Межсетевой экран что это такое
Межсетевые экраны — виды и особенности
Несанкционированный доступ к данным, хищения информации, нарушения в работе локальных сетей уже давно превратились в серьезные угрозы для бизнеса, деятельности общественных организаций и государственных органов.
Эффективным решением для защиты от этих угроз являются межсетевые экраны (МСЭ), или файерволы. Это программное обеспечение или аппаратно-программные продукты, предназначенные для блокировки нежелательного трафика.
Разрешение или запрет доступа межсетевым экраном осуществляется на основе заданных администратором параметров. В том числе могут использоваться следующие параметры и их комбинации:
Типы межсетевых экранов
Для защиты локальных сетей от нежелательного трафика и несанкционированного доступа применяются различные виды межсетевых экранов. В зависимости от способа реализации, они могут быть программными или программно-аппаратными.
Программный Firewall — это специальный софт, который устанавливается на компьютер и обеспечивает защиту сети от внешних угроз. Это удобное и недорогое решение для частных ПК, а также для небольших локальных сетей — домашних или малого офиса. Они могут применяться на корпоративных компьютерах, используемых за пределами офиса.
Для защиты более крупных сетей используются программные комплексы, под которые приходится выделять специальный компьютер. При этом требования по техническим характеристикам к таким ПК являются довольно высокими. Использование мощных компьютеров только под решение задач МСЭ нельзя назвать рациональным. Да и производительность файервола часто оставляет желать лучшего.
Поэтому в крупных компаниях и организациях обычно применяют аппаратно-программные комплексы (security appliance). Это специальные устройства, которые, как правило, работают на основе операционных систем FreeBSD или Linux.
Функционал таких устройств строго ограничивается задачами межсетевого экрана, что делает их применение экономически оправданным. Также security appliance могут быть реализованы в виде специального модуля в штатном сетевом оборудовании — коммутаторе, маршрутизаторе и т. д.
Применение программно-аппаратных комплексов характеризуется следующими преимуществами:
Помимо этого, межсетевые экраны классифицируют в зависимости от применяемой технологии фильтрации трафика. По этому признаку выделяют следующие основные виды МСЭ:
Рассмотрим более подробно эти виды файерволов, их функции и возможности.
Прокси-сервер
Прокси-сервер является одним из первых типов межсетевых экранов. Его основная функция — это функция шлюза. Через прокси выполняются косвенные запросы клиентов к другим сетевым службам. При отправке запроса на ресурс, расположенный на другом сервере, клиент вначале подключается к прокси-серверу. Прокси подключается к нужному серверу и получает от него ответ, который возвращает клиенту. Предусматривается возможность изменения прокси-сервером ответов сервера с определенными целями. Proxy обеспечивает анонимность клиента и защиту от некоторых сетевых угроз.
С помощью прокси-сервера можно создать МСЭ на уровне приложения. Главным плюсом технологии является обеспечение прокси полной информации о приложениях. Также они поддерживают частичную информацию о текущем соединении.
Необходимо отметить, что в современных условиях proxy нельзя называть эффективным вариантом реализации файервола. Это связано со следующими минусами технологии:
Нужно учитывать и чувствительность прокси-серверов к сбоям в операционных системах и приложениях, а также к некорректным данным на нижних уровнях сетевых протоколов.
Межсетевой экран с контролем состояния сеансов
Этот тип МСЭ уже давно стал одним из самых популярных. Принцип его работы предусматривает анализ состояния порта и протокола. На основании этого анализа файервол принимает решение о пропуске или блокировании трафика. При принятии решения межсетевой экран учитывает не только правила, заданные администратором, но и контекст, что значительно повышает эффективность работы (контекстом называют сведения, которые были получены из предыдущих соединений).
Межсетевой экран UTM
Межсетевые экраны типа UTM (Unified threat management) стали дальнейшим развитием технологии, необходимость в котором возникла в связи с ростом изощренности и разнообразия сетевых атак. Впервые внедрение таких МСЭ началось в 2004 году.
Основным плюсом систем UTM является эффективное сочетание функций:
Это повышает эффективность и удобство управления сетевой защитой за счет необходимости администрирования только одного устройства вместо нескольких.
Экран UTM может быть реализован в виде программного или программно-аппаратного комплекса. Во втором случае предусматривается использование не только центрального процессора, но и дополнительных процессоров, выполняющих специальные функции. Так, процессор контента обеспечивает ускоренную обработку сетевых пакетов и архивированных файлов, вызывающих подозрение. Сетевой процессор обрабатывает сетевые потоки с высокой производительностью. Кроме того, он обрабатывает TCP-сегменты, выполняет шифрование и транслирует сетевые адреса. Процессор безопасности повышает производительность службы IPS, службы защиты от потери данных, службы антивируса.
Программные компоненты устройства обеспечивают создание многоуровневого межсетевого экрана, поддерживают фильтрацию URL, кластеризацию. Есть функции антиспама, повышения безопасности серфинга и другие возможности.
Межсетевой экран нового поколения (NGFW)
В связи с постоянным развитием и ростом технологического и профессионального уровня злоумышленников, возникла необходимость в создании новых типов межсетевых экранов, способных противостоять современным угрозам. Таким решением стал МСЭ нового поколения Next-Generation Firewall (NGFW).
Файерволы этого типа выполняют все основные функции, характерные для обычных межсетевых экранов. В том числе они обеспечивают фильтрацию пакетов, поддерживают VPN, осуществляют инспектирование трафика, преобразование портов и сетевых адресов. Они способны выполнять фильтрацию уже не просто на уровне протоколов и портов, а на уровне протоколов приложений и их функций. Это дает возможность значительно эффективней блокировать атаки и вредоносную активность.
Экраны типа NGFW должны поддерживать следующие ключевые функции:
Такая функциональность позволяет поддерживать высокую степень защищенности сети от воздействия сложных современных угроз и вредоносного ПО.
NGFW с активной защитой от угроз
Дальнейшим развитием технологии стало появление NGFW с активной защитой от угроз. Этот тип файерволов можно назвать модернизированным вариантом обычного межсетевого экрана нового поколения. Он предназначен для эффективной защиты от угроз высокой степени сложности.
Функциональность МСЭ этого типа, наряду со всем возможности обычных NGFW, поддерживает:
В файерволах типа NGFW с активной защитой от угроз значительно облегчено администрирование за счет внедрения унифицированных политик.
Ограниченность анализа межсетевого экрана
При использовании межсетевых экранов необходимо понимать, что их возможности по анализу трафика ограничены. Любой файервол способен анализировать только тот трафик, который он может четко идентифицировать и интерпретировать. Если МСЭ не распознает тип трафика, то он теряет свою эффективность, поскольку не может принять обоснованное решение по действиям в отношении такого трафика.
Возможности интерпретации данных ограничены в ряде случаев. Так, в протоколах IPsec, SSH, TLS, SRTP применяется криптография, что не позволяет интерпретировать трафик. Данные прикладного уровня шифруются протоколами S/MIME и OpenPGP. Это исключает возможность фильтрации трафика, на основании данных, которые содержатся на прикладном уровне. Туннельный трафик также накладывает ограничения на возможности анализа МСЭ, поскольку файервол может «не понимать» примененный механизм туннелирования данных.
В связи с этим при задании правил для межсетевого экрана важно четко задать ему порядок действий при приеме трафика, который он не может однозначно интерпретировать.
Возможности программных и аппаратных файрволов
Создание защищенной системы — задача комплексная. Одна из мер обеспечения безопасности — использование межсетевых экранов (они же брандмауэры и файрволы). Как все мы знаем, брандмауэры бывают программными и аппаратными. Возможности и первых, и вторых — не безграничны. В этой статье мы попробуем разобраться, что могут брандмауэры обоих типов, а что им не под силу.
Программные и аппаратные файрволы
Первым делом нужно поговорить, что является программным, а что — аппаратным решением. Все мы привыкли, что если покупается какая-то «железка», то это решение называется аппаратным, а если коробочка с ПО, то это признак программного решения. На наш взгляд, разница между аппаратным и программным решением довольно условна. Что представляет собой железная коробочка? По сути, это тот же компьютер, пусть с другой архитектурой, пусть с немного ограниченными возможностями (к нему нельзя подключить клавиатуру и монитор, он «заточен» под выполнение одной функции), на который установлено ПО. ПО — это какой-то вариант UNIX-системы с «веб-мордой». Функции аппаратного брандмауэра зависят от используемого фильтра пакетов (опять-таки — это ПО) и самой «веб-морды». Все аппаратные брандмауэры можно «перепрошить», то есть по сути, просто заменить ПО. Да и с настоящей прошивкой (которая в старые-добрые времена выполнялась с помощью программатора) процесс обновления «прошивки» на современных устройствах имеет мало что общего. Просто на «флешку» внутри «железки» записывается новое ПО. Программный брандмауэр — это ПО, которое устанавливается на уже имеющийся самый обычный компьютер, но в случае с аппаратным брандмауэром — без ПО никак, а в случае с программным — без «железа» никак. Именно поэтому грань между данными типами межсетевых экранов весьма условная.
Наибольшая разница между программным и аппаратным брандмауэром даже отнюдь не функциональность. Никто не мешает выбрать аппаратный брандмауэр с нужными функциями. Разница в способе использования. Как правило, программный брандмауэр устанавливается на каждый ПК сети (на каждый сервер и на каждую рабочую станцию), а аппаратный брандмауэр обеспечивает защиту не отдельного ПК, а всей сети сразу. Конечно, никто не помешает вам установить аппаратный брандмауэр для каждого ПК, но все упирается в деньги. Учитывая стоимость «железок», вряд ли вам захочется защищать каждый ПК аппаратный брандмауэром.
Преимущества аппаратных брандмауэров
Преимущества программных межсетевых экранов
Битва брандмауэров
Все эти утилиты будут запускаться изнутри, то есть непосредственно с тестируемых компьютеров. А вот снаружи мы будем сканировать старым-добрым nmap.
Итак, у нас есть два компьютера. Оба подключены к Интернету. Один подключается через аппаратный межсетевой экран (работающий на базе маршрутизатора TP-Link) и на нем не установлены ни программный брандмауэр, ни антивирус. Второй компьютер подключен к Интернету непосредственно и защищен программным межсетевым экраном КиберСейф. На первом компьютере установлена Windows 7, на втором — Windows Server 2008 R2.
Тест 1: Jumper
Jumper, запущенный с правами администратора (чего греха таить, с такими правами работают множество пользователей), успешно выполнил свою задачу в Windows 7 (рис. 1). Ничто не могло ему помешать — ведь на нашей системе не было установлено ни одно средство защиты, ни антивирус, ни брандмауэр, ни IDS/IPS, а аппаратному брандмауэру все равно, что происходит на клиентских компьютерах. Он никак не может повлиять на происходящее.
Рис. 1. Jumper в Windows 7
Ради справедливости нужно отметить, что если бы пользователь работал не справами администратора, то у Jumper ничего бы не вышло.
В Windows Server 2008 Jumper даже не запустился, но это не заслуга межсетевого экрана, а самой операционной системы. Поэтому здесь между межсетевыми экранами — паритет, поскольку защита от данной уязвимости может быть обеспечена средствами самой операционной системы.
Тест 2. DNStester
Цель данного теста — отправить рекурсивный DNS-запрос. По умолчанию, начиная с Windows 2000, служба Windows DNS Client принимает обращения по всем запросам DNS и управляет ими. Таким образом, все DNS-запросы от всех приложений в системе будут отправлены клиенту DNS (SVCHOST.EXE). Сам DNS-запрос делает непосредственно DNS-клиент. DNStester использует рекурсивный запрос DNS, чтобы обойти брандмауэр, другими словами, служба обращается сама к себе.
Рис. 2. Тест не пройден
Если настройки брандмауэра оставить по умолчанию, то с данным тестом не справились, ни программный, ни аппаратный брандмауэр. Понятно, что аппаратному брандмауэру все равно, что происходит на рабочей станции, поэтому рассчитывать, что он защитит систему от этой уязвимости, не приходится. Во всяком случае, с дефолтными настройками (а они практически не изменялись).
Но это не говорит о том, что Киберсейф Межсетевой экран — плохой брандмауэр. При повышении уровня безопасности до третьего, тест был полностью пройден (см. рис. 3). Программа сообщила об ошибке в DNS-запросе. Чтобы убедиться, что это не заслуга Windows Server 2008 тест был повторен на машине с Windows 7.
Рис. 3. Тест пройден (DNStest)
Ради справедливости нужно отметить, что если на компьютере установлен антивирус, то, скорее всего, данное приложение будет помещено в карантин, но все же один запрос оно успеет отправить (рис. 4).
Рис. 4. Антивирус Comodo заблокировал нежелательное приложение
Тест 3. Набор тестов от Comodo (CPIL)
Рис. 5. CPIL Test Suite
После этого должен был открыться браузер с результатами теста. Кроме сообщения о том, что тест провален, страница результатов должна была отображать введенное нами значение, которое передавалось сценарию в качестве GET-параметра (см. рис. 6). Видно, что значение (2 в адресной строке) таки было передано, но сценарий его не отобразил. Ошибка в сценарии Comodo? Ошибаются, конечно, все, но доверия к этому тесту у нас поубавилось.
Рис. 6. Результат теста (аппаратный брандмауэр)
А вот при использовании программного брандмауэра тесты CPIL даже не запустились. При нажатии кнопок 1 — 3 ничего не произошло (рис. 7). Неужели это заслуга Windows Server 2008, а не брандмауэра? Мы решили это проверить. Поэтому на компьютер с Windows 7, защищенный аппаратным брандмауэром, был установлен Киберсейф Межсетевой экран. А вот в Windows 7 утилите удалось-таки прорвать оборону файрвола. Первый и третий тест были пройдены, а вот при нажатии кнопки Test 2 нам пришлось созерцать окно браузера Chrome, подобное изображенному на рис. 6.
Рис. 7. При нажатии на кнопку ничего не происходит (видно, что антивирус отключен)
Рис. 8. Тесты 1 и 3 пройдены
Тест 4. Сканирование извне
До этого мы пытались прорваться через брандмауэр изнутри. Сейчас же попробуем просканировать защищаемые брандмауэром системы. Сканировать будем сканером nmap. В результатах аппаратного брандмауэра никто не сомневался — все закрыто и невозможно даже определить тип тестируемой системы (рис. 9 и 10). На всех последующих иллюстрациях IP-адреса скрыты, поскольку являются постоянными — дабы ни у кого не было желания повторить тест на наших адресах.
Рис. 9. Сканирование аппаратного брандмауэра
Рис. 10. Сканирование аппаратного брандмауэра (детали хоста)
Теперь попробуем просканировать систему, защищенную программным межсетевым экраном. Понятное дело, по умолчанию программный межсетевой экран будет пропускать все и вся (рис. 11).
Рис. 11. Открытые порты (программный межсетевой экран, настройки по умолчанию)
Рис. 12. Определен тип системы (программный межсетевой экран, настройки по умолчанию)
Когда же настраиваются правила, то все встает на свои места (рис. 13). Как видите, программный брандмауэр обеспечивает безопасность защищаемой системы ничем не хуже, чем его «железный» коллега.
Рис. 13. Открытых портов нет
Атаки по локальной сети
Почему так важно обеспечить защиту внутри локальной сети? Многие администраторы ошибочно не уделяют внимание защите изнутри, а зря. Ведь внутри локальной сети можно реализовать множество атак. Рассмотрим некоторые из них.
ARP-атака
Перед соединением с сетью компьютер отправляет ARP-запрос, позволяющий узнать, не занят ли IP-адрес компьютера. Когда в локальной сети есть несколько Windows-машин с одним IP-адресом, то пользователь видит окошко с сообщением о том, что IP-адрес занят (используется другим компьютером). Windows о занятости IP-адреса узнает посредством протокола ARP.
ARP-атака заключается в том, что злоумышленник флудит машины, которые работают под управлением Windows. Причем на каждый компьютер будут отправлены сотни запросов, в результате пользователь будет не в силе закрыть постоянно всплывающие окна и будет вынужден, как минимум перезагрузить компьютер.
Ситуация мало приятная. Но наличие брандмауэра на рабочей станции позволит свести на нет все старания злоумышленника.
DoS-атаки, в том числе различные флуд-атаки
DoS-атаки (атаки на отказ) возможны не только в Интернете, но и в локальных сетях. Отличаются лишь методы таких атак. Природа DoS-атак может быть любой, однако, бороться с ними без брандмауэра, который был бы установлен на каждой машине локальной сети, невозможно.
Один из видов DoS-атаки, который может с успехом применяться в локальной сети — это ICMP-флуд. Брандмауэр КиберСейф Межсетевой экран содержит выделенные средства для борьбы с этим видом атак (рис. 14). Также он содержит средства балансировки нагрузки на сервер, что также может помочь в борьбе с DoS-атаками.
Рис. 14. ICMP безопасность (КиберСейф Межсетевой экран)
Подробнее о DOS-атаках вы можете прочитать в статье «Как защитить себя от DoS/DDoS-атак».
Смена MAC-адреса
В локальной сети компьютеры идентифицируются не только по IP-адресу, но и по MAC-адресу. Некоторые администраторы разрешают доступ к определенным ресурсам по MAC-адресу, поскольку IP-адреса, как правило, динамические и выдаются DHCP. Такое решение не очень себя оправдывает, поскольку MAC-адрес очень легко сменить. К сожалению, защититься от смены MAC-адреса с помощью брандмауэра не всегда возможно. Не каждый брандмауэр отслеживает изменение MAC-адреса, поскольку обычно привязан к IP-адресам. Здесь самое эффективное решение — использование коммутатора, позволяющего сделать привязку MAC-адреса к конкретному физическому порту коммутатора. Обмануть такую защиту практически невозможно, но и стоит она немало. Правда, есть и программные способы борьбы со сменой MAC-адреса, но они менее эффективны. Если вам интересен брандмауэр, который умеет распознавать подмену MAC-адреса, то обратите внимание на Kaspersky Internet Security 8.0. Правда, последний умеет распознавать подмену MAC-адреса только шлюза. Но зато он полноценно распознает подмену IP-адреса компьютера и IP-флуд.
Подмена IP-адреса
В сетях, где доступ к ресурсам ограничивается по IP-адресам, злоумышленник может сменить IP-адрес и получить доступ к защищаемому ресурсу. При использовании брандмауэра Киберсейф Межсетевой экран такой сценарий невозможен, поскольку нет привязки к IP-адресам даже у самого брандмауэра. Даже если изменить IP-адрес компьютера, то он все равно не войдет в состав ИСПДн, в которую стремиться проникнуть злоумышленник.
Routing-атаки
Данный вид атак основан на отправке жертве «фальшивых» ICMP-пакетов. Суть этой атаки в подмене адреса шлюза — жертве отправляется ICMP-пакет, сообщающий более короткий маршрут. Но на самом деле пакеты будут проходить не через новый маршрутизатор, а через компьютер злоумышленника. Как уже было отмечено ранее, Киберсейф Межсетевой экран обеспечивает безопасность ICMP. Аналогично, можно использовать и другие межсетевые экраны.
Существует и множество других атак в локальных сетях — и снифферы, и различные атаки с использованием DNS. Как бы там ни было, а использование программных брандмауэров, установленных на каждой рабочей станции, позволяет существенно повысить безопасность.
Как работает межсетевой экран?
Сеть нуждается в защите от внешних угроз. Хищение данных, несанкционированный доступ и повреждения могут сказаться на работе сети и принести серьезные убытки. Используйте специальные программы и устройства, чтобы обезопасить себя от разрушительных воздействий. В этом обзоре мы расскажем об межсетевом экране и рассмотрим его основные типы.
Назначение межсетевых экранов
Межсетевые экраны ( МСЭ ) или файрволы — это аппаратные и программные меры для предотвращения негативных воздействий извне. Файрвол работает как фильтр: из всего потока трафика просеивается только разрешенный. Это первая линия защитных укреплений между внутренними сетями и внешними, такими как интернет. Технология применяется уже на протяжении 25 лет.
Необходимость в межсетевых экранах возникла, когда стало понятно, что принцип полной связности сетей больше не работает. Компьютеры начали появляться не только в университетах и лабораториях. С распространением ПК и интернета возникла необходимость отделять внутренние сети от небезопасных внешних, чтобы уберечься от злоумышленников и защитить компьютер от взлома.
Имеет смысл использовать программный межсетевой экран на корпоративном ноутбуке, которым вы пользуетесь в защищенной сети компании. За стенами организации вы попадаете в незащищенную среду — установленный файрвол обезопасит вас в командировках, при работе в кафе и ресторанах.
Как работает межсетевой экран
Фильтрация трафика происходит на основе заранее установленных правил безопасности. Для этого создается специальная таблица, куда заносится описание допустимых и недопустимым к передаче данных. Межсетевой экран не пропускает трафик, если одно из запрещающих правил из таблицы срабатывает.
Файрволы могут запрещать или разрешать доступ, основываясь на разных параметрах: IP-адресах, доменных именах, протоколах и номерах портов, а также комбинировать их.
Типы МСЭ
2. МСЭ с контролем состояния сеансов
Экраны с возможностью контролировать состояние сеансов — уже укоренившаяся технология. На решение принять или блокировать данные влияет состояние, порт и протокол. Такие версии следят за всей активностью сразу после открытия соединения и вплоть до самого закрытия. Блокировать трафик или не блокировать система решает, опираясь на установленные администратором правила и контекст. Во втором случае учитываются данные, которые МСЭ дали прошлые соединения.
3. МСЭ Unified threat management (UTM)
Комплексное устройство. Как правило, такой межсетевой экран решает 3 задачи:
Порой фаерволы, усовершенствованные до версии UTM, включают и другой функционал, например: управление облаком.
4. Межсетевой экран Next-Generation Firewall (NGFW)
Ответ современным угрозам. Злоумышленники постоянно развивают технологии нападения, находят новые уязвимости, совершенствуют вредоносные программы и усложняют для отражения атаки на уровне приложений. Такой файрвол не только фильтрует пакеты и контролирует состояние сеансов. Он полезен в поддержании информационной безопасности благодаря следующим функциям:
5. МСЭ нового поколения с активной защитой от угроз
Данный тип межсетевого экрана — усовершенствованная версия NGFW. Это устройство помогает защититься от угроз повышенной сложности. Дополнительный функционал умеет:
В этой версии межсетевого экрана NGFW введены унифицированные политики, которые значительно упрощают администрирование.
Недостатки МСЭ
Межсетевые экраны обороняют сеть от злоумышленников. Однако необходимо серьезно отнестись к их настройке. Будьте внимательны: ошибившись при настройке параметров доступа, вы нанесете вред и файрвол будет останавливать нужный и ненужный трафик, а сеть станет неработоспособной.
Применение межсетевого экрана может стать причиной падения производительности сети. Помните, что они перехватывают весь входящий трафик для проверки. При крупных размерах сети чрезмерное стремление обеспечить безопасность и введение большего числа правил приведет к тому, что сеть станет работать медленно.
Зачастую одного файрвола недостаточно, чтобы полностью обезопасить сеть от внешних угроз. Поэтому его применяют вместе с другими программами, такими как антивирус.