Межсетевой экран spi ipv4 что это
Что такое брандмауэр SPI?
Брандмауэр является одним из основных инструментов, защищающих устройства от различных атак и вирусов, распространяющихся через интернет. Однако не все они одинаково мощные и безопасные. Брандмауэр SPI — это один из вариантов, который вы можете выбрать.
Что такое SPI?
Stateful packet inspection (или динамическая фильтрация пакетов) — это технология, которая отслеживает активные соединения и проверяет, соответствуют ли входящие пакеты данных этим соединениям. Затем он решает, разрешить или запретить им проходить через брандмауэр.
Если кратко, устройства передают данные в пакетах, чтобы получающая сторона могла их легче обрабатывать. Один большой блок данных может быть разделен на несколько пакетов. Но хакеры могут взломать эти пакеты, чтобы нанести вред принимающему серверу. Вот тут брандмауэр SPI проверяет, являются ли эти пакеты легитимными и соответствуют ли они уже установленному соединению. Он отбрасывает пакеты, которые не относятся к доверенному соединению, тем самым сводя к минимуму возможность взлома.
Что такое брандмауэр SPI?
Брандмауэр SPI (проверка пакетов с контролем состояния соединений) защищает устройства, проверяя входящие пакеты от существующих подключений.
Обычный брандмауэр делает проверку на статических значениях, таких как адрес источника или назначения. Он не учитывает трафик соединения пакета и применяет один и тот же набор правил для всех пакетов и не может получать никакую информацию о своем подключении. Эти брандмауэры нельзя настроить на открытие и закрытие сессий. Они также не могут определить, поступают ли пакеты с легитимного IP-адреса. Поэтому, они не так безопасны, как брандмауэры SPI, но зато быстрее.
Как работают брандмауэры SPI?
Брандмауэр SPI может запоминать атрибуты каждого соединения и использовать эту информацию для определения надежности пакета. Он хранит полученную информацию, изучая пакеты и устанавливая правила. Благодаря этому, он видит весь контекст пакета, а не только его содержимое.
Благодаря такой памяти брандмауэр SPI не нуждается в тщательном осмотре каждого пакета, поэтому он работает быстрее, чем deep packet inspection (DPI). Последний деконструирует пакеты, чтобы проверить, правильно ли они сформированы и содержат ли они какой-либо вредоносный код. DPI используется для самых различных целей, включая управление сетью, безопасность, интеллектуальный анализ данных или интернет-цензуру. Он обеспечивает безопасность за счет снижения скорости.
Механизмы защиты информации
Межсетевой экран
Файрволл, файрвол, файервол, фаервол – образовано транслитерацией английского термина firewall.
Брандмауэр (нем. Brandmauer) – заимствованный из немецкого языка термин, являющийся аналогом английского «firewall» в его оригинальном значении (стена, которая разделяет смежные здания, предохраняя от распространения пожара).
Сетевой/межсетевой экран (МСЭ) – комплекс аппаратных или программных средств, осуществляющий контроль и фильтрацию проходящих через него сетевых пакетов по различным протоколам в соответствии с заданными правилами.
Основной задачей межсетевого экрана является защита компьютерных сетей и/или отдельных узлов от несанкционированного доступа. Иногда межсетевые экраны называют фильтрами, так как их основная задача – не пропускать (фильтровать) пакеты, не подходящие под критерии, определённые в конфигурации.
Для того чтобы эффективно обеспечивать безопасность сети, межсетевой экран отслеживает и управляет всем потоком данных, проходящим через него. Для принятия управляющих решений для TCP/IP-сервисов (то есть передавать, блокировать или отмечать в журнале попытки установления соединений) межсетевой экран должен получать, запоминать, выбирать и обрабатывать информацию, полученную от всех коммуникационных уровней и от других приложений.
Межсетевой экран пропускает через себя весь трафик, принимая относительно каждого проходящего пакета решение: дать ему возможность пройти или нет. Для того чтобы межсетевой экран мог осуществить эту операцию, ему необходимо определить набор правил фильтрации. Решение о том, фильтровать ли с помощью межсетевого экрана пакеты данных, связанные с конкретными протоколами и адресами, зависит от принятой в защищаемой сети политики безопасности. По сути, межсетевой экран представляет собой набор компонентов, настраиваемых для реализации выбранной политики безопасности. Политика сетевой безопасности каждой организации должна включать (кроме всего прочего) две составляющие: политика доступа к сетевым сервисам и политика реализации межсетевых экранов.
Однако недостаточно просто проверять пакеты по отдельности. Информация о состоянии соединения, полученная из инспекции соединений в прошлом и других приложений – главный фактор в принятии управляющего решения при попытке установления нового соединения. Для принятия решения могут учитываться как состояние соединения (полученное из прошлого потока данных), так и состояние приложения (полученное из других приложений).
Таким образом, управляющие решения требуют, чтобы межсетевой экран имел доступ, возможность анализа и использования следующих факторов:
Типы межсетевых экранов
Различают несколько типов межсетевых экранов в зависимости от следующих характеристик:
В зависимости от охвата контролируемых потоков данных межсетевые экраны подразделяются на:
В зависимости от уровня OSI, на котором происходит контроль доступа, сетевые экраны могут работать на:
Фильтрация на сетевом уровне
Фильтрация входящих и исходящих пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в следующих полях TCP- и IP-заголовков пакетов: IP-адрес отправителя; IP-адрес получателя; порт отправителя; порт получателя.
Фильтрация может быть реализована различными способами для блокирования соединений с определенными компьютерами или портами. Например, можно блокировать соединения, идущие от конкретных адресов тех компьютеров и сетей, которые считаются ненадежными.
К преимуществам такой фильтрации относится:
Фильтрация на сеансовом уровне
В зависимости от отслеживания активных соединений межсетевые экраны могут быть:
Межсетевые экраны с SPI позволяют эффективнее бороться с различными видами DoS-атак и уязвимостями некоторых сетевых протоколов. Кроме того, они обеспечивают функционирование таких протоколов, как H.323, SIP, FTP и т. п., которые используют сложные схемы передачи данных между адресатами, плохо поддающиеся описанию статическими правилами, и зачастую несовместимых со стандартными, stateless сетевыми экранами.
К преимуществам такой фильтрации относится:
Application level gateway, ALG (шлюз прикладного уровня) – компонент NAT-маршрутизатора, который понимает какой-либо прикладной протокол, и при прохождении через него пакетов этого протокола модифицирует их таким образом, что находящиеся за NAT’ом пользователи могут пользоваться протоколом.
Служба ALG обеспечивает поддержку протоколов на уровне приложений (таких как SIP, H.323, FTP и др.), для которых подмена адресов/портов (Network Address Translation) недопустима. Данная служба определяет тип приложения в пакетах, приходящих со стороны интерфейса внутренней сети и соответствующим образом выполняя для них трансляцию адресов/портов через внешний интерфейс.
Технология SPI (Stateful Packet Inspection) или технология инспекции пакетов с учетом состояния протокола на сегодня является передовым методом контроля трафика. Эта технология позволяет контролировать данные вплоть до уровня приложения, не требуя при этом отдельного приложения посредника или proxy для каждого защищаемого протокола или сетевой службы.
Исторически эволюция межсетевых экранов происходила от пакетных фильтров общего назначения, затем стали появляться программы-посредники для отдельных протоколов, и, наконец, была разработана технология stateful inspection. Предшествующие технологии только дополняли друг друга, но всеобъемлющего контроля за соединениями не обеспечивали. Пакетным фильтрам недоступна информация о состоянии соединения и приложения, которая необходима для принятия заключительного решения системой безопасности. Программы-посредники обрабатывают только данные уровня приложения, что зачастую порождает различные возможности для взлома системы. Архитектура stateful inspection уникальна потому, что она позволяет оперировать всей возможной информацией, проходящей через машину-шлюз: данными из пакета, данными о состоянии соединения, данными, необходимыми для приложения.
Пример работы механизма Stateful Inspection. Межсетевой экран отслеживает сессию FTP, проверяя данные на уровне приложения. Когда клиент запрашивает сервер об открытии обратного соединения (команда FTP PORT), межсетевой экран извлекает номер порта из этого запроса. В списке запоминаются адреса клиента и сервера, номера портов. При фиксировании попытки установить соединение FTP-data, межсетевой экран просматривает список и проверяет, действительно ли данное соединение является ответом на допустимый запрос клиента. Список соединений поддерживается динамически, так что открыты только необходимые порты FTP. Как только сессия закрывается, порты блокируются, обеспечивая высокий уровень защищенности.
Фильтрация на прикладном уровне
К преимуществам такой фильтрации относится:
Сравнение аппаратных и программных межсетевых экранов
Для сравнения межсетевых экранов разделим их на два типа: 1-й – аппаратные и программно-аппаратные и 2-й – программные.
К аппаратным и программно-аппаратным межсетевым экранам относятся устройства, установленные на границе сети. Программные межсетевые экраны – это те, которые установлены на конечных хостах.
Основные направления, присущие и первому, и второму типам:
Аппаратные и программно-аппаратные межсетевые экраны дополнительно поддерживают функционал, который позволяет:
Программные межсетевые экраны, кроме основных направлений, позволяют:
Межсетевой экран не является симметричным устройством. Он различает понятия: «снаружи» и «внутри». Межсетевой экран обеспечивает защиту внутренней области от неконтролируемой и потенциально враждебной внешней среды. В то же время межсетевой экран позволяет разграничить доступ к объектам общедоступной сети со стороны субъектов защищенной сети. При нарушении полномочий работа субъекта доступа блокируется, и вся необходимая информация записывается в журнал.
Межсетевые экраны могут использоваться и внутри защищенных корпоративных сетей. Если в локальной сети имеются подсети с различной степенью конфиденциальности информации, то такие фрагменты целесообразно отделять межсетевыми экранами. В этом случае экраны называют внутренними.
Секреты маршрутизаторов для небольших сетей
редств для защиты от разного рода атак извне (то есть из Интернета) на локальную сеть разработано очень много, но все они имеют один серьезный недостаток: чтобы реализовать такого рода защиту, необходимо выделить ПК, на котором будет установлено и настроено специализированное ПО. Если речь идет о достаточно крупной сети, насчитывающей не менее сотни ПК, то такое решение вполне оправданно, в случае же небольших сетей класса SOHO выделять компьютер для организации защиты сети весьма накладно. Кроме того, необходимо помнить, что профессиональные пакеты, реализующие защиту сети, стоят довольно дорого, поэтому для сегмента SOHO, возможно, имеет смысл обратиться к альтернативным решениям. Речь идет о маршрутизаторах класса SOHO, которые называют также Интернет-серверами и Интернет-маршрутизаторами. В настоящее время на рынке представлено огромное количество подобных маршрутизаторов, отличающихся друг от друга функциональными возможностями и ценой. Для того чтобы сделать правильный выбор, нужно четко представлять себе возможности и функции современных маршрутизаторов.
Конструкция маршрутизатора
оскольку маршрутизаторы являются пограничными сетевыми устройствами, то есть устанавливаются на границе между двумя сетями или между локальной сетью и Интернетом, выполняя роль сетевого шлюза, то они должны иметь как минимум два порта (см. рисунок). К одному из этих портов подключается локальная сеть, и этот порт называется внутренним LAN-портом. Ко второму порту подключается внешняя сеть (Интернет), и этот порт называется внешним WAN-портом. Как правило, маршрутизаторы класса SOHO имеют один WAN-порт и несколько (от одного до четырех) внутренних LAN-портов, которые объединяются в коммутатор. В большинстве случаев WAN-порт коммутатора имеет интерфейс 10/100Base-TX, и к нему может подключаться xDSL-модем с соответствующим интерфейсом либо сетевой Ethernet-кабель.
В некоторых моделях маршрутизаторов, кроме WAN-порта, есть последовательный порт для подключения аналогового модема. Как правило, этот порт предназначен для создания резервного низкоскоростного соединения по коммутируемой линии с провайдером.
Учитывая широкое распространение беспроводных сетей, создан целый класс так называемых беспроводных маршрутизаторов. Эти устройства, кроме классического маршрутизатора с WAN- и LAN-портами, содержат интегрированную точку беспроводного доступа, поддерживающую протокол IEEE 802.11a/b/g. Беспроводной сегмент сети, которую позволяет организовать точка доступа, относится к внутренней сети с точки зрения маршрутизатора, и в этом смысле компьютеры, подключаемые к маршрутизатору беспроводным образом, ничем не отличаются от компьютеров сети, подключенных к LAN-порту.
Типичная схема использования маршрутизатора класса SOHO
Любой маршрутизатор, как устройство сетевого уровня, имеет свой IP-адрес. Кроме того, IP-адрес есть и у его WAN-порта. К примеру, маршрутизатор может иметь следующий IP-адрес:
• маска подсети: 255.255.255.0.
При этом у его WAN-порта может быть такой адрес:
• маска подсети: 255.255.255.0.
Компьютеры, подключаемые к LAN-портам маршрутизатора, должны иметь IP-адрес той же подсети, что и сам маршрутизатор. Кроме того, в сетевых настройках этих ПК необходимо задать адрес шлюза по умолчанию, совпадающий с IP-адресом маршрутизатора. К примеру, в рассмотренном выше случае сетевые настройки ПК, подключаемого к LAN-порту, могут быть следующими:
• маска подсети: 255.255.255.0;
• шлюз по умолчанию: 192.168.1.254.
Устройство, подключаемое к WAN-порту со стороны внешней сети, должно иметь IP-адрес из той же подсети, что и WAN-порт маршрутизатора. В нашем случае это могут следующие сетевые настройки:
• маска подсети: 255.255.255.0.
В рассмотренном выше примере использовался так называемый статический способ задания IP-адреса (Static IP), который поддерживают все маршрутизаторы. Его следует применять для ознакомления с возможностями работы маршрутизатора или для его тестирования. Однако в реальных условиях чаще используется динамический (Dynamic IP) способ задания IP-адреса, когда маршрутизатор выступает в роли DHCP-клиента, автоматически получая IP-адрес, адрес шлюза по умолчанию и сервера DNS от провайдера (DHCP-сервера). Этот способ обеспечивает провайдеру достаточную гибкость при конфигурировании своей сети и поддерживается всеми провайдерами.
Брандмауэр (firewall)
оскольку маршрутизатор выполняет функцию шлюза между локальной сетью и Интернетом, было бы логично наделить его такой функцией, как защита внутренней сети от несанкционированного доступа. Поэтому практически все современные маршрутизаторы класса SOHO имеют встроенные аппаратные брандмауэры, называемые также сетевыми экранами, или firewall. Конечно, существуют брандмауэры и в виде отдельных аппаратных решений, но интеграция брандмауэра с маршрутизатором позволяет снизить совокупную стоимость оборудования.
Брандмауэры анализируют весь трафик между двумя сетями, соединяемыми посредством маршрутизатора, на предмет соответствия его определенным критериям. Если трафик отвечает заданным условиям, то брандмауэр пропускает его через себя (производит маршрутизацию). В противном случае, то есть если не соблюдены установленные критерии, трафик блокируется брандмауэром. Брандмауэры фильтруют как входящий, так и исходящий трафик, а также позволяют управлять доступом к определенным сетевым ресурсам или приложениям. Они могут фиксировать все попытки несанкционированного доступа к ресурсам локальной сети и выдавать предупреждения о попытках проникновения.
Брандмауэры способны осуществлять фильтрацию сетевых пакетов, основываясь на адресах отправителя и получателя и номерах портов, данная функция называется адресной фильтрацией. Кроме того, брандмауэры могут фильтровать специфические типы сетевого трафика, например HTTP, ftp или telnet, а также способны фильтровать трафик, основываясь на анализе атрибутов сетевых пакетов.
Существуют две методологии функционирования брандмауэров: согласно первой брандмауэр пропускает через себя весь трафик, за исключением того, который отвечает определенным критериям; вторая заключается в том, что брандмауэр, наоборот, блокирует весь трафик, кроме соответствующего определенным критериям.
Возможности брандмауэров и степень их интеллектуальности зависят от того, на каком уровне эталонной модели OSI они функционируют. Чем выше уровень OSI, на основе которой построен брандмауэр, тем выше обеспечиваемый им уровень защиты.
Напомним, что модель OSI (Open System Interconnection) включает семь уровней сетевой архитектуры. Первый, самый нижний уровень физический. За ним следуют канальный, сетевой, транспортный, сеансовый уровни, уровень представления и прикладной уровень, или уровень приложений.
Для того чтобы обеспечивать фильтрацию трафика, брандмауэр должен работать как минимум на третьем уровне модели OSI, то есть на сетевом уровне. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. С точки зрения протокола TCP/IP этот уровень соответствует уровню IP (Internet Protocol). Получая информацию сетевого уровня, брандмауэры способны определить адрес источника и получателя пакета и проверить, допустима ли передача трафика между данными адресатами. Однако информации сетевого уровня недостаточно для анализа содержимого пакета. Брандмауэры, функционирующие на транспортном уровне модели OSI, получают больше информации о пакетах и являются более интеллектуальными схемами защиты сетей. Если брандмауэры работают на уровне приложений, им доступна полная информация о сетевых пакетах, поэтому такие брандмауэры обеспечивают наиболее надежную сетевую защиту.
Профессиональные брандмауэры захватывают каждый входящий пакет, прежде чем он будет передан адресату и принят его операционной системой. Благодаря этому очень сложно получить контроль над компьютером, защищенным таким брандмауэром.
Все брандмауэры можно условно разделить на четыре категории в соответствии с теми уровнями модели OSI, на которых они работают:
• пакетный фильтр (packet filter);
• шлюз сеансового уровня (circuit-level gateway);
• шлюз прикладного уровня (application-level gateway);
• Stateful Packet Inspection.
Пакетные фильтры
Брандмауэры типа пакетных фильтров являются самыми простыми наименее интеллектуальными. Они работают на сетевом уровне модели OSI или на IP-уровне стека протоколов TCP/IP. Такие брандмауэры в обязательном порядке присутствуют в любом маршрутизаторе, поскольку все маршрутизаторы могут работать как минимум на третьем уровне модели OSI.
В пакетных фильтрах каждый пакет, прежде чем быть переданным, анализируется на предмет соответствия критериям передачи или блокировки передачи. В зависимости от пакета и сформированных критериев передачи брандмауэр может передать пакет, отвергнуть его или послать уведомление инициатору передачи. Критерии, или правила, передачи пакетов могут формироваться на основе IP-адресов источника и получателя, номеров портов источника и получателя и используемых протоколов.
Преимуществом пакетных фильтров является их низкая цена. Кроме того, они практически не влияют на скорость маршрутизации, то есть не оказывают негативного влияния на производительность маршрутизатора.
Шлюзы сеансового уровня
Шлюзы сеансового уровня это брандмауэры, работающие на сеансовом уровне модели OSI или на уровне TCP (Transport Control Protocol) стека протоколов TCP/IP. Они отслеживают процесс установления TCP-соединения (организацию сеансов обмена данными между узлами сети) и позволяют определить, является ли данный сеанс связи легитимным. Данные, передаваемые удаленному компьютеру во внешней сети через шлюз на сеансовом уровне, не содержат информации об источнике передачи, то есть все выглядит таким образом, как будто данные отправляются самим брандмауэром, а не компьютером во внутренней (защищаемой) сети. Все брандмауэры на основе NAT-протокола являются шлюзами сеансового уровня (протокол NAT будет описан далее).
К преимуществам шлюзов сеансового уровня относится их низкая цена, к тому же они не оказывают существенного влияния на скорость маршрутизации. Однако шлюзы сеансового уровня не способны осуществлять фильтрацию отдельных пакетов.
Шлюзы прикладного уровня
Шлюзы прикладного уровня, которые также называются proxy-серверами, функционируют на прикладном уровне модели OSI, отвечающем за доступ приложений в сеть. На этом уровне решаются такие задачи, как перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью. Получая информацию о пакетах на прикладном уровне, такие шлюзы могут реализовывать блокировку доступа к определенным сервисам. Например, если шлюз прикладного уровня сконфигурирован как Web-proxy, то любой трафик, относящийся к протоколам telnet, ftp, gopher, будет заблокирован. Поскольку данные брандмауэры анализируют пакеты на прикладном уровне, они способны осуществлять фильтрацию специфических команд, например http:post, get и т.д. Эта функция недоступна ни пакетным фильтрам, ни шлюзам сеансового уровня. Шлюзы прикладного уровня могут также использоваться для регистрации активности отдельных пользователей и для установления ими сеансов связи. Эти брандмауэры предлагают более надежный способ защиты сетей по сравнению со шлюзами сеансового уровня и пакетными фильтрами, однако в значительно большей степени оказывают влияние на уменьшение скорости маршрутизации.
SPI-брандмауэры
Брандмауэы типа Stateful Packet Inspection (SPI) объединяют в себе преимущества пакетных фильтров, шлюзов сеансового уровня и шлюзов прикладного уровня. Фактически это многоуровневые брандмауэры, которые работают одновременно на сетевом, сеансовом и прикладном уровнях.
SPI-брандмауэры осуществляют фильтрацию пакетов на сетевом уровне, определяют легитимность установления сеанса связи, основываясь на данных сеансового уровня, и анализируют содержимое пакетов, используя данные прикладного уровня.
SPI-брандмауэры обеспечивают наиболее надежную защиту сетей и применяются во многих современных маршрутизаторах.
Протокол NAT
ольшинство современных маршрутизаторов поддерживают протокол NAT (Network Address Translation), базирующийся на сеансовом уровне и по сути представляющий собой протокол трансляции сетевых адресов. NAT позволяет реализовать множественный доступ компьютеров локальной (частной) сети (каждый из которых имеет собственный внутренний IP-адрес) в Интернет, используя всего один внешний IP-адрес WAN-порта маршрутизатора. При этом все компьютеры во внутренней локальной сети становятся невидимыми извне, но для каждого из них внешняя сеть является доступной. Протокол NAT пропускает в сеть только те данные из Интернета, которые поступили в результате запроса от компьютера из локальной сети.
Протокол NAT решает две главные задачи:
• помогает справиться с дефицитом IP-адресов, который становится все более острым по мере роста количества компьютеров;
• обеспечивает безопасность внутренней сети компьютеры локальной сети, защищенные маршрутизатором с активированным NAT-протоколом (устройством NAT), становятся недоступными из внешней сети.
Хотя протокол NAT не заменяет брандмауэр, он все же является важным элементом безопасности.
Принцип работы протокола NAT достаточно прост. Когда клиент внутренней сети устанавливает связь с сервером внешней сети, открывается сокет, определяемый IP-адресом источника, портом источника, IP-адресом назначения, портом назначения и сетевым протоколом. Когда приложение передает данные через этот сокет, то IP-адрес источника и порт источника вставляются в пакет в поля параметров источника. Поля параметров пункта назначения будут содержать IP-адрес сервера и портсервера.
Устройство NAT (маршрутизатор) перехватывает исходящий из внутренней сети пакет и заносит в свою внутреннюю таблицу сопоставления портов источника и получателя пакета, используя IP-адрес назначения, порт назначения, внешний IP-адрес устройства NAT, внешний порт, сетевой протокол, а также внутренние IP-адрес и порт клиента. Затем устройство NAT транслирует пакет, преобразуя в пакете поля источника: внутренние IP-адрес и порт клиента заменяются внешними IP-адресом и портом устройства NAT.
Преобразованный пакет пересылается по внешней сети и в итоге попадает на заданный сервер. Получив пакет, сервер будет направлять ответные пакеты на внешний IP-адрес и порт устройства NAT (маршрутизатора), указывая в полях источника свои собственные IP-адрес и порт.
Устройство NAT принимает эти пакеты от сервера и анализирует их содержимое на основе своей таблицы сопоставления портов. Если в таблице будет найдено сопоставление порта, для которого IP-адрес источника, порт источника, порт назначения и сетевой протокол из входящего пакета совпадают с IP-адресом удаленного узла, удаленным портом и сетевым протоколом, указанным в сопоставлении портов, то NAT выполнит обратное преобразование: заменит внешний IP-адрес и внешний порт в полях назначения пакета на IP-адрес и внутренний порт клиента внутренней сети. Однако если в таблице сопоставления портов не находится соответствия, то входящий пакет отвергается и соединение разрывается.
В некоторых маршрутизаторах возможно отключение NAT-протокола. Однако имеются модели, где NAT-протокол активирован и отключить его невозможно. При этом важно, чтобы маршрутизатор мог частично обойти ограничения NAT-протокола. Дело в том, что не все сетевые приложения пользуются протоколами, способными взаимодействовать с NAT. Поэтому все маршрутизаторы имеют функции, позволяющие наложить ограничения на использование протокола NAT. Сервер, устанавливаемый во внутренней сети и являющийся прозрачным для протокола NAT, называют виртуальным сервером (Virtual Server). Прозрачным для протокола NAT может быть не весь сервер, а лишь определенные приложения, запускаемые на нем. Для того чтобы реализовать виртуальный сервер во внутренней сети, на маршрутизаторе используется технология перенаправления портов.
Перенаправление портов (Port mapping)
ля того чтобы сделать доступными из внешней сети определенные приложения, запускаемые на сервере во внутренней сети (например, Web-сервер или ftp-сервер), в маршрутизаторе необходимо задать соответствие между портами, используемыми определенными приложениями, и IP-адресами тех виртуальных серверов внутренней сети, на которых эти приложения работают. В этом случае говорят о перенаправлении портов (Port mapping). В результате любой запрос из внешней сети на IP-адрес WAN-порта маршрутизатора (но не виртуального сервера) по указанному порту будет автоматически перенаправлен на указанный виртуальный сервер.
Существует несколько способов конфигурирования виртуального сервера. В простейшем случае задается статическое перенаправление портов, то есть IP-адрес виртуального сервера, разрешенный порт приложения на этом виртуальном сервере (Private Port) и порт запроса (Public Port). Если, к примеру, открыт доступ к Web-серверу (порт 80), расположенному во внутренней сети с IP-адресом 192.168.1.10, то при обращении из внешней сети по адресу 10.0.0.254 (адрес WAN-порта) по 80-му порту этот пакет будет перенаправлен маршрутизатором на Web-сервер. Если же происходит обращение по тому же адресу, но по 21-му порту, то такой пакет будет отвергнут маршрутизатором.
Маршрутизаторы позволяют создавать несколько статических перенаправлений портов. Так, на одном виртуальном сервере можно открыть сразу несколько портов или создать несколько виртуальных серверов с различными IP-адресами. Однако при статическом перенаправлении портов нельзя перенаправлять один порт на несколько IP-адресов, то есть порт может соответствовать только одному IP-адресу. Таким образом, невозможно, например, сконфигурировать несколько Web-серверов с разными IP-адресами для этого придется менять порт Web-сервера по умолчанию и при обращении по 80-му порту в настройке маршрутизатора в качестве Private Port указывать измененный порт Web-сервера.
Большинство моделей маршрутизаторов позволяют также задавать статическое перенаправление группы портов, то есть ставить в соответствие IP-адресу виртуального сервера сразу группу портов. Такая возможность полезна в том случае, если необходимо обеспечить работу приложений, использующих большое количество портов, например игр или аудио/видеоконференций. Количество перенаправляемых групп портов в разных моделях маршрутизаторов различно, но, как правило, их не менее десяти.
Статическое перенаправление портов позволяет лишь отчасти решить проблему доступа из внешней сети к сервисам локальной сети, защищаемой NAT-устройством. Однако существует и обратная задача обеспечить пользователям локальной сети доступ во внешнюю сеть через NAT-устройство. Дело в том, что некоторые приложения (например, Интернет-игры, видеоконференции, Интернет-телефония и другие, требующие одновременного установления множества сессий) не совместимы с NAT-технологией. Для того чтобы решить эту проблему, используется так называемое динамическое перенаправление портов, которое задается на уровне отдельных сетевых приложений.
В случае если маршрутизатор поддерживает данную функцию, необходимо задать номер внутреннего порта (или интервал портов), связанный с конкретным приложением (как правило, его обозначают Trigger Port), и номер внешнего порта (Public Port), который будет сопоставляться с внутренним портом.
При активации динамического перенаправления портов маршрутизатор следит за исходящим трафиком из внутренней сети и запоминает IP-адрес компьютера, от которого этот трафик исходит. При поступлении данных обратно в локальный сегмент включается перенаправление портов, и данные пропускаются внутрь. По завершении передачи перенаправление отключается, вследствие чего любой другой компьютер может создать новое перенаправление уже на свой IP-адрес.
Динамическое перенаправление портов используется в основном для служб, предусматривающих кратковременные запросы и передачу данных, поскольку если один компьютер применяет перенаправление данного порта, то другой в это же время перенаправление того же самого порта использовать не может. Если нужно настроить работу приложений, которым необходим постоянный поток данных и которые занимают порт на длительное время, то динамическое перенаправление помогает мало. Однако и в этом случае возможно решение проблемы, заключающееся в использовании демилитаризованной зоны.
DMZ-зона
емилитаризованная зона (DMZ-зона) это еще один способ перенаправления портов. Данную возможность предоставляет большинство современных маршрутизаторов. При размещении в зоне DMZ компьютера внутренней локальной сети он становится прозрачным для протокола NAT. Фактически это означает, что компьютер внутренней сети виртуально располагается до брандмауэра. Для ПК, находящегося в DMZ-зоне, осуществляется перенаправление всех портов на один внутренний IP-адрес, что позволяет организовать передачу данных из внешней сети во внутреннюю.
Если, к примеру, сервер с IP-адресом 192.168.1.10, находящийся во внутренней локальной сети, размещен в DMZ-зоне, а сама локальная сеть защищена NAT-устройством, то поступивший из внешней сети по адресу WAN-порта маршрутизатора запрос будет переадресован по любому порту на IP-адрес 192.168.1.10, то есть на адрес виртуального сервера в DMZ-зоне.
Методы аутентификации
настоящее время существует множество технологий аутентификации пользователей, поддерживаемых маршрутизаторами. Впрочем, если говорить о коммутаторах класса SOHO, то наиболее распространенными методами аутентификации являются следующие:
• использование пароля и имени пользователя;
• использование протокола PPPoE.
Использование пароля и имени пользователя типично для коммутируемых соединений, когда маршрутизатор имеет дополнительный последовательный порт для подключения аналогового модема. В этом случае, как и при традиционной настройке удаленного соединения с применением аналогового модема, в маршрутизаторе при конфигурации последовательного порта указываются номер телефона провайдера, имя пользователя и пароль.
Использование аутентификации по MAC-адресу встречается довольно редко и подразумевает привязку соединения к MAC-адресу маршрутизатора. Смысл данной технологии достаточно прост: каждое сетевое устройство имеет свой уникальный MAC-адрес длиной 6 байт, или 12 шестнадцатеричных цифр. Подлинность пользователя проверяется провайдером с использованием запроса MAC-адреса маршрутизатора.
Аутентификация по MAC-адресу имеет один подводный камень: при подключении модема к новому маршрутизатору или к компьютеру соединение перестает работать. Для того чтобы этого не происходило, многие модели маршрутизаторов позволяют задавать внешний MAC-адрес.
Использование протокола PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet) для аутентификации пользователей поддерживается практически всеми моделями современных маршрутизаторов. Этот протокол является расширением протокола PPP, который был специально разработан для применения протокола TCP/IP в последовательных соединениях, к которым относятся коммутируемые соединения. Фактически, данный протокол предлагает механизм инкапсуляции TCP-пакетов для их передачи по последовательным соединениям. К примеру, протокол PPP используется для организации коммутируемого доступа в Интернет.
PPPoE (как и PPP) не является протоколом аутентификации в чистом виде, однако механизм аутентификации можно рассматривать в качестве составной части этого протокола. При аутентификации по протоколу PPPoE требуется указать имя и пароль.
DHCP-сервер
юбой современный маршрутизатор не только может быть DHCP-клиентом, но и может иметь встроенный DHCP-сервер, что позволяет автоматически присваивать IP-адреса всем клиентам внутренней сети. В настройках DHCP-сервера, как правило, указываются начало и конец диапазона выделяемых IP-адресов. Кроме того, иногда в заданном диапазоне можно указать IP-адреса, которые не будут динамически присваиваться клиентам.
Виртуальные сети VPN
ольшинство маршрутизаторов в той или иной степени поддерживают возможность создания виртуальных частных сетей (Virtual Private Networking, VPN), что позволяет организовывать защищенное соединение с локальной (внутренней) сетью извне.
Для создания VPN-сетей, как правило, используются три протокола: сквозной туннельный протокол (Point-to-Point Tunneling Protocol, PPTP), протокол IPsec и туннельный протокол второго уровня (Layer 2 Tunneling Protocol, L2TP).
Сквозной туннельный протокол, созданный корпорацией Microsoft, никак не меняет протокол PPP, но предоставляет для него новое транспортное средство.
PPTP определяет протокол управления вызовами, который позволяет серверу управлять удаленным коммутируемым доступом через телефонные сети общего пользования (PSTN) или цифровые каналы (ISDN) либо инициализировать исходящие коммутируемые соединения. PPTP использует механизм общей маршрутной инкапсуляции (GRE) для передачи пакетов PPP, обеспечивая при этом контроль потоков и сетевых заторов. Безопасность данных в PPTP может обеспечиваться при помощи протокола IPsec.
Туннельный протокол второго уровня это своего рода объединение протокола PPTP и протокола эстафетной передачи на втором уровне (Layer 2 Forwarding, L2F), разработанного компанией Cisco. Протокол L2F обеспечивает туннелирование протоколов канального уровня с использованием протоколов более высокого уровня, например IP.
Протоколы L2F и PPTP имеют сходную функциональность, поэтому компании Cisco и Microsoft решили совместно разработать единый стандартный протокол, который и получил название туннельного протокола второго уровня.
IPsec
IPsec это протокол защиты сетевого трафика путем использования алгоритмов шифрования на IP-уровне. Данный протокол предусматривает два режима функционирования: транспортный и туннельный. В транспортном режиме протокол IPsec применяется к содержимому IP-пакетов, при этом их исходные заголовки остаются видимыми. Туннельный режим инкапсулирует исходные IP-пакеты в IPsec-пакеты с новыми заголовками IP и позволяет эффективно скрывать исходные IP-пакеты.
Режимы функционирования VPN
Существует два режима функционирования VPN: сквозной (Pass Through) и активный. В первом случае маршрутизатор без вмешательства передает входящий и исходящий VPN-трафики, пропуская через себя инкапсулированные пакеты данных без просмотра их содержимого. Если маршрутизатор поддерживает режим VPN Pass Through, то необходимо только настроить соединение на VPN-клиентах (компьютеры во внутренней сети) таким образом, чтобы клиенты из внутренней сети могли свободно подключаться к серверу VPN снаружи. Однако при совместном использовании NAT- и VPN-туннелей могут возникать проблемы.
В активном режиме маршрутизатор выступает в роли сервера и может устанавливать VPN-соединение с узлом локальной сети, с другими шлюзами и маршрутизаторами или же в обоих направлениях.
Заключение
данной статье мы рассмотрели только самые распространенные функции современных маршрутизаторов класса SOHO. Многие модели маршрутизаторов поддерживают и другие функции, которые, несмотря на различные названия, имеют одни и те же назначения. К примеру, это могут быть возможность блокирования определенных URL, запрет отклика на сканирование командой Рing, перевод маршрутизатора в режим Stealth, при котором он становится невидимым из внешней сети, и многое другое.
При правильной настройке маршрутизатор вполне способен осуществлять надежную защиту внутренней сети. К тому же его применение экономически более выгодно, чем использование в качестве маршрутизатора ПК (если, конечно, учитывать цены необходимого ПО).