Файл: В дипломе также представлены технологии создания виртуальных.docx
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 792
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
специальное применение алгоритма MD5: в процессе формирования AHпоследовательно вычисляется хэш–функция от объединения самого пакета инекоторого предварительно согласованного ключа, а затем от объединенияполученного результата и преобразованного ключа. Данный механизмприменяется по умолчанию в целях обеспечения всех реализаций IPv6, покрайней мере, одним общим алгоритмом, не подверженным экспортнымограничениям.Заголовок ESPВ случае использования инкапсуляции зашифрованных данных заголовокESP является последним в ряду опциональных заголовков, "видимых" в пакете.Поскольку основной целью ESP является обеспечение конфиденциальностиданных, разные виды информации могут требовать применения существенноразличных алгоритмов шифрования. Следовательно, формат ESP можетпретерпевать значительные изменения в зависимости от используемыхкриптографических алгоритмов (Рисунок 2.5).Рисунок 2.5 – Формат заголовка ESP37 Тем не менее, можно выделить следующие обязательные поля: SPI,указывающее на контекст безопасности и Sequence Number Field, содержащеепоследовательный номер пакета. Поле "ESP Authentication Data" (контрольнаясумма), не является обязательным в заголовке ESP. Получатель пакета ESPрасшифровывает ESP заголовок и использует параметры и данныеприменяемого алгоритма шифрования для декодирования информациитранспортного уровня.Различают два режима применения ESP и AH (а также их комбинации) –транспортный и туннельный.Транспортный режимТранспортный режим используется для шифрования поля данных IPпакета, содержащего протоколы транспортного уровня (TCP, UDP, ICMP),которое, в свою очередь, содержит информацию прикладных служб. Примеромприменения транспортного режима является передача электронной почты. Всепромежуточные узлы на маршруте пакета от отправителя к получателюиспользуют только открытую информацию сетевого уровня и, возможно,
некоторые опциональные заголовки пакета (в IPv6).
Недостатком
транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных
отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа
трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и
направлениях передачи информации, области интересов абонентов,
расположение руководителей.
Туннельный режим
Туннельный режим предполагает шифрование всего пакета, включая
заголовок сетевого уровня. Туннельный режим применяется в случае
необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним
миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета,
использующего туннельный режим, заполняются межсетевым экраном
организации и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При
передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в
качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана.
После расшифровки межсетевым экраном начального заголовка сетевого
уровня пакет направляется получателю.
Протокол IPSec можно использовать как в транспортном, так и в
туннельном режиме (Рисунок 2.6). В первом случае заголовок IPSec
размещается между сетевым (IP) и транспортным (TCP или UDP) заголовками
обычного IP–пакета. Транспортный режим разработан для применения на
оконечных системах. Работа в этом режиме отражается на всех входящих в
группу системах и в большинстве случаев требуется перепрограммирование
приложений.
38
Рисунок 2.6 – Инкапсуляция протоколовSecurity AssociationsSecurity Association (SA) – это соединение, которое предоставляет службыобеспечения безопасности трафика, который передаётся через него. Двакомпьютера на каждой стороне SA хранят режим, протокол, алгоритмы иключи, используемые в SA. Каждый SA используется только в одномнаправлении. Для двунаправленной связи требуется два SA. Каждый SAреализует один режим и протокол; таким образом, если для одного пакетанеобходимо использовать два протокола (как например AH и ESP), тотребуется два SA.Политика безопасностиПолитика безопасности хранится в SPD (База данных политикибезопасности). SPD может указать для пакета данных одно из трёх действий:отбросить пакет, не обрабатывать пакет с помощью IPSec, обработать пакет спомощью IPSec. В последнем случае SPD также указывает, какой SAнеобходимо использовать (если, конечно, подходящий SA уже был создан) илиуказывает, с какими параметрами должен быть создан новый SA.SPD является очень гибким механизмом управления, который допускаеточень хорошее управление обработкой каждого пакета. Пакетыклассифицируются по большому числу полей, и SPD может проверятьнекоторые или все поля для того, чтобы определить соответствующее действие.Это может привести к тому, что весь трафик между двумя машинами будетпередаваться при помощи одного SA, либо отдельные SA будут использоватьсядля каждого приложения, или даже для каждого TCP соединения.39 ISAKMP/OakleyПротокол ISAKMP определяет общую структуру протоколов, которыеиспользуются для установления SA и для выполнения других функций
управления ключами. ISAKMP
поддерживает несколько Областей
Интерпретации (DOI), одной из которых является IPSec–DOI. ISAKMP не
определяет законченный протокол, а предоставляет "строительные блоки" для
различных DOI и протоколов обмена ключами.
Протокол Oakley – это протокол определения ключа, использующий
алгоритм замены ключа Диффи–Хеллмана. Протокол Oakley поддерживает
идеальную прямую безопасность (Perfect Forward Secrecy – PFS). Наличие PFS
означает невозможность расшифровки всего траффика при компрометации
любого ключа в системе.
IKE
IKE – протокол обмена ключами по умолчанию для ISAKMP, на данный
момент являющийся единственным. IKE находится на вершине ISAKMP и
выполняет, собственно, установление как ISAKMP SA, так и IPSec SA. IKE
поддерживает набор различных примитивных функций для использования в
протоколах. Среди них можно выделить хэш–функцию и псевдослучайную
функцию (PRF).
Хэш–функция
–
это функция, устойчивая к коллизиям. Под
устойчивостью к коллизиям понимается тот факт, что невозможно найти два
разных сообщения m1 и m2, таких, что H(m1)=H(m2), где H – хэш функция.
Что касается псеводслучайных функций, то в настоящее время вместо
специальных PRF используется хэш функция в конструкции HMAC (HMAC –
механизм аутентификации сообщений с использованием хэш функций). Для
определения HMAC нам понадобится криптографическая хэш функция
(обозначим её как H) и секретный ключ K. Мы предполагаем, что H является
хэш функцией, где данные хэшируются с помощью процедуры сжатия,
последовательно применяемой к последовательности блоков данных. Мы
обозначим за B длину таких блоков в байтах, а длину блоков, полученных в
результате хэширования – как L (L
или равную B. Если приложение использует ключи большей длины, сначала мы
должны хэшировать сам ключ с использованием H, и только после этого
использовать полученную строку длиной L байт, как ключ в HMAC. В обоих
случаях рекомендуемая минимальная длина для K составляет L байт.
Из описания следует, что IKE использует для аутентификации сторон
HASH величины.
2.4 Атаки на AH, ESP и IKE
Все виды атак на компоненты IPSec можно разделить на следующие
группы: атаки, эксплуатирующие конечность ресурсов системы (типичный
пример – атака "Отказ в обслуживании", Denial–of–service или DOS–атака),
40
атаки, использующие особенности и ошибки конкретной реализации IPSec и,наконец, атаки, основанные на слабостях самих протоколов. AH и ESP. Еслииспользуемый криптоалгоритм стоек, а определенный с ним трансформ невносит дополнительных слабостей (это не всегда так, поэтому правильнеерассматривать стойкость всей системы – Протокол–Трансформ–Алгоритм), то сэтой стороны все нормально. Что остается? Replay Attack – нивелируется засчет использования Sequence Number (в одном единственном случае это неработает – при использовании ESP без аутентификации и без AH). Далее,порядок выполнения действий (сначала шифрация, потом аутентификация)гарантирует быструю отбраковку "плохих" пакетов (более того, именно такойпорядок действий наиболее безопасен, обратный порядок в некоторых, правдаочень частных случаях, может привести к потенциальным дырам вбезопасности; к счастью, ни SSL, ни IKE, ни другие распространенныепротоколы с порядком действий "сначала аутентифицировать, потомзашифровать", к этим частным случаям не относятся). Остается Denial–Of–Service атака. Как известно, это атака, от которой не существует полнойзащиты. Тем не менее, быстрая отбраковка плохих пакетов и отсутствие какой–либо внешней реакции на них (согласно RFC) позволяют более–менее хорошосправляться с этой атакой. В принципе, большинству известным сетевыматакам (sniffing, spoofing, hijacking и т.п.) AH и ESP при правильном ихприменении успешно противостоят. С IKE несколько сложнее. Протокол оченьсложный, тяжел для анализа. Кроме того, в силу опечаток (в формулевычисления HASH_R) при его написании и не совсем удачных решений (тот жеHASH_R и HASH_I) он содержит несколько потенциальных "дыр" (вчастности, в первой фазе не все Payload в сообщении аутентифицируются),впрочем, они не очень серьезные и ведут, максимум, к отказу в установлениисоединения. От атак типа replay, spoofing, sniffing, hijacking IKE более–менееуспешно защищается. С криптографией несколько сложнее, – она не вынесена,как в AH и ESP, отдельно, а реализована в самом протоколе. Тем не менее, при
использовании стойких алгоритмов и примитивов (PRF), проблем быть недолжно. В какой–то степени можно рассматривать как слабость IPsec то, что вкачестве единственного обязательного к реализации криптоалгоритма внынешних спецификациях указывается DES (это справедливо и для ESP, и дляIKE), 56 бит ключа которого уже не считаются достаточными. Тем не менее,это чисто формальная слабость – сами спецификации являются алгоритмо–независимыми, и практически все известные вендоры давно реализовали 3DES(а некоторые уже и AES).Таким образом, при правильной реализации, наиболее"опасной" атакой остается Denial–Of–Service [18].413 Проектирование сети с подключением удаленных филиалов имобильных сотрудников с использованием технологии VPN для ТОО“TNS–INTEC”3.1 Место реализации проектаТОО "TNS–INTEC" с момента своего образования в 1997 году являетсянаучно–производственной фирмой, основная сфера деятельности которойсостоит в разработке, проектировании, производстве, поставке и монтажекомплексных средств автоматизации и энергетики в различных областяхпромышленности (Рисунок 3.1).Рисунок 3.1 – Логотип фирмыЦелью организации является обеспечение растущего казахстанскогорынка системами автоматизации и электротехнического оборудования спомощью внедрения лучших мировых технологий и стандартов, повышаякритерии производственной эффективности для местных производителей,иностранных инвесторов и частных предпринимателей.TNS–Intec является научно–производственной фирмой, основная сферадеятельности которой состоит в разработке, проектировании, производстве,поставке и монтаже комплексных средств автоматизации и энергетики вразличных областях промышленности. Основные направления деятельности:решение комплекса задач по автоматизации технологических процессов вобласти добычи и транспортировки нефти и газа; разработка и внедрениеАСКУЭ, разработка и внедрение автоматизированных систем управления
некоторые опциональные заголовки пакета (в IPv6).
Недостатком
транспортного режима является отсутствие механизмов скрытия конкретных
отправителя и получателя пакета, а также возможность проведения анализа
трафика. Результатом такого анализа может стать информация об объемах и
направлениях передачи информации, области интересов абонентов,
расположение руководителей.
Туннельный режим
Туннельный режим предполагает шифрование всего пакета, включая
заголовок сетевого уровня. Туннельный режим применяется в случае
необходимости скрытия информационного обмена организации с внешним
миром. При этом, адресные поля заголовка сетевого уровня пакета,
использующего туннельный режим, заполняются межсетевым экраном
организации и не содержат информации о конкретном отправителе пакета. При
передаче информации из внешнего мира в локальную сеть организации в
качестве адреса назначения используется сетевой адрес межсетевого экрана.
После расшифровки межсетевым экраном начального заголовка сетевого
уровня пакет направляется получателю.
Протокол IPSec можно использовать как в транспортном, так и в
туннельном режиме (Рисунок 2.6). В первом случае заголовок IPSec
размещается между сетевым (IP) и транспортным (TCP или UDP) заголовками
обычного IP–пакета. Транспортный режим разработан для применения на
оконечных системах. Работа в этом режиме отражается на всех входящих в
группу системах и в большинстве случаев требуется перепрограммирование
приложений.
38
Рисунок 2.6 – Инкапсуляция протоколовSecurity AssociationsSecurity Association (SA) – это соединение, которое предоставляет службыобеспечения безопасности трафика, который передаётся через него. Двакомпьютера на каждой стороне SA хранят режим, протокол, алгоритмы иключи, используемые в SA. Каждый SA используется только в одномнаправлении. Для двунаправленной связи требуется два SA. Каждый SAреализует один режим и протокол; таким образом, если для одного пакетанеобходимо использовать два протокола (как например AH и ESP), тотребуется два SA.Политика безопасностиПолитика безопасности хранится в SPD (База данных политикибезопасности). SPD может указать для пакета данных одно из трёх действий:отбросить пакет, не обрабатывать пакет с помощью IPSec, обработать пакет спомощью IPSec. В последнем случае SPD также указывает, какой SAнеобходимо использовать (если, конечно, подходящий SA уже был создан) илиуказывает, с какими параметрами должен быть создан новый SA.SPD является очень гибким механизмом управления, который допускаеточень хорошее управление обработкой каждого пакета. Пакетыклассифицируются по большому числу полей, и SPD может проверятьнекоторые или все поля для того, чтобы определить соответствующее действие.Это может привести к тому, что весь трафик между двумя машинами будетпередаваться при помощи одного SA, либо отдельные SA будут использоватьсядля каждого приложения, или даже для каждого TCP соединения.39 ISAKMP/OakleyПротокол ISAKMP определяет общую структуру протоколов, которыеиспользуются для установления SA и для выполнения других функций
управления ключами. ISAKMP
поддерживает несколько Областей
Интерпретации (DOI), одной из которых является IPSec–DOI. ISAKMP не
определяет законченный протокол, а предоставляет "строительные блоки" для
различных DOI и протоколов обмена ключами.
Протокол Oakley – это протокол определения ключа, использующий
алгоритм замены ключа Диффи–Хеллмана. Протокол Oakley поддерживает
идеальную прямую безопасность (Perfect Forward Secrecy – PFS). Наличие PFS
означает невозможность расшифровки всего траффика при компрометации
любого ключа в системе.
IKE
IKE – протокол обмена ключами по умолчанию для ISAKMP, на данный
момент являющийся единственным. IKE находится на вершине ISAKMP и
выполняет, собственно, установление как ISAKMP SA, так и IPSec SA. IKE
поддерживает набор различных примитивных функций для использования в
протоколах. Среди них можно выделить хэш–функцию и псевдослучайную
функцию (PRF).
Хэш–функция
–
это функция, устойчивая к коллизиям. Под
устойчивостью к коллизиям понимается тот факт, что невозможно найти два
разных сообщения m1 и m2, таких, что H(m1)=H(m2), где H – хэш функция.
Что касается псеводслучайных функций, то в настоящее время вместо
специальных PRF используется хэш функция в конструкции HMAC (HMAC –
механизм аутентификации сообщений с использованием хэш функций). Для
определения HMAC нам понадобится криптографическая хэш функция
(обозначим её как H) и секретный ключ K. Мы предполагаем, что H является
хэш функцией, где данные хэшируются с помощью процедуры сжатия,
последовательно применяемой к последовательности блоков данных. Мы
обозначим за B длину таких блоков в байтах, а длину блоков, полученных в
результате хэширования – как L (L
или равную B. Если приложение использует ключи большей длины, сначала мы
должны хэшировать сам ключ с использованием H, и только после этого
использовать полученную строку длиной L байт, как ключ в HMAC. В обоих
случаях рекомендуемая минимальная длина для K составляет L байт.
Из описания следует, что IKE использует для аутентификации сторон
HASH величины.
2.4 Атаки на AH, ESP и IKE
Все виды атак на компоненты IPSec можно разделить на следующие
группы: атаки, эксплуатирующие конечность ресурсов системы (типичный
пример – атака "Отказ в обслуживании", Denial–of–service или DOS–атака),
40
использовании стойких алгоритмов и примитивов (PRF), проблем быть недолжно. В какой–то степени можно рассматривать как слабость IPsec то, что вкачестве единственного обязательного к реализации криптоалгоритма внынешних спецификациях указывается DES (это справедливо и для ESP, и дляIKE), 56 бит ключа которого уже не считаются достаточными. Тем не менее,это чисто формальная слабость – сами спецификации являются алгоритмо–независимыми, и практически все известные вендоры давно реализовали 3DES(а некоторые уже и AES).Таким образом, при правильной реализации, наиболее"опасной" атакой остается Denial–Of–Service [18].413 Проектирование сети с подключением удаленных филиалов имобильных сотрудников с использованием технологии VPN для ТОО“TNS–INTEC”3.1 Место реализации проектаТОО "TNS–INTEC" с момента своего образования в 1997 году являетсянаучно–производственной фирмой, основная сфера деятельности которойсостоит в разработке, проектировании, производстве, поставке и монтажекомплексных средств автоматизации и энергетики в различных областяхпромышленности (Рисунок 3.1).Рисунок 3.1 – Логотип фирмыЦелью организации является обеспечение растущего казахстанскогорынка системами автоматизации и электротехнического оборудования спомощью внедрения лучших мировых технологий и стандартов, повышаякритерии производственной эффективности для местных производителей,иностранных инвесторов и частных предпринимателей.TNS–Intec является научно–производственной фирмой, основная сферадеятельности которой состоит в разработке, проектировании, производстве,поставке и монтаже комплексных средств автоматизации и энергетики вразличных областях промышленности. Основные направления деятельности:решение комплекса задач по автоматизации технологических процессов вобласти добычи и транспортировки нефти и газа; разработка и внедрениеАСКУЭ, разработка и внедрение автоматизированных систем управления