Open Source Security Gateway

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1 HTBLuVA Graz Gösting Ibererstraße Graz Abteilung für Elektronik Ausbildungszweig Informatik mit Netzwerktechnik Open Source Security Gateway im Fach Netzwerktechnik Eingereicht von: Michael Stocker Bernhard Wintersperger im Schuljahr 2008/2009 der Klasse bei 5BHELI DI Dr. Franz Pucher am 19. Mai 2009

2 Ich versichere, dass ich die vorliegende selbstständig und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe. Inhalte, die wörtlich oder sinngemäß aus Veröffentlichungen oder anderen Quellen entnommen wurden, sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit ist in gleicher oder ähnlicher Form noch nicht veröffentlicht und noch keiner Prüfungsbehörde vorgelegt worden. Graz, am Graz, am......

3 Kurzfassung IT Sicherheit ist heute wichtiger den je. Viele Organisationen verlassen sich in immer mehr Kernbereichen ihrer Tätigkeit auf IT, wobei die Anzahl von Angriffen auf IT Systeme in den letzten Jahren stark gestiegen ist. Eine Möglichkeit zur Absicherung eines Netzwerkes ist die Implementierung eines Security Gateways. In einem solchen Gateway kommen typischerweise Elemente wie Firewalls, Intrusion Detection (IDS) und Prevention Systeme (IPS) zur Erhöhung der Netzwerksicherheit zum Einsatz. Diese befasst sich mit Werkzeugen und Methoden für den Aufbau eines Security Gateways. Die Werkzeuge und Methoden werden im ersten Teil theoretisch behandelt, die verschiedenen Arten und Ausprägungsformen der Werkzeuge und Methoden werden allgemein beschrieben und dargestellt. Anschließend widmet sich der praktische Teil der Arbeit der konkreten Implementierung der Werkzeuge und Methoden in das Security Gateway. Bei den Werkzeugen bzw. Programmen handelt es sich ausschließlich um Open Source Produkte. Durch diesen Umstand hat das, in dieser Arbeit beschriebene Gateway gegenüber kommerziellen Produkten den Vorteil, dass es preislich weitaus günstiger ist. Ein zusätzlicher Vorteil der Open Source Produkte ist deren Anpassbarbarkeit an jeweilige Anforderungen, sowie die Skalierbarkeit für verschiedene Netzwerke verschiedener Größen. Abstract Today IT security is more important than ever before. Many organizations rely more and more in its network IT infrastructure, while the number of attacks on IT systems has increased in recent years. One possibility to secure a network is to implement a security gateway. Such a gateway contains items such as firewalls, Intrusion Detection (IDS) and Prevention Systems (IPS) to increase the general network security. This thesis is about tools and methods for the construction of a security gateway. The various types of the tools and methods are generally described in the first theoretical part. In the practical part of the thesis, the implementation and configuration of tools described are shown for the security gateway. All of the tools and programs which were used for the security gateway are open-source products. In terms of this circumstance the security gateway described in this thesis is a lot more inexpensive than commercial products. Another advantage of the open-source solution is that the security gateway is adaptable to different requirements and scalable to different sizes of networks.

4 Inhaltsverzeichnis Open Source Security Gateway Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung Security Policy Inhalte einer Security Policy Erstellung einer Security Policy Open Source Security Gateway Acceptable Use Policy Firewalls Implementierung Netzzonen Firewall-Konzepte Firewall Technologien Filterkriterien Exemplarische Filterregeln Iptables Intrusion Detection und Prevention Systeme Intrusion Detection Systeme Host-basierte IDS Netztwerk-basierte IDS Methoden der Angriffserkennung bei IDS Verhaltens-basierte Erkennung Signatur-basierte Erkennung Signaturbeispiel Intrusion Prevention Systeme Host-basierte IPS Netzwerk-basierte IPS Methoden zur Angriffserkennung bei IPS Umsetzung eines Security Gateways Konfiguration des Testnetzwerkes... 33

5 Inhaltsverzeichnis Open Source Security Gateway Beschreibung der Netze Konfiguration der Netzkomponenten Betriebssystem des Gateways Ausfallsicherheit Raid Schnittstellen-Bonding Systemsicherheit Sicherheitspatches Vlans Firewall Snort Installation Konfiguration Auswertung SnortSam Installation Personalisierung...52 Exemplarische Filterregel Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang A InfoSec Acceptable Use Policy...61 B Konfigurationen der Netzkomponenten...67 B.1 Router...67 B.2 Switch...69 C Snort...71 C.1 Snort Konfigurationsdatei...71 C.2 Snort Datenbankschema C.3 Snort Datenbankskript...102

6 Inhaltsverzeichnis Open Source Security Gateway D Firewallskript E Startskripts E.1 Netzschnittstellen E.2 Snort F SnortSam Konfigurationsskript...116

7 Einleitung Open Source Security Gateway 1 1 Einleitung Kein Unternehmen kommt heute mehr ohne funktionierende Informationstechnik (IT) aus. In nahezu allen Bereichen wird IT mittlerweile auf verschiedenste Art und Weise eingesetzt. Große Datenmengen werden gespeichert, verarbeitet und oftmals in verschiedenste Netze übertragen. Sehr viele Aufgaben in Unternehmen wären ohne IT heutzutage gar nicht mehr, oder nur sehr beschränkt durchführbar. Dadurch entsteht eine große Abhängigkeit dieser Unternehmen von ihren IT Systemen. Aus diesem Grund sollte jederzeit ein reibungsloser Betrieb der IT Systeme gewährleistet sein. Ein Ausfall eines oder mehrerer IT Systeme schlägt sich meistens in einem Verlust von Verfügbarkeit nieder. Durch den Ausfall können beispielsweise keine Bestellungen mehr bearbeitet werden oder keine Geldtransaktionen durchgeführt werden. Solche Ausfälle können jedoch auch weit reichende Folgen haben. Beispielsweise könnte ein kompletter Zeitplan eines Projektes durcheinander kommen oder es kommt zu Datenverlust, welcher die Arbeit von Wochen oder Monaten zunichte macht. Ein anderes Problem bei heutigen IT Systemen ist die zunehmende Zahl von Angriffen. Nie war die Zahl von Hackern, die ihr Glück versuchen, größer. Aber auch die Zahl von professionellen Hackern die, oftmals beauftragt, gezielte Angriffe durchführen, ist in den letzten Jahren gestiegen. Auch das SANS-Institute (SysAdmin, Networking and Security) sagt einen weiteren Anstieg von Hacking-Angriffen, besonders auf Mobile Devices voraus. [1-1] Aus diesen Gründen ist nicht nur ein reibungsfreier, sondern auch ein sicherer Betrieb eines IT Systems unerlässlich. Eine Möglichkeit dafür zu sorgen das Informationen sicher behandelt ist die Einführung eines ISMS. ISMS steht für Information Security Management System. Zu diesem Thema wurde der ISO Standard definiert. Dieser Standard befasst sich mit Anforderungen für Herstellung, Einführung, Betrieb, Überwachung, Wartung, und Verbesserung eines dokumentierten Informationssicherheits-Managementsystems unter Berücksichtigung der Risiken innerhalb der gesamten Organisation. [1-2] Der ISO Standard basiert auf dem britischen BS 7799 Standard (BS: British Standard) und wurde 2005 veröffentlicht. Der ursprüngliche, britische Standard definierte Verhaltensregeln (Code of Practice), um Informationen und die Sicherung ebendieser innerhalb einer Organisation effektiv und für alle gültig verwalten zu können. Der ISO Standard selbst kommt eigentlich aus dem Bereich der Qualitätssicherung und hat auf den ersten Blick recht wenig mit der IT-Sicherheit zu tun. Da aber, wie bereits oben beschrieben, die Verwaltung und der Zugriff auf die im Standard beschriebenen Informationen in der Regel über IT-Systeme durchgeführt wird, sollte man auch diesen Aspekt bei Security Policies nicht außer acht lassen. Bernhard Wintersperger

8 Einleitung Open Source Security Gateway 2 Das Thema Security Policy wird in Kapitel 2 dieser Arbeit behandelt. Dabei werden wichtige Inhalte und Leitfäden zur Erstellung einer Security Policy beschrieben. Weiters beinhaltet diese Kapitel Auszüge einer exemplarischen Security Policy. Kapitel 3 behandelt Firewalls. Es werden dabei verschiedene Firewallkonzepte, Implementierungsformen und Technologien behandelt. Des Weiteren werden auch Filterkriterien und die IPTABLES Firewall beschrieben. Kapitel 4 behandelt Intrusion Detection und Prevention Systeme. Die verschiedenen Ausprägungsformen werden ebenso beschrieben wie verschiedene Methoden zur Angriffserkennung. Das Kapitel enthält außerdem eine exemplarische Signatur die zur Erkennung eines Angriffes eingesetzt wird. Kapitel 5 behandelt die Implementierung der in den vorhergehenden Kapiteln beschriebenen Werkzeuge und Methoden in ein Security Gateway. Dabei wird auf wichtige Punkte wie die die Installation und Konfiguration des Grundsystems und der Komponenten, als auch die Konfiguration des Testnetzwerkes eingegangen. Das Kapitel enthält weiters Auszüge aus den Konfigurationsdateien der Komponenten. Der Anhang enthält eine komplette Security Policy des SANS Instituts sowie die vollständigen Konfigurationsdateien aller installierten Komponenten. Bernhard Wintersperger

9 Security Policy Open Source Security Gateway 3 2 Security Policy Eine Security Policy ist eine schriftliche Zusammenfassung, welche die organisatorische Basis für eine unternehmensweite Umsetzung von IT-Sicherheit bildet. Dadurch wird unter anderem festgelegt, wie sich Mitarbeiter bezüglich der IT-Systeme zu verhalten haben und welche Folgen Verletzungen dieser Regeln nach sich ziehen. Die Anforderungen an die Security Policy unterscheiden sich von Unternehmen zu Unternehmen. In Abschnitt 2.1 werden die Inhalte, welche eine Security Policy enthalten sollte, behandelt. In Abschnitt 2.2 werden wichtige Leitfäden für die Erstellung einer Security Policy beschrieben. Abschnitt 2.3 beinhaltet Auszüge einer beispielhaften Policy. 2.1 Inhalte einer Security Policy Jede Security Policy sollte inhaltlich auf die jeweiligen Bedürfnisse der Organisation zugeschnitten sein, für die sie aufgestellt wurde. Eine Universität oder Schule hat beispielsweise völlig andere Sicherheitsbedürfnisse als etwa ein Softwareunternehmen oder eine Regierungsbehörde. Aufgrund dieser unterschiedlichen Anforderungen ist es wichtig, für jeden Einsatz eine speziell abgestimmte Policy zu erstellen. Es gibt jedoch bestimmte Elemente, die in jeder Policy vorhanden sein sollten. Darunter zählen unter anderem, wie im Informationssicherheitshandbuch des Zentrums für sichere Informationstechnologie Österreich [2-1] festgelegt sind: Festlegung von Sicherheitszielen, Ermittlung und Bewertung der Informationssicherheitsrisiken (Information Security Risk Assessment), Festlegung geeigneter Sicherheitsmaßnahmen, Überwachung der Implementierung und des laufenden Betriebes der ausgewählten Maßnahmen, Förderung des Sicherheitsbewusstseins innerhalb der Organisation, sowie Entdecken von und Reaktion auf sicherheitsrelevante Ereignisse (Information Security Incident Handling). Die Festlegung von Sicherheitszielen ist sehr wichtig, da dadurch festgelegt wird, welche Ziele mit Hilfe der IT überhaupt erreicht werden sollen. Hierbei ist es ebenfalls wichtig, den Stellenwert der IT innerhalb einer Organisation zu ermitteln. Es macht beispielsweise Bernhard Wintersperger

10 Security Policy Open Source Security Gateway 4 einen großen Unterschied, ob eine Organisation in ihren Kernbereichen von ihrer IT- Infrastruktur abhängig ist, oder selbige lediglich als Unterstützung zur Erfüllung ihrer Aufgaben benötigt. In einem Fall hätte ein Ausfall der IT-Infrastruktur katastrophale Folgen für die Organisation und im anderen wäre der Ausfall weniger kritisch, da die Systeme lediglich zur Unterstützung dienen. In den meisten Fällen ist es heute allerdings so, dass die IT-Infrastruktur einen sehr wichtigen Teil innerhalb einer Organisation darstellt, da sehr viele Geschäftsabläufe darauf aufgebaut sind. Die Ermittlung und Bewertung von Informationssicherheitsrisiken ist ebenfalls ein wesentlicher Punkt innerhalb einer Security Policy. Ohne eine solche Ermittlung wäre es unmöglich theoretische Risiken zu erkennen und gegen sie vorzugehen. Zur Ermittlung und Bewertung von solchen Risiken kommen Sicherheitsanalysetools (Auditing Tools) zum Einsatz. Auf Basis der ermittelten Informationssicherheitsrisiken sollten danach in der Security Policy die Sicherheitsmaßnahmen festgelegt sein, um aufgedeckte Sicherheitsrisiken zu eliminieren. Die zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen hängen dabei immer von den zuvor festgestellten Sicherheitsrisiken ab. Nachdem nun auch die Sicherheitsmaßnahmen festgelegt wurden, ist es sehr wichtig festzulegen, wie diese implementiert werden sollen und in welcher Form die Implementierung überwacht werden muss. Des Weiteren muss festgelegt werden, wie der Erfolg oder Misserfolg der getroffenen Maßnahmen im laufenden Betrieb überwacht wird. Um die Informationssicherheit innerhalb einer Organisation weiter zu fördern, ist es sehr wichtig, dass innerhalb der Security Policy festgelegt ist, wie das Sicherheitsbewusstsein gefördert werden kann. Das können beispielsweise Maßnahmen wie interne Vorträge oder Kurse zur Steigerung des Sicherheitsbewusstseins sein. Als letzter wichtiger Punkt innerhalb einer Security Policy sollte definiert sein, in welcher Art und Weise sicherheitsrelevante Ereignisse, beispielsweise Hacking-Angriffe, erkannt werden und wie darauf reagiert wird. Dies könnte zum Beispiel die Festelegung des Einsatzes eines Intrusion Detection Systems (IDS) bedeuten. Auf Basis dieser Elemente wird nun im folgenden Abschnitt die Erstellung einer Policy und bekannte Leitfäden für Policies beschrieben. 2.2 Erstellung einer Security Policy Bei der Erstellung einer neuen Policy für ein Unternehmen, ist es sehr wichtig auf Leitfäden zurückgreifen zu können. Ein im deutschen Raum sehr bekannter Leitfaden für IT-Sicherheit ist der IT-Grundschutzkatalog des Deutschen Bundesministeriums für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) [2-2]. In diesem Leitfaden werden auf knapp 50 Seiten unter anderem Punkte wie: Bernhard Wintersperger

11 Security Policy Open Source Security Gateway 5 wichtige Begriffe rund um die IT-Sicherheit, Vorschriften und Gesetzesanforderungen, die häufigsten Versäumnisse, wichtige Sicherheitsmaßnahmen Dieser Leitfaden ist, nach der persöhnlichen Meinung des Verfassers dieser Arbeit, sehr zu empfehlen, da er sehr gut verständlich formuliert ist und dabei trotzdem alle wesentlichen Punkte klar und deutlich aufzeigt und beschreibt. Weiters bietet das BSI auf dessen Website [2-3] auch den, vom Ministerium entwickelten, IT-Grundschutzkatalog zum Download an. Dieser Katalog beinhaltet nahezu alle relevanten Thematiken rund um IT-Sicherheit und gibt Richtlinien zu ihnen vor. Es besteht auch die Möglichkeit ein IT- System vom BSI entsprechend des Kataloges zertifizieren zu lassen. In Österreich wird vom Zentrum für sichere Informationstechnologie Austria (A-SIT) ein Leitfaden für die Erstellung von Security Policies angeboten. Dieser nennt sich Informationssicherheitshandbuch [2-1] und stellt, ähnlich wie der IT-Grundschutzkatalog des BSI, viele Informationen bereit, die zum Erstellen einer Security Policy wichtig sind. Das A-SIT selbst ist ein gemeinnütziger Verein und bildet in Österreich ein privatwirtschaftliches Zentrum für IT-Sicherheit. Die Vereinsmitglieder von A-SIT sind das Bundesministerium für Finanzen, die Österreichische Nationalbank und die Technische Universität Graz. Das SANS-Institut (SysAdmin, Audit, Networking, and Security) aus den USA stellt ebenfalls Security Policy Leitfäden sowie Beispiel-Policies zur Verfügung. Das Institut selbst wurde 1989 gegründet und stellt, laut eigener Aussage, die weltweit größte Quelle für Informationen, Ausbildung und Zertifizierung im Bereich IT-Sicherheit dar. [2-4] Auf der Website des Instituts finden sich etliche Informationen zu Security Policies. Es werden allgemeine Informationen, Guidelines, eine Fibel, viele Beispiel-Policies zu verschiedenen Teilbereichen der Netzwerksicherheit, sowie viele weitere Informationen rund um das Thema IT-Sicherheit angeboten. Auch innerhalb der freien Request for Comment (RFC) Standards gibt es zwei, die sich mit der Erstellung von Security Policies befassen (RFC1244 [2-5] und RFC2196 [2-6]). Der folgende Abschnitt enthält Auszüge einer Security Policy Vorlage des SANS Instituts. Die komplette Policy befindet sich in Anhang A. Bernhard Wintersperger

12 Security Policy Open Source Security Gateway Open Source Security Gateway Acceptable Use Policy 1.0 Overview Open Source Security Gateway s intentions for publishing an Acceptable Use Policy are not to impose restrictions that are contrary to Open Source Security Gateway s established culture of openness, trust and integrity. InfoSec is committed to protecting Open Source Security Gateway's employees, partners and the company from illegal or damaging actions by individuals, either knowingly or unknowingly. Internet/Intranet/Extranet-related systems, including but not limited to computer equipment, software, operating systems, storage media, network accounts providing electronic mail, WWW browsing, and FTP, are the property of Open Source Security Gateway. These systems are to be used for business purposes in serving the interests of the company, and of our clients and customers in the course of normal operations. Please review Human Resources policies for further details. Effective security is a team effort involving the participation and support of every Open Source Security Gateway employee and affiliate who deals with information and/or information systems. It is the responsibility of every computer user to know these guidelines, and to conduct their activities accordingly. 2.0 Purpose The purpose of this policy is to outline the acceptable use of computer equipment at Open Source Security Gateway. These rules are in place to protect the employee and Open Source Security Gateway. Inappropriate use exposes Open Source Security Gateway to risks including virus attacks, compromise of network systems and services, and legal issues. 3.0 Scope This policy applies to employees, contractors, consultants, temporaries, and other workers at Open Source Security Gateway, including all personnel affiliated with third parties. This policy applies to all equipment that is owned or leased by Open Source Security Gateway. Bernhard Wintersperger

13 Security Policy Open Source Security Gateway Policy 4.1 General Use and Ownership 1. While Open Source Security Gateway's network administration desires to provide a reasonable level of privacy, users should be aware that the data they create on the corporate systems remains the property of Open Source Security Gateway. Because of the need to protect Open Source Security Gateway's network, management cannot guarantee the confidentiality of information stored on any network device belonging to Open Source Security Gateway. 2. Employees are responsible for exercising good judgment regarding the reasonableness of personal use. Individual departments are responsible for creating guidelines concerning personal use of Internet/Intranet/Extranet systems. In the absence of such policies, employees should be guided by departmental policies on personal use, and if there is any uncertainty, employees should consult their supervisor or manager. 3. InfoSec recommends that any information that users consider sensitive or vulnerable be encrypted. For guidelines on information classification, see InfoSec's Information Sensitivity Policy. For guidelines on encrypting and documents, go to InfoSec's Awareness Initiative. 4. For security and network maintenance purposes, authorized individuals within Open Source Security Gateway may monitor equipment, systems and network traffic at any time, per InfoSec's Audit Policy. 5. Open Source Security Gateway reserves the right to audit networks and systems on a periodic basis to ensure compliance with this policy. 4.2 Security and Proprietary Information 1. The user interface for information contained on Internet/Intranet/Extranet-related systems should be classified as either confidential or not confidential, as defined by corporate confidentiality guidelines, details of which can be found in Human Resources policies. Examples of confidential information include but are not limited to: company private, corporate strategies, competitor sensitive, trade secrets, specifications, customer lists, and research data. Employees should take all necessary steps to prevent unauthorized access to this information. 2. Keep passwords secure and do not share accounts. Authorized users are responsible for the security of their passwords and accounts. System level passwords should be changed quarterly, user level passwords should be changed every six months. Bernhard Wintersperger

14 Security Policy Open Source Security Gateway 8 3. All PCs, laptops and workstations should be secured with a password-protected screensaver with the automatic activation feature set at 10 minutes or less, or by loggingoff (control-alt-delete for Win2K users) when the host will be unattended. 4. Use encryption of information in compliance with InfoSec's Acceptable Encryption Use policy. 5. Because information contained on portable computers is especially vulnerable, special care should be exercised. Protect laptops in accordance with the Laptop Security Tips. 6. Postings by employees from a Open Source Security Gateway address to newsgroups should contain a disclaimer stating that the opinions expressed are strictly their own and not necessarily those of Open Source Security Gateway, unless posting is in the course of business duties. 7. All hosts used by the employee that are connected to the Open Source Security Gateway Internet/Intranet/Extranet, whether owned by the employee or Open Source Security Gateway, shall be continually executing approved virus-scanning software with a current virus database unless overridden by departmental or group policy. 8. Employees must use extreme caution when opening attachments received from unknown senders, which may contain viruses, bombs, or Trojan horse code Unacceptable Use The following activities are, in general, prohibited. Employees may be exempted from these restrictions during the course of their legitimate job responsibilities (e.g., systems administration staff may have a need to disable the network access of a host if that host is disrupting production services). Under no circumstances is an employee of Open Source Security Gateway authorized to engage in any activity that is illegal under local, state, federal or international law while utilizing Open Source Security Gateway-owned resources. The lists below are by no means exhaustive, but attempt to provide a framework for activities which fall into the category of unacceptable use. System and Network Activities The following activities are strictly prohibited, with no exceptions: 1. Violations of the rights of any person or company protected by copyright, trade secret, patent or other intellectual property, or similar laws or regulations, including, but not limited Bernhard Wintersperger

15 Security Policy Open Source Security Gateway 9 to, the installation or distribution of "pirated" or other software products that are not appropriately licensed for use by Open Source Security Gateway. 2. Unauthorized copying of copyrighted material including, but not limited to, digitization and distribution of photographs from magazines, books or other copyrighted sources, copyrighted music, and the installation of any copyrighted software for which Open Source Security Gateway or the end user does not have an active license is strictly prohibited. 3. Exporting software, technical information, encryption software or technology, in violation of international or regional export control laws, is illegal. The appropriate management should be consulted prior to export of any material that is in question. 4. Introduction of malicious programs into the network or server (e.g., viruses, worms, Trojan horses, bombs, etc.). 5. Revealing your account password to others or allowing use of your account by others. This includes family and other household members when work is being done at home. 6. Using a Open Source Security Gateway computing asset to actively engage in procuring or transmitting material that is in violation of sexual harassment or hostile workplace laws in the user's local jurisdiction. 7. Making fraudulent offers of products, items, or services originating from any Open Source Security Gateway account. 8. Making statements about warranty, expressly or implied, unless it is a part of normal job duties. 9. Effecting security breaches or disruptions of network communication. Security breaches include, but are not limited to, accessing data of which the employee is not an intended recipient or logging into a server or account that the employee is not expressly authorized to access, unless these duties are within the scope of regular duties. For purposes of this section, "disruption" includes, but is not limited to, network sniffing, pinged floods, packet spoofing, denial of service, and forged routing information for malicious purposes. 10. Port scanning or security scanning is expressly prohibited unless prior notification to InfoSec is made. 11. Executing any form of network monitoring which will intercept data not intended for the employee's host, unless this activity is a part of the employee's normal job/duty. 12. Circumventing user authentication or security of any host, network or account. Bernhard Wintersperger

16 Security Policy Open Source Security Gateway Interfering with or denying service to any user other than the employee's host (for example, denial of service attack). 14. Using any program/script/command, or sending messages of any kind, with the intent to interfere with, or disable, a user's terminal session, via any means, locally or via the Internet/Intranet/Extranet. 15. Providing information about, or lists of, Open Source Security Gateway employees to parties outside Open Source Security Gateway. and Communications Activities 1. Sending unsolicited messages, including the sending of "junk mail" or other advertising material to individuals who did not specifically request such material ( spam). 2. Any form of harassment via , telephone or paging, whether through language, frequency, or size of messages. 3. Unauthorized use, or forging, of header information. 4. Solicitation of for any other address, other than that of the poster's account, with the intent to harass or to collect replies. 5. Creating or forwarding "chain letters", "Ponzi" or other "pyramid" schemes of any type. 6. Use of unsolicited originating from within Open Source Security Gateway's networks of other Internet/Intranet/Extranet service providers on behalf of, or to advertise, any service hosted by Open Source Security Gateway or connected via Open Source Security Gateway's network. 7. Posting the same or similar non-business-related messages to large numbers of Usenet newsgroups (newsgroup spam). Bernhard Wintersperger

17 Firewalls Open Source Security Gateway 11 3 Firewalls Im vorherigen Kapitel wurden die Security Policies behandelt. Ein darin vorkommender Punkt ist die Kontrolle des Zugriffes auf gewisse Netze oder Dienste. Eine solche Kontrolle wird typischerweise mittels Firewalls realisiert. Bei einer Firewall handelt es sich um eine gedachte Wand zwischen Netzteilnehmern oder Netzgrenzen, an der anhand von definierten Regeln Netzverkehr zugelassen oder blockiert wird. Somit stellt die Firewall eine der wichtigsten Funktionen in einem Security Gateway dar. In Abschnitt 3.1 werden die unterschiedlichen Implementierungen beschrieben. In Abschnitt 3.2 werden die verschiedenen Sicherheitszonen erörtert, in die ein Netzwerk unterteilt werden kann. In Abschnitt 3.3 werden mögliche Firewall-Konzepte und in 3.4 unterschiedliche Firewall Technologien vorgestellt. 3.1 Implementierung Implementierung bedeutet die reale Umsetzung einer Firewall unter Beachtung der zuvor festgelegten Regeln. Folglich gibt es verschiedene Ansätze, eine Firewall in einem Netzwerk zu implementieren. Üblicherweise werden auch verschiedene Firewall- Implementierungen in einem Netzwerk gemeinsam eingesetzt, um die Netzsicherheit weiter zu erhöhen. Wie in Abbildung 3-1: Firewall-Implementierungen zu sehen ist, kann im Grunde zwischen vier verschiedenen Firewall-Implementierungen unterschieden werden, die nach Belieben miteinander kombiniert werden können: Routing-Firewall Bridging-Firewall Proxy-Firewall Personal-Firewall Die Routing-Firewall ist die am häufigsten eingesetzte Firewall-Implementierung. Dabei werden mehrere Netzwerke wie bei einem Router gekoppelt; eingehender Verkehr kann daher schon an der Netzgrenze großteils gefiltert werden. Dabei erscheint die Routing- Firewall entweder als Netzkopplungselement - ohne NAT [3-1] (Network Address Translation) - oder (zumindest für einen Kommunikationspartner) als direkter Kommunikationspartner, der den Netzverkehr mit Hilfe von NAT oder PAT (Port and Address Translation) weiterleitet. Da Router heutzutage ein wichtiger Bestandteil in einem Netzwerk sind und nahezu alle Router eine einfache Paket-Firewall integriert haben, wird durch sie schon ein sehr wichtiger Bereich in der Netzwerksicherung abgedeckt. Michael Stocker

18 Firewalls Open Source Security Gateway 12 Internet (Externes Netz) Router Proxy-Firewall DMZ (Demilitarized Zone) LAN (Sichers Netz) Personal Firewall Bridgin- Firewall Sicherheitszone 1 Sicherheitszone 2 Michael Stocker Abbildung 3-1: Firewall-Implementierungen Die Bridging-Firewall wird im Gegensatz zur Routing-Firewall nicht zwischen zwei Netzgrenzen betrieben, sondern läuft wie ein Switch oder eine Bridge transparent im Netzwerk. Sie wird daher weder als Netzteilnehmer noch als Netzwerkelement wahrgenommen. Meist wird diese Art von Firewall eingesetzt, um eine erweiterte Abgrenzung bestimmter Netzteilnehmer zu erreichen. Es gibt einige gute Gründe, eine Bridging-Firewall zusätzlich zu einer Routing-Firewall in einem Netzwerk zu betreiben. Beispielsweise ist es oft nicht erwünscht, dass von Arbeitsstationen einer Abteilung auf Arbeitsstationen einer anderen Abteilung zugegriffen werden kann. Mit einer Bridging- Firewall ist diese Abgrenzung möglich. Allgemein wird empfohlen, jeglichen Zugriff auf sensible Daten oder Infrastrukturbereiche über eine solche Bridging-Firewall zu leiten. Ein weiterer Vorteil der Bridging-Firewall ist, dass sie für Netzteilnehmer unsichtbar im Netzwerk läuft und daher kaum Angriffsfläche für Angreifer bietet. Die Proxy-Firewall sitzt an der Netzgrenze und leitet wie die Routing-Firewall Anfragen weiter; im Gegensatz zur Routing-Firewall führt die Proxy-Firewall jedoch die Kommunikation selbst durch. Daher erscheint die Proxy-Firewall für beide Kommunikationspartner als direkter Kommunikationspartner. Eventuell manipulierte Pakete können so erst gar nicht in das Netzwerk gelangen, da die Pakte von der Proxy- Firewall selbst erzeugt werden. Außerdem erhält die Proxy-Firewall durch ihre Eigenschaft, die Kommunikation selbst durchzuführen, die Möglichkeit nicht nur anhand von IP Adressen zu filtern, sondern auch über die Rechtmäßigkeit des Inhalts entscheiden zu können. Die Personal-Firewall ist im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Lösungen nicht im Netzwerk implementiert, sondern wird direkt auf dem zu schützenden System ausgeführt.

19 Firewalls Open Source Security Gateway 13 Eine solche Lösung ist zu empfehlen, wenn sich ein Netzwerk nicht als sicher einstufen lässt, zum Beispiel in öffentlichen Wireless-Netzwerken. Da die Firewall direkt auf dem System ausgeführt wird, lassen sich Filterregeln auf ausgeführte Anwendungen anwenden. Einzelnen Programmen kann so der Zugriff auf bestimmte Netzsegmente erlaubt oder verboten werden. Mitunter bedeutet dies jedoch, dass sich auch unerfahrene Anwender teilweise mit der Komplexität einer Firewall befassen müssen. Wie schon in Abbildung 3-1: Firewall-Implementierungen zu sehen war, wird ein Netz in Zonen unterschiedlicher Sicherheitsanforderungen unterteilt, die im nächsten Abschnitt genauer betrachtet werden. 3.2 Netzzonen Die an einer Firewall angeschlossenen Netze lassen sich in verschiedene Sicherheitszonen unterteilen. Wie in Abbildung 3-1: dargestellt, wird zwischen folgenden sicheren und unsicheren Netzen unterschieden: Sicheres internes Netzwerk (LAN) Unsicheres externes Netz (Internet) Demilitarized Zone (DMZ) Das interne Netz (LAN) ist ein sicheres Netzwerk, dessen Netzteilnehmer unter der Kontrolle des Netzadministrators stehen. Aus der Sicht der Firewall handelt es sich hierbei um das zu schützende Netzwerk. Weshalb der Zugriff von einem unsicheren Netzwerk aus in der Regel geblockt wird. Das externe Netz (Internet) ist ein als unsicher einzustufendes Netzwerk. Meist wird mit dem externen Netz das Internet assoziiert. Netzteilnehmer aus dem Internet sollten nur unter bestimmten Umständen auf Netzteilnehmer aus dem LAN zugreifen können. Hingegen haben Netzteilnehmer aus dem LAN meist vollen Zugriff auf Netzteilnehmer im Internet. Die Demilitarized Zone (DMZ) ist ein Teilbereich innerhalb eines LANs. Netzteilnehmer, die der DMZ zugeordnet wurden, sind als weniger vertrauenswürdig einzustufen. Sie werden nur teilweise bis gar nicht von der Firewall durch Zugriffe von externen Netzen geschützt. Der Zweck dieses Netzes ist es, Dienste wie einen Mail- oder Webdienst im Internet anbieten zu können. Die Firewall leitet Anfragen aus einem externen Netz an die Netzteilnehmer der DMZ weiter. Michael Stocker

20 Firewalls Open Source Security Gateway 14 Vor allem in den letzten Jahren wird immer deutlicher, dass ein Firewall-Konzept, bei dem an einer zentralen Stelle der Netzverkehr geregelt wird, nicht mehr ausreichenden Schutz bietet. Sinnvollerweise werden heute immer öfter mehrstufige Firewall-Konzepte eingesetzt, die im folgenden Abschnitt beschrieben werden. 3.3 Firewall-Konzepte Um den unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden, gibt es verschiedene Firewall-Konzepte für den Schutz eines Netzwerkes. In den meisten Heimnetzwerken wird ein einstufigen Firewall-Konzept eingesetzte, was für gewöhnlich im Heimbereich völlig ausreichend ist. Problematisch wird dieses Konzept allerdings, wenn der Zugriff vom Internet aus auf einen Netzteilnehmer aus dem internen Netzwerk erlaubt werden soll. In diesem Abschnitt werden folgende Firewall-Konzepte genauer beschrieben: Einstufiges Firewall-Konzept Zweistufiges Firewall-Konzept Wie in Abbildung 3-2 zu sehen ist, sind bei einem einstufigen Firewall-Konzept alle Netzteilnehmer in einem einzigen Netz. Wird nun auf dem Router eine Port-Weiterleitung auf einen Webserver im internen Netz eingerichtet, wird ein Loch in der Firewall geöffnet. Angreifer können über den geöffneten Port einen direkten Angriff auf den dahinter liegenden Webserver durchführen. Im schlimmsten Fall hätte ein Angreifer nach einem erfolgreichen Angriff volle Kontrolle über den Webserver und somit einen Ausgangspunkt für weitere Angriffe. Abbildung 3-2: Einstufiges Firewall Konzept Einen besseren Schutz liefert ein zweistufiges Firewall-Konzept. Dieses Firewall-Konzept wird, wie in Abbildung 3-3: Zweistufiges Firewall Konzept zu sehen ist, mit zwei Firewalls auf zwei Routern realisiert, die jeweils unterschiedliche Filteregeln haben. Einer der beiden Router ist für die Verbindung mit dem Internet zuständig und leitet auch Anfragen vom Internet weiter in die DMZ. In der DMZ können nun Web- oder Mailserver betrieben Michael Stocker

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