Communications, 3Com/Primary Access, ECI-Telematics та US Robotics • Фактично, цей протокол є розширенням протоколу PPP (англ. – Point-to-Point Protocol), яке дозволяє створювати криптозахищені тунелі на канальному рівні моделі OSI • IETF RFC-2637, Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP) / K. Hamzeh, G. Pall, W. Verthein, J. Taarud, W. Little, G. Zorn. – July 1999 • Протокол PPTP отримав статус проекту стандарту Internet, однак в якості стандарту так і не був затверджений. • Головне призначення протоколу – організація доступу віддалених користувачів до локальних мереж як у випадку прямого з’єднання віддаленого комп’ютера з публічною мережею, так і у випадку підключення до публічної мережі по телефонній лінії через провайдера • При цьому для віддаленого користувача, який підключений до локальної мережі через сервер віддаленого доступу (RAS), імітується знаходження його комп’ютера безпосередньо в локальній мережі. Це досягається завдяки тунелюванню пакетів повідомлень.

20. Автентифікація в PPTP • Для автентифікації в PPTP можуть застосовуватись різні протоколи • В реалізації PPTP від Microsoft підтримуються протоколи: • PAP (англ. – Password Authentication Protocol – протокол автентифікації за паролем) • Передбачає передачу ідентифікаторів і паролів у відкритому вигляді • CHAP (англ. – Challenge-Handshaking Authentication Protocol – протокол автентифікації за процедурою рукостискання) • Передбачає одержання від сервера випадкового числа і шифрування на ньому пароля • Таким чином, не лише пароль не передається по мережі у відкритому вигляді, але й зашифровані образи пароля кожного разу різні

21. Структура пакетівPPTP • Вихідні пакети (IP, IPX або NetBEUI), якими здійснюється інформаційний обмін між комп’ютером віддаленого користувача і локальною мережею, зашифровуються та інкапсулюються у пакети PPP • Протокол PPP є стандартним протоколом віддаленого доступу, і в протоколі PPTP він застосовується: • для взаємодії віддаленого комп’ютера з RAS провайдера • для його взаємодії через тунель з RAS локальної мережі • Пакет PPP разом з додатковою інформацією, що міститься у заголовку GRE (англ. – General Routing Encapsulation – загальний метод інкапсуляції для маршрутизації), інкапсулюються у пакет IP

22. Схеми застосування протоколу PPTP • У протоколі PPTP передбачені три схеми його застосування: • пряме з’єднання комп’ютера віддаленого користувача з Інтернет • комп’ютер віддаленого користувача з’єднується з Інтернет по телефонній лінії через провайдера, криптозахищений тунель утворюється між сервером провайдера і граничним маршрутизатором локальної мережі • комп’ютер віддаленого користувача з’єднується з Інтернет по телефонній лінії через провайдера, криптозахищений тунель утворюється між кінцевими точками взаємодії

23. Пряме з’єднання комп’ютера віддаленого користувача з Інтернет за протоколом PPTP • Вимагає встановлення: • на комп’ютері віддаленого користувача • клієнта RAS • драйвера PPTP • на сервері віддаленого доступу локальної мережі • сервера RAS • драйвера PPTP • В продуктах Microsoft відповідні програмні компонентиреалізовані

24. Криптозахищений тунель утворюється між сервером провайдера і граничним маршрутизатором локальної мережі • Ця схема передбачає захист трафіка, що проходить через Інтернет, але не захищає обмін між комп’ютером віддаленого користувача і провайдером Інтернет • Недоліки: • необхідність довіряти провайдеру • підвищення витрат на послуги провайдера • сервер віддаленого доступу провайдера повинен підтримувати протокол PPTP • PPTP є “рідним” для продуктів Microsoft, а провайдери, як правило, обирають в якості RAS інші засоби

25. Криптозахищений тунель утворюється між кінцевими точками взаємодії • Від провайдера нічого додаткового не вимагається • Ця схема менш зручна для кінцевого користувача, оскільки він має двічі встановлювати з’єднання: • спочатку за протоколом PPP з RAS провайдера (виконуючи необхідну процедуру автентифікації) • потім, після отримання доступу до Інтернет, за протоколом PPTP з RAS локальної мережі (подібно до першої схеми) • Єдиний вихід, який при цьому пропонують – використовувати написання сценаріїв, які автоматизують дії користувача • Але при цьому паролі вписуються у сценарій

26. Протокол L2F • Розроблений компанією Cisco Systems за підтримки компаній Shiva та Northern Telecom • IETF RFC-2341, Cisco Layer Two Forwarding (Protocol) «L2F» / A. Valencia, M. Littlewood, T. Kolar. – May 1998 • На відміну від PPTP, L2F значно зручніший для провайдерів Інтернет • L2F підтримує різні мережні протоколи • крім протоколу PPP для зв’язку комп’ютера віддаленого користувача із сервером провайдера можуть застосовуватись протоколи SLIP та інші • публічна мережа, яка з’єднує сервери провайдера і локальної мережі, не обов’язково повинна бути IP-мережею • В цілому, L2F дуже подібний до PPTP (аналогічна структура пакету) • Схема застосування протоколу L2F подібна до схеми 2 застосування протоколу PPTP (Захищений тунель утворюється лише між сервером провайдера і сервером локальної мережі) • Це означає прозорість для кінцевих вузлів • Не забезпечується захист з’єднання комп’ютера віддаленого користувача із сервером провайдера • У цій схемі застосування протоколу PPTP передбачалось, що дані про облікові записи користувачів повинні зберігатись у провайдера, в L2F вони повинні знаходитись лише на сервері локальної мережі • Для утворення криптозахищеного тунелю між кінцевими точками інформаційного обміну в L2F пропонується використовувати IPSec

27. Протокол L2TP • Протокол L2TP розроблений організацією IETF на основі протоколів PPTP і L2F • IETF RFC-2661, Layer Two Tunneling Protocol «L2TP» / W. Townsley, A. Valencia, A. Rubens, G.Pall, G. Zorn, B. Palter. – August 1999 • Протокол увібрав в себе кращі риси PPTP і L2F і підтримує також деякі додаткові функції • Обмеженням протоколу, як і в L2F, є те, що не забезпечується захист з’єднання комп’ютера віддаленого користувача із сервером провайдера • Захищений тунель утворюється лише між сервером провайдера і сервером локальної мережі • Як і в L2F, пропонується використання IPSec для утворення захищених тунелів між кінцевими точками

28. Захист віртуальних каналів на мережному рівні • Утворення захищених віртуальних каналів на мережному рівні дозволяє досягти оптимального співвідношення між прозорістю і якістю захисту • Реалізація засобів захисту на цьому рівні робить їх прозорими для мережних застосувань, оскільки мережний рівень завжди буде відокремлений від застосування реалізацією транспортного рівня • З іншого боку, на мережному рівні можлива достатньо повна реалізація функцій захисту трафіка і керування ключами, оскільки саме мережний рівень відповідає за маршрутизацію пакетів • Стандартні засоби захисту на мережному рівні для IP мережі визначаються набором протоколів IPSec (англ. – Internet Protocol Security) • IPSec є складовою частиною IPv6 • IPSec є сумісним з версією протоколу IPv4 (підтримка IPSec не є обов’язковою, але бажана, і в наш час, як правило, реалізована) • IPSec вимагає підтримки стандарту IPSec лише від пристроїв по обидва боки з’єднання, що спілкуються між собою • Всі інші пристрої, що розташовані між ними, просто забезпечують передачу IP-пакетів

29. Архітектура засобів захисту IPSec • Технологія IPSec охоплює кілька абсолютно різних областей, в число яких входять: • шифрування, • автентифікація • керування ключами • Відповідно до IPSec, архітектура засобів безпеки інформаційного обміну поділяється на три рівня • RFC-4301, Security Architecture for the Internet Protocol / S. Kent, K. Seo. – December 2005

30. Рівні архітектури IPSec • Верхній рівень – протоколи захисту віртуального каналу і узгодження параметрів захисту • Протоколи AH та ESP не залежать від конкретних алгоритмів шифрування й автентифікації. Можуть застосовуватись різні: • методи автентифікації • типи ключів • алгоритми шифрування та розподілу ключів • Протоколи AH та ESP зареєстровані організацією IANA (Internet Address Naming Authority) під номерами 51 та 50, відповідно • Середній рівень – криптографічні алгоритми, що використовуються в протоколах AH та ESP, а також певні алгоритми узгодження і керування ключами, які використовує протокол ISAKMP • Нижній рівень– так званий “домен інтерпретації” (Domain of Interpretation, DOI) • Це, фактично, база даних, яка містить інформацію про усі протоколи і алгоритми, що застосовуються в IPSec, а також про їхні параметри, ідентифікатори тощо • Наявність такої бази пояснюється тим, що відкрита архітектура IPSec припускає застосування протоколів і алгоритмів, які не розроблялись для неї чи з урахуванням її вимог • Необхідною умовою застосування сторонніх алгоритмів автентифікації або шифрування (наприклад, тих, що відповідають національним стандартам) є реєстрація їх у домені інтерпретації

31. Архітектура засобів захисту IPSec

32. Верхній рівень IPSec • Протокол автентифікаційного заголовку (Authentication Header, AH) • RFC-4302, IP Authentication Header / S. Kent. – December 2005 • Протокол AH передбачає • автентифікацію джерела даних • перевірку їхньої цілісності і справжності після одержання • захист від нав’язування повторних повідомлень • Протокол інкапсулюючого захисту вмісту (Encapsulating Security Payload, ESP) • RFC-4303, IP Encapsulating Security Payload (ESP) / S. Kent. – December 2005 • Протокол ESP крім усіх функцій протоколу AH забезпечує ще й криптографічне закриття пакетів повідомлень • Протокол узгодження параметрів віртуального каналу й керування ключами (англ. – Internet Security Association Key Management Protocol, ISAKMP) • RFC-4306, Internet Key Exchange (IKEv2) Protocol / C. Kaufman, Ed. – December 2005 • Призначений для попереднього узгодження алгоритмів та їхніх параметрів сторонами, що взаємодіють за протоколами AH та ESP • Забезпечує створення сторонами, що взаємодіють, спільного контексту, елементи якого в подальшому вони можуть вільно використовувати.

33. Асоціації захисту (SA) • Контекст, у якому взаємодіють сторони, що використовують технологію IPSec, визначають терміном “асоціація захисту” (Security Association, SA) • Асоціація захисту функціонує на основі угоди, що заключається сторонами • Елементами асоціації захисту є: • учасники зв’язку: IP-адреси відправника й одержувача; • криптографічний алгоритм; • порядок обміну ключами; • розміри ключів; • термін дії ключів; • алгоритм автентифікації. • Асоціації захисту утворюються відповідно до протоколу ISAKMP

34. Автентифікаційний заголовок (AH) • Поле SPI (Security Parameters Index) – це “покажчик параметрів безпеки” • 32-розрядне число, що вказує на протоколи захисту, що використовуються • В це поле включені індекси алгоритмів і типи ключів • Фактично, воно визначає асоціацію захисту • Порядковий номер (Sequence Number) визначає кількість пакетів, що відправлені, і забезпечує захист від хибного повторення даних

35. Протокол інкапсулюючого захисту (ESP)

36. Протокол інкапсулюючого захисту (ESP) • Протокол ESP забезпечує шифрування IP-інформації на рівні пакетів • Передбачено використання різних алгоритмів шифрування • Протокол ESP забезпечує автентифікацію даних із застосуванням різних алгоритмів автентифікації • Слід звернути увагу на таке: • заголовок ESP розташований між заголовком IP та рештою вмісту пакета; • поля покажчика SPI та порядкового номера виконують ту ж функцію, що й у заголовку AH; • поле заголовку TCP (або UDP, або іншого протоколу), дані та кінцевик (трейлер) ESP зашифровані; • поле вирівнювання має змінну довжину в діапазоні 0-255 біт, і забезпечує, по-перше, що поле “Наступний заголовок” закінчується на межі 32-розрядного слова, а по-друге, що розмір зашифрованої частини кратний розміру блоку застосованого алгоритму шифрування; • ESP забезпечує автентифікацію даних у тому ж порядку, що й AH.

37. Режим тунелювання та транспортний режим • Як для AH, так і для ESP існують два режими • Транспортний режим (Transport Mode) • Призначений для забезпечення зв’язку між двома хостами • Не передбачає інкапсуляції IP-пакета в інший пакет • У випадку прослуховування трафіка, порушник зможе прочитати справжні IP-адреси відправника й одержувача • Режим тунелювання (Tunnel Mode) • Весь IP-пакет поміщається в поле даних пакета IPSec. Далі для пакета вказується нові IP-адреси відправника та одержувача, і додаються захисні заголовки та автентифікаційні трейлери. • В новому заголовку адреси відправника й одержувача відрізняються від тих, що вказані у вихідному пакеті • Порушник, який несанкціоновано перехопив пакет, не зможе встановити, які саме станції спілкуються між собою • Заголовок ESP не шифрується, щоби станція, що приймає повідомлення, мала змогу зрозуміти, що одержаний пакет є пакетом IPSec ESP • Вихідний IP-заголовок, дані TCP, інформація, яку передають, та кінцевик ESP шифруються. Ці елементи складають вміст поля даних зовнішнього пакета

38. Транспортний режим Режим тунелювання

39. Обмін ключами • В IPSec застосовуються два способи передачі ключів: • Вручну • Ключі вручну завантажуються у відповідні пристрої IPsec безпосередньо на об’єктах • Шифруванню ці ключі не піддаються, вони або передаються системному адміністратору особисто, або надсилаються поштою • Введення ключів вручну виправдано лише у невеликій мережі • Шляхом обміну через IP-мережу (Internet Key Exchange,IKE) • Коли масштаби мережі зростають, виникає потреба в механізмі створення асоціацій захисту за вимогою (SA on Demand) • За створення асоціацій захисту відповідає протокол ISAKMP, який описує базові технології, але не специфікує конкретні алгоритми • Для обміну ключами можуть застосовуватись окремі протоколи • Був обраний протокол Oakley, що використовує алгоритм Діффі-Хелмана • Поєднання протоколів ISAKMP та Oakley було відомо як специфікації ISAKMP/Oakley, тепер воно отримало назву протоколу IKE

40. Протокол IKE • Призначений для узгодження параметрів асоціацій захисту, що створюються, і для автентифікованого обміну ключами, якими будуть користуватись учасники цих асоціацій • Дозволяє утворити між двома учасниками обміну (IKE SA) автентифікований захищений тунель, за яким будуть узгоджуватись параметри асоціації захисту, що створюється для IPSec • Протокол на базі UDP, передбачає використання порту 500 • Може функціонувати у трьох режимах: • Основний режим (Main Mode) • застосовується, коли дві сторони вперше встановили зв’язок, щоби узгодити параметри асоціації захисту, яка забезпечить конфіденційність їх подальшого обміну • “Активний” режим (Aggressive Mode) • є скороченою версією основного режиму, має те ж призначення, що й основний режим, і може використовуватись замість нього • Швидкісний режим (Quick Mode) • застосовується, коли асоціація захисту вже створена в результаті використання основного або активного режиму, але існує необхідність в узгодженні функцій захисту або обміну новими ключами • оскільки захищений канал був утворений ще до застосування швидкісного режиму, останній забезпечує надійний захист без додаткових витрат, які притаманні основному або активному режиму

41. Автентифікація у протоколі IKE • Протокол IKE передбачає кілька способів автентифікації • Коли спільно використовуються одні й ті ж ключі • Всі хост-системи (або шлюзи VPN) володіють одними й тими ж таємними ключами • IKE автентифікує різних учасників обміну по хешу ключа • При використанні криптографії з відкритим ключем • Кожна сторона генерує випадкове число і шифрує його відкритим ключем іншої сторони • Автентифікація відбувається, коли інша сторона може розрахувати хеш-функцію цього випадкового числа і надіслати результат першій стороні • Технології цифрового підпису • Кожний пристрій “підписує” набори даних, що відсилає іншій стороні • Цей метод подібний до шифрування відкритим ключем, але додатково забезпечує захист від відмовлення від авторства • При використанні асиметричної криптографії (цифровий підпис, шифрування відкритим ключем), необхідно використання цифрових сертифікатів, що підтверджують взаємну відповідність і справжність відкритих та секретних ключів • Протокол IKE дозволяє отримати доступ до сертифікату в односторонньому порядку або у формі обміну при виконанні сторонами процедури IKE

42. Захист віртуальних каналів на сеансовому рівні • Сеансовий рівень є найвищим рівнем моделі взаємодії відкритих систем, на якому можливо формування захищених віртуальних каналів • Побудова VPN на цьому рівні дозволяє досягти: • найбільшої функціональної повноти захисту інформаційного обміну, • надійності контролю доступу, • простоти налаштовування системи безпеки. • При побудові захищених віртуальних мереж на сеансовому рівні є можливість здійснити: • криптографічний захист інформації, включаючи автентифікацію • найбільшого поширення дістав протокол SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security), який був розроблений компанією Netscape Communications • деяких функцій посередництва між сторонами, що взаємодіють (саме сеансовий рівень відповідає за встановлення логічних з’єднань і керування ними) • IETFприйняла в якості стандарту протокол SOCKS

43. Прозорість захисту віртуальних каналів на сеансовому рівні • Протоколи формування захищених віртуальних каналів на сеансовому рівні є прозорими для прикладних протоколів захисту, а також для протоколів прикладного рівня, таких як HTTP, FTP, POP3, SMTP • З іншого боку, на сеансовому рівні існує залежність від програм, які реалізують високорівневі протоколи • На відміну від еталонної моделі OSI, у стеці протоколів TCP/IP розрізняють лише чотири рівні • Функції сеансового рівня можуть реалізовуватись або протоколами транспортного рівня (TCP), або протоколами верхнього (прикладного) рівня • Реалізація протоколів захисту інформаційного обміну, що відносяться до сеансового рівня, у багатьох випадках вимагає внесення змін у високорівневі мережеві програмні засоби

44. Протокол SSL/TLS • Протокол Secure Sockets Layer / Transport Layer Security орієнтований на захист інформаційного обміну між клієнтом і сервером комп’ютерної мережі • Версія TLS 1.0 фактично є розвитком версії SSL 3.0 і мало відрізняється від неї, хоча розробники попереджають про відсутність сумісності • Специфікація SSL 3.0 – Netscape Communications, 1996http://wp.netscape.com/eng/ssl3/ • RFC-4346, The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.1 / T. Dierks, E. Rescorla. – April 2006 • RFC-4366, Transport Layer Security (TLS) Extensions / S. Blake-Wilson, M. Nystrom, D.Hopwood, J. Mikkelsen, T. Wright. – April 2006 • SSL став загальновизнаним стандартом захисту в Інтернет та інтранет-мережах і практично витіснив конкуруючі технології шифрування на прикладному рівні, такі як, наприклад, Secure HTTP (SHTTP) • Основу протоколу складає технологія комплексного використання асиметричних і симетричних криптосистем • Як базові використовуються криптографічні алгоритми: • для асиметричного шифрування – RSA, • для симетричного шифрування – RC2, RC4, DES та потрійний DES (Triple DES), • для хешування – MD5 і SHA-1. • Починаючи з версії SSL 3.0 набір криптографічних алгоритмів може розширюватись • Для автентифікації сторін, що взаємодіють, і для криптографічного захисту ключа симетричного шифрування застосовуються цифрові сертифікати відкритих ключів, що відповідають стандарту X.509

45. Процедура встановлення SSL-сесії • У відповідності до протоколу SSL криптозахищені тунелі утворюються між кінцевими точками віртуальної мережі. Ініціаторами кожного тунелю є клієнт і сервер. Протокол SSL передбачає дві стадії їхньої взаємодії: • встановлення SSL-сесії • захищена взаємодія • Процедура встановлення SSL-сесії називається “рукостисканням”. Вона виконується за протоколом рукостискання (Handshake Protocol), який входить до складу SSL. В ході цієї процедури вирішуються такі завдання: • автентифікація сторін; • узгодження криптографічних алгоритмів та алгоритмів стискання, які будуть використовуватись при захищеному інформаційному обміні; • формування спільного секретного майстер-ключа; • генерація на основі майстер-ключа спільних секретних сеансових ключів для криптозахисту інформаційного обміну. • У версії SSL 3.0 підтримуються три режими автентифікації: • взаємна автентифікація сторін; • одностороння автентифікація сервера без автентифікації клієнта; • повна анонімність. • В останньому режимі реалізується захищений обмін між клієнтом і сервером, але не надається жодних гарантій щодо автентичності сторін, що взаємодіють.

46. Послідовність процедури автентифікації – 1/4 • Наведено послідовність процедури автентифікації, що відповідає другому режиму (автентифікація сервера без автентифікації клієнта) • Клієнт надсилає серверу запит на встановлення захищеного з’єднання. У запиті передається: • поточний час і дата; • випадкова послідовність RAND_CL; • набір алгоритмів симетричного шифрування та алгоритмів обчислення хеш-функцій, які підтримує клієнт; • набір алгоритмів стискання, які підтримує клієнт. • Сервер надсилає у відповідь узгоджений набір параметрів, який містить: • ідентифікатор SSL-сесії; • обрані криптографічні алгоритми з числа тих, що запропонував клієнт (якщо запропоновані алгоритми чи їхні параметри з якихось причин не влаштовують сервер, то сесія закривається); • сертифікат сервера, завірений цифровим підписом центру сертифікації; • випадкову послідовність RAND_SERV.

47. Послідовність процедури автентифікації – 2/4 • Клієнт, використовуючи відкритий ключ центра сертифікації, здійснює перевірку одержаного сертифіката сервера • Якщо перевірка дає негативний результат, то сесія закривається • Якщо результат позитивний, то клієнт здійснює такі дії: • виробляє випадкову 48-байтну послідовність Pre-MasterSecret, зашифровує її на відкритому ключі сервера, який містився в сертифікаті сервера, і надсилає її серверу; • використовуючи обраний сервером алгоритм хешування, виробляє спільний таємний майстер-ключ (MasterSecret), використовуючи для цього послідовності Pre-MasterSecret, RAND_SERV і RAND_CL; • використовуючиMasterSecret, обчислює сеансові таємні ключі для симетричного шифрування і обчислення хеш-функцій; • переходить у режим захищеної взаємодії.

48. Послідовність процедури автентифікації – 3/4 • Сервер, отримавши зашифровану послідовність Pre-MasterSecret, розшифровує її, користуючись своїм таємним ключем, а далі виконує такі операції: • точно так, як і клієнт, використовуючи обраний алгоритм хешування, виробляє спільний таємний майстер-ключ (MasterSecret), використовуючи для цього послідовності Pre-MasterSecret, RAND_SERV і RAND_CL; • оскільки і алгоритм і вихідні послідовності ті ж самі, що й у клієнта, результат (MasterSecret) повинен бути ідентичним • точно так, як і клієнт, використовуючиMasterSecret, обчислює сеансові таємні ключі для симетричного шифрування і обчислення хеш-функцій; • знову ж, результати повинні бути ідентичні тим, що отримав клієнт • переходить у режим захищеної взаємодії.

49. Послідовність процедури автентифікації – 4/4 • Клієнт і сервер здійснюють перевірку ідентичності параметрів SSL-сесії (ключів): • клієнт формує тестове повідомлення із: • тих даних, що він відправляв серверу на кроці 1, • тих даних, що він одержав від сервера на кроці 2, • послідовності MasterSecret; • далі він формує код перевірки цілісності повідомлення (MAC), зашифровує повідомлення на спільному таємному сеансовому ключі і надсилає серверу; • сервер аналогічним чином формує тестове повідомлення і надсилає його клієнту; • кожна із сторін розшифровує одержане тестове повідомлення і здійснює перевірку цілісності. • В разі успіху перевірки ідентичності параметрів SSL-сесія вважається встановленою і сторони розпочинають захищену взаємодію • В ході подальшої захищеної взаємодії • Кожна з сторін при відправленні кожного повідомлення формує MAC-код для перевірки цілісності повідомлення, а потім зашифровує повідомлення разом з MAC-кодом • При одержанні кожного повідомлення воно розшифровується і здійснюється перевірка його цілісності. • В разі виявлення порушення цілісності повідомлення SSL-сесія закривається

50. Протокол SOCKS • Протокол SOCKS був розроблений у 1990 році для організації посередництва при взаємодії між клієнт-серверними застосуваннями на сеансовому рівні моделі OSI • SOCKS може застосовуватись для реалізації багатьох функцій посередництва, таких як • трансляція мережних адрес (Network Address Translation,NAT), • контроль за напрямками інформаційних потоків, • розмежування доступу в залежності від атрибутів користувачів та інформації. • У порівнянні з посередницькими функціями, що реалізуються на прикладному рівні, SOCKS пропонує більшу швидкодію та незалежність від високорівневих протоколів, таких як HTTP, FTP, POP3, SMTP тощо. • Протокол SOCKS не залежить від операційних систем, а також не прив’язаний до протоколу IP