datasikkerhet vår 2003

Datasikkerhet vår 2003

Forelesning 12

Brannmurer

24.03.2003 HiØ Forelesning 12 2

Bakgrunn

• Informasjonssystemer er i konstant endring– fra små lokalnett til tilknytning/

sammenknytning via Internett

• Sterke sikkerhetsmekanismer er ikke på plass for arbeidsstasjoner og tjenermaskiner


Design-prinsipper

• Brannmuren plasseres mellom eget nettverk og Internett

• Mål:– Etablere en kontrollert linje;– Beskytte eget nettverk mot Internett-baserte

angrep;– Tilby ett enkelt punkt der trafikken kan

blokkeres;


Brannmurer

• Mål for design av brannmur– All trafikk inn og ut av nett skal passere

gjennom brannmuren– Kun autorisert trafikk, definert av den lokale

sikkerhetspolicy, skal tillates å passere– Brannmuren skal selv være immun mot

innbrudd


Fire generelle teknikker• Kontroll med tjenestene.

– Bestemmer hvilke Internett-tjenester som kan aksesseres - innkommende og utgående.

– Kan filtrere på basis av IP-adresser og TCP portnummer; – Kan omfatte proxy-programvare som mottar og interpreterer ”service requests”

• Retningskontroll– Hvilken vei kan en gitt tjeneste initieres (skal f.eks. ftp kunne initieres innenfra,

utenfra eller begge veier)– hvilken vei kan data flyte

• Brukerkontroll– Kontrollere aksess basert på hvem brukeren er– Kan benyttes begge veier

• Oppførselskontroll– Kontrollere hvordan tjenester brukes - f.eks. filtrere epost meldinger for å hindre

”spamming”


Muligheter• Definerer en enkel sluse;

– som holder uautoriserte brukere ute (og egne brukere og tjenester inne)

– ett punkt forenkler sikringen/konfigureringen (men kan bli en flaskehals)

• Ett enkelt sted der trafikk kan overvåkes og logges - implementere revisjon og sikkerhetsalarmer

• Et hensiktsmessig sted å plassere diverse felles funksjonalitet– adressekonvertering far eksternt til internt adresserom

• Plattform for sikkerhetsfunksjoner– IPsec

– kryptografiske tuneller

– autentisering av eksterne FW


Begrensninger

• Beskytter ikke mot ”bakdører”– modemer eller andre offisiellle eller uoffisielle tilknytninger til

eksternt nett

• Beskytter ikke mot interne trusler

• Kan ha problemer med å stanse ondsinnet programvare ol. i vedlegg siden man på baksiden av brannmuren kan ha mange forskjellige systemer/operativsystemer


Typer brannmurer

• Pakkefiltere

• Portnere på applikasjonsnivå

• ”Linjebasert” portnere (circuit level)

• Bastion host


Pakkefilter


Pakkefilter funksjonalitet

• Håndhever et sett regler på mottatte IP pakker– videreformidler (forward) eller forkaster (discard)

– filtrerer begge veier - innkommende og utgående

– filtrere på felt i IP og transport (f.eks. TCP og UDP) hode• avsender IPadresse, mottager IPadresse, protokollfelt (TCP/UDP),

portnummer

– konfigureres som et sett med regler som skal avgjøre om forward eller discard.

– Hvis ingen regel kommer til anvendelse, benyttes standard, som kan være discard (konservativ, initielt alt er stengt inntil man bevisst åpner) eller forward


Pakkefiltereksempel AHandling Vår vert port Deres vert port Kommentar

BlokkérBlock

* * Lurum * Vi stoler ikke pådisse

TillatAllow

Vår-GW 25 * * Vår SMTP

Innkommende epost tillates, men kun til en portner (GW). Epost fra Lurum avvises. (Vi har blitt spammet av demtidligere). NB for rekkefølgen!


Pakkefiltereksempel B

Handling Vår vert port Deres vert port Kommentar

Block * * * * Standardkonservativ

Standard (default) policy. Alle regelsett avsluttes implisittmed denne


Pakkefiltereksempel C

Handling Source Port dest port flag Kom-mentar

Allow Våremaskiner

* * 25 SMTP uttil alle

Allow * 25 * * ACK deressvar

Avsenderadresse er en maske - vårt adresserom. Avsender fra vårt nett kan sende til alle, på port no 25. Innkommende pakker aksepteres på port 25 hvis ACK flagget er satt.


Pakkefiltereksempel D

Handling Source Port dest port flag Kom-mentar

Allow Våremaskiner

* * 25 Våreutgående

Allow * * * * ACK Svar

Allow * * * >1024

Tillater alle pakker sendt fra oss; Svar på disse fra mottager; Tillat pakker til høye portnummer.


Fordeler og ulemper

• Fordeler– Enkle regler– transparente for brukere– raske

• Ulemper– Vanskelig å sette opp alle reglene komplett og

riktig– Ingen autentisering


Angrep på pakkefiltere• IP address spoofing

– Angriper sender pakker fra utsiden med avsenderadresse fra maskin på innsiden

– Tiltak: Ikke tillate pakker fra utsiden med avsenderadresse fra vårt adresserom

• Fragmenteringsangrep– Angriper sender pakker delt opp i små fragmenter, TCP header

deles på flere fragmenter. Forsøker å omgå filterregler som avhenger av TCP header info, og som kanskje kun tester på første fragment

– Tiltak: Avvise alle TCP pakker som er fragmentert (IP Fragment Offset lik 1


Proxy basert brannmur


Funksjonalitet Proxy gateway• Fungerer som rele på trafikk på applikasjonsnivå

• Inneholder proxyer (stedfortreder) for de aktuelle applikasjoner

• Inneholder gjerne også pakkefilterfunksjonalitet

• Kan regulere hvilke brukere som får bruke hvilke applikasjoner

• Transparent: Ingen autentisering av innsidere

• Ikke-transparent: pålogging på brannmur

• Sterk autentisering på innkommende anrop

• Aktivitet kan logges

• Isolerer intern IP trafikk fra ekstern

• Privat adresserom på innsiden av brannmur

• Skjuler eksistensen av interne systemer

• Kan regulere på applikasjonsspesifikke funksjoner - FTP Put file

• NB! Hver ny applikasjon krever ny (proxy-)programvare


Eksempel brannmur konfigurasjon

Firewall(fw1)

Internal Network(199.199.199.0)

Internet

DMZExternal Services Network

(192.32.42.0)

Mail Server(192.32.42.102)

Web (HTTP) Server(192.32.42.104)

FTP Server(192.32.42.103)

Router

192.32..32.32 (le0)

192.32..42.32 (le1)

199.199.199..32 (le2)

Note: Standard Subnet Mask

for all interfaces is 255.255.255.0

internal client - ken(199.199.199.200)

external client - joe(24.24.24.24)


Eksempel - aksessliste i proxy basert brannmur


”Linjebasert” brannmur


Linjebasert (circuit-level)

• Setter opp to forbindelser (en på innsiden og en på utsiden)

• Kopierer segmenter fra en forbindelse til den andre

• Ingen bevissthet om applikasjonsfunksjoner

• Regulerer på bakgrunn av til/fra adresser.


Tre arkitekturer

• Screened host brannmurer (single-homed bastion host)

• Dual homed host

• Screened subnet


Single homed bastion host


Screened host firewallSingle-homed bastion

• Brannmur består av to systemer– Ruter med pakkefilterfunksjonalitet– En ”bastion host”

• Ruter konfigureres slik at – Trafikk fra utsiden kun aksepteres hvis mottaker er bastion.– Trafikk ut fra innsiden aksepteres kun hvis avsender er bastion.

• Hvis ruter kompromitteres vil trafikk kunne omgå brannmur• Bastion host utfører autentisering og proxy-funksjoner• Fordeler

– Implementerer både pakkefilter og applikasjonsnivåfiltrering– En angriper må trenge gjennom to forskjellige systemer

• Ulempe– Hvis ruter kompromitteres vil trafikk kunne omgå brannmur


Dual homed host


Dual homed host

• All trafikk må gjennom proxy server;

• Ikke helt avhengig av ruteren med pakkefilter;


Screened subnet


Screened subnet• Det er nå tre barrierer på veien inn

– Ruter; Bastion; Ruter.

• Innkommende– Kun adresse til subnet med Bastion kjent på utsiden

– Privat nett skjult bak innerste ruter – med eget adresseområde

• Utgående– Kun subnettets adresser kjent for systemer på privat nett;

– De kan derfor ikke selv sette opp direkte forbindelser til systemer på internett


Brannmur og DMZ

Internett

Web-server

FTP-server

Internt nett

DMZ

DMZ= Demilitarisertsone


Trusted Systems

• En måte å forbedre evnen til å forsvare systemer mot inntrengere og ondsinnet programvare.


Data Access Control

• Ved login kan en bruker identifiseres og auteniseres overfor systemet

• Assosiert med hver bruker kan det finnes en profil som spesifiserer lovlige handlinger og filaksess

• Operativsystemet kan håndheve regler basert på brukerprofilen.


Aksesskontroll

• Generelle aksesskontrollmodeller:– Aksesskontrollmatriser– Aksesskontrollister– Adgangskortlister (capability list)– Sikkerhetsmerker


Aksesskontroll

• Aksesskontrollmatrise


Aksesskontroll

• Aksesskontrollmatrise – grunnleggende elementer – Subjekter: “Noe” som kan aksessere objekter.

• Typisk prosess på vegne av bruker

– Objekt: Alle ressurser som er underlagt aksesskontroll• f.eks. filer, programmer, kanaler

– Aksessrettighet: Den måten som et objekt brukes av et subjekt

• f.eks. Lese, skrive, eksekvere


Aksesskontroll

• Aksesskontrolliste: Matrisens kolonner– Til hvert objekt finnes en liste over vilke

subjekter som har rettigheter og vilke disse rettigheter er

• Adgangskort - Matrisens rader– Hvert subjekt har adgangskort som inneholder

spesifikasjoner av vilke objekter subjektet har rettigheter og og vilke rettigheter dette er


Trusted Systems - Konseptet• Beskyttelse av data og andre ressurser på basis av

sikkerhetsnivåer (f.eks. militære)

• Brukere kan gis klarering til visse kategorier av data

• Flernivå sikkerhet– Definisjon av flere nivåer av data

• Et flernivåsikkert system må håndheve:– No read up (ikke lese ovenfor). Et subjekt kan kun lese objekter

med lavere eller samme sikkerhetsnivå.

– No write down (Ikke skrive nedover): Et subjekt kan kun skrive til et objekt på samme eller høyere sikkerhetsnivå.


Trusted Systems - Konseptet


Trusted Systems – Reference monitor• Refernce monitor

– Er kontrollerende element i maskinvare og operativsystem som regulerer aksess til objekter på bakgrunn av sikkerhetsparametre

– Har aksess til en fil – sikkerhetskjernens database– Håndhever sikkerhetsreglene (policyen - no read up, no write

down)

• Egenskaper ved “Reference Monitor”– Fullstendig “formidling” (mediation);

• Policy/regler håndheves for hver aksess

– Isolering: • Monitor og database beskyttet mot uautorisert modifikasjon

– Verifiserbar: • Monitorens korrekthet må kunne bevises (matematisk)

• Et system som tilfredsstiller disse krav er “Trusted”


”Trusted Systems” som forsvar mot Trojanske hester

datasikkerhet vår 2003

Documents