Файл: Технические и организационные подходы к защите VoIP систем предприятия.pdf

Глава 3. Анализ методов защиты корпоративной сети IP – телефонии от внешних угроз

Конфиденциальность и безопасность являются обязательными требованиями для любой телефонной сети. В настоящее время в связи с бурным развитием глобальных компьютерных сетей, и в том числе сетей Интернет-телефонии, обеспечение безопасности передачи информации становится еще более актуальным. Рассмотрим методы защиты, позволяющие повысить безопасность использования сети IP-телефонии.

3.1. Методы криптографической защиты информации

Основой любой защищенной связи является криптография. Криптографией называется технология составления и расшифровки закодированных сообщений. Кроме того, криптография является важной составляющей для механизмов аутентификации, целостности и конфиденциальности. Обычно криптографические механизмы существуют в виде алгоритма (математической функции) и секретной величины (ключа). Алгоритмы широко известны, в секрете необходимо держать только криптографические ключи. Причем чем больше битов в таком ключе, тем менее он уязвим.

В системах обеспечения безопасности используются три основных криптографических метода:

• симметричное шифрование;
• асимметричное шифрование;
• односторонние хэш-функции.

Все существующие технологии аутентификации, целостности и конфиденциальности созданы на основе именно этих трех методов. Например, цифровые подписи можно представить в виде сочетания асимметричного шифрования с алгоритмом односторонней хэш-функции для поддержки аутентификации и целостности данных.

Безопасной хэш-функцией называется функция, которую легко рассчитать, но обратное восстановление, которой требует непропорционально больших усилий. Входящее сообщение пропускается через математическую функцию (хэш-функцию), и в результате на выходе получают некую последовательность битов. Эта последовательность называется «хэш» (или «результат обработки сообщения»). Этот процесс невозможно восстановить.

Хэш-функция принимает сообщение любой длины и выдает на выходе хэш фиксированной длины.

Обычные хэш-функции включают:

• алгоритм Message Digest 4 (MD4);
• алгоритм Message Digest 5 (MD5);
• алгоритм безопасного хэша (Secure Hash Algorithm — SHA).

Цифровая подпись представляет собой зашифрованный хэш, который добавляется к документу. Она может использоваться для аутентификации отправителя и целостности документа. Цифровые подписи можно создавать с помощью сочетания хэш-функций и криптографии общих ключей.

Цифровым сертификатом называется сообщение с цифровой подписью, которое в настоящее время обычно используется для подтверждения действительности общего ключа. Цифровой сертификат в стандартном формате X.509 включает следующие элементы:

• номер версии;
• серийный номер сертификата;
• эмитент информации об алгоритме;
• эмитент сертификата;
• даты начала и окончания действия сертификата;
• информация об алгоритме общего ключа субъекта сертификата;

Функции шифрования и дешифрования в зависимости от алгоритма могут быть одинаковыми или, что чаще всего, разными, причем процесс дешифрования является инверсией процесса шифрования.

3. 2. Защита от прослушивания

Среди всего многообразия способов несанкционированного перехвата информации особое место занимает анализ трафика в сети доступа, поскольку сеть доступа - самый первый и самый удобный источник связи между абонентами в реальном масштабе времени, и при этом самый незащищенный.

Виртуальные ЛВС снижают в известной степени риск прослушивания телефонных разговоров, однако, в случае перехвата речевых пакетов анализатором восстановление записи разговора для специалиста дело нехитрое. Главным образом, виртуальные ЛВС способны обеспечить защиту от внешних вторжений, но защитить от атаки, инициированной изнутри сети, могут быть не способны. Человек, находящийся внутри периметра сети, может подключить компьютер прямо к разъему настенной розетки, сконфигурировать его как элемент виртуальной ЛВС системы IP-телефонии и начать атаку.

Наиболее совершенный способ противодействия подобным манипуляциям — использование IP-телефонов со встроенными средствами шифрования. Кроме того, дополнительную защиту обеспечивает шифрование трафика между телефонами и шлюзами. На сегодняшний день практически все производители, предлагают встроенные средства шифрования для информационных потоков и сигнализации.

Шифрование трафика является наиболее логичным решением для защиты от прослушивания разговоров, но такая функциональность несет и ряд трудностей, которые необходимо учитывать при построении защищенной связи. Основной проблемой может быть задержка, добавляемая процессом зашифровывания и расшифровывания трафика. При работе в локальной сети подобная проблема, как правило, не дает о себе знать, но при связи через территориально-распределенную сеть способна доставлять неудобства. К тому же шифрование сигнализации, происходящее на прикладном уровне, может затруднить работу межсетевых экранов. В случае применения потокового шифрования задержки гораздо ниже, чем при использовании блочных шифров, хотя полностью от них избавиться не удастся. Вариантом решения проблемы могут служить более быстрые алгоритмы или включение механизмов QoS в модуль шифрования.

Структурная схема передачи данных в открытом канале показана на рисунке.

Рисунок 1. Передача данных в открытом канале данных

Рисунок 2. Передача данных в полузакрытом канале данных

Основная проблема, с которой сталкиваются пользователи сетей, где применяется сквозное шифрование, связана с тем, что служебная информация, используемая для установления соединения, передается по сети в незашифрованном виде. Опытный криптоаналитик может извлечь для себя массу полезной информации, зная кто с кем, как долго и в какие часы общается через сеть доступа. Для этого ему даже не потребуется быть в курсе предмета общения.

По сравнению с канальным, сквозное шифрование характеризуется более сложной работой с ключами, поскольку каждая пара пользователей должна быть снабжена одинаковыми ключами, прежде чем они смогут связаться друг с другом. А поскольку криптографический алгоритм реализуется на верхних уровнях модели OSI, приходится также сталкиваться со многими существенными различиями в коммуникационных протоколах и интерфейсах сети доступа. Все это затрудняет практическое применение сквозного шифрования.

Ни сквозное, ни канальное шифрование по отдельности уже не удовлетворяют современным требованиям по безопасности. При использовании этих методов злоумышленник может перехватывать адресную информацию, вести мониторинг передаваемых данных, несанкционированно подключаться к линии, искажать передаваемую информацию.

В современных сетях IP-телефонии используется комбинация канального и сквозного шифрования. Этот метод удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым сетям IP-телефонии. При этом, может закрывается вся передаваемая по каналу связи информация.

Комбинация канального и сквозного шифрования данных в сети доступа обходится значительно дороже, чем каждое из них по отдельности. Однако именно такой подход позволяет наилучшим образом защитить данные, передаваемые по сети. Шифрование в каждом канале связи не позволяет злоумышленнику анализировать служебную информацию, используемую для маршрутизации. А сквозное шифрование уменьшает вероятность доступа к незашифрованным данным в узлах сети. При этом злоумышленник может проводить анализ только открыто передаваемых данных, но не может нелегально использовать линию связи.

Структурная схема передачи данных в закрытом канале показана на рисунке.

Рисунок 3. Передача данных в закрытом канале данных

При занятии линии (получении сигнала вызова от АТС) происходит автоматический переход в закрытый режим связи (А1, К1). После перехода в закрытый режим, абонентский комплект (АК) или криптографический модуль перед АК АТС аутентифицирует КСЗИ. Данный шаг необходим для устранения возможности несанкционированного использования линии. После проведения аутентификации возможен выход из закрытого режима. При вызове со стороны вызывающего абонента, АТС принимает адресную информацию, устанавливает соединение. При ответе удаленной КСЗИ возможны два варианта: аутентификации удаленной КСЗИ и переход в закрытый режим (А2, К2) либо переход в закрытый режим (А2, К2) и аутентификация удаленной КСЗИ. Аутентификация удаленной КСЗИ необходима для противодействия атаке, при которой удаленная КСЗИ злоумышленника при помощи перекоммутации выдает себя за КСЗИ легального пользователя. После удачной аутентификации удаленной КСЗИ также возможен выход из защищенного режима (отказ от вхождение в защищенный режим). Также при передаче данных необходимо проводить т.н. проверку обратного кода. Проверка обратного кода - представляет собой процедуру защиты, осуществляемую в процессе передачи данных. Заключается в том, что у удаленной КСЗИ периодически запрашивается идентифицирующая информация, которая и называется обратным кодом. Эта информация сравнивается с эталонной, сохраненной при аутентификации в начале сеанса связи. При несовпадении кодов передача блокируется. Проверкой обратного кода можно обнаружить факт изменения (перекоммутации) направлений выдачи данных или злоумышленного использования приемного устройства зарегистрированного (законного) корреспондента.

3.3 Технологии аутентификации

Под аутентификацией понимается процедура идентификации пользователя или конечного устройства (клиента, сервера, коммутатора, маршрутизатора, межсетевого экрана и т. д.). Как правило, за ней следует авторизация пользователя и конечного устройства. Наиболее простым способом аутентификации является использование паролей, но для поддержания высокого уровня безопасности пароли приходится часто менять. Методы использования одноразовых паролей применяются по-прежнему широко. Среди них можно отметить методы аутентификации по протоколу S/Key или при помощи специальных аппаратных средств (token password authentication). Механизм аутентификации по протоколу Point-to-Point Protocol (PPP) часто применяется в среде модемного доступа и включает использование протоколов Password Authentication Protocol (PAP), Challenge Handshake Protocol (CHAP) и Extensible Authentication Protocol (EAP). TACACS+ и Remote Access Dial-In User Service (RADIUS) - это протоколы, которые поддерживают масштабируемые решения в области аутентификации. Протокол Kerberos (Цербер) используется в ограниченных областях для поддержки единой точки входа в сеть.

Система одноразовых паролей S/Key, определенная в RFC 1760, представляет собой систему генерирования одноразовых паролей. Система S/Key обеспечивает авторизованным пользователям безопасный доступ к сетям, в то же время защищая такие сети и пользователей от использования паролей, полученных путем электронного прослушивания сети неавторизованными лицами.

Для доступа к удаленным компьютерным ресурсам применяются различные механизмы аутентификации. Традиционным способом аутентификации является аутентификация по имени ( login name ) и паролю ( password ). Обычно при этом имя и пароль передаются в открытом виде, т. е. без использования каких-либо методов шифрования. Таким образом, имена пользователей и пароли могут быть получены злоумышленником простым методом прослушивания сетевого трафика и разбора сетевых пакетов и в дальнейшем использованы для получения доступа. Этот тип атаки называется пассивной атакой.

S/Key - это система клиент-сервер. Сервер генерирует отклик после получения от клиента login-запроса. Отклик сервера содержит некоторый номер, применяющийся при генерации пароля, и базовую последовательность, называемую "зерном" ( seed ). В ответ клиент генерирует соответствующий одноразовый пароль, используя комбинацию своего персонального пароля ( users personal pass phrase ) и "зерна" ( seed ), содержащегося в отклике сервера, и посылает его серверу. После успешной авторизации клиент получает доступ к серверу и одноразовый пароль не может больше использоваться при следующем диалоге аутентификации. Так как в S/Key персональный пользовательский пароль ( user's private pass-phrase ) никогда не передается по сети и не хранится ни на серверной, ни на клиентской стороне, он не подвергается опасности похищения.