Принципы работы межсетевых экранов

Экранирование и межсетевые экраны

Основные понятия

По материалам руководящего документа Государственной технической комиссии России межсетевой экран (МЭ) представляет собой локальное (однокомпонентное) или функционально-распределенное средство (комплекс), реализующее контроль за информацией, поступающей в АС и/или выходящей из АС, и обеспечивает защиту АС посредством фильтрации информации, то есть ее анализа по совокупности критериев и принятия решения о ее распространении в (из) АС.

Мы будем использовать понятия межсетевой экран (МЭ), брандмауэр, firewall, шлюз с установленным дополнительным программным обеспечением firewall, как эквивалентные.

Формальная постановка задачи экранирования, состоит в следующем. Пусть имеется два множества информационных систем. Экран – это средство разграничения доступа клиентов из одного множества к серверам из другого множества. Экран осуществляет свои функции, контролируя все информационные потоки между двумя множествами систем (рис.1а). Контроль потоков состоит в их фильтрации, возможно, с выполнением некоторых преобразований.

Рис.1а. Экран как средство разграничения доступа.

На следующем уровне детализации экран (полупроницаемую мембрану) удобно представлять как последовательность фильтров. Каждый из фильтров, проанализировав данные, может задержать (не пропустить) их, а может и сразу "перебросить" за экран. Кроме того, допускается преобразование данных, передача порции данных на следующий фильтр для продолжения анализа или обработка данных от имени адресата и возврат результата отправителю (рис.1б).

Рис.1б. Экран как последовательность фильтров

Помимо функций разграничения доступа, экраны осуществляют протоколирование обмена информацией.

Межсетевой экран располагается между защищаемой (внутренней) сетью и внешней средой (внешними сетями или другими сегментами корпоративной сети). В первом случае говорят о внешнем МЭ, во втором – о внутреннем. Межсетевой экран – идеальное место для встраивания средств активного аудита. МЭ способен реализовать сколь угодно мощную реакцию на подозрительную активность, вплоть до разрыва связи с внешней средой.

На межсетевой экран целесообразно возложить идентификацию/аутентификацию внешних пользователей, нуждающихся в доступе к корпоративным ресурсам (с поддержкой концепции единого входа в сеть).

В силу принципов эшелонированности обороны для защиты внешних подключений обычно используется двухкомпонентное экранирование (рис.2). Первичная фильтрация (например, пакетов с определенными IP-адресами, включенными в "черный список") осуществляется граничным маршрутизатором, за которым располагается так называемая демилитаризованная зона (сеть с умеренным доверием безопасности, куда выносятся внешние информационные сервисы организации – Web, электронная почта и т.п.) и основной МЭ, защищающий внутреннюю часть корпоративной сети.

Рис.2. Двухкомпонентное экранирование с демилитаризованной зоной.

Теоретически межсетевой экран (особенно внутренний) должен быть многопротокольным, однако на практике доминирование семейства протоколов TCP/IP столь велико, что поддержка других протоколов представляется излишеством, вредным для безопасности (чем сложнее сервис, тем он более уязвим).

Внешний, и внутренний межсетевой экран может стать узким местом, поскольку объем сетевого трафика имеет тенденцию быстрого роста. Один из подходов к решению этой проблемы предполагает разбиение МЭ на несколько аппаратных частей и организацию специализированных серверов-посредников. Основной межсетевой экран может проводить грубую классификацию входящего трафика по видам и передоверять фильтрацию соответствующим посредникам (например, посреднику, анализирующему HTTP-трафик). Исходящий трафик сначала обрабатывается сервером-посредником, который может выполнять и функционально полезные действия, такие как кэширование страниц внешних Web-серверов, что снижает нагрузку на сеть вообще и основной МЭ в частности.

Ситуации, когда корпоративная сеть содержит лишь один внешний канал, являются скорее исключением, чем правилом. Чаще корпоративная сеть состоит из нескольких территориально разнесенных сегментов, каждый из которых подключен к Internet. В этом случае каждое подключение должно защищаться своим экраном. Можно считать, что корпоративный внешний межсетевой экран является составным (распределенным), и требуется решать задачу согласованного администрирования всех компонентов.

Существуют также персональные МЭ, предназначенные для защиты отдельных компьютеров. Главное отличие персонального межсетевого экрана от распределенного - наличие функции централизованного управления. Если персональные межсетевые экраны управляются только с того компьютера, на котором они установлены, и идеально подходят для домашнего применения, то распределенные межсетевые экраны могут управляться централизованно, с единой консоли управления. Такие отличия позволили некоторым производителям выпускать свои решения в двух версиях - персональной (для домашних пользователей) и распределенной (для корпоративных пользователей).

Принципы работы межсетевых экранов

Существует два основных способа создания наборов правил межсетевого экрана: ''включающий'' и ''исключающий''. Исключающий межсетевой экран позволяет прохождение всего трафика, за исключением трафика, соответствующего набору правил. Включающий межсетевой экран действует прямо противоположным образом. Он пропускает только трафик, соответствующий правилам и блокирует все остальное.

Включающие межсетевые экраны обычно более безопасны, чем исключающие, поскольку они существенно уменьшают риск пропуска межсетевым экраном нежелательного трафика.

Безопасность может быть дополнительно повышена с использованием ''межсетевого экрана с сохранением состояния''. Такой межсетевой экран сохраняет информацию об открытых соединениях и разрешает только трафик через открытые соединения или открытие новых соединений. Недостаток межсетевого экрана с сохранением состояния в том, что он может быть уязвим для атак DoS (Denial of Service, отказ в обслуживании), если множество новых соединений открывается очень быстро. Большинство межсетевых экранов позволяют комбинировать поведение с сохранением состояния и без сохранения состояния, что оптимально для реальных применений.