Особенности функционирования МЭ на различных уровнях модели OSI

МЭ поддерживают безопасность межсетевого взаимодействия на различных уровнях модели OSI. При этом функции защиты, выполняемые на разных уровнях эталонной модели, существенно отличаются друг от друга. Поэтому комплексный МЭ удобно представить в виде совокупности неделимых экранов, каждый из которых ориентирован на отдельный уровень модели OSI.

Чаще всего комплексный экран функционирует на сетевом, сеансовом и прикладном уровнях эталонной модели. Соответственно различают такие неделимые МЭ (рис. 9.5), как:
• экранирующий маршрутизатор;
• шлюз сеансового уровня (экранирующий транспорт);
• шлюз прикладного уровня (экранирующий шлюз).

Используемые в сетях протоколы (TCP/IP, SPX/IPX) не полностью соответствуют эталонной модели OSI, поэтому экраны перечисленных типов при выполнении своих функций могут охватывать и соседние уровни эталонной модели. Например, прикладной экран может осуществлять автоматическое зашифровывание сообщений при их передаче во внешнюю сеть, а также автоматическое расшифровывание криптографически закрытых принимаемых данных. В этом случае такой экран функционирует не только на прикладном уровне модели OSI, но и на уровне представления.

Шлюз сеансового уровня при своем функционировании охватывает транспортный и сетевой уровни модели OSI. Экранирующий маршрутизатор при анализе пакетов сообщений проверяет их заголовки не только сетевого, но и транспортного уровня.

МЭ указанных типов имеют свои достоинства и недостатки. Многие из используемых МЭ являются либо прикладными шлюзами, либо экранирующими маршрутизаторами, не обеспечивая полную безопасность межсетевого взаимодействия. Надежную защиту обеспечивают только комплексные межсетевые экраны, каждый из которых объединяет экранирующий маршрутизатор, шлюз сеансового уровня, а также прикладной шлюз.

Рассмотрим более детально особенности их функционирования.

Прикладной шлюз

Прикладной шлюз, называемый также экранирующим шлюзом, функционирует на прикладном уровне модели OSI, охватывая также уровень представления, и обеспечивает наиболее надежную защиту межсетевых взаимодействий. Защитные функции прикладного шлюза, как и шлюза сеансового уровня, относятся к функциям посредничества. Однако прикладной шлюз, в отличие от шлюза сеансового уровня, может выполнять существенно большее количество функций защиты, к которым относятся следующие:
• идентификация и аутентификация пользователей при попытке установления соединений через МЭ;
• проверка подлинности информации, передаваемой через шлюз;
• разграничение доступа к ресурсам внутренней и внешней сетей;
• фильтрация и преобразование потока сообщений, например динамический поиск вирусов и прозрачное шифрование информации;
• регистрация событий, реагирование на задаваемые события, а также анализ зарегистрированной информации и генерация отчетов;
• кэширование данных, запрашиваемых из внешней сети.

Поскольку функции прикладного шлюза относятся к функциям посредничества, этот шлюз представляет собой универсальный компьютер, на котором функционируют программные посредники (экранирующие агенты) — по одному для каждого обслуживаемого прикладного протокола (HTTP, FTP, SMTP, NNTP и др.). Программный посредник (application proxy)каждой службы TCP/IP ориентирован на обработку сообщений и выполнение функций защиты, относящихся именно к этой службе.

Прикладной шлюз перехватывает с помощью соответствующих экранирующих агентов входящие и исходящие пакеты, копирует и перенаправляет информацию, т. е. функционирует в качестве сервера-посредника, исключая прямые соединения между внутренней и внешней сетью (рис. 9.6).

Посредники, используемые прикладным шлюзом, имеют важные отличия от канальных посредников шлюзов сеансового уровня. Во-первых, посредники прикладного шлюза связаны с конкретными приложениями (программными серверами), во-вторых, они могут фильтровать поток сообщений на прикладном уровне модели OSI.

Прикладные шлюзы используют в качестве посредников специально разработанные для этой цели программные серверы конкретных служб TCP/IP — серверы HTTP, FTP, SMTP, NNTP и др. Эти программные серверы функционируют на МЭ в резидентном режиме и реализуют функции защиты, относящиеся к соответствующим службам TCP/IP.

Шлюз прикладного уровня обладает следующими достоинствами:

• обеспечивает высокий уровень защиты локальной сети благодаря возможности выполнения большинства функций посредничества;

• защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое число дополнительных проверок, уменьшая тем самым вероятность проведения успешных атак, возможных из-за недостатков программного обеспечения;

• при нарушении его работоспособности блокируется сквозное прохождение пакетов между разделяемыми сетями, в результате чего безопасность защищаемой сети не снижается из-за возникновения отказов.

К недостаткам прикладного шлюза относятся:

• высокие требования к производительности и ресурсоемко-сти компьютерной платформы;

• отсутствие «прозрачности» для пользователей и снижение пропускной способности при реализации межсетевых взаимодействий.

Варианты исполнения МЭ

Существует два основных варианта исполнения МЭ — программный и программно-аппаратный. В свою очередь программно-аппаратный вариант имеет две разновидности — в виде специализированного устройства и в виде модуля в маршрутизаторе или коммутаторе.

В настоящее время чаще используется программное решение, которое на первый взгляд выглядит более привлекательным. Это связано с тем, что для его применения достаточно, казалось бы, только приобрести программное обеспечение (ПО) МЭ и установить на любой компьютер, имеющийся в организации. Однако на практике далеко не всегда в организации находится свободный компьютер, удовлетворяющий достаточно высоким требованиям по системным ресурсам. Поэтому одновременно с приобретением ПО приобретается и компьютер для его установки. Затем следует процесс установки на компьютер операционной системы (ОС) и ее настройка, что также требует времени и оплаты работы установщиков. И только после этого устанавливается и настраивается ПО системы обнаружения атак. Нетрудно заметить, что использование обычного персонального компьютера далеко не так просто, как кажется на первый взгляд.

Поэтому в последние годы значительно возрос интерес к программно-аппаратным решениям, которые постепенно вытесняют «чисто» программные системы. Широкое распространение стали получать специализированные программно-аппаратные решения, называемые security appliance. Программно-аппаратный комплекс межсетевого экранирования обычно состоит из компьютера, а также функционирующих на нем ОС и специального ПО. Следует отметить, что это специальное ПО часто называют firewall. Используемый компьютер должен быть достаточно мощным и физически защищенным, например находиться в специально отведенном и охраняемом помещении. Кроме того, он должен иметь средства защиты от загрузки ОС с несанкционированного носителя. Программно-аппаратные комплексы используют специализированные или обычные ПО (как правило, на базе FreeBSD, Linux или MicrosoftWindows NT (2000)), «урезанные» для выполнения заданных функций и удовлетворяющие ряду требований:
• иметь средства разграничения доступа к ресурсам системы;
• блокировать доступ к компьютерным ресурсам в обход предоставляемого программного интерфейса;
• запрещать привилегированный доступ к своим ресурсам из локальной сети;
• содержать средства мониторинга/аудита любых административных действий.

Достоинства специализированных программно-аппаратных решений:

• простота внедрения в технологию обработки информации. Такие средства поставляются с заранее установленной и настроенной ОС и защитными механизмами, поэтому необходимо только подключить их к сети, что выполняется в течение нескольких минут;

• простота управления. Данные средства могут управляться с любой рабочей станции Windows 9х, NT, 2000 или Unix. Взаимодействие консоли управления с устройством осуществляется либо по стандартным протоколам, например Telnet или SNMP, либо при помощи специализированных или защищенных протоколов, например SSH или SSL;

• отказоустойчивость и высокая доступность. Исполнение МЭ в виде специализированного программно-аппаратного комплекса позволяет реализовать механизмы обеспечения не только программной, но и аппаратной отказоустойчивости и высокой доступности;

• высокая производительность и надежность. За счет исключения из ОС всех «ненужных» сервисов и подсистем, программно-аппаратный комплекс работает более эффективно с точки зрения производительности и надежности;

• специализация на защите. Решение только задач обеспечения сетевой безопасности не приводит к затратам ресурсов на выполнение других функций, например маршрутизации и т.п.

Эта статья была опубликована Пятница, 11 сентября, 2009 at 14:44 в рубрике Технологии межсетевых экранов. Вы можете следить за ответами через RSS 2.0 feed.