Возможности стандарта IPSec и подробности реализации очень сложны и описаны подробно в ряде RFC и проектов IETF, а также в документах Microsoft. IPSec использует криптографическую защиту для обеспечения управления доступом, целостности без установления логического соединения, удостоверения подлинности данных, защиты от повторного использования, полной и ограниченной конфиденциальности потока данных. Поскольку протокол IPSec работает на уровне IP, его услуги доступны протоколам верхнего уровня в стеке и, очевидно, существующим приложениям.

IPSec дает системе возможность выбрать протоколы защиты, решить, какой (какие) алгоритм(ы) использовать для служб(ы), а также устанавливать и поддерживать криптографические ключи для каждой защищенной связи.

IPSec может защищать пути между компьютерами, между шлюзами защиты или между шлюзами защиты и компьютерами. Услуги, доступные и требуемые для трафика, настраиваются с использованием политики IPSec. Политика IPSec может быть настроена локально на отдельном компьютере или может быть назначена через механизм групповых политик в Active Directory. Политика IPSec определяет, как компьютеры доверяют друг другу. Самое простое -- полагаться на применение доменов доверия Active Directory, основанных на протоколе Kerberos. Для того чтобы доверять компьютерам в том же самом или в другом доверенном домене, задается предопределенная политика IPSec.

Каждая датаграмма на уровне протокола IP сравнивается с набором фильтров, предоставляемых политикой безопасности, которая поддерживается администратором для компьютера, пользователя, организационной единицы (OU) или всего домена. С любой датаграммой службы IP могут выполнить одно из трех действий:

· передать на обработку службам IPSec;

· передать ее без изменений;

· игнорировать ее.

Установка IPSec включает описание характеристик трафика для фильтрации (IP-адрес источника/адресата, протокол, порт и т. д.) и определение того, какие механизмы требуется применить для трафика, соответствующего фильтру (фильтрам). Например, в очень простом случае два автономных компьютера могут быть сконфигурированы для использования IPSec между ними в одном и том же домене Active Directory и активизации политики блокировки (lockdown). Если два компьютера -- не элементы одного и того же или доверенного домена, то доверие должно быть сконфигурировано с использованием пароля или ключа pre-shared в режиме "закрытый". Для этого выполняются операции:

· установка фильтра, который определяет весь трафик между двумя компьютерами;

· выбор метода опознавания (выбор ключа pre-shared или ввод пароля);

· выбор политики переговоров (в режиме "закрытый", при этом весь трафик, соответствующий фильтру (фильтрам), должен использовать IPSec);

· определение типа подключения (ЛВС, коммутируемое соединение или оба типа подключения).

Применение политики блокировки также ограничит все другие типы трафика от достижимых адресатов, которые не понимают IPSec или не являются частью той же самой доверенной группы. Безопасная политика инициатора обеспечивает установки, применяемые лучше всего к тем серверам, для которых предпринята защита трафика, но если клиент "не понимает" IPSec, то результатом переговоров будет возобновление посылки "чистых" текстовых пакетов. Когда IPSec применяется для шифрования данных, производительность сети понижается из-за непроизводительных затрат на обработку и шифрование. Один из возможных методов уменьшения воздействия этих непроизводительных затрат -- обработка на аппаратном уровне. Поскольку интерфейс NDIS 5.1 поддерживает такую функцию, можно включить аппаратные средства шифрования в сетевой адаптер. Адаптер, обеспечивающий перегрузку IPSec на аппаратные средства, скоро представят на рынке несколько поставщиков аппаратного обеспечения.

Алгоритмы шифрования

Для защиты данных применяются математические алгоритмы шифрования. Безопасность IP в Windows 2000/Server 2003 использует стандартные криптографические алгоритмы, перечисленные ниже.

· Методика Diffie-Hellman (D-H). Алгоритм шифрования с открытым ключом (названный по имени изобретателей -- Diffie и Hellman), который позволяет двум поддерживающим связь объектам договариваться об общедоступном ключе без требования шифрования во время порождения ключа. Процесс начинают два объекта, обменивающиеся общедоступной информацией. Затем каждый объект объединяет общую информацию другой стороны со своей собственной секретной информацией, чтобы сгенерировать секретное общедоступное значение.

· Код аутентификации хэшированного сообщения (НМАС, Hash Message Authentication Code). НМАС -- алгоритм шифрования с закрытым ключом, обеспечивающий целостность сообщений, установление их подлинности и предотвращение повторного использования. Установление подлинности, использующее функции хэширования (перемешивания), объединено с методом закрытого ключа. Хэшированное значение, известное также как дайджест (digest), или выборка сообщений, используется для создания и проверки цифровой подписи. Это уникальное значение намного меньше, чем первоначальное сообщение, созданное из цифровой копии кадра данных. Если передаваемое сообщение изменилось по пути следования, то хэшированное значение будет отличаться от оригинала, а IP-пакет будет отброшен.

· HMAC-MD5. Дайджест сообщений-5 (MD5, Message Digest) -- функция хэширования, которая порождает 128-разрядное значение, являющееся подписью данного блока данных. Эта подпись служит для установления подлинности, целостности и предотвращения повторного использования.

· HMAC-SHA. Безопасный алгоритм хэширования (SHA, Secure Hash Algorithm) -- еще одна функция хэширования, которая порождает 160-разрядное значение подписи, необходимое для установления подлинности, целостности и предотвращения повторного использования.

· DES-CBC. Стандарт шифрования данных (Data Encryption Standard, DES) -- формирование цепочки шифрованных блоков (Cipher Block Chaining, CBC) -- алгоритм шифрования с закрытым ключом, обеспечивающий конфиденциальность. Генерируется случайное число, которое используется совместно с закрытым ключом для шифрования данных.

Ключи

Для обеспечения безопасности данных в криптографии совместно с алгоритмами используются ключи. Ключ -- это некоторое значение, применяемое для шифрования или дешифрования информации. Для шифрования в системах безопасности могут использоваться как закрытые, так и открытые ключи. Даже если алгоритм известен, без ключа данные нельзя просмотреть или изменить. Безопасность IP в Windows Server 2003 использует ключи большой длины, чтобы обеспечить повышенную безопасность. Если длину ключа увеличить на один бит, число возможных комбинаций удваивается. Безопасность IP в Windows Server 2003 также применяет динамическое обновление ключей; это означает, что после определенного интервала для продолжения обмена данными генерируется новый ключ. Такое решение позволяет защититься от злоумышленника, который получил доступ к части информации во время ее передачи.

Протоколы безопасности

На базе протоколов безопасности реализуются различные службы, обеспечивающие безопасный обмен информацией по сети. Windows 2000 и Windows Server 2003 используют протоколы безопасности, описанные далее.

· Протокол ассоциаций безопасности и управления ключами Интернет (ISAKMP, Internet Security Association and Key Management Protocol) Прежде чем IP-пакеты будут переданы от одного компьютера другому, должна быть установлена ассоциация, или сопоставление, безопасности (Security Association, SA). SA -- набор параметров, который определяет необходимые для защищенной связи услуги и механизмы, типы ключей для безопасных протоколов. SA должна существовать между двумя поддерживающими связь сторонами, использующими безопасность IP. ISAKMP определяет основу для поддержки и установления ассоциаций безопасности. Протокол ISAKMP не связан ни с одним конкретным алгоритмом, методом порождения ключей или протоколом безопасности.

· Oakley. Протокол определения ключей, который использует алгоритм обмена ключами Diffie-Hellman (D-H). Oakley генерирует ключи, необходимые для безопасного обмена информацией.

· Заголовок аутентификации IP (АН, Authentication Header). АН обеспечивает целостность, установление подлинности и защиту от повторного использования. Также при помощи АН поддерживается конфиденциальность. АН основан на некотором алгоритме вычисления ключевого кэшированного значения сообщения (НМАС) для каждого IP-пакета.

· Протокол инкапсуляции безопасности (ESP, Encapsulating Security Protocol). В дополнение к услугам АН, описанным выше, ESP обеспечивает конфиденциальность, используя алгоритм DES-CBC.

Каждая конфигурация атрибутов безопасности IP называется политикой безопасности. Политика безопасности базируется на политиках установления соединений и IP-фильтрах. Политика безопасности связана с политикой контроллера домена. Политика безопасности IP может быть приписана к заданной по умолчанию политике домена, заданной по умолчанию локальной политике или созданной пользовательской политике домена. Во время регистрации компьютера в домене автоматически подбираются реквизиты заданной по умолчанию политики домена и заданной по умолчанию локальной политики, включая политику безопасности IP, приписанную к этой политике домена.

Рисунок 2. Архитектура безопасности IP в Windows Server 2003

· Политика переговоров (negotiation policy)

Политика переговоров определяет службы безопасности, используемые во время связи. Можно выбрать услуги, включающие конфиденциальность (ESP) или не обеспечивающие конфиденциальность (АН), или можно определить, какой алгоритм нужно использовать для безопасности IP. Можно установить несколько методов безопасности для каждой политики переговоров. Если первый метод недопустим для ассоциации безопасности, служба ISAKMP/Oakley продолжит просмотр этого списка до тех пор, пока не будет найден тот алгоритм, который безопасность IP сможет использовать для установления ассоциации. Если переговоры не увенчались успехом, устанавливается соединение без безопасности IP.

· IP-фильтры

IP-фильтры определяют различные действия, зависящие от направления передачи IP-пакета, от типа применяемого IP-протокола (например, TCP или UDP) и от того, какие порты используются в соответствии с протоколом. Фильтр применяется непосредственно -- как шаблон, с которым сравниваются IP-пакеты. Каждый IP-пакет сверяется с IP-фильтром и, если соответствие найдено, для посылки данных применяются реквизиты связанной политики безопасности.

Для поддержки обмена информацией с использованием безопасности IP на каждом компьютере с Windows Server 2003 устанавливаются локальные службы и драйверы.

· Служба агента политики безопасности (Policy Agent Service)

Агент политики -- локальный, резидентный агент. Он отыскивает политику безопасности IP в Active Directory во время инициализации системы. Затем он передает информацию о политике сетевому драйверу безопасности IP (IPSec-драйверу) и службе ISAKMP/Oakley. Агент политики не хранит политику безопасности локально, а находит ее в Active Directory (рис. 3).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8