Протоколы формирования защищенных каналов на канальном уровне
Протоколы РРТР (Point-to-Point Tunneling Protocol), L2F (Layer-2 Forwarding) и L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) — это протоколы туннелирования канального уровня модели OSI. Общим свойством этих протоколов является то, что они используются для организации защищенного многопротокольного удаленного доступа к ресурсам корпоративной сети через открытую сеть, например через Интернет.
Все три протокола — РРТР, L2F и L2TP — обычно относят к протоколам формирования защищенного канала, однако этому определению точно соответствует только протокол РРТР, который обеспечивает туннелирование и шифрование передаваемых данных. Протоколы L2F и L2TP поддерживают только функции туннелирования. Для защиты туннелируемых данных в этих протоколах необходимо использовать некоторый дополнительный протокол, в частности IPSec.
Клиентское ПО обычно использует для удаленного доступа стандартный протокол канального уровня РРР (Point-to-Point Protocol). Протоколы РРТР, L2F иL2TP основываются на протоколе РРР и являются его расширениями. Первоначально протокол РРР, расположенный на канальном уровне, был разработан для инкапсуляции данных и их доставки по соединениям типа «точка—точка». Этот протокол служит также для организации асинхронных (например, коммутируемых) соединений. В частности, в настройках коммутируемого доступа удаленных систем Windows 2000 или Windows 9х обычно указывается подключение к серверу по протоколу РРР.
В набор РРР входят протокол управления соединением LCP (Link Control Protocol), ответственный за конфигурацию, установку, работу и завершение соединения «точка—точка», и протокол управления сетью NCP (Network Control Protocol), способный инкапсулировать в РРР протоколы сетевого уровня для транспортировки через соединение «точка—точка». Это позволяет одновременно передавать пакеты Novell IPX и Microsoft IP по одному соединению РРР.
Для доставки конфиденциальных данных из одной точки в другую через сети общего пользования сначала производится инкапсуляция данных с помощью протокола РРР, затем протоколы РРТР и L2TP выполняют шифрование данных и собственную инкапсуляцию. После того как туннельный протокол доставляет пакеты из начальной точки туннеля в конечную, выполняется деинкапсуляция.
На физическом и канальном уровнях протоколы РРТР и L2TP идентичны, но на этом их сходство заканчивается и начинаются различия.
Протокол РРТР
Протокол РРТР (Point-to-Point Tunneling Protocol), разработанный компанией Microsoft при поддержке других компаний, предназначен для создания защищенных виртуальных каналов при доступе удаленных пользователей к локальным сетям через Интернет. Он предполагает создание криптозащищенного туннеля на канальном уровне модели OSI как для случая прямого соединения удаленного компьютера с открытой сетью, так и для случая подсоединения его к открытой сети по телефонной линии через провайдера.
Протокол РРТР получил практическое распространение благодаря компании Microsoft, реализовавшей его в своих ОС Windows NT/2000. Некоторые производители МЭ и шлюзов VPN также поддерживают этот протокол. Протокол РРТР позволяет создавать защищенные каналы для обмена данными по протоколам IP, IPX или NetBEUI. Данные этих протоколов упаковываются в кадры РРР и затем инкапсулируются посредством протокола РРТР в пакеты протокола IP, с помощью которого переносятся в зашифрованном виде через любую сеть TCP/IP.
Пакеты, передаваемые в рамках сессии РРТР, имеют следующую структуру (рис. 11.1):
• заголовок канального уровня, используемый внутри Интернета, например заголовок кадра Ethernet;
• заголовок IP, содержащий адреса отправителя и получателя пакета;
• заголовок общего метода инкапсуляции для маршрутизации GRE (Generic Routing Encapsulation);
• исходный пакет РРР, включающий пакет IP, IPX или NetBEUI.
| Заголовок кадра передачи |
IP- заголовок |
GRE- заголовок |
РРР- заголовок |
Зашифрованные данные PPP |
Окончание кадра передачи |
Рис. 11.1. Структура пакета для пересылки по туннелю РРТР
Принимающий узел сети извлекает из пакетов IP кадры РРР, а затем извлекает из кадра РРР исходный пакет IP, IPX или NetBEUI и отправляет его по локальной сети конкретному адресату. Многопротокольность инкапсулирующих протоколов канального уровня, к которым относится протокол РРТР, является их важным преимуществом перед протоколами защищенного канала более высоких уровней. Например, если в корпоративной сети используютсяIPX или NetBEUI, применение протоколов IPSec или SSL просто невозможно, поскольку они ориентированы только на один протокол сетевого уровня IP.
Такой способ инкапсуляции обеспечивает независимость от протоколов сетевого уровня модели OS1 и позволяет осуществлять защищенный удаленный доступ через открытые IP-сети к любым локальным сетям (IP, IPX или NetBEUI), Согласно протоколу РРТР при создании защищенного виртуального канала производится аутентификация удаленного пользователя и шифрование передаваемых данных (рис. 11.2).
Для аутентификации удаленного пользователя могут использоваться различные протоколы, применяемые для РРР. В реализации РРТР, включенной компанией Microsoft в Windows 98/ NT/2000, поддерживаются следующие протоколы аутентификации: протокол распознавания по паролю PAP (Password Authentication Protocol), протокол распознавания при рукопожатии MSCHAP (Microsoft Challenge-Handshaking Authentication Protocol) и протоколраспознавания EAP-TLS (Extensible Authentication Protocol — Transport Layer Security). При использовании протокола PAP идентификаторы и пароли передаются по линии связи в незашифрованном виде, при этом только сервер проводит аутентификацию клиента. При использовании протоколов MSCHAPи EAP-TLS обеспечиваются защита от повторного использования злоумышленником перехваченных пакетов с зашифрованным паролем и взаимная аутентификация клиента и VPN-сервера.
Шифрование с помощью РРТР гарантирует, что никто не сможет получить доступ к данным при пересылке через Internet. Протокол шифрования МРРЕ (Microsoft Point-to-Point Encryption) совместим только с MSCHAP (версии 1 и 2) и EAP-TLS и умеет автоматически выбирать длину ключа шифрования при согласовании параметров между клиентом и сервером. Протокол МРРЕ поддерживает работу с ключами длиной 40, 56 или 128 бит. Протокол РРТР изменяет значение ключа шифрования после каждого принятого пакета.
Для протокола РРТР определены две основные схемы применения:
1) схема туннелирования при прямом соединении удаленного компьютера с Интернетом;
2) схема туннелирования при подключении удаленного компьютера к Интернету по телефонной линии через провайдера.
Рассмотрим реализацию 1-й схемы туннелирования (рис. 11.3). Удаленный пользователь устанавливает удаленное соединение с локальной сетью с помощью клиентской части сервиса удаленного доступа RAS (Remote Access Service), входящего в состав Windows 98/NT. Затем пользователь обращается к серверу удаленного доступа локальной сети, указывая его IP-адрес, и устанавливает с ним связь по протоколу РРТР.
Функции сервера удаленного доступа может выполнять пограничный маршрутизатор локальной сети. На компьютере удаленного пользователя должны быть установлены клиентская часть сервиса RAS и драйвер РРТР, которые входят в состав Windows 98/NT, а на сервере удаленного доступа локальной сети — сервер RAS и драйвер РРТР, входящие в состав Windows NT Server. Протокол РРТР определяет несколько служебных сообщений, которыми обмениваются взаимодействующие стороны. Служебные сообщения передаются по протоколу TCP. После успешной аутентификации начинается процесс защищенного информационного обмена. Внутренние серверы локальной сети могут не поддерживать протокол РРТР, поскольку пограничный маршрутизатор извлекает кадры РРР из пакетов IP и посылает их по локальной сети в необходимом формате — IP, IPX или NetBIOS.
2-я схема туннелирования не получила широкого распространения.
Протокол L2TP
Протокол L2F (Layer-2 Forwarding) был разработан компанией Cisco Systems для построения защищенных виртуальных сетей на канальном уровне моделиOSI как альтернатива протоколу РРТР.
Однако в настоящее время он фактически поглощен протоколом L2TP, поэтому далее будут рассматриваться основные возможности и свойства протоколаL2TP.
Протокол L2TP (Layer-2 Tunneling Protocol) разработан в организации IETF (Internet Engineering Task Force) при поддержке компаний Microsoft и CiscoSystems. Протокол L2TP разрабатывался как протокол защищенного туннелирования РРР-трафика через сети общего назначения с произвольной средой. Работа над этим протоколом велась на основе протоколов РРТР и L2F, и в результате он вобрал в себя лучшие качества исходных протоколов.
В отличие от РРТР, протокол L2TP не привязан к протоколу IP, поэтому он может быть использован в сетях с коммутацией пакетов, например в сетях ATM(Asynchronous Transfer Mode) или в сетях с ретрансляцией кадров (frame relay). Кроме того, в протокол L2TP добавлена важная функция управления потоками данных, а также ряд отсутствующих в спецификации протокола РРТР функций защиты, в частности, включена возможность работы с протоколами АН и ESP стека протоколов IPSec (рис. 11.4).
В сущности, гибридный протокол L2TP представляет собой расширение протокола РРР функциями аутентификации удаленных пользователей, создания защищенного виртуального соединения и управления потоками данных.
Протокол L2TP применяет в качестве транспорта протокол UDP и использует одинаковый формат сообщений как для управления туннелем, так и для пересылки данных.
Хотя протокол РРТР обеспечивает достаточную степень безопасности, но все же протокол L2TP (поверх IPSec) надежнее. Протокол L2TP (поверх IPSec) обеспечивает аутентификацию на уровнях «пользователь» и «компьютер», а также выполняет аутентификацию и шифрование данных.
После того как L2TP (поверх IPSec) завершает процесс аутентификации компьютера, выполняется аутентификация на уровне пользователя.
В отличие от своих предшественников — протоколов РРТР и L2F, протокол L2TP предоставляет возможность открывать между конечными абонентами сразу несколько туннелей, каждый из которых может быть выделен для отдельного приложения. Эти особенности обеспечивают гибкость и безопасность туннелирования.
Согласно спецификации протокола L2TP роль сервера удаленного доступа провайдера должен выполнять концентратор доступа LAC (L2TP AccessConcentrator), который обеспечивает удаленному пользователю сетевой доступ к его локальной сети через Интернет. В качестве сервера удаленного доступа локальной сети должен выступать сетевой сервер LNS (L2TP Network Server), функционирующий на совместимых с протоколом РРР платформах (рис. 11.5).
Формирование защищенного виртуального канала в протоколе L2TP осуществляется в три этапа:
• установление соединения с сервером удаленного доступа локальной сети;
• аутентификация пользователя;
• конфигурирование защищенного туннеля.
Следует отметить, что протокол L2TP не определяет конкретных методов криптозащиты и предполагает возможность применения различных стандартов шифрования. Если защищенный туннель планируется сформировать в IP-сетях, тогда для реализация криптозащиты используется протокол IPSec. Протокол L2TP поверх IPSec обеспечивает более высокую степень защиты данных, чем РРТР, так как использует алгоритм шифрования 3DES или AES. Если такой высокий уровень защиты не нужен, можно использовать алгоритм DES с одним 56-разрядным ключом. Кроме того, при помощи алгоритма НМАС (Hash Message Authentication Code) протокол L2TP обеспечивает аутентификацию данных, для чего этот алгоритм создает хэш длиной 128 разрядов.
Таким образом, функциональные возможности протоколов РРТР и L2TP различны. Протокол РРТР может применяться только в IP-сетях. Протокол L2TPможет использоваться не только в IP-сетях. Протокол L2TP поверх IPSec предлагает больше уровней безопасности, чем РРТР, и может гарантировать почти 100%-ю безопасность важных для организации данных.
Однако при всех своих достоинствах протокол L2TP не смог преодолеть ряд недостатков туннельной передачи данных на канальном уровне:
• для реализации протокола L2TP необходима поддержка провайдеров ISP;
• протокол L2TP ограничивает трафик рамками выбранного туннеля и лишает пользователей доступа к другим частям Интернета;
• спецификация L2TP обеспечивает стандартное шифрование только в IP-сетях с помощью протокола IPSec.
Эта статья была опубликована Понедельник, 22 февраля, 2010 at 01:00 в рубрике Защита на канальном и сеаносвом уровнях. Вы можете следить за ответами через RSS 2.0 feed.