Sicherheitsaspekte im Internet

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1 Kryptographie im Internet Sicherheitsaspekte im Internet Helmut Tessarek, , E881

2 Einleitung / Motivation Das Internet ist in den letzten Jahren explosionsartig gewachsen. Das Protokoll, daß im Internet für den Transport der Daten verantwortlich ist, hat nicht ausreichend genug Möglichkeiten, Daten zu verschlüsseln, respektive zu schützen. Das Protokoll heißt TCP/IP v4. Es würde jetzt zu tief in die Materie gehen, auf Protokollebene zu erklären, wie TCP/IP funktioniert. Der wichtigste Punkt für dieses Thema ist, daß das Protokoll die Daten im Klartext schickt und verarbeitet. Um die Methoden, sich zu schützen auch zu verstehen, muß man auch die Angriffsmöglichkeiten kennen und begreifen. Attacken Es gibt verschiedene Gründe, warum jemand versucht, in ein Netz einzudringen. Man kann jene Personen am besten durch ihre Absichten charakterisieren: Ziel eines Hackers ist der Zugang zum System, Ziel eines Kriminellen ist der finanzielle Gewinn, Ziel eines Vandalen ist es, Schaden anzurichten. Ein typischer Angriff könnte wie folgt aussehen: 1. Schritt: Überprüfung, welche Geräte, Dienste und Benutzer zu Verfügung stehen. 2. Schritt: Überprüfung, welche Geräte, Dienste und Benutzer aktiv sind. 3. Schritt: Überprüfung, welche Ports und welche Dienste zusammengehören. Ports sind sozusagen die Hausnummern bestimmter Dienste in einem Netzwerk. (telnet 23, ftp 21, smtp 25, pop 110,...) Ein kurzer Überblick über gängige und zum Teil seit Jahren immer wieder modifizierte Angriffe: IMAP Angriff: IP Spoofing: Ping of Death: Ping Sweep: Port Sweep: Das Internet Message Access Protocol wird oft eingesetzt, um s auszutauschen. Bestimmte Versionen von IMAP, die auf dem Mail-Server installiert sind, erlauben auch nichtautorisierten Personen den Zugang zum Netzwerk. Ein Rechner gibt vor, ein anderer Rechner des Netzwerkes zu sein. Andere Computer kommunizieren mit dem Rechner und geben möglicherweise wertvolle Informationen preis. Den Befehl Ping sendet ein Computer aus, um festzustellen, ob ein anderer Computer aktiv ist. Der Absender kann mit diesem Befehl ein ungewöhnlich großes Datenpaket abschicken, das den Zielcomputer zum Absturz bringt. Identifiziert alle Computer eines Netzwerks. Wie beim Port Sweep kann ein Hacker zurückgesandte Informationen mißbrauchen. Rechner tauschen über bestimmte Ports oder Daten aus. Ein Nutzer kann feststellen, welche Services ein Rechner anbietet. Die zurückgeschickten Informationen kann ein Hacker für einen Angriff nutzen. Helmut Tessarek, , E881 1 / 5

3 Syn Attack: TCP/IP Hijacking: Computer senden Synchronisationsdaten und Empfangsbestätigungen, um zu gewährleisten, daß sie Daten korrekt austauschen. Ein angreifender Computer sendet einem Zielcomputer ständig Synchronisationsdaten ohne Empfangsbestätigung. Der Zielrechner versucht, dem Angreifer zu antworten. So kann er nicht mit anderen Rechnern kommunizieren. Ein Beispiel für einen sogenannten Denial Of Service -Angriff. Während zwei Rechner miteinander kommunizieren, versucht ein dritter, in die Kommunikation einzubrechen. Ein Rechner wird aus der Verbindung getrennt, der andere kommuniziert mit dem Eindringling. Firewalls Eine Firewall is ein System (oder eine Gruppe von Systemen), das Sicherheitsrichtlinien zwischen einem internen sicheren und einem externen unsicheren Netzwerk verfolgt. (siehe Seite 3 der Folien) Üblicherweise gibt es 2 Methoden, nach denen Firewalls arbeiten: Alles wird abgeblockt, es sei denn, es wird extra erlaubt Alles wird erlaubt, es sei denn, es wird extra abgeblockt Eine Firewall kann, je nach Einsatzgebiet, aus folgenden Komponenten bestehen: Packet-filtering router Application level gateway (Proxy) Circuit level gateway (Socks) Ein 'Packet-filtering router' untersucht die IP Pakete, die über den Router geleitet werden, und sortiert nach einem Filter gefährliche Datenpakete aus. Diese aussortierten Pakete werden ignoriert und nicht weitergeleitet. Ein Filter wird vom Systemadministrator der Firewall definiert. Folgende Information können aus einem IP Paket extrahiert und überprüft werden: Source IP address Destination IP address TCP/UDP source port TCP/UDP destination port ICMP message type Encapsulated protocol information (TCP, UDP, ICMP or IP tunnel) Bei der Überprüfung der Daten in einem IP Paket stößt der Router allerdings auf seine Grenzen, da er den Inhalt der Daten nicht versteht. In diesem Fall wird ein Application level gateway (Proxy Server) benötigt. Die wichtigsten Arten von Firewalls sind Packet-Filtering Firewall Dual-Homed Gateway Firewall Screened Host Firewall Screened Subnet Firewall Helmut Tessarek, , E881 2 / 5

4 Packet-Filtering Firewall (siehe Seite 5 der Folien) Es gibt einen Router zwischen dem externen und dem internen Netzwerk. Der Router wird normalerweise so konfiguriert, daß er alle Pakete abfängt, außer die explizit angegebenen. Bei Miskonfiguration der Filter können immer noch Attacken greifen. Außerdem kann auf jeden Rechner des internen Netzwerks direkt von Aussen zugegriffen werden; darum sollte jeder Rechner über entsprechende Sicherheitsmechanismen verfügen. Dual-Homed Gateway Firewall (siehe Seite 6 der Folien) Diese Art der Firewall hat mindestens zwei Netzwerk Adapter und folgedessen auch mindestens zwei IP Adressen. Da IP Forwarding nicht eingeschaltet ist (da sonst die IP Pakete ohne Filterung weitergeroutet werden), werden alle IP Pakete an der Firewall gestoppt. Daher muß ein Proxy oder ein Socks Server definiert werden, damit die IP Pakete die Firewall passieren können. Diese Art von Firewall garantiert, daß jede Attacke, die von einem unbekannten Service kommt, gestoppt wird. Eine Dual-Homed Gateway Firewall verfolgt die Methode, daß alles, was nicht explizit erlaubt ist, verboten ist. Screened Host Firewall (siehe Seite 7 der Folien) Die Screened Host Firewall besteht aus einem Application level gateway (wie die Dual-Homed Gateway Firewall) UND einem packet-filtering router. Der Router ist so konfiguriert, daß alle IP Pakete zum Application level gateway (bastion host) und in einigen Fällen zum Information Server weitergeleitet werden. So können auch dedizierte Personen von außerhalb auf den IS zugreifen. (entweder direkt oder über den bastion host) Weiters kann der Systemadministrator entscheiden, ob die internen User direkt nach aussen oder auf den IS gehen dürfen, oder ob sie über den Proxy gehen müssen. Screened Subnet Firewall (siehe Seite 8 der Folien) Diese Firewall besteht aus zwei packet-filtering routern und einem bastion host. Die Screened Subnet Firewalls bieten den höchsten Sicherheitslevel unter den bereits vorgestellten Firewalls. Jenes wird erreicht indem eine sogenannte Demilitarized Zone (DMZ) zwischen dem internen und dem externen Netzwerk erzeugt wird. Der innere Router erlaubt nur den Zugriff vom internen Netzwerk auf den bastion host. Der äußere Router erlaubt nur den Zugriff vom externen Netzwerk auf den bastion host. Daher kann ein externes System das interne Netzwerk nicht erreichen. Der Vorteil so einer DMZ ist, daß die Router den externen und internen Systemen nur Zugriff auf den bastion host erlauben. Daher muß der bastion host kein Dualed-Homed Host sein, d.h. der Datendurchsatz/Performance ist viel höher. Helmut Tessarek, , E881 3 / 5

5 Proxy Server Ein Proxy arbeitet als Relaisstation zwischen verschiedenen Netzwerken und übernimmt den Transport des Datenverkehrs zwischen diesen Netzen. Im Gegensatz zu normalen Routern erfolgt hier die Übertragung der Daten auf Applikationsebene, was es dem Proxy Server ermöglicht, direkt in den Datenstrom einzugreifen und Bewertungen oder Modifikationen im Applikationsprotokoll vorzunehmen. Ein HTTP-Proxy kann WWW-Seiten aufgrund ihrer URL oder ihres Inhalts sperren. Weiters kann man Werbungen aus Seiten entfernen oder einstreuen. Man kann den Proxy als Cache verwenden, wobei die Seite auf der Platte zwischengespeichert wird und bei der nächsten Anfrage der gleichen Seite wird diese dann von der Platte geladen und nicht aus dem Internet. Ein anderer Effekt beim Einsatz von Proxies ist, daß die IP Adressen der Clients, die über einen Proxy arbeiten, versteckt werden, da der Server vor dem Proxy als Gegenstelle nur den Proxy-Server selber erkennen kann. Auf diese Weise ist sehr einfach ein komplettes Netzwerk nach außen hin zu verstecken. Diesen Effekt nennt man Address Hiding. Ein weiterer Vorteil von Proxies gerade im Zusammenhang mit Firewalls ist die starke Authentifizierung innerhalb einer Applikation. Durch die Kenntnis des jeweiligen Applikationsprotokolls können Proxies sehr viel detailliertere Protokolle über ihre Transaktionen erstellen als dies mit normalen Routern oder Screening-Firewalls möglich ist. Nachteilig bei klassischen Proxy-Implementationen ist, daß der Client oder der Benutzer proxyaware sein muß. Das heißt, um einen Dienst via einem Proxy nutzen zu können, ist es nötig, Anpassungen in der Client-Software vorzunehmen, oder dem Benutzer mitzuteilen, wie ein Proxy- Server verwendet werden kann. Als Beispiel eines FTP Proxies siehe Seite 10 der Folien. Network Address Translation (NAT) Andere Methoden Dieses Verfahren wird verwendet, wenn ein Netzwerk eigene oder illegale IP Adressen verwendet und mit Rechnern im Internet kommunizieren möchte. Normalerweise reicht es aus, einen Proxy oder einen SOCKS Server zu installieren. Sollte dies jedoch nicht möglich sein oder gibt es eine Applikation, die nicht proxy-aware ist, dann muß mit NAT gearbeitet werden, da sonst die Router im Internet nicht wissen würden, wohin die Pakete zurückgeschickt werden sollen. Das Verfahren funktioniert in groben Schritten ungefähr so: Bei jedem hinausgehenden IP Paket wird die Source Adresse von den NAT Konfigurationsregeln überprüft. Wenn das Paket den Regeln entspricht, wird die Adresse zu einer offiziellen (gültigen) Adresse aus dem Adressen Pool übersetzt. Dieser vordefinierte Adressen Pool enthält alle gültigen Adressen, die für die Übersetzung verwendet werden können. Bei jedem ankommenden Paket wird die Destination Adresse überprüft, ob sie vom NAT verwendet wird. Wird sie es, wird die offizielle Adresse auf die inoffizielle Adresse zurückübersetzt. Helmut Tessarek, , E881 4 / 5

6 IPSec IPSec wurde entwickelt, da das IP selbst alles in Klartext ohne Sicherheitsmechanismen schickt bzw. verarbeitet. IPSec arbeitet unter IPv4 und IPv6. Es besteht aus drei Hauptkomponenten, die ich hier jedoch nicht näher erläutern werde. Authentication Header (AH) Encapsulating Security Payload (ESP) Internet Key Exchange (IKE) Für weitere Information verweise ich auf das IBM Redbook 'TCP/IP Tutorial and Technical Overview'. (siehe Seite 12 der Folien) SOCKS SOCKS ist ein Standard für ein circuit-level gateway. Jenes wird oft für Verbindungen von einem internen zu einem externen Netzwerk verwendet. Ein User startet eine Client Applikation mit der Server IP Adresse des Ziels und nicht mit der des bastion hosts. Anstatt aber gleich eine Verbindung zum Destination Server aufzubauen, startet der Client zuerst ein Session zum SOCKS Server auf der Firewall. Nach der Überprüfung, ob die Verbindung auch erlaubt ist, wird eine zweite Session geöffnet, die nun mit dem Ziel Server kommuniziert. Der Nachteil liegt darin, daß die Clients socksifiziert, d.h. rekompiliert werden müssen. Die andere Möglichkeit wäre es, eine socksifizierten TCP/IP Stack zu installieren. Danach ist alles für den User völlig transparent. Daher nennt man ein circuit-level gateway auch ein transparentes Gateway. Helmut Tessarek, , E881 5 / 5

7 Folienteil

8 Inhalt Einleitung Attacken Firewalls Proxy Server Andere Methoden Literatur Helmut Tessarek, , E881 1 / 12

9 Attacken IMAP Angriff Bestimmte Versionen erlauben den Zugang zum Netzwerk. IP Spoofing Ein Rechner gibt vor, ein anderer zu sein. Ping of Death Grosses Paket -> Rechner tot. Ping Sweep Identifiziert alle Rechner in einem Netzwerk. Port Sweep Sucht, welche Dienste der Rechner anbietet. Syn Attack Schickt Daten ohne ACK -> Rechner überlastet TCP/IP Hijacking Pakete werden abgefangen, manipuliert,... Helmut Tessarek, , E881 2 / 12

10 Firewalls Helmut Tessarek, , E881 3 / 12

11 Komponenten einer Firewall: Packet-Filtering Router Application level Gateway (Proxy) Circuit level Gateway Packet-Filtering: Source and Destination IP address and mask Type of IP protocol Source and Destination port numbers Traffic direction Network Interface Whether the traffic is routed trough the firewall or not Helmut Tessarek, , E881 4 / 12

12 Packet-Filtering Normalerweise wird ein PF-Router so konfiguriert, dass er alle Pakete abfängt. Nur die explizit angegebenen Pakete / Services werden geroutet. Helmut Tessarek, , E881 5 / 12

13 Dual-Homed Gateway Firewall hat mindestens 2 Netzwerk Adapter no IP forwarding proxy oder socks müssen konfiguriert sein Helmut Tessarek, , E881 6 / 12

14 Screened Host Firewall Es kann entschieden werden, ob die internen User direkt nach aussen gehen dürfen, oder ob sie über den Proxy gehen müssen. Helmut Tessarek, , E881 7 / 12

15 Screened Subnet Firewall (Demilitarized Zone) highest security outer router erlaubt nur den Zugriff auf den Bastion Host von Aussen inner router erlaubt nur den Zugriff auf den Bastion Host von Innen Hacker muss 3 Systeme durchbrechen Es muss kein Dual-Homed Host verwendet werden -> bessere Performance Helmut Tessarek, , E881 8 / 12

16 Proxy Server Übertragung der Datenpakete erfolgt auf Applikationsebene. Der HTTP Proxy kann Sites unzugänglich machen. (Black List). Weiters kann er als Cache arbeiten. Auch Werbungen können ausgefiltert werden. Address Hiding/Translating Das Logging ist viel detaillierter als bei Firewalls. Problem: Am Client muss der Proxy eingestellt/eingetragen Helmut Tessarek, , E881 9 / 12

17 werden. FTP Proxy Beispiel: Helmut Tessarek, , E / 12

18 NAT IPSec Socks Andere Methoden Helmut Tessarek, , E / 12

19 Literatur IBM Redbooks: TCP/IP Tutorial and Technical Overview GG Internet Security in the Network Computing Framework SG Magazine: LAN line Sonderheft I/1999 PC Magazin Spezial 5/98 Helmut Tessarek, , E / 12

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