8. Психологическая приемлемость. Этот принцип носит совершенно нетехнический характер. Правила и механизмы безопасности должны быть легкими в использовании и понимании. Здесь снова уместно вспомнить систему PGP для защиты электронной почты, многие реализации которой не соответствуют данному принципу. Однако понятие приемлемости этим не ограничивается. Помимо удобства в использовании важно позаботиться о том, чтобы смысл применения правил и механизмов был очевиден.
Важную роль в обеспечении безопасности играет изоляция. Она гарантирует разделение компонентов (программ, компьютерных систем или даже целых сетей), относящихся к разным защищаемым зонам или обладающих различными правами доступа. Все взаимодействия между разными компонентами происходят с надлежащим контролем полномочий. Изоляция, минимизация полномочий и строгий контроль движения информации между компонентами позволяют создавать системы с высокой степенью разделения.
Помимо технических вопросов, касающихся устройства систем, тема сетевой безопасности затрагивает проблемы, связанные с математическими основами и криптографией. Ярким примером проблемы первого типа является классический «пинг смерти» (ping of death). С его помощью злоумышленники вывели из строя множество хостов по всему интернету. Используя параметры фрагментации IP-пакетов, они создавали эхо-запросы ICMP, превышающие максимально допустимый размер IP-пакета. Поскольку сторона получателя не рассчитывала на прием пакетов столь большого размера, в зарезервированном ею буфере не хватало места, и лишние байты перезаписывали данные, расположенные в памяти после буфера. Конечно, это вызывало программный сбой — переполнение буфера. Примером криптографической проблемы является использование 40-битного ключа в исходной версии алгоритма WEP-шифрования для сетей Wi-Fi. Обладая достаточной вычислительной мощностью, злоумышленники могли легко подобрать такой ключ методом простого перебора.
8.1.2. Базовые принципы проведения атак
Простейший способ рассмотрения вопросов безопасности системы сводится к тому, чтобы поставить себя на место злоумышленника. Поэтому теперь, ознакомившись с базовыми принципами безопасности, давайте рассмотрим базовые принципы проведения атак.
С точки зрения злоумышленника, безопасность системы представляет собой ряд задач, которые он должен решить для достижения своих целей. Существует множество способов нарушения конфиденциальности, целостности, доступности и других параметров безопасности. Например, чтобы нарушить конфиденциальность сетевого трафика, злоумышленник может взломать систему и считать данные напрямую, обманом заставить участников коммуникации отправлять данные без шифрования и перехватить их либо, в более амбициозном сценарии, взломать шифр. Каждый из этих способов используется на практике и включает в себя несколько шагов. Мы поговорим об этом подробнее в разделе 8.2, а пока лишь кратко перечислим эти шаги и возможные способы их реализации.
1. Разведка (reconnaissance). Александр Грэм Белл (Alexander Graham Bell)39 как-то сказал: «Подготовка — ключ к успеху». Проведение атак в компьютерных сетях здесь не является исключением. Первое, что должен сделать злоумышленник, — это собрать как можно больше сведений об объекте атаки. Если вы планируете атаковать кого-нибудь, используя спам или социальную инженерию, рекомендуем вам потратить некоторое время на ознакомление с профилями пользователей, у которых вы хотите выманить информацию, и даже изучить содержимое их мусорных корзин. Однако в этой главе мы ограничимся лишь техническими аспектами атак и соответствующих защитных мер. В сетевой безопасности этап разведки сводится к сбору информации, полезной для злоумышленника. С какими устройствами мы взаимодействуем? Какие протоколы при этом задействованы? Какова топология сети? На каких компьютерах работают те или иные службы? И так далее... Мы обсудим разведку в разделе 8.2.1.
2. Прослушивание (sniffing) и перехват (snooping). Важный этап многих сетевых атак — перехват сетевых пакетов. Очевидно, что возможность перехвата сетевого трафика полезна для злоумышленника, если конфиденциальная информация передается в незашифрованном виде. Однако даже из зашифрованного трафика часто можно извлечь полезные данные — MAC-адреса участников коммуникации, информацию о том, кто с кем и когда связывался, и т.д. Кроме того, злоумышленник может перехватывать такой трафик с целью взломать шифр. Если злоумышленник имеет доступ к сетевому трафику других пользователей и может его «прослушивать», это говорит о недостаточном соблюдении по крайней мере двух принципов безопасности — минимизации полномочий и полной опосредованности. Прослушивание трафика не представляет затруднений в широковещательных сетях (например, сети Wi-Fi), но как перехватить трафик, если вы даже не можете подключиться к каналу, по которому он передается? Тема прослушивания будет рассмотрена подробнее в разделе 8.2.2.
3. Подмена данных, спуфинг (spoofing). Еще одним базовым инструментом злоумышленников является выдача себя за кого-то другого. При этом подложный сетевой трафик имитирует трафик другого компьютера. Например, мы можем легко заменить адрес отправителя во фрейме Ethernet или IP-пакете для обхода защиты или проведения DoS-атаки, поскольку эти протоколы очень просты. А как насчет таких сложных протоколов, как TCP? Ведь при отправке TCP-сегмента SYN для установления соединения с сервером с использованием подложного IP-адреса сервер ответит на этот IP-адрес сегментом SYN/ACK (второй этап установки соединения), и если злоумышленник не находится в том же сегменте сети, то он не увидит этот ответ. Это значит, что он не узнает, какой порядковый номер использует сервер, и не сможет установить соединение. Подмена данных нарушает принцип полной опосредованности: не имея возможности определить источник запроса, мы не можем нормально осуществить для него посредничество. В разделе 8.2.3 мы поговорим о подмене данных более подробно.
4. Нарушение работы (disruption). Третий компонент из тройки базовых параметров безопасности, доступность, приобретает все большую важность для злоумышленников, учитывая то, насколько разрушительными могут быть атаки типа «отказ в обслуживании» (Denial of Service, DoS). Более того, в ответ на появление новых средств защиты эти атаки становятся все более изощренными. Можно утверждать, что DoS-атака происходит из-за нарушения принципа минимизации количества общих механизмов (то есть недостаточной изоляции компонентов). В разделе 8.2.4 мы подробно поговорим об эволюции этого вида атак.
Используя различные комбинации этих базовых компонентов, злоумышленники могут проводить целый ряд атак. Например, проведя разведку и прослушивание, они могут узнать адрес компьютера потенциальной жертвы и выяснить, что этот пользователь настолько доверяет серверу, что автоматически принимает от него любой запрос. С помощью DoS-атаки (направленной на нарушение работы) злоумышленники могут вывести из строя настоящий сервер, чтобы он больше не отвечал жертве, а затем отправить подложные запросы, имитирующие запросы сервера. Именно так была осуществлена одна из самых известных атак в истории интернета, которой подвергся Суперкомпьютерный центр Сан-Диего. Чуть позже мы обсудим эту атаку подробнее.
8.1.3. Методы борьбы с угрозами
Теперь, ознакомившись с методами злоумышленников, давайте обсудим, как с ними можно бороться. Поскольку большинство атак осуществляется через сеть, сообщество специалистов по безопасности быстро пришло к мысли о том, что сеть также может быть подходящим местом для отслеживания атак. В разделе 8.3 мы подробно поговорим о брандмауэрах, системах обнаружения вторжений и других подобных средствах защиты.