Введение

Операционные системы Microsoftâ Windowsâ 95, Windows 98 и Windows NTâ позволяют организовывать простую, безопасную и высокорентабельную связь, преодолевая тем самым географические и государственные границы на пути развития бизнеса. Одной из важнейших особенностей коммуникационных платформ на базе Windows, несомненно, является поддержка виртуальных частных сетей (ВЧС).

Виртуальные частные сети находят сегодня все более широкое распространение. Этому способствует два обстоятельства: экономичность такого вида связи и одновременно – высокая безопасность инфраструктуры частных сетей. Используя ВЧС, и командированный работник, и служащий филиала может подключиться к корпоративной сети с обычного локального телефона, что намного дешевле выхода на линии междугородной связи или абонирования «бесплатного» номера 800, не говоря уж об аренде выделенных каналов связи. Безопасность же ВЧС достигается за счет организации так называемых туннельных подключений, позволяющих войти в корпоративную сеть только тем пользователям, которые прошли аутентификацию. Средства ВЧС, предлагаемые корпорацией Microsoft, обеспечивают шифрование информации с применением 128-битового ключа. Правда, столь высокая стойкость доступна лишь на американской территории: из-за ограничений, накладываемых экспортным законодательством США, в других странах могут применяться ключи длиной не более 40 бит. В целом виртуальную частную сеть можно представить как своеобразный туннель, проложенный через Интернет или другую общедоступную сеть. По безопасности и функциональности туннелирование практически ничем не уступает частным сетям. Под туннелированием понимается включение информационного пакета в обычный IP-пакет (так называемое инкапсулирование) и его передача в таком виде по общедоступной сети. Когда инкапсулированный пакет поступает в сеть получателя, например, в корпоративную локальную вычислительную сеть (ЛВС), внешняя IP-оболочка с него снимается, после чего обработка информации производится обычным способом.

ВЧС уже доказали свою высокую эффективность в организации работы с надомными служащими, филиалами и внешними партнерами, благодаря чему превратились в один из ключевых элементов общей корпоративной стратегии информационных технологий.

Корпорация Microsoft была в числе пионеров интеграции средств ВЧС и сейчас продолжает активно работать в этом направлении. Совместно со своими отраслевыми партнерами и Целевой группой технической поддержки Интернета IETF корпорация совершенствует технологии виртуальных частных сетей и средства обеспечения их безопасности. Настоящий документ посвящен вопросам защиты ВЧС, оценке угрозы их безопасности и различным способам ее устранения, которые предлагает Microsoft.

Microsoft разработала широкий спектр средств организации ВЧС, способных удовлетворить самые разные запросы в области защиты информации. Одним из них является протокол PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol – протокол туннелирования между узлами), призванный свести к минимуму общую стоимость владения системой. Корпорация встроила его в свои операционные системы Windows 95, Windows 98 и Windows NT 4.0, а независимые производители сделали этот протокол доступным пользователям Windows 3.1 и Macintosh. Протокол PPTP совместим с широким кругом аппаратных платформ, позволяет производить аутентификацию по паролю и не требует инфраструктуры сертификации (хотя Microsoft и намерена обеспечить поддержку сертификатов ко времени выхода Windows 2000).

Чтобы обеспечить еще больший уровень безопасности, корпорация включает в операционную систему Windows 2000 собственную реализацию протоколов L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol – протокол туннелирования канального уровня) и IPSec (Internet Protocol Security – протокол безопасности в Интернете). Правда, применение этих средств предъявляет повышенные требования к системам: для них необходимо развертывание PKI (Public Key Infrastructure – инфраструктура с открытыми ключами) и применение центральных процессоров класса Pentium.

Настоящий документ призван помочь сетевым администраторам и другим ответственным руководителям оценить уровень безопасности ВЧС, необходимый их организации, и выбрать средства, способные наилучшим образом удовлетворить такие потребности. Здесь же будет рассмотрено влияние уровня подготовки служащих и политики безопасности на защищенность сети, какие бы технологии безопасности не применялись.

Защита сети – процесс динамичный. Здесь приходится постоянно искать компромисс, который бы позволил надежно защитить информацию, не тормозя работу самой сети и не снижая производительность всей организации.

Microsoft постоянно совершенствует свои технологии, чтобы предоставить пользователям самые надежные средства сетевой защиты, отличающиеся, к тому же, простотой развертывания и управления.

Средства ВЧС, разработанные Microsoft, обеспечивают высочайший уровень безопасности. Они открывают перед организациями все достоинства такой удобной и экономичной технологии, как туннелирование трафика в общедоступных сетях, и при этом надежно блокируют несанкционированный доступ к информации через черный ход.

Основы безопасности ВЧС

Туннель ВЧС служит для транспортировки информации, не отвечающей стандартам адресации Интернета. Чтобы доставить такие данные от одного конца туннеля к другому, программа помещает (инкапсулирует) их в стандартные IP-пакеты, которые затем пересылаются по промежуточным сетевым каналам от одной сети (или одиночного клиента) к другой. Весь процесс инкапсулирования и пересылки пакетов называется туннелированием, а логическое подключение, используемое для их передачи, – туннелем. Таким образом, туннель представляет собой логический канал связи, проложенный через Интернет или любую другую промежуточную сеть. Удаленные пользователи при этом играют роль виртуальных узлов той сети, с которой они соединены туннелем.

Для пользователя не имеет никакого значения характер физической сети, через которую проложен туннель: с его точки зрения, вся информация пересылается как бы по выделенной частной сети.

Figure 1. Концептуальная модель ВЧС.

Инкапсулирование, как и шифрование потоков данных, жизненно необходимы для передачи информации через Интернет. Функции инкапсулирования, выполняемые с помощью протоколов PPTP и L2TP, упрощают организацию многопротокольной связи, так как позволяют пересылать по IP-сетям пакеты данных, созданные на основе других протоколов. Благодаря этому удаленный клиент может применять для подключения к корпоративной ЛВС любой протокол и при этом пользоваться всеми преимуществами Интернета.

Пользовательские процессоры

Средства организации ВЧС, разработанные Microsoft, позволяют подключать к серверам на базе Windows NT Server так называемые пользовательские процессоры (front-end processor, ПП), управляющие доступом клиентов в сеть данного сервера. Применение таких посредников дает возможность устанавливать туннельные подключения даже тем клиентам, которые не оснащены средствами ВЧС. Пользователь может и не знать, подключился он к серверу напрямую, или через ПП, создавший для него туннель. Благодаря этому в ВЧС Microsoft обеспечивается «прозрачный» доступ к клиентам РРР, позволяющий им работать в средах Unix, Win 16, MS-DOS^®, а также взаимодействовать с клиентами Macintosh и другими.

Пользовательский процессор не имеет доступа к данным, циркулирующим между клиентом и сервером, поэтому его вполне можно разместить на узле поставщика услуг Интернета. Здесь ПП будет выполнять роль бесстрастного регулировщика, которого нисколько не касается содержимое проходящей через него информации. С точки зрения безопасности это означает, что компания сохраняет полный контроль за доступом в сеть, да и безопасность ее данных нисколько не страдает. Такая схема очень удобна для тех компаний, которые готовы передать управление удаленным доступом по коммутируемым каналам в руки сторонних поставщиков услуг, но при этом хотят обеспечить полную безопасность своей информации.

Для надежной защиты данных необходимо ограничивать доступ к серверу, а не к пользовательскому процессору. С этой целью проверка аутентификации всех пользователей, которые пытаются подключиться к серверу, производится на самом сервере. Функции ПП ограничиваются проверкой идентификатора пользователя и созданием туннеля к серверу. Как мы видим, этот посредник и здесь играет пассивную роль, ничуть не снижая безопасности соединения.

Заказные и принудительные туннели

Существует два типа туннелей ВЧС – заказные (voluntary) и принудительные (compulsory). Для создания заказного туннеля необходимо, чтобы клиент был оснащен средствами создания ВЧС, тогда как принудительный туннель организуется при посредничестве пользовательского процессора.

Заказное туннелирование

Заказные туннели создаются самой рабочей станцией, которая организует ВЧС с удаленной сетью. Чтобы создать их, клиенту нужны собственные средств ВЧС, то есть, он должен поддерживать протокол PPTP или L2TP, а также иметь вспомогательное программное обеспечение (сервер туннелирования обеспечивает поддержку всех таких компонентов по умолчанию). При этом клиент и сервер должны применять один и тот же протокол туннелирования.

Заказной туннель может прокладываться по уже имеющемуся у клиента сетевому подключению между его рабочей станцией и выбранным сервером туннелирования. Однако чаще рабочей станции приходится сначала связываться по коммутируемому каналу с транспортной сетью – лишь после этого клиент может приступать к организации туннеля.

Принудительное туннелирование

Если нужно проложить туннель через Интернет, но клиент не оснащен средствами ВЧС, он может подключиться к пользовательскому процессору поставщика услуг. Благодаря этому создается так называемый принудительный туннель, для которого клиенту не нужна ни поддержка протоколов PPTP и L2TP, ни вспомогательное ПО. Все это имеется на пользовательском процессоре. Как и при заказном туннелировании, здесь действует условие: ПП и сервер туннелирования должны применять в каждом индивидуальном подключении один и тот же протокол ВЧС (PPTP или L2TP).

Обычно пользователю клиентского компьютера сообщается специальный телефонный номер, открывающий ему доступ к пользовательскому процессору. К примеру, корпорация, владеющая частной сетью, может заключить с поставщиком услуг Интернета соглашение о развертывании ПП на территории определенного района или даже всей страны. Каждый из пользовательских процессоров способен прокладывать ВЧС через Интернет и связываться по нему с сервером туннелирования, установленным в частной сети корпорации. Подобная схема получила название принудительного туннелирования, поскольку здесь клиент просто не может отказаться от использования ВЧС. Как только подключение установлено, все сообщения с клиентского ПК автоматически направляются через туннель.

ВЧС на основе PPTP

Опираясь на протокол PPTP, Microsoft смогла создать очень надежные и безопасные средства организации виртуальных частных сетей. Благодаря простоте развертывания и высокой защищенности, технология ВЧС на базе PPTP, разработанная специалистами этой корпорации, быстро завоевала заслуженное признание. Исследовательская фирма Infonetics Research провела в 1998 году изучение рынка ВЧС и пришла к заключению, что наибольшее распространение в этой отрасли получили средства туннелирования Microsoft.

Протокол PPTP представляет собой открытый отраслевой стандарт. Создание этого протокола стало результатом объединенных усилий целого ряда известных производителей сетевых компонентов, включая Ascend Communications, 3Com/Primary Access, ECI Telematics, US Robotics и Microsoft. Эти компании основали Форум PPTP, результаты работы которого стали широко известны в 1996 году, когда на рассмотрение Группы целевой технической поддержки Интернета (IETF) был передан проект новой спецификации.

Протокол PPTP тесно интегрирован со службой удаленного доступа (Remote Access Services), входящей в Windows NT Server и Windows 98, а также с дополнительным компонентом создания сетей с доступом по коммутируемым каналам Dial-Up Networking 1.2 Upgrade для операционной системы Windows 95.

Практические аспекты обеспечения безопасности

Любой специалист в области сетевой связи и безопасности прекрасно знает, что на практике защищенность компьютера определяется рядом постоянно изменяющихся параметров, включая уровень развития технологии, правила работы, физическую безопасность системы. Все это приходится тщательно учитывать и взвешивать, когда дело доходит до определения допустимого риска и выбора средств его минимизации. PPTP является одной из составных частей общего плана организации безопасной связи, обусловленных прагматическим подходом к защите сетей. Учитывая это, Microsoft избрала PPTP в качестве основы для подключения всех ВЧС к собственным корпоративным сетям.

За все время эксплуатации виртуальных частных сетей на базе Windows клиенты ни разу не пожаловались на недостаточную их защищенность. Но Microsoft не успокаивается на достигнутом и продолжает совершенствовать технологию Windows Networking and Communications (организация сетей и связи в среде Windows). Очередным шагом в этом направлении стал выпуск дополнительного программного пакета PPTP Performance and Security Upgrade (обновление для повышения производительности и безопасности на основе PPTP) для клиентов и серверов, работающих под управлением Windows. Это ПО можно бесплатно получить на веб-узле Microsoft по адресу: http://www.microsoft.com/communications.

Средства ВЧС, созданные Microsoft на базе PPTP, сочетают в себе все достоинства широко распространенных открытых платформ, полнофункциональных сетей и тесной интеграции с Windows. В результате удалось создать простую в работе, легко программируемую и очень гибкую коммуникационную платформу. Правильно настроив систему на базе Windows, взяв на вооружение PPTP, используя средства обеспечения безопасности операционной системы, пользователь получает экономичную, надежную и хорошо защищенную платформу для ВЧС, которая значительно снижает расходы на организацию связи.

Развитие технологии

К вопросам обеспечения безопасности Microsoft относится очень серьезно. Накопление все новых знаний в этой области и быстрое развитие технологий приводят к совершенствованию средств шифрования и сетевой защиты. Учитывая это, корпорация постоянно модернизирует службы безопасности своих операционных систем и выпускает обновленные продукты на их основе. Руководители компаний, отвечающие за безопасность информации, должны своевременно узнавать обо всех новинках Microsoft. Самую свежую информацию о них всегда можно найти на веб-узле http://www.microsoft.com/security, посвященному вопросам безопасности, и на сервере http://www.microsoft.com/communications, где рассматриваются проблемы организации связи.

Из новшеств Microsoft в области технологий создания ВЧС на базе PPTP можно упомянуть:

· более совершенную аутентификацию в протоколе MS-CHAP 2;

· повышение надежности аутентификации по паролю;

· повышение стойкости шифрования по протоколу MPPE (Microsoft Point-to-Point Encryption – шифрование между узлами).

Совершенствование аутентификации в протоколе MS-CHAP 2

Протокол MS-CHAP (Microsoft Challenge-Handshake Authentication Protocol – протокол взаимной аутентификации Microsoft) содержит механизм аутентификации, необходимый для проверки регистрационных данных пользователя в доменах Windows NT. Созданные с его помощью сеансовые ключи применяются для шифрования данных пользователя, как это описано в разделе, посвященном протоколу MPPE.

Шифрованием называется процесс кодирования данных с целью предотвращения несанкционированного доступа к ним, особенно в процессе пересылки по открытым каналам связи. Шифрование производится с применением специализированных алгоритмов на основе так называемых секретных ключей, преобразующих данные (например, пароль) в псевдослучайный набор знаков. Прочесть закрытую таким способом информацию способен только тот, кому известен соответствующий ключ. Хешированный пароль, скажем, может быть дешифрован лишь на том компьютере, где имеется такой же ключ (вспомним детское шифрование с помощью двух одинаковых бумажных матриц). Применяемые при шифровании алгоритмы, особенно с ключами длиной более 128 бит, практически полностью исключают возможность дешифрования информации посторонними.

Протокол MS-CHAP 2 описывает порядок одностороннего преобразования пользовательского пароля, алгоритм генерации запроса сервером, алгоритм генерации запроса клиентом и дополнительные данные, включаемые в сообщение Success (Аутентификация успешна). Если клиент MS-CHAP 2 не смог идентифицировать сервер, он отключается.

Получив от клиента MS-CHAP 2 запрос на аутентификацию, сервер сетевого доступа прежде всего направляет на удаленный клиент собственный запрос, состоящий из сеансового идентификатора и случайной контрольной последовательности. В ответ удаленный клиент должен вернуть имя пользователя и хешированную последовательность из полученного запроса, дополненные сеансовым идентификатором и хешированным паролем. Как мы видим, здесь предусматривается хеширование уже хешированного пароля, что создает дополнительный уровень безопасности. При такой схеме пароли сохраняются на сервере зашифрованными, а не в виде открытого текста.

В MS-CHAP 2 предусмотрены дополнительные коды ошибки, в том числе код истечения срока действия пароля, а также новые шифрованные клиент-серверные сообщения, благодаря которым пользователь может изменить свой пароль. В новой реализации протокола Microsoft первичный ключ, необходимый для последующего шифрования данных по протоколу MPPE, генерируется клиентом и сервером независимо друг от друга.

Ранее протокол Microsoft PPTP допускал применение и других, менее надежных механизмов аутентификации в ВЧС. Теперь же он использует только MS-CHAP, что значительно повышает безопасность аутентификации.

Повышение надежности аутентификации по паролю

Как уже отмечалось, при подключении к PPTP-серверу, работающему под управлением Windows NT, клиенты на базе Windows проводят двустороннюю аутентификацию по протоколу MS-CHAP. Чтобы не допустить перехвата передаваемого пароля, используется функция хеширования (пароли Windows NT могут иметь длину до четырнадцати 16-битовых символов из одного набора Unicode; строчные и прописные буквы в них различаются).

В процессе аутентификации первичный ключ шифрования генерируется путем хеширования пароля пользователя, что налагает на него особые требования. Администратор сети должен всячески стимулировать применение как можно более сложных паролей Windows NT. Узнав пароль пользователя, злоумышленник теоретически может расшифровать данные, пересылаемые между клиентом и сервером, – для этого ему нужно только перехватить шифрованный PPTP-сеанс связи. Правда, на практике прочесть сообщение, зашифрованное с помощью 128-битового ключа, намного сложнее, так как пароль представляет собой лишь одну часть блока данных, хэшированием которого генерируется криптоключ.

Windows NT допускает применение и прежних паролей LAN Manager, однако они намного примитивнее «родных» паролей операционной системы. Это делает их более уязвимыми для прямых атак с применением грубой силы, словарных атак и попыток угадать правильный пароль.

Обязательное использование паролей Windows NT

Microsoft выпустила дополнение к клиентским и серверным PPTP-компонентам для Windows NT, позволяющее повысить надежность применяемых паролей. С его помощью можно настроить систему таким образом, что она просто не допустит аутентификации по старым паролям, и пользователям волей-неволей придется перейти на пароли Windows NT. К тому же это дополнение дает возможность изменить конфигурацию PPTP-клиентов Windows NT, запретив аутентификацию по паролям LAN Manager. Вскоре Microsoft намерена выпустить такой же дополнительный продукт для PPTP-клиентов Windows 95. В операционной системе Windows 98 подобная функция уже предусмотрена. Ближе познакомиться с этими новинками и с настройкой операционных систем на применение функции Windows NT Hash поможет прилагаемая к ним документация. Материалы относительно дополнений для Windows 95 и Windows NT опубликованы на веб-узле http://www.microsoft.com/communications/. Здесь же можно найти и информацию о интегрированной службе маршрутизации и удаленного доступа (Routing and Remote Access Services) Windows NТ, позволяющей организовать ВЧС между серверами.

Соблюдение правил выбора пароля

Microsoft рекомендует своим клиентам принять все необходимые меры, чтобы в их сетях применялись только сложные пароли повышенной стойкости, содержащие случайную комбинацию строчных и прописных букв, цифр и знаков препинания. Для обеспечения безопасности сети крайне важно регулярно обновлять пароли. В соблюдении этих правил способна помочь Windows NT. Все пакеты обновления для Windows NT 4.0, начиная с Service Pack 2, снабжаются инструментальными средствами администрирования, которые обеспечивают выполнение правил безопасности и лучшее управление паролями.

Основы правильного использования паролей

Как отмечалось выше, хороший пароль должен быть не короче установленной длины и содержать символы различных типов. Надежным считается тот пароль, который невозможно угадать. И никогда нельзя забывать, что от качества пароля зависит уровень безопасности всей сети!

К числу плохих следует однозначно отнести пароли, которые:

· состоят исключительно из словарных слов;

· используют буквы только одного регистра (строчные или прописные);

· созданы на основе имен людей и названий предметов, о которых нетрудно догадаться (имя сына или дочери владельца пароля, кличка его собаки и даже девичья фамилия матери).

А вот требования, которым должен удовлетворять надежный пароль:

· в тексте пароля должны быть хотя бы одна цифра и один небуквенный символ (например, вопросительный знак);

· для постороннего наблюдателя пароль должен выглядеть бессмысленным набором символов, который очень трудно запомнить;

· текст не должен содержать осмысленных слов и личных имен.

Основные требования к правилам выбора надежных паролей приводятся в статье Q161990 базы данных Microsoft Knowledge Base. Правильный подбор пароля значительно повышает стойкость любой системы, использующей его. Сложные пароли и современные технологии делают Windows безопасной платформой для практического развертывания ВЧС в условиях реального мира.

Нельзя забывать и о том, что в алгоритме шифрования со 128-битовым ключом, использованном корпорацией Microsoft, в основу ключа шифрования кладется не только сложный пароль, но и запросы, которыми обмениваются клиент с сервером. Такой подход еще более усложняет атаки на сеть. Корпорация Microsoft рекомендует всем организациям, действующим в Северной Америке, предусмотреть в своих правилах обязательное применение 128-битовых ключей, поскольку, как показывает практика, ключи длиной 40 бит при определенных условиях не выдерживают атак с применением "грубой" силы.

Повышение стойкости шифрования по протоколу MPPE

Шифрование информации создает еще один уровень защиты виртуальных частных сетей, созданных на базе протокола PPTP, который необходим на случай перехвата пакетов ВЧС. Правда, такая возможность носит скорее теоретический характер и весьма маловероятна на практике. Тем не менее, можно представить себе злоумышленника, сумевшего разместить между клиентом и сервером собственный компьютер. Если его машине удастся предстать перед клиентом в образе сервера PPTP, она сможет заполучить весь его трафик. Уязвимость для подобных атак свойственна не только продуктам Microsoft, – подобная опасность существует при любой системе аутентификации, где не предусмотрен взаимный обмен запросами и ответами на них. Такую возможность полностью исключает лишь применение протокола MS-CHAP 2, обеспечивающего взаимную аутентификацию участников сеанса связи.

Шифрование по протоколу MPPE с 128- и 40-битовым ключом полностью защищает все данные, циркулирующие между клиентом и сервером. А это значит, что даже вклинив между ними свой компьютер, злоумышленник не сможет прочесть передаваемую информацию – для этого ему сначала придется заполучить секретный ключ.

В основу протокола PPTP положен алгоритм шифрования RSA RC4, который обеспечивает самую высокую стойкость, разрешенную правительством США для коммерческих систем. В Северной Америке шифровать сообщения можно посредством ключа длиной 128 бит, в других же странах его длина не может превышать 40 бит. При использовании протокола MS-CHAP 2 для связи в прямом и обратном направлении генерируется два отдельных ключа, причем по умолчанию эти ключи меняются при передаче каждого пакета. Все это еще более затрудняет «силовые» атаки на сеть.

Защита канала управления

Несколько месяцев назад Microsoft получила сообщение о том, что в протоколе PPTP имеется ошибка, которая позволяет злоумышленнику направлять на сервер PPTP информацию по так называемому каналу управления. Он может передать даже код, приводящий к зависанию всего сервера. Корпорация Microsoft уже выпустила "заплатку", устраняющую отмеченный недостаток. Она обеспечивает более тщательную проверку данных, циркулирующих в служебном канале, и блокирует потенциально опасную информацию, грозящую зависанием системы. В недавно выпущенных обновлениях PPTP для Windows NT эта ошибка уже устранена. Подробнее узнать о ней можно в статье Q179107 базы знаний Microsoft Knowledge Base.

Теперь атака по каналу управления в худшем случае может привести к прекращению текущего PPTP-сеанса. Чтобы полностью исключить саму возможность таких атак, Microsoft намерена внести изменения непосредственно в канал, обеспечив полную аутентификацию всех пакетов, поступающих по нему на сервер PPTP.

Советы пользователям

В сетях, развернутых на территории Северной Америки, Microsoft советует использовать 128-битовую версию протокола PPTP. Нельзя забывать и о необходимости своевременно устанавливать на своих системах самые последние пакеты обновления для Windows NT 4.0 и горячие заплаты PPTP.

В целом же пользователям рекомендуется регулярно просматривать два веб-узла Microsoft. Один из них, посвященный вопросам безопасности, расположен по адресу http://www.microsoft.com/security, а другой, содержащий самую свежую информацию по организации связи, – по адресу http://www.microsoft.com/communications. Здесь всегда можно найти полезные сведения по защите сетей, информационные бюллетени, обновления для службы маршрутизации и удаленного доступа, а также последние дополнения для межсерверных ВЧС и клиент-серверных подключений по коммутируемым каналам связи. Информация и инструментарий, предлагаемые на этих узлах помогут компаниям разработать правила использования ВЧС и наладить контроль за их выполнением. А правильно настроенная система на базе Windows в сочетании с тщательно продуманной политикой в области безопасности откроет перед пользователями все достоинства хорошо защищенных ВЧС.

Туннелирование по протоколу L2TP

Протокол L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol – сетевой протокол туннелирования канального уровня) сочетает в себе все лучшее из протоколов PPTP и L2F (Layer 2 Forwarding – пересылка данных на канальном уровне). О первом мы уже говорили, второй же был предложен в качестве протокола передачи для подключения по коммутируемым каналам связи. Используя его, серверы удаленного доступа инкапсулируют поступающий трафик в кадры протокола РРР, а затем передают их по каналам ГВС на сервер L2F, который, в свою очередь, удаляет упаковку пакетов и направляет их в сеть получателя.

Протокол L2TP позволяет прокладывать туннели через любые среды, где возможны пакетно-ориентированные одноранговые подключения. В их число, в частности, входят такие технологии региональных вычислительных сетей, как Х.25, Frame Relay и АТМ. Более того, в L2TP предусмотрена возможность соединения двух конечных точек несколькими туннелями (спецификация на этот протокол содержится в документе «Layer Two Tunneling Protocol - L2TP», опубликованном в файле draft-ietf-pppext-l2tp-12.txt; Самую свежую версию этой спецификации можно найти на веб-узле Целевой группы технической поддержки Интернета http://www.ietf.org/).

При работе в IP-сетях протокол L2TP очень похож на PPTP. Здесь туннель прокладывается между клиентом L2TP и сервером L2TP. При этом не имеет никакого значения, подключен ли клиент к сети (например, к ЛВС) постоянно или для установления IP-подключения ему нужно сначала связаться по коммутируемому каналу с сервером сетевого доступа (так подключаются через Интернет удаленные пользователи).

Как PPTP, так и L2TP прежде всего производят первичное инкапсулирование данных по протоколу РРР, а затем добавляют в полученные пакеты дополнительные заголовки, необходимые для их пересылки через промежуточные сети. На этом этапе в работе PPTP и L2TP начинают проявляться некоторые различия.

· PPTP способен пересылать пакеты только через IP-сети, тогда как L2TP позволяет прокладывать туннели по любым пакетно-ориентированным средам, где возможна организация одноранговых подключений. Благодаря этому пакеты L2TP могут пересылаться по IP-сетям (с использованием протокола UDP), по частным виртуальным каналам с ретрансляцией кадров Frame Relay, по виртуальным каналам Х.25 и по виртуальным каналам АТМ.

· PPTP позволяет проложить между конечными точками виртуального канала только один туннель, а L2TP может соединить их несколькими.

· L2TP поддерживает сжатие заголовков, как это описано в проекте спецификации. Применение данной функции позволяет ограничиться четырьмя дополнительными байтами в заголовке, тогда как PPTP добавляет в него 6 байт.

· В L2TP предусмотрена аутентификация туннеля, которой нет в PPTP. Правда, когда в туннеле используется протокол IPSec, аутентификация на канальном уровне становится ненужной, так как и L2TP, и PPTP производят ее именно по протоколу IPSec.

При создании туннелей L2TP аутентификация производится с помощью тех же механизмов, что и в подключениях РРР. Функции шифрования и сжатия нагрузки протокол L2TP унаследовал от РРР, но в него добавлены и дополнительные возможности шифрования по протоколу IPSec, описанные в следующем разделе.

Туннелирование с применением IPSec

Протокол IPSec (IP Security) создавался Целевой группой технической поддержки Интернета в качестве средства шифрования данных на всем протяжении IP-канала связи. В разработке этого протокола, продолжавшейся несколько лет, принимали участие лучшие специалисты в области сетевой безопасности. Плодом их труда стала схема аутентификации и шифрования IP-пакетов на индивидуальной основе, которая, как считается, обеспечивает высочайший уровень защиты информации. Правда, первоначально IPSec рассматривался исключительно в качестве средства защиты связи между отдельными сетевыми элементами (в частности, трафика между маршрутизаторами Интернета), но сегодня он находит более широкое применение в сетях, где каждому хост-компьютеру выделен собственный статический IP-адрес.

Протоколу IPSec посвящен целый ряд документов серии RFC. Публикации RFC 1825, 1826 и 1827 содержат описание общей архитектуры протокола, заголовка аутентификации Authentication Header, необходимого для проверки целостности данных, а также технологии безопасного инкапсулирования полезной информации Encapsulation Security Payload, обеспечивающей целостность и шифрование данных.

Главное внимание при разработке IPSec уделялось обеспечению безопасности в IP-сетях на сетевом уровне. Этот протокол хорошо интегрируется с функциями безопасности Windows NT Server, благодаря чему может служить идеальной платформой для защиты потоков информации, проходящих по интрасетям и Интернету.

IPSec предназначен не для клиент-серверного туннелирования, а для защиты туннелей между серверами и маршрутизаторами. Таким образом, он не заменяет протоколы PPTP и L2TP, а дополняет их. Совместное применение позволяет сочетать гибкость протоколов ВЧС канального уровня (PPTP и L2TP) с высочайшим уровнем безопасности, который обеспечивает IPSec. Учитывая все это, Microsoft намерена предусмотреть в Windows 2000 единую платформу ВЧС (протоколы PPTP и L2TP, передаваемые поверх IPSec).

IPSec описывает не только механизмы шифрования IP-трафика, но и формат IP-пакетов, передаваемых по IP-туннелям. Режим такой передачи обычно называют туннельным режимом IPSec (IPSec Tunnel Mode). Туннель IPSec состоит из туннельного клиента и туннельного сервера, которые настроены на применение протокола IPSec, и механизма шифрования по согласованию (negotiated encryption mechanism).

Безопасная передача IP-пакетов по частным и общедоступным IP-сетям в туннельном режиме IPSec достигается за счет инкапсулирования и шифрования всего IP-пакета с использованием механизма шифрования по согласованию (если он необходим). После этого зашифрованная информация инкапсулируется еще раз, снабжается нешифрованным заголовком и направляется через промежуточные сети на туннельный сервер. Получив такую дейтаграмму, туннельный сервер обрабатывает ее открытый IP-заголовок, удаляет его, а затем дешифрует содержимое и извлекает исходный IP-пакет с полезной информацией. Далее пакет обрабатывается, как обычно, и направляется получателю.

В туннельном режиме IPSec поддерживается только IP-трафик, а все операции производятся на нижнем уровне IP-стека. Благодаря этому все выполняемые здесь функции становятся доступны для приложений и протоколов высшего уровня. Управление режимом производится в соответствии с политикой безопасности – набором правил фильтрации пакетов, определяющих очередность применения механизмов шифрования и туннелирования, а также доступные методы аутентификации, распределенные по приоритетам. Как только появляется трафик, который нужно передать на другой конец туннеля, обе машины производят взаимную аутентификацию, после чего согласуют метод шифрования. Когда такие операции завершены, весь трафик шифруется посредством выбранного механизма, а к каждому пакету прикрепляется заголовок туннелирования.

Аутентификация IPSec

Для аутентификации источника и проверки целостности нешифрованной информации протокол IPSec использует заголовок аутентификации и порядковый номер пакета. В случае шифрования трафика IPSec обращается к помощи протокола шифрования дейтаграмм ESP (Encapsulating Security Payload - безопасное закрытие содержания). Применение IPSec предполагает, что секретный ключ известен только отправителю и получателю сообщения. Таким образом, если данные аутентификации оказываются истинными, получатель делает вывод, что они поступили от отправителя и не подверглись изменению в процессе пересылки.

Протокол EAP

Протокол EAP (Extensible Authentication Protocol – расширяемый протокол аутентификации) представляет собой расширение для протокола РРР. Он содержит стандартный механизм поддержки ряда методов аутентификации, включая жетоны, протокол Kerberos, открытые ключи и секретные ключи S/Key. Этот механизм полностью поддерживается как серверами удаленного доступа Windows NT Dial-Up Server, так и сетевыми клиентами удаленного доступа Dial-Up Networking Client. Протокол EAP является крайне важным компонентом безопасных ВЧС, обеспечивающим защиту от силовых атак, подбора пароля по словарю и попыток угадать его.

Применение EAP расширяет возможности ВЧС на базе сервера удаленного доступа Windows NT Remote Access Service, позволяя производить аутентификацию с помощью модулей независимых производителей. Реализация этого протокола в среде Windows NT стала ответом Microsoft на многочисленные просьбы пользователей, которые не хотят отказываться от привычных аппаратных средств безопасности.

Протокол EAP был предложен Целевой группой технической поддержки Интернета в качестве расширения для протокола РРР. Он содержит дополнительные механизмы аутентификации, необходимые для проверки РРР-соединений. Главная задача EAP состоит в динамическом подключении модулей аутентификации на обеих – клиентской и серверной – сторонах такого соединения. Этот протокол отличается очень высокой гибкостью, обеспечивая уникальность и вариативность аутентификации. Практическая реализация EAP будет включена в Microsoft Windows 2000.

Обеспечение безопасности на уровне транзакций

Очень высокий уровень безопасности ВЧС обеспечивается за счет применения микропроцессорных карточек и жетонов аутентификации. Микропроцессорные карточки представляют собой миниатюрные устройства размером с кредитную карточку со встроенными в них ЦПУ и небольшим объемом оперативной памяти. Сюда обычно заносятся данные, удостоверяющие личность пользователя (например, сертификаты открытого ключа), ключи шифрования и параметры учетной записи. Некоторые из микропроцессорных карточек содержат также алгоритм шифрования, благодаря которому криптоключи никогда не передаются вовне. В системах обеспечения безопасности удаленного доступа микропроцессорные карточки сегодня используются довольно редко, так как их поддерживают лишь немногие пакеты такого типа. Ситуация должна измениться с появлением Windows 2000. Эта операционная система позволит применять такие карточки при самых различных видах аутентификации, включая RAS, L2TP и PPTP.

Жетоны аутентификации выпускаются различными производителями, каждый из которых закладывает в них собственный алгоритм работы. Но все они представляют собой ни что иное, как аппаратный генератор паролей. Некоторые жетоны оснащаются миниатюрным жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой, напоминая внешним видом калькуляторы. После того, как пользователь введет свой цифровой идентификационный номер, на экране дисплея появляется секретный цифровой код, который выполняет функции пароля. Обычно секретный код носит уникальный характер и никогда не повторяется даже на данном устройстве. Жетоны аутентификации очень удобны для организации доступа по коммутируемым каналам (например, при работе со службой удаленного доступа), а также для аутентификации хост-компьютеров. Сетевое применение таких жетонов, как правило, основано на клиент-серверных технологиях (либо построено по другим схемам с применением паролей), поэтому не исключает перехвата передаваемой секретной информации.

Поддержку жетонов аутентификации, как и пользовательских сертификатов с открытым ключом, обеспечит синтетический протокол EAP-TLS (Extended Authentication Protocol-Transaction Layer Security – расширяемый протокол аутентификации и обеспечение безопасности на уровне транзакций). Он уже представлен на рассмотрение Целевой группы технической поддержки Интернета в качестве проекта спецификации на метод аутентификации повышенной надежности с применением сертификатов открытого ключа. При работе по схеме EAP-TLS клиент посылает на сервер удаленного доступа пользовательский сертификат, а в ответ получает с него серверный сертификат. Первый из них обеспечивает надежную аутентификацию пользователя на сервере, а второй гарантирует, что клиент вступил в контакт именно с тем сервером, который ему нужен. При проверке достоверности полученных данных оба участника такого обмена полагаются на цепочку доверенных органов сертификации.

Сертификат пользователя может храниться непосредственно на клиентском ПК, с которого производится удаленный доступ, либо на внешней микропроцессорной карточке. В обоих случаях воспользоваться сертификатом можно только после идентификации пользователя, которая производится путем обмена той или иной информацией (идентификационного номера, комбинации имени пользователя и пароля и т.д.) между пользователем и клиентским ПК. Такой подход в полной мере отвечает принципу программно-аппаратной защиты, рекомендуемому большинством экспертов в области безопасности связи.

EAP-TLS представляет собой, по сути, разновидность протокола EAP, реализованную в Windows 2000. Как и MS-CHAP, он служит для получения криптоключа, который используется протоколом MPPE для шифрования всех последующих данных.

Аутентификация с помощью службы RADIUS

RADIUS (Remote Authentication Dial-in User Service – служба дистанционной аутентификации пользователей по коммутируемым линиям) представляет собой центральный сервер с базой данных аутентификации и служит дополнением к другим протоколам аутентификации запросов. В основу этой службы положены протокол UDP, обслуживающий протоколы РРР, РАР и CHAP, а также функция входа в системы Unix и ряд других механизмов аутентификации. Кроме своего непосредственного предназначения служба RADIUS позволяет также производить учет бюджета ВЧС.

Получив от сетевой службы аутентификации NAS запрос на подключение пользователя, сервер RADIUS сравнивает полученные данные с информацией из своей базы данных. Здесь же находится и центральное хранилище параметров подключений для всех зарегистрированных пользователей. При необходимости сервер не ограничивается простым ответом на запрос (ДА/НЕТ), а сообщает в NAS ряд сведений относительно конкретного пользователя. В частности, он может указать наибольшее время сеанса, выделенный статический IP-адрес и информацию, позволяющую произвести обратный вызов пользователя.

Служба RADIUS может не только сама обращаться в свою базу данных для самостоятельной обработки запросов аутентификации, но и предоставлять ее другим серверам баз данных. В частности, ею может воспользоваться общий открытый сервер подключений сети или главный контроллер домена. Последний часто размещается на том же компьютере, что и сервер RADIUS, хотя это и не обязательно. Кроме всего прочего, сервер RADIUS может выполнять функции клиента-представителя удаленного сервера RADIUS.

Учет бюджета ВЧС с помощью службы RADIUS

Служба RADIUS позволяет осуществлять централизованное администрирование и учет бюджета нескольких туннельных серверов. Большинство серверов RADIUS можно настроить таким образом, чтобы они регистрировали запросы на аутентификацию в специальном учетном файле. Спецификациями предусмотрен набор стандартных сообщений, которыми служба NAS уведомляет сервер RADIUS о необходимости передавать учетную запись пользователя в начале каждого вызова, в его конце, либо повторять ее в процессе сеанса связи через заданные промежутки времени. А независимые разработчики предлагают ряд пакетов биллинга и аудита, которые на основе учетных записей RADIUS генерируют различные аналитические документы.

Протокол EAP и RADIUS

Чтобы совместно использовать протокол EAP с сервером RADIUS, необходимо внести коррективы как в службу NAS, так и в службу RADIUS. При традиционной схеме аутентификации эти службы производят одну-единственную транзакцию, состоящую из запроса и ответа на него. Однако при аутентификации по протоколу EAP служба NAS не может самостоятельно собрать информацию о клиенте, необходимую для аутентификации на сервере RADIUS. Для решения этой проблемы системный администратор может настроить службу NAS таким образом, что она будет направлять клиенту идентификатор, включив его в сообщение EAP. Тот в ответ сообщит службе сетевой аутентификации данные об имени пользователя и домене. Служба NAS включает их в запрос EAP-start и в таком виде направляет на сервер RADIUS. Дальнейший процесс аутентификации производится, как обычно: служба RADIUS передает клиенту через службу NAS сообщения EAP и отвечает на них до тех пор, пока аутентификация не даст положительного (или отрицательного) результата.

Сертификаты

Сертификатом (или сертификатом открытого ключа) называют структуру данных, имеющую цифровую подпись органа сертификации, то есть, авторитетного источника, которому доверяют все пользователи данного сертификата. Сертификат содержит различную информацию, включая имя сертификата и параметры его использования, идентификатор владельца открытого ключа, сам открытый ключ, дату прекращения его действия, имя органа сертификации. Кроме того, орган сертификации включает в сертификат свою электронную подпись, используя для этого секретный ключ. Если получатель знает открытый ключ этого органа, он всегда может проверить достоверность сертификата и убедиться, что в нем содержится неискаженная информация и действующий открытый ключ. Сертификаты могут распространяться по электронным каналам связи (через глобальную информационную сеть или по системе электронной почты), записываться в микропроцессорные карточки и на дискеты.

Windows NT позволяет производить аутентификацию по сертификатам открытого ключа, благодаря чему клиентские приложения могут подключаться к безопасным службам от имени даже тех пользователей, у которых нет учетной записи в домене Windows NT. Любой пользователь, прошедший аутентификацию по сертификату открытого ключа, полученному в доверяемом органе сертификации, сразу же получает доступ к ресурсам Windows NT. Чтобы обеспечить управление доступом, администраторы (или уполномоченные ими пользователи других групп) могут обратиться к услугам административного инструментария под названием «служба каталога» и с его помощью включить в уже существующую учетную запись Windows NT еще одного или нескольких внешних пользователей. В сертификатах Х.509 версии 3 идентификация внешних пользователей, включенных в заданную учетную запись производится по имени субъекта (subject name).

Учетные записи клиентов сверяются с базой данных о пользователях Windows NT, где проверяется легитимность их разрешений, после чего прошедшие проверку могут подключиться к сети. Ключи, используемые для шифрования информации, генерируются на основе данных пользователя и по каналам связи не передаются. Когда аутентификация завершена и личность пользователя удостоверена, шифрование производится с помощью ключа аутентификации.

Если возникает необходимость наладить безопасный обмен информацией с некоторыми сотрудниками других организаций, компаниям вовсе не обязательно создавать множество учетных записей Windows NT. Эта операционная система допускает отображение нескольких сертификатов на один объект пользователя, что обеспечивает высокую надежность аутентификации с применением сертификатов открытого ключа и общих разрешений управления доступом. Правда, для проведения клиентской аутентификации внешних пользователей системному администратору необходимо настроить свою систему таким образом, чтобы та доверяла органам сертификации только избранных внешних пользователей. Это предотвратит вход в систему пользователям, сертификаты которых были генерированы органами сертификации, неизвестными системе.

Аутентификация по машинным сертификатам

Машинные сертификаты (machine certificates) применяются для проверки отправителя или получателя сообщения на системном уровне. В отличие от серверных сертификатов они идентифицируют саму машину (компьютер) и могут использоваться для обращения к нескольким службам.

Следует особо подчеркнуть, что машинные сертификаты идентифицируют на системном уровне только компьютер, но не пользователя, работающего с ним. Отсюда следует, что они не обеспечивают такого уровня безопасности, как средства аутентификация удаленных пользователей, подключающихся по коммутируемым каналам, и пользовательские сертификаты (они будут описаны ниже). Все эти средства идентифицируют не клиентскую машину, а самого пользователя, благодаря чему могут применяться для обеспечения безопасного доступа к ресурсам.

Аутентификация по пользовательским сертификатам

Пользовательские сертификаты (user certificate) применяются для идентификации конкретного пользователя и подтверждения пригодности его открытого ключа для шифрования-дешифрования информации. В пользовательский сертификат включается имя пользователя в каталожной системе (например, имя пользователя формата Х.500), его открытый ключ, имя органа сертификации, подписавшего этот сертификат, а также дата истечения срока действия сертификата.

Хранятся пользовательские сертификаты на микропроцессорных карточках (смарт-картах) или на компьютере пользователя – в обоих случаях доступ к ним защищается паролями в той или иной форме. В дополнение к этому пользовательские сертификаты могут записываться и в систему каталогов, что позволяет сравнивать их с теми сертификатами, которые представляют пользователи для входа в сеть.

Интеграция с Active Directory

Входящая в Windows 2000 служба каталога Directory Service применяется для выдачи пользователям сертификатов открытого ключа, поиск которых производится с помощью стандартных протоколов доступа к каталогам. Секретные ключи и сертификаты, выданные пользователям, помещаются в безопасное хранилище на локальной системе или в микропроцессорную карточку. Такое безопасное хранилище, использующее Интернет-технологии защиты, называется Wallet (бумажник)

В основу Wallet положена архитектура CryptoAPI, разработанная корпорацией Microsoft для Windows NT. В ней предусмотрен набор функций управления ключами и ряд других криптографических элементов для создания безопасных хранилищ. Протоколы обеспечения безопасности с применением открытых ключей, входящие в Windows NT, используют ключи и сертификаты из Wallet в качестве идентификаторов пользователя для доступа к серверам Интернета. Во многих случаях протоколы безопасности даже смогут автоматически находить в Wallet и применять нужный сертификат и ключ подписи. Какие свойства сертификатов сделать критерием выбора, определяет сам пользователь. Новые версии Интернет-протоколов безопасности (к примеру, SSL3/TLS) позволяют серверу даже запрашивать из клиентского хранилища Wallet конкретные идентификационные данные и использовать их автоматически.

Шифрование

Безопасность ВЧС значительно повышается, когда шифруются не только пакеты данных, но и пароли. Криптоключи данных, как уже отмечалось, генерируются на основе регистрационных данных пользователя и по каналам связи не передаются. Когда аутентификация завершена и личность пользователя удостоверена, шифрование производится с помощью ключа аутентификации.

Протоколы PPTP и L2TP, как и лежащий в их основе РРР, допускают применение дополнительных протоколов шифрования и сжатия. В частности, для повышения защищенности данных здесь может использоваться протокол IPSec, который поддерживается в реализации L2TP, выполненной Microsoft. При необходимости безопасность информации в ВЧС можно обеспечить и с помощью других криптотехнологий.

Симметричное шифрование (с личным ключом)

В основу симметричного шифрования (его также называют шифрованием с личным ключом или обычным шифрованием) положен секретный ключ, известный только участникам сеанса связи. Отправитель обрабатывает свое сообщение по специальному математическому алгоритму с использованием секретного ключа, преобразуя тем самым его открытый текст в шифрованный. Получатель сообщения с помощью того же самого секретного ключа проводит обратную операцию, после чего получает исходный открытый текст. Примером схемы симметричного шифрования могут служить алгоритмы RSA RC4 (применяемый в протоколе MPPE), DES (Data Encryption Standard – стандарт шифрования данных), IDEA (International Data Encryption Algorithm – международный алгоритм шифрования данных), а также технология шифрования Skipjack, предложенная правительством США для микросхемы Clipper.

Асимметричное шифрование (с открытым ключом)

Для асимметричного шифрования (или шифрования с открытым ключом) каждый пользователь должен иметь два различных ключа. Один из них – секретный (личный)) и известен только владельцу, а второй – открытый, который доступен всем. Секретный и открытый ключи составляют пару, взаимосвязь между ними определяется специальным математическим алгоритмом шифрования. При такой схеме один ключ используется для шифрования сообщения, а другой – для его дешифровки. Применение ключей определяется особенностями службы связи. Технологии шифрования с открытым ключом позволяют включать в сообщения цифровые подписи – блоки информации, закрытые с помощью секретного ключа автора сообщения. Его получатель расшифровывает цифровую подпись с помощью известного ему открытого ключа отправителя, и если это удается, – убеждается в подлинности сообщения.

При симметричном шифровании отправитель и получатель должны знать общий секретный ключ, поэтому приходится искать пути его предварительной доставки (с соблюдением мер предосторожности) обоим корреспондентам. Избежать такой проблемы помогает асимметричное шифрование. Здесь отправитель шифрует свое сообщение или снабжает его цифровой подписью посредством собственного секретного ключа, а дешифровка производится с помощью открытого ключа, который отправитель может свободно переслать любому своему корреспонденту. Таким образом, при асимметричном шифрование приходится тщательно оберегать только один ключ – секретный.

Структурное и бесструктурное шифрование

Для правильного выбора схемы шифрования очень важно понять различия между структурным (stateful) и бесструктурным (stateless) шифрованием.

При бесструктурном шифровании каждый одиночный пакет является самодостаточным и содержит всю информацию, необходимую для его дешифрования. Структурное шифрование, напротив, основано на том, что каждый последующий пакет связан с предыдущим (или предыдущими), и успешное дешифрование сообщения возможно лишь в том случае, если у получателя имеется вся последовательность пакетов.

Чтобы правильно выбрать тип шифрования, необходимо найти компромиссное решение, сбалансировав стойкость шифрования и производительности криптосистемы в средах с высоким уровнем потерь (или в сетях, где нарушается последовательность доставки пакетов). Бесструктурное шифрование позволяет дешифровать каждый пакет автономно, без какой-либо связи с предыдущими. По стойкости такой подход уступает структурному шифрованию, где не получив предыдущего пакета, невозможно расшифровать последующий. Однако в последнем случае достаточно одному-единственному пакету затеряться в сети – и дешифрование всех пакетов, следующих за ним, станет невозможным. Это может привести к серьезному снижению производительности в сетях, где велика вероятность потери пакетов или нарушения порядка их доставки.

Механизмы шифрования IPSec обычно опираются на методы бесструктурного шифрования, и тому есть веская причина: в IP-сетях просто невозможно гарантировать надежную пересылку всех пакетов. Их доставку без потерь, и к тому же без нарушения последовательности, обеспечивает только прямое подключение между узлами сети. Именно поэтому в основу протокола РРР, разработанного специально для таких сред, положен метод структурного шифрования.

IPSec и бесструктурное шифрование

В протоколе IPSec предусмотрено шифрование каждого пакета индивидуально и независимо от его предшественников. Благодаря такой схеме потеря отдельного пакета приведет к утрате только той части информации, которая была заключена в нем, но нисколько не скажется на возможности дешифрования других пакетов. В тех случаях, когда протоколы туннелирования канального уровня (такие, как PPTP и L2TP) передаются поверх IPSec, появляется возможность вместо механизмов структурного шифрования РРР использовать механизмы бесструктурного шифрования IPSec.

Протокол IPSec создан на основе модели Целевой группы технической поддержки Интернета, предусматривающей смешение криптографии открытых и секретных ключей. Автоматизирован здесь и процесс управления ключами, за счет чего удается добиться максимально возможного уровня безопасности при очень высокой производительности криптосистемы. Такая схема позволяет производить аутентификацию, проверять целостность информации, предотвращать повторное использование паролей, а также – при применении дополнительных средств – сохранять конфиденциальность данных, обеспечивая тем самым очень высокую защищенность канала связи. К тому же, протокол IPSec, реализованный корпорацией Microsoft, работает ниже сетевого уровня и поэтому прозрачен для пользователей и приложений. Принимая его на вооружение, организации автоматически выходят на качественно новый уровень сетевой безопасности.

Практические реализации IPSec обычно поддерживают более широкий спектр алгоритмов шифрования, чем протоколы туннелирования канального уровня, где используется шифрование РРР. Однако такие протоколы можно передавать поверх IPSec, что позволяет шифровать туннельный трафик канального уровня посредством всех алгоритмов протокола IPSec.

Фильтрация

Фильтрация служит еще одним мощным средством обеспечения сетевой безопасности. Опираясь на нее, администратор может разрешить доступ к корпоративной сети из Интернета только тем пользователям, которые прошли аутентификацию в ВЧС. К тому же, отсеивание пакетов, не относящихся к протоколам PPTP и L2TP, снижает риск атаки на корпоративную сеть через сервер шлюза ВЧС. Пропуская поступающий трафик через фильтр, можно удалить из него все пакеты, не отвечающие заданным критериям (протоколам). В комбинации с шифрованием по протоколу РРР эта функция гарантирует, что поступить в частную ЛВС и покинуть ее смогут только санкционированные шифрованные данные.

Фильтрация на сервере маршрутизации и удаленного доступа ВЧС

Сервер R/RAS (Routing and Remote Access Server – сервер маршрутизации и удаленного доступа) не только производит маршрутизацию сообщений, но и выполняет целый ряд других функций. Так, он способен обслуживать удаленный доступ по коммутируемым каналам, поддерживает ВЧС, обеспечивает фильтрацию пакетов на отдельных портах. А в среде Windows 2000 этот сервер сможет работать с протоколом L2TP.

Разработчики сервера ВЧС R/RAS предусмотрели возможность установки фильтров PPTP и L2TP на входных портах туннельного сервера. Такая схема позволяет блокировать все пакеты, не соответствующие критериям протоколов, которые установлены на сервере. В частности, в сеть могут пропускаться лишь пакеты, адресованные конкретному серверу, или те, исходные адреса которых указаны в список разрешенных IP-адресов отправителей. Может также проводиться проверка подлинности адресов в частной сети отправителя и получателя, назначаемых туннельным сервером.

Допускается и фильтрация трафика на выходных портах туннельного сервера, которая отсеивает данные, исходящие из частной сети. Здесь, например, можно наладить проверку адресов получателей и их сопоставление со списком разрешенных, который ведется на сервере R/RAS. Точно так же можно производить проверку адресов отправителей пакетов.

Фильтрация IPSec

Протокол IPSec можно представить как еще один уровень, лежащий ниже стека TCP/IP. Управление этим уровнем производится в соответствии с политикой безопасности на каждом компьютере, учитываются и правила обеспечения безопасности, согласованные отправителем и получателем сообщения. Политика безопасности определяет как используемый набор фильтров, так и ассоциированные функции безопасности (associated security behaviors). Если IP-адрес, протокол и номер порта, указанные в пакете, соответствуют критериям фильтрации, следующим этапом становится проверка ассоциированных функций безопасности.

ВЧС и брандмауэры

Брандмауэр представляет собой еще одно средство защиты корпоративной сети. Этот компонент общей системы безопасности строго следит за тем, какие данные могут быть пропущены из Интернета в частную сеть. Известны три способа размещения брандмауэров в виртуальных частных сетях.

Туннельный сервер ВЧС может быть установлен перед брандмауэром, позади него или на одном компьютере с ним. Наиболее высокий уровень защиты достигается при установке сервера перед брандмауэром. В среде Windows NT туннель ВЧС настраивается таким образом, что в сеть проходят только пакеты PPTP. Пройдя фильтрацию, они разуплотняются, дешифруются и в таком виде поступают на брандмауэр, где их содержимое вновь подвергается фильтрации и анализу. Именно такая схема – установка сервера ВЧС перед брандмауэром – рекомендуется для применения в расширенных интрасетях, используемых многочисленными доверенными партнерами, и для защиты финансовых ресурсов. Впрочем, такой совет не универсален, окончательное решение следует принимать в каждом конкретном случае отдельно.

(Примечание: Служба маршрутизации и удаленного доступа сервера Windows NT Server также способна производить статическую фильтрацию пакетов по таким критериям, как адреса отправителя и получателя, протокол, порт и некоторым другим. Однако это обеспечивает лишь весьма ограниченную защиту сети и не может рассматриваться как альтернатива применению брандмауэра.

Как уже отмечалось, брандмауэр может устанавливаться и перед сервером ВЧС. При такой схеме серверу приходится анализировать гораздо больше пакетов, чем в описанной выше схеме. Кроме того, возникает опасность прохождения через брандмауэр несанкционированных пакетов PPTP: информация в них зашифрована и сжата, поэтому провести ее фильтрацию брандмауэр не в состоянии. В этом случае возникает угроза неправомерного использования сети служащими, которым предоставляется право доступа в нее. Причем такая внутренняя угроза превращается в повседневную, если служащий получает возможность входить в ЛВС постоянно. Впрочем, подобную конфигурацию, как и связанный с ней риск, можно признать допустимыми для приложений, работающих в интрасетях и подобных им сетевых структурах.

И, наконец, третья схема, к которой могут прибегнуть организации с ограниченными ресурсами, – брандмауэр устанавливается на одном компьютере с сервером ВЧС. При такой конфигурации машина направляет исходящий трафик ВЧС соответствующим получателям, а входящий – на расположенный тут же брандмауэр для анализа. Такой способ является наиболее экономичным, и его вполне можно рекомендовать для применения в интрасетях и для связи в пределах одной компании.

Применение трансляторов сетевых адресов

Трансляторы сетевых адресов выделяют клиентам частные адреса, которыми те пользуются внутри сети. Но при выходе пользователя в Интернет тот же самый транслятор преобразует внутренний адрес в стандартный IP-адрес, пригодный для передачи на другие серверы. Некоторые организации устанавливают трансляторы сетевых адресов позади брандмауэра, чтобы повысить безопасность своей сети. Главное достоинство такой схемы состоит в том, что определить структуру внутренних адресов извне становится невозможным.

Транслятор сетевых адресов обычно выполняется в виде компонента многопротокольной маршрутизации. Известны два способа применения трансляторов. Во-первых, можно распределить частные адреса между пользователями небольшой ЛВС, а затем получить для сети в центре InterNIC такое же число стандартных адресов Интернета. После этого функция транслятора сетевых адресов ограничивается отображением каждого частного адреса на индивидуальный адрес Интернета и наоборот. Во-вторых, можно выделить пользователям ЛВС больше частных адресов, чем получено адресов Интернета в InterNIC. В этом случае транслятор сетевых адресов создает и ведет таблицу отображения внутренних адресов. Когда пакет на пути от клиента ЛВС в Интернет проходит через транслятор, частный адрес в нем заменяется на один из стандартных адресов Интернета, выделенных для данной сети. Одновременно транслятор заносит комбинацию этих адресов в свою таблицу отображения. Когда же из Интернета приходит ответ, транслятор обращается в свою таблицу, находит там записанную ранее пару адресов, заменяет стандартный IP-адрес получателя на соответствующий ему частный адрес и в таком виде направляет пакет во внутреннюю сеть.

Трансляция сетевых адресов стала возможной в ВЧС Microsoft благодаря поддержке протокола L2TP, поскольку он работает поверх UDP. Протокол PPTP, в отличие от L2TP, опирается на общую маршрутизацию инкапсулированных пакетов и поэтому трансляцию адресов не поддерживает.

Выбор средств ВЧС

В компьютерных кругах бытует шутка: чтобы полностью обезопасить компьютер, нужно выполнить две операции.

1) Залить его бетоном.

2) Сбросить с высокого моста в воду.

Абсолютная безопасность недостижима. Но точно так же нельзя полагать, будто существует абсолютная угроза безопасности. Поэтому спешим вас порадовать: виртуальные частные сети Microsoft на базе протокола PPTP с применением MPPE-шифрования обеспечивают весьма надежную защиту. Об этом свидетельствует опыт самой корпорации и ее служащих, которые ежедневно используют такие сети для экономичной передачи конфиденциальной информации по общедоступным и частным сетям.

Заложенная в Windows 2000 поддержка протокола L2TP, полная защита канала связи по протоколу IPSec, применение протокола EAP в микропроцессорных карточках, сертификаты Kerberos – все это предоставляет сетевым администраторам богатейший выбор средств обеспечения безопасности, разработанных корпорацией Microsoft и рекомендуемых ею для развертывания виртуальных частных сетей.

Анализ угроз сетевой безопасности

Приступая к планированию виртуальной частной сети, сетевой администратор первым делом должен провести анализ угроз ее безопасности. Ему необходимо выявить наиболее уязвимые места сети, оценить вероятность различных видов атак на нее и возможные последствия взлома системы защиты.

В ходе анализа следует также учесть, что может понадобиться для внедрения той или иной системы. Скажем, развертывание полномасштабной инфраструктуры шифрования IP Security может потребовать замены всех компьютеров с процессорами 486 и ранних Pentium, которые не способны удовлетворить требования к производительности ЦПУ. А ведь применение IPSec может стать насущной необходимостью, если на серверах сети размещается конфиденциальная информация и высока вероятность попыток их взлома. В таких условиях капиталовложения в развертывание новой инфраструктуры будут вполне оправданными. Те же организации, которые особого интереса для хакеров и конкурентов не представляют, могут вполне ограничиться ВЧС на базе PPTP, не тратясь на модернизацию оборудования.

Благодаря поддержке протокола EAP, заложенной в Windows 2000, компании могут взять на вооружение системы безопасности с микропроцессорными карточками и жетонами аутентификации. Каждый пользователь такой сети получает небольшое устройство размером с кредитную карточку, которое открывает ему доступ в сеть с любого компьютера. Правда, и здесь дополнительный уровень защиты приходится рассматривать через призму повседневных проблем реального мира. Скажем, следует учитывать, что служащим свойственно забывать свои микропроцессорные карточки дома, а то и вообще терять их.

Неоднозначна и практическая оценка сертификатов Kerberos. Они создают дополнительную защиту сети и в ряде случаев без них просто не обойтись. Но неизбежно найдутся сетевые администраторы, которые не решатся взвалить на свои плечи такую сложнейшую задачу, как интеграция сети с инфраструктурой открытых ключей.

Безопасность и требования к паролю

Простота развертывания и управления, дополненная высочайшим уровнем безопасности и шифрованием данных по протоколу MPPE, – вот что делает виртуальные частные сети Microsoft на базе протокола PPTP одной из самых популярных сетевых сред. Конечно, каждому администратору приходится самостоятельно искать и находить именно ту систему, которая в наибольшей степени отвечает требованиям, выработанным в ходе анализа угроз сетевой безопасности. Однако большинство организаций, включая саму Microsoft, уже убедились в том, что ВЧС на базе PPTP обеспечивают высочайший уровень защиты информации и вполне подходят большинству компаний.

Аутентификацией по паролю, предусмотренной протоколом PPTP, управлять намного легче, чем системами на базе микропроцессорных карточек и сертификатов, но здесь есть свои подводные камни. Чтобы добиться безопасности своей ВЧС на базе PPTP (в дополнение к сетевым ресурсам), администратору нужно разработать правила использования паролей, предусматривающие:

· применение только паролей Windows NT;

· использование сложных символьных последовательностей (перемежающихся в случайном порядке строчных и прописных букв, цифр, знаков препинания) и определение минимально допустимой длины пароля;

· регулярную смену пароля.

Хорошо продуманная политика в области безопасности должна также предусматривать и практические меры, способствующие ее выполнению. К сожалению, приходится периодически напоминать пользователям даже о том, чтобы они не демонстрировали свой пароль окружающим, оставляя его на экране монитора.

Взгляд в будущее

Microsoft занимает лидирующее положение в разработке и практической реализации систем шифрования, равно как и других технологий обеспечения безопасности. Учитывая важность защиты информации в современных вычислительных сетях всего мира, ни Microsoft, ни другие компании не прекращают исследований в этой области. Рабочая группа IPSec активно работает над расширениями для этого протокола IP-сетей, фирма RSA Data Security возглавляет объединенные усилия по созданию безопасной глобальной вычислительной сети в рамках проекта S/WAN и по обеспечению стандартного взаимодействия между брандмауэрами и IP-системами. Корпорация Microsoft постоянно следит за появлением новых технологий обеспечения безопасности и внимательно изучает возможность их интеграции в свои средства создания ВЧС.

Выводы

Microsoft продолжает развивать свои технологии виртуальных частных сетей, чтобы предложить пользователям хорошо интегрированные и безопасные средства организации ВЧС. Применение протокола PPTP дает организациям возможность легко и с минимальными затратами прокладывать туннели через общедоступные сети, предупреждая при этом несанкционированное их использование. Возможности PPTP прекрасно дополняет протокол MPPE, обеспечивающий дополнительное шифрование данных, передаваемых по туннелю. А протоколы L2TP, IPSec и EAP, поддержка которых предусмотрена в Windows 2000, сделают доступными и другие методы аутентификации, включая применение микропроцессорных карточек.

Прекрасно осознавая динамический характер сетевых угроз, Microsoft пытается предвосхитить будущие требования к безопасности сетей, для чего обращает повышенное внимание на развитие средств защиты сетевых операций. Ее усилия в этой области привели к дальнейшему повышению безопасности ВЧС на базе PPTP за счет:

· расширенной аутентификации по протоколу MS-CHAP;

· применения для аутентификации более стойких паролей;

· применения дополнительных средств шифрования на базе протокола MPPE;

· защиты канала управления.

Организациям приходится иметь дело с самыми различными угрозами безопасности. Некоторые сети, особенно те, где циркулирует строго конфиденциальная информация и существует высокая вероятность попыток взлома, требуют применения самых надежных систем защиты. Для других же вполне достаточно развертывания базовой ВЧС, дополненной, возможно, шифрованием данных. В арсенале Microsoft можно найти все необходимое для решения любой из этих задач, и она предлагает своим клиентам самый широкий выбор интегрированных средств защиты.

Часто задаваемые вопросы по безопасности ВЧС

Можно ли считать безопасными виртуальные частные сети на базе Windows NT 4.0?

Создание безопасной вычислительной среды требует разработки политики безопасности, обеспечения физической безопасности, а также использования безопасного ПО. Абсолютной безопасности не существует. Для большинства деловых целей вполне достаточно создать барьеры, преодоление которых обойдется злоумышленнику дороже той выгоды, которую ему даст доступ к хранящейся в сети информации. Именно из этого исходили разработчики Windows NT 4.0, создавая безопасную инфраструктуру виртуальных частных сетей. Здесь для каждого сеанса ВЧС автоматически генерируется 40-битовый или 128-битовый ключ, обеспечивающий стойкое шифрование данных по алгоритму RC4. Не ограничиваясь этим, администраторы систем Windows NT 4.0 могут воспользоваться и другими средствами защиты своих ресурсов, включая интегрированную аутентификацию пользователей и пароли повышенной стойкости.

Необходимо иметь в виду, что правительство США налагает ограничения на распространение шифрования с длиной ключа от 128 бит и выше. Такие криптосистемы могут использоваться только на территории США и Канады, за границей же их разрешается применять лишь банкам, финансовым учреждениям и филиалам крупных американских компаний, да и то при соблюдении определенных условий. Современная технология уже позволяет вскрыть содержание сообщений, зашифрованных с применением 40-битового ключа, причем времени на это уходит все меньше и меньше. Такая опасность присуща любой технологии ВЧС. По этой причине мы советуем тем покупателям, которые хотят надежно защитить свою информацию, использовать, по возможности, только шифрование со 128-битовым ключом.

Нужно ли при выборе средств создания ВЧС учитывать другие аспекты безопасности?

Да. Среди других важнейших факторов следует назвать уровень интеграции компонентов, простоту развертывания и использования системы, ее стоимость. В системе безопасности плохо продуманной ВЧС вполне могут возникнуть бреши, когда пользователи попытаются избавиться от излишних, по их мнению, сложностей. Если, к примеру, управление ключами шифрования производится вручную, всегда найдутся служащие, которые сохранят их в наиболее удобном для себя месте, – и это намного облегчит злоумышленнику взлом сети. Нельзя забывать и о том, что одним из главных стимулов развертывания корпоративных ВЧС является снижение расходов. А это вновь вызывает стремление упростить работу с ними.

Есть ли различия в обеспечении безопасности удаленного доступа и доступа в ВЧС?

Конечно. Так, в виртуальных частных сетях ощущается гораздо большая потребность в шифровании. Здесь трафик проходит через Интернет, где вероятность его перехвата гораздо выше, чем в телефонных каналах. Чтобы подслушать телефонный разговор, достаточно получить физический доступ к кабелю или коммутатору телефонной компании. Конечно, бывает и так, хотя злоумышленнику приходится преодолевать значительные трудности. В Интернете же путь от PPTP-клиента к PPTP-серверу пролегает через множество промежуточных устройств (коммутаторов, серверов имен и так далее). А чем больше промежуточных звеньев, тем легче злоумышленнику проникнуть в одно из них, чтобы перехватить трафик данных или перенаправить его.

Немало найдется и таких хакеров, которые попытаются взломать сам сервер ВЧС, более уязвимый, чем сервер удаленного доступа по коммутируемым каналам. Это лишний раз подчеркивает важность аутентификации пользователей, подключающихся к серверу ВЧС, и необходимость применения надежных паролей.

Какие функции безопасности предусмотрены в протоколе PPTP?

PPTP[1] использует многие функции безопасности протокола PPP (Point-to-Point Protocol), обеспечивающие аутентификацию пользователей и защиту конфиденциальной информации. Сам протокол PPP[2]^{, [3]}^,[4] служит для переноса данных по тоннелю PPTP. Подключения по коммутируемым каналам в средах Windows 9x и служба удаленного доступа Windows NT 4.0 поддерживают аутентификацию по протоколу РРР с применением PAP, SPAP, CHAP и MS-CHAP. В Windows 2000 будет предусмотрена поддержка еще одного протокола – EAP (Extensible Authentication Protocol – расширяемый протокол аутентификации). Что же касается шифрования, то подключения по коммутируемым каналам в средах Windows 9x и служба удаленного доступа Windows NT 4.0 поддерживают протокол MPPE (Microsoft Point to Point Encryption – шифрование между узлами), использующий потоковое шифрование по стандарту RC4.

Как обеспечивается безопасность по протоколу PPTP?

Защита пользовательских данных в протоколе PPTP производится на уровне PPP с применением двух частных протоколов – MS-CHAP (Microsoft Challenge-Handshake Authentication Protocol – протокол взаимной аутентификации Microsoft)[5] и MPPE[6].

В новейших реализациях PPP и PPTP поддерживается последняя версия MS-CHAP (MS-CHAP version 2)[7], которая предусматривает взаимную аутентификацию и использует более стойкие ключи начального шифрования данных. Шифрование входящих и исходящих пакетов здесь производится разными ключами.

Атаки какого типа отмечаются в ВЧС?

Все сетевые атаки можно разделить на четыре основные категории:

· персонификация (impersonation);

· нарушение целостности данных;

· организация утечки информации;

· отказ в обслуживании.

Персонификация – это попытка злоумышленника проникнуть в сеть под личиной законного пользователя. Отразить атаки такого рода помогают методы надежной аутентификации, поддерживаемые протоколом PPTP.

Успешные атаки на целостность данных приводят к незаметному изменению пользовательской информации, например, содержания пересылаемого сообщения электронной почты. Предотвратить нарушение целостности данных практически невозможно, их, в лучшем случае, удается лишь обнаружить. Защитой здесь может служить электронная подпись сообщений в любой форме.

Утечки информации приводят к тому, что данные становятся доступны посторонним. Ущерб от подобных утечек во многом определяется содержанием похищенной информации: предложение о встрече мало что скажет вашему конкуренту, тогда как утечка конфиденциальных оценок развития бизнеса может быть смерти подобной. Лучшим средством защиты от утечки информации является стойкое шифрование, надежно защищающее сетевой трафик от посторонних глаз. Хорошую помощь в этом способен оказать протокол PPTP.

Атаки с отказом в обслуживании труднее всего выявить, но легче всего организовать. В случае таких атак, как следует из самого названия, система просто отказывается обслуживать легитимных пользователей. В Windows NT 4.0 предусмотрены меры защиты от целого ряд атак данной категории, включая так называемые «слезинки» (teardrop), «новые слезы» (newtear), а также координированные массовые запросы (syn flooding).

Что предлагает Microsoft для защиты от атак?

К вопросам безопасности Microsoft подходит со всей серьезностью. Чтобы обеспечить надежную защиту от атак, мы полностью переработали протокол MS-CHAP и изменили порядок генерации ключей MPPE. В последующем планируется повысить достоверность аутентификации, защиту целостности информации, а также обеспечить шифрование канала управления PPTP. Ниже описан ряд возможных атак на туннели PPTP и меры, которые Microsoft предлагает для противодействия им.

Словарные атаки

Словарными называются атаки, при которых злоумышленник пытается подобрать пароль, используя для этого большие списки слов. Шифрованный пароль при этом сравнивается с каждым словом из списка (также зашифрованным), пока не будет найдено точное соответствие. Словарным атакам подвержены все методы аутентификации по паролю, но особо уязвима аутентификация LAN Manager, что объясняется алгоритмом обработки паролей в этой системе.

Чтобы избавиться от такой проблемы, Microsoft решила просто не включать в свой протокол MS-CHAP 2 поддержку аутентификации LAN Manager, предложив пользователям ограничиться более надежным методом Windows NT. Последний гораздо более устойчив к словарным атакам, так как данные регистрации здесь могут содержать любые символы. В будущем аутентификация по методу Windows NT найдет поддержку также в операционных системах Windows 95 и Windows 98.

Серверная мимикрия

Протокол PPTP предусматривает аутентификацию только клиента, поэтому злоумышленник может попытаться представить свой сервер в качестве законного сервера PPTP. Конечно, ложный сервер не сможет дешифровать данные, поступающие с клиента, но ему вполне по силам накопить пару, а то и больше, наборов данных, зашифрованных с помощью одного и того же ключа. А это уже кое-что! Кроме того, ложный сервер может потребовать смены пользовательского пароля, воспользовавшись для этого устаревшими средствами смены паролей из протокола MS-CHAP (Change Password Version 1, или CPW1). Если смена пароля будет проведена с помощью утилиты CPW1, ложный сервер получит в свое распоряжение текущий хеш пользовательского пароля, который откроет ему выход на настоящий сервер PPTP или сервер удаленного доступа.

Для устранения такой опасности Microsoft предусмотрела в протоколе MS‑CHAP 2 взаимную аутентификацию, которая намного затрудняет серверную мимикрию. При такой схеме сервер PPTP не только сам проверяет регистрационные данные клиента, но и направляет клиенту собственные данные для проверки. Утилиту Change Password version 1 новая версия протокола просто не поддерживает.

Слабость ключей шифрования

Ключи шифрования, используемые протоколом MPPE, генерируются на основе пароля пользователя. Если пароль выбран без должной ответственности, созданный на его основе криптоключ окажется ненадежным и может быть легко вскрыт.

Чтобы не допустить этого, Microsoft предусмотрела в Windows NT 4.0 Service Pack 2 специальный механизм контроля за паролями. Теперь администратор системы может потребовать от всех пользователей смены паролей (разовой или на плановой основе). При этом ему нетрудно проверить новые пароли на соответствие предъявляемым требованиям по минимальной длине и «случайности» использованных символов. Таким образом, пользователям и администраторам остается только регулярно применять имеющийся инструментарий и не забывать о безопасности.

Повторное использование криптоключа

В протоколе MS-CHAP 1 отмечался существенный недостаток: если пользователь применял один и тот же пароль, согласование 40-битового шифрования в начале каждого сеанса производилось с использованием одного и того же криптоключа. Дело в том, что здесь генерация 40-битового ключа производилась только на основе пароля без учета другой информации, специфичной для каждого сеанса. Криптосистемы с 128-битовым ключом свободны от такого недостатка, так как используют для генерации ключа и некоторые сеансовые данные. Но у них другой изъян: отправляемые и принимаемые данные обрабатываются посредством одного ключа, что повышает вероятность его компрометации.

В протоколе MS-CHAP 2 генерация ключей шифрования – длиной как 40, так и 128 бит – производится с привлечением данных о текущем сеансе, а отправляемые и получаемые данные обрабатываются разными криптоключами.

Синхронизация ключей MPPE

Первоначально протоколом MPPE предусматривалась смена криптоключа после передачи каждых 256 пакетов, а также в случае потери хотя бы одного пакета. Если система-получатель обнаруживала такую потерю, она посылала отправителю запрос на изменение ключа и проведение повторной синхронизации. Подобная схема предоставляла злоумышленнику возможность организовать атаку с отказом в обслуживании, изменив счетчик в пакете MPPE, или просто имитировать пакет MPPE с запросом на повторную синхронизацию.

Чтобы закрыть эту брешь в системе безопасности, Microsoft внесла изменения в свою реализацию PPTP. Теперь этот протокол по умолчанию изменяет криптоключ MPPE после передачи каждого пакета, что не позволяет злоумышленнику воспользоваться повторной синхронизацией ключей.

Подстановка битов

Протокол MPPE опирается на алгоритм шифрования RC4, предложенный фирмой RSA Laboratories. Одна из особенностей этого алгоритма состоит в том, что он не проверяет целостность данных. А это означает, что злоумышленник может провести случайную подстановку битов в потоке данных PPTP, которая останется незамеченной.

Для решения этой проблемы в последующих реализациях протокола будет модифицирован канал данных PPTP и налажен контроль за целостностью информации в нем.

Подмена адресов в ходе согласования PPP

Согласование по протоколу РРР, проводимое между клиентом и сервером PPTP, не шифруется и не аутентифицируется. По этой причине у злоумышленника появляется возможность имитировать пакеты согласования РРР, особенно те, где содержится адрес сервера в системе DNS или внутренний IP-адрес клиента. Правда, для этого ему нужно найти способ включить собственный пакет в поток данных PPTP или модифицировать перехваченные пакеты.

Microsoft намерена исключить такую опасность, предусмотрев в последующих продуктах аутентификацию и проверку целостности каждого пакета, проходящего по каналу данных PPTP.

Пассивный мониторинг

Контролируя трафик, проходящий по каналам управления и данных PPTP в процессе инициализации туннеля, можно получить некоторую информацию о сервере и клиенте PPTP. Здесь передаются IP-адреса сервера и клиента, внутренний IP-адрес клиентской стороны туннеля PPTP, адреса всех внутренних серверов DNS, переданных клиенту, и его пользовательское имя.

Чтобы предотвратить возможность перехвата такой информации, Microsoft намерена внести изменения в канал данных PPTP.

Насколько важен для безопасности хороший пароль?

Безопасность протокола PPTP в среде Windows NT 4.0 обеспечивается за счет применения паролей, поэтому приобретает особое значение правильный их выбор. Какой бы ни была длина криптоключа (40 или 128 бит), на стойкость шифрования огромное влияние оказывает случайность (randomness) символов пароля. Для английского языка этот параметр равен 1,3 бита на символ[8]. Таким образом, англоязычный пароль из 10 букв эквивалентен 13-битовому ключу, что явно недостаточно для надежного шифрования. В то же время пароль из 10 символов, представляющий собой произвольную смесь строчных и прописных букв, цифр и знаков препинания, соответствует случайности 40-битового ключа. Таким образом, для получения надежного криптоключа необходим хорошо подобранный случайный пароль – слабый пароль стойкого шифрования не обеспечит.

На практике рекомендуется применять пароли, случайность которых соответствует длине криптоключа. Другими словами, в системах шифрования со 128-битовым ключом необходимо применять более длинные пароли. Операционная система Windows NT 4.0 допускает применение паролей длиной до 14 символов.

Отличительными признаками плохо подобранных паролей являются:

· использование только словарных слов;

· использование букв только одного регистра (прописных или строчных);

· использование личных имен и названий хорошо известных предметов (например, не стоит использовать девичью фамилию матери – вы даже представить себе не можете, скольким она известна!).

Надежный пароль:

· содержит в середине слова хотя бы одну цифру и один знак препинания (например, ?);

· случайному человеку кажется полной тарабарщиной;

· не содержит словарных слов и личных имен.

В Windows NT 4.0 Service Pack 2 имеются средства, помогающие наладить контроль за уровнем надежности выбранных паролей.

Можно ли сказать, что ВЧС на базе IPSec безопаснее виртуальных сетей на базе PPTP?

Это вовсе не обязательно. Какой бы протокол ни применялся, безопасность ВЧС на его базе зависит от многих аспектов практической реализации сетевых компонентов. Скажем, безопасность систем ВЧС на основе открытых ключей не может быть выше, чем безопасность механизма, используемого для защиты секретных ключей.

Большинство современных реализаций IPSec[9]^{, [10]}^,
[11] поддерживают сертификаты открытого ключа и, теоретически, способны генерировать более стойкие ключи, чем механизмы на базе общих паролей. Однако почти все они полагаются исключительно на машинные сертификаты и, следовательно, не производят аутентификацию пользователя. То есть, доступ здесь предоставляется не пользователю, а машине, – кто же работает за ней в данный момент, никому не известно. А теперь вспомним, что стандартное требование для доступа в ВЧС – обязательная проверка полномочий. Если сопоставить все эти положения, то становится ясно: в тех случаях, когда клиентский компьютер доступен более, чем одному пользователю (это касается, к примеру, «кочующих» пользователей и машин общего пользования), одних машинных сертификатов для управления доступом недостаточно – это создает брешь в системе обеспечения безопасности.

Можно ли сказать, что ВЧС на базе L2TP безопаснее виртуальных сетей на базе PPTP?

Тоже не обязательно. Как и в случае с другими средствами создания ВЧС, безопасность сетей на базе L2TP[12] во многом определяется особенностями их практической реализации. Безопасность стандартных ВЧС такого типа достигается за счет применения протокола IPSec, который обеспечивает конфиденциальность и одновременно контролирует целостность сообщений[13]. При этом, как правило, одновременно используется и аутентификация по протоколу РРР, которая позволяет проверить, кто именно подключается к сети. Следовательно ВЧС на базе L2TP с применением IPSec способны обеспечить надежную защиту информации в самых разных условиях.

Насколько безопасна передача управления ВЧС в руки соисполнителей?

Если к управлению ВЧС привлекаются соисполнители, вся ответственность за безопасность сети ложится на поставщика услуг. Он вполне может получить доступ к незашифрованным данным и даже паролям. Учитывая это крайне важно найти такого поставщика услуг ВЧС, который заслуживает полного доверия, – ведь вся информация будет проходить через его оборудование. Таким образом, делегирование полномочий должно производиться на основе солидного контракта с авторитетным поставщиком услуг.

Можно ли сказать, что межсерверные ВЧС безопаснее клиент-серверных виртуальных сетей?

В пользу межсерверных ВЧС говорит целый ряд факторов. Так, здесь могут использоваться более длинные, и к тому же кажущиеся бессмысленными, пароли – ведь они хранятся, как правило, на жестком диске, и их не нужно вводить вручную. Однако такие потенциальные преимущества в полной мере сказываются лишь в тех случаях, когда через серверы проходит весь трафик ВЧС. К тому же межсерверные системы предъявляют особо жесткие требования к физической защите серверов.

Что такое микропроцессорная карточка?

Микропроцессорная карточка (смарт-карта) – это миниатюрное устройство размером с кредитную карточку, содержащее центральный процессор и небольшой объем оперативной памяти. Кроме того, такие карточки снабжаются рядом защитных механизмов против механического и электронного вмешательства извне. Обычно смарт-карты хранят данные о пользователе, необходимые для его аутентификации (этим они сходны с сертификатами открытого ключа), ключи шифрования, информацию об учетных записях и так далее. Воспользоваться такой карточкой можно, как правило, лишь после ввода номера-идентификатора или пароля в какой-либо форме, – только после их проверки система разблокирует содержимое. Наиболее защищенные смарт-карты хранят в своей памяти даже алгоритм шифрования, благодаря чему криптоключи никогда не попадают во внешние компоненты системы.

Предусмотрена ли в ВЧС Microsoft аутентификация по смарт-картам?

Windows NT 4.0 не поддерживает аутентификацию по смарт-картам. Однако такую возможность получат пользователи систем на базе Windows 2000, которые захотят войти в сеть Windows NT. Новая операционная система будет поддерживать протоколы RAS, IPSec, L2TP и PPTP.

Что такое жетон аутентификации?

Жетоны аутентификации разных производителей работают по-разному, но все они представляют собой ни что иное, как аппаратный генератор паролей. Некоторые жетоны оснащаются миниатюрным жидкокристаллическим дисплеем и клавиатурой, напоминая внешним видом калькулятор. После того, как пользователь введет свой цифровой идентификационный номер, на экране дисплея появляется секретный цифровой код, который выполняет функции пароля. Обычно секретный код носит уникальный характер и никогда не повторяется даже на данном устройстве. Жетоны аутентификации очень удобны для организации доступа по коммутируемым каналам (например, при работе со службой удаленного доступа), а также для аутентификации хост-компьютеров. Сетевое применение жетонов аутентификации, как правило, основано на клиент-серверных технологиях, поэтому здесь, как и в других парольных системах, возможен перехват пароля и его использование для атак с воспроизведением пакетов.

Каковы достоинства и недостатки систем обеспечения безопасности на основе смарт-карт, жетонов аутентификации и паролей?

Жетоны аутентификации зачастую неудобны в работе, к тому же имеют частный характер. Как правило, при аутентификации по жетону сервер не генерирует криптоключи, необходимые для последующей защиты передаваемых по сети данных. Жетоны используются только для аутентификации, но не для шифрования данных или проверки целостности сообщений. К тому же, существует опасность перехвата информации, которой обмениваются клиент и сервер в начале сеанса аутентификации. Поэтому тем, кто хочет сохранить конфиденциальность своих данных и защититься от перехвата информации злоумышленниками, лучше воспользоваться средствами генерации ключей, например, смарт-картами с открытым ключом. Такие смарт-карты очень удобны и безопасны, однако на сегодняшний день стоят довольно дорого, да и поддерживаются небольшим количеством программ удаленного доступа.

Где найти дополнительную информацию

Самая свежая информация относительно Windows NT Server постоянно публикуется на нашем веб-узле по адресу: http://www.microsoft.com/ntserver. Можно найти ее и на форуме, посвященном Windows NT Server, который работает в сети Microsoft Network (GO WORD: MSNTS).

Приглашаем вас также посетить и другие веб-узлы:

Базовая страница Windows NT Communication Services:

http://www.microsoft.com/communications

Веб-узел Microsoft, посвященный проблемам безопасности:

http://www.microsoft.com/security

Информация о протоколе PPTP:

http://www.microsoft.com/communications/pptp.htm

Информация о службе маршрутизации и удаленного доступа Microsoft Routing and Remote Access:

http://www.microsoft.com/communications/routing&ras.htm

Информация о смарт-картах:

http://www.microsoft.com/smartcard/

Информация о платформах Windows:

http://www.microsoft.com/windows/

Информация для разработчиков приложений и описание инструментальных программ:

http://www.microsoft.com/msdn/

Библиотека документации по Windows NT Server:

http://www.microsoft.com/ntserver

Информация о бета-версиях Windows 2000:

http://ntbeta.microsoft.com

[1] K. Hamzeh, et al., “Point-to-Point Tunneling Protocol--PPTP,” draft-ietf-pppext-pptp-05.txt (работа продолжается), октябрь 1998.

[2] W. Simpson, "The Point-to-Point Protocol (PPP)," RFC 1661, июль 1994.

[3] D. Rand, "The PPP Compression Control Protocol (CCP)," RFC 1962, июнь 1996.

[4] G. Meyer, "The PPP Encryption Control Protocol (ECP)," RFC 1968, июнь 1996.

[5] G. Zorn and S. Cobb, “Microsoft PPP CHAP Extensions,” RFC 2433, октябрь 1998.

[6] G. S. Pall and G. Zorn, “Microsoft Point-To-Point Encryption (MPPE) Protocol,” draft-ietf-pppext-mppe-02.txt (работа продолжается), август 1998.

[7] G. Zorn, “Microsoft PPP CHAP Extensions, Version 2,” draft-ietf-pppext-mschap-v2-00.txt (работа продолжается), август 1998.

[8] T.M. Cover and R.C. King, “A Convergent Gambling Estimate of Entropy,” IEEE Transactions on Information Theory, v. IT-24, n. 4, июль 1978, стр. 413-421.

[9] R. Atkinson and S. Kent, “Security Architecture for the Internet Protocol," draft-ietf-ipsec-arch-sec-05.txt (работа продолжается), май 1998.

[10] S. Kent and R. Atkinson, "IP Authentication Header," draft-ietf-ipsec-auth-header-06.txt (работа продолжается), май 1998.

[11]S. Kent and R. Atkinson, "IP Encapsulating Security Payload (ESP)," draft-ietf-ipsec-esp-v2-05.txt (работа продолжается), май 1998.

[12] K. Hamzeh, et al., "Layer Two Tunneling Protocol—L2TP," draft-ietf-pppext-l2tp-10.txt (работа продолжается), апрель 1998.

[13] B. Patel and B. Aboba, "Securing L2TP Using IPSEC," draft-ietf-pppext-l2tp-security-02.txt, май 1998.