Анализаторы сетевых протоколов; сетевые мониторы

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО УГТУ-УПИ  им. С.М. Кирова

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

«Системы обнаружения атак.

(Анализаторы сетевых протоколов; сетевые мониторы)»

КУРС: Методы и средства защиты информации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: IntegratoRR

Преподаватель: доцент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2005

 

ВВЕДЕНИЕ

Сети Ethernet завоевали огромную популярность благодаря хорошей пропускной способности, простоте установки и приемлемой стоимости установки сетевого оборудования. 
Однако технология Ethernet не лишена существенных недостатков. Основной из них состоит в незащищенности передаваемой информации. Компьютеры, подключенные к сети Ethernet, в состоянии перехватывать информацию, адресованную своим соседям. Причиной тому является принятый в сетях Ethernet так называемый широковещательный механизм обмена сообщениями.

Объединение компьютеров  в сети ломает старые аксиомы защиты информации. Например, о статичности  безопасности. В прошлом уязвимость системы могла быть обнаружена и  устранена администратором системы путем установки соответствующего обновления, который мог только через несколько недель или месяцев проверить функционирование установленной "заплаты". Однако эта "заплата" могла быть удалена пользователем случайно или в процесс работы, или другим администратором при инсталляции новых компонент. Все меняется, и сейчас информационные технологии меняются настолько быстро, что статичные механизмы безопасности уже не обеспечивают полной защищенности системы.

До недавнего времени  основным механизмом защиты корпоративных сетей были межсетевые экраны (firewall). Однако межсетевые экраны, предназначенные для защиты информационных ресурсов организации, часто сами оказываются уязвимыми. Это происходит потому, что системные администраторы создают так много упрощений в системе доступа, что в итоге каменная стена системы защиты становится дырявой, как решето. Защита с помощью межсетевых экранов (МСЭ) может оказаться нецелесообразной для корпоративных сетей с напряженным трафиком, поскольку использование многих МСЭ существенно влияет на производительность сети. В некоторых случаях лучше "оставить двери широко распахнутыми", а основной упор сделать на методы обнаружения вторжения в сеть и реагирования на них.

Для постоянного (24 часа в сутки 7 дней в неделю, 365 дней в год) мониторинга корпоративной сети на предмет обнаружения атак предназначены системы "активной" защиты - системы обнаружения атак. Данные системы выявляют атаки на узлы корпоративной сети и реагируют на них заданным администратором безопасности образом. Например, прерывают соединение с атакующим узлом, сообщают администратору или заносят информацию о нападении в регистрационные журналы.

IP-ALERT 1 или первый сетевой монитор.

Для начала следует сказать пару слов о локальном широковещании. В сети типа Ethernet подключенные к ней компьютеры, как правило, совместно используют один и тот же кабель, который служит средой для пересылки сообщений между ними.

Желающий передать какое-либо сообщение по общему каналу должен вначале удостовериться, что этот канал в данный момент времени свободен. Начав передачу, компьютер прослушивает несущую частоту сигнала, определяя, не произошло ли искажения сигнала в результате возникновения коллизий с другими компьютерами, которые ведут передачу своих данных одновременно с ним. При наличии коллизии передача прерывается и компьютер "замолкает" на некоторый интервал времени, чтобы попытаться повторить передачу несколько позднее. Если компьютер, подключенный к сети Ethernet, ничего не передает сам, он тем не менее продолжает "слушать" все сообщения, передаваемые по сети соседними компьютерами. Заметив в заголовке поступившей порции данных свой сетевой адрес, компьютер копирует эту порцию в свою локальную память.

Существуют два основных способа объединения компьютеров  в сеть Ethernet. В первом случае компьютеры соединяются при помощи коаксиального кабеля. Этот кабель прокладывается от компьютера к компьютеру, соединяясь с сетевыми адаптерами Т-образным разъемом и замыкаясь по концам BNC-терминаторами. Такая топология на языке профессионалов называется сетью Ethernet 10Base2. Однако ее еще можно назвать сетью, в которой "все слышат всех". Любой компьютер, подключенный к сети, способен перехватывать данные, посылаемые по этой сети другим компьютером. Во втором случае каждый компьютер соединен кабелем типа "витая пара" с отдельным портом центрального коммутирующего устройства - концентратором или с коммутатором. В таких сетях, которые называются сетями Ethernet lOBaseT, компьютеры поделены на группы, именуемые доменами коллизий. Домены коллизий определяются портами концентратора или коммутатора, замкнутыми на общую шину. В результате коллизии возникают не между всеми компьютерами сети. а по отдельности - между теми из них, которые входят в один и тот же домен коллизий, что повышает пропускную способность сети в целом.

В последнее время  в крупных сетях стали появляться коммутаторы нового типа, которые  не используют широковещание и не замыкают группы портов между собой. Вместо этого все передаваемые по сети данные буферизуются в памяти и отправляются по мере возможности. Однако подобных сетей пока довольно мало - не более 5% от общего числа сетей типа Ethernet.

Таким образом, принятый в подавляющем большинстве Ethernet-сетей  алгоритм передачи данных требует от каждого компьютера, подключенного к сети, непрерывного "прослушивания" всего без исключения сетевого трафика. Предложенные некоторыми людьми алгоритмы доступа, при использовании которых компьютеры отключались бы от сети на время передачи "чужих" сообщений, так и остались нереализованными из-за своей чрезмерной сложности, дороговизны внедрения и малой эффективности.

Что такое IP Alert-1 и откуда он взялся? Когда-то практические и теоретические изыскания авторов по направлению, связанному с исследованием безопасности сетей, навели на следующую мысль: в сети Internet, как и в других сетях (например, Novell NetWare, Windows NT), ощущалась серьезная нехватка программного средства защиты, осуществляющего комплексный контроль (мониторинг) на канальном уровне за всем потоком передаваемой по сети информации с целью обнаружения всех типов удаленных воздействий, описанных в литературе. Исследование рынка программного обеспечения сетевых средств защиты для Internet выявило тот факт, что подобных комплексных средств обнаружения удаленных воздействий не существовало, а те, что имелись, были предназначены для обнаружения воздействий одного конкретного типа (например, ICMP Redirect или ARP). Поэтому и была начата разработка средства контроля сегмента IP-сети, предназначенного для использования в сети Internet и получившее следующее название: сетевой монитор безопасности IP Alert-1.

Основная задача этого  средства, программно анализирующего сетевой трафик в канале передачи, состоит не в отражении осуществляемых по каналу связи удаленных атак, а в их обнаружении, протоколировании (ведении файла аудита с протоколированием в удобной для последующего визуального анализа форме всех событий, связанных с удаленными атаками на данный сегмент сети) и незамедлительным сигнализировании администратору безопасности в случае обнаружения удаленной атаки. Основной задачей сетевого монитора безопасности IP Alert-1 является осуществление контроля за безопасностью соответствующего сегмента сети Internet.

Сетевой монитор безопасности IP Alert-1 обладает следующими функциональными возможностями и позволяет путем сетевого анализа обнаружить следующие удаленные атаки на контролируемый им сегмент сети:

1. Контроль за соответствием IP- и Ethernet-адресов в пакетах, передаваемых хостами, находящимися внутри контролируемого сегмента сети.

На хосте IP Alert-1 администратор  безопасности создает статическую ARP-таблицу, куда заносит сведения о  соответствующих IP- и Ethernet- адресах хостов, находящихся внутри контролируемого сегмента сети.

Данная функция позволяет  обнаружить несанкционированное изменение IP-адреса или его подмену (так называемый IP Spoofing, спуфинг, ип-спуфинг (жарг.)).

2. Контроль за корректным использованием механизма удаленного ARP-поиска. Эта функция позволяет, используя статическую ARP-таблицу, определить удаленную атаку "Ложный ARP-сервер".

3. Контроль за корректным использованием механизма удаленного DNS-поиска. Эта функция позволяет определить все возможные виды удаленных атак на службу DNS

4. Контроль за корректностью попыток удаленного подключения путем анализа передаваемых запросов. Эта функция позволяет обнаружить, во-первых, попытку исследования закона изменения начального значения идентификатора TCP-соединения - ISN, во-вторых, удаленную атаку "отказ в обслуживании", осуществляемую путем переполнения очереди запросов на подключение, и, в-третьих, направленный "шторм" ложных запросов на подключение (как TCP, так и UDP), приводящий также к отказу в обслуживании.

Таким образом, сетевой  монитор безопасности IP Alert-1 позволяет обнаружить, оповестить и запротоколировать большинство видов удаленных атак. При этом данная программа никоим образом не является конкурентом системам Firewall. IP Alert-1, используя особенности удаленных атак на сеть Internet, служит необходимым дополнением - кстати, несравнимо более дешевым, - к системам Firewall. Без монитора безопасности большинство попыток осуществления удаленных атак на ваш сегмент сети останется скрыто от ваших глаз. Ни один из известных Firewall-ов не занимается подобным интеллектуальным анализом проходящих по сети сообщений на предмет выявления различного рода удаленных атак, ограничиваясь, в лучшем случае, ведением журнала, в который заносятся сведения о попытках подбора паролей, о сканировании портов и о сканировании сети с использованием известных программ удаленного поиска. Поэтому, если администратор IP-сети не желает оставаться безучастным и довольствоваться ролью простого статиста при удаленных атаках на его сеть, то ему желательно использовать сетевой монитор безопасности IP Alert-1.

Итак, пример IP Alert-1 показывает, какое важное место занимают сетевые мониторы в обеспечении безопасности сети.

Разумеется, современные  сетевые мониторы поддерживают куда больше возможностей, их и самих  стало достаточно много. Есть системы  попроще, стоимостью в пределах 500 долларов, однако есть и мощнейшие системы, снабженные экспертными системами, способные проводить мощный эвристический анализ, их стоимость многократно выше – от 75 тысяч долларов.

ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СЕТЕВЫХ МОНИТОРОВ

Современные мониторы поддерживают множество других функций помимо своих основных по определению (которые рассматривались мной для IP Alert-1). Например, сканирование кабеля.

Сетевая статистика (коэффициент использования сегмента, уровень коллизий, уровень ошибок и уровень широковещательного трафика, определение скорости распространения сигнала); роль всех этих показателей состоит в том, что при превышении определенных пороговых значений можно говорить о проблемах на сегменте. Сюда же в литературе относят проверку легитимности сетевых адаптеров, если вдруг появляется «подозрительный» (проверка по МАС-адресу и т.п.).

Статистика ошибочных  кадров. Укороченные кадры (short frames) – это кадры, имеющие длину меньше допустимой, то есть меньше 64 байт. Этот тип кадров делится на два подкласса – короткие кадры с корректной контрольной суммой и коротышки (runts), не имеющие корректной контрольной суммы. Наиболее вероятной причиной появления таких вот «мутантов» является неисправность сетевых адаптеров. Удлиненные кадры, которые являются следствием затяжной передачи и говорят о проблемах в адаптерах. Кадры-призраки, которые являются следствием наводок на кабель. Нормальный процент ошибочных кадров в сети не должен быть выше 0,01%. Если он выше, то либо в сети есть технические неисправности, либо произведено несанкционированное вторжение.

Статистика по коллизиям. Указывает на количество и виды коллизий на сегменте сети и позволяет определить наличие проблемы и ее местонахождение. Коллизии бывают локальные (в одном  сегменте) и удаленные (в другом сегменте по отношению к монитору). Обычно все коллизии в сетях типа Ethernet являются удаленными. Интенсивность коллизий не должна превышать 5%, а пики выше 20% говорят о серьезных проблемах.

Существует еще очень  много возможных функций, все  их перечислить просто нет возможности.

Хочу отметить, что  мониторы бывают как программные, так  и аппаратные. Однако они, как правило, играют больше статистическую функцию. Например, сетевой монитор LANtern. Он представляет собой легко монтируемое аппаратное устройство, помогающее  супервизорам  и обслуживающим организациям       централизованно обслуживать и поддерживать сети, состоящие из аппаратуры различных  производителей.  Оно  собирает статистические данные и выявляет тенденции,  что позволяет оптимизировать производительность сети  и ее расширение.  Информация о сети выводится на центральной управляющей консоли сети. Таким образом, аппаратные мониторы не обеспечивают достойной защиты информации.

В ОС Microsoft Windows содержится сетевой монитор (Network Monitor), однако он содержит серьезные уязвимости, о которых я расскажу ниже.

Рис. 1. Сетевой монитор  ОС WINDOWS класса NT.

 

Интерфейс программы сложноват для освоения «на лету».

 

Рис. 2. Просмотр кадров в  сетевом мониторе WINDOWS.

 

Большинство производителей в настоящее время стремятся  сделать в своих мониторах простой и удобный интерфейс. Еще один пример – монитор NetPeeker (не так богат доп. Возможностями, но всё же):

 

Рис. 3. Дружественный  интерфейс монитора NetPeeker.

Приведу пример интерфейса сложной  и дорогой программы NetForensics (95000$):