Distributed Systems Security. Überblick. Überblick. Firewalls

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1 Distributed Systems Security Firewalls Prof. Dr. Stefan Fischer Institut für Telematik, Universität zu Lübeck Überblick Firewalls Zweck Komponenten Konfigurationen Beispiel: Paketfilterkonfiguration mit IPTables Port- und Netzwerk-Scanner Intrusion Detection Systeme Honeypots Security - 08 Firewalls #2 Überblick Sicherheitsdienst? Verfügbarkeit / Zugriffskontrolle Security - 08 Firewalls #3

2 Firewall Vergleich mit Burgtor/Burggraben einer mittelalterlichen Burg Erlaubt Eintritt nur an bestimmter Stelle Verhindert, dass Angreifer an weitere Verteidigungsanlagen herankommt Sorgt dafür, dass System nur an einem bewachten Punkt verlassen werden kann Grenze zwischen unsicherem und vertrauenswürdigem Netz Meist: zwischen Internet und Intranet Security - 08 Firewalls #4 Firewall - Aufgaben Durchlass von akzeptablem Netzverkehr Verkehr ist akzeptabel, wenn er der Sicherheitspolitik des Betreibers genügt Sicherheitspolitik: Menge von Filterregeln Je mehr Möglichkeiten die Angabe von Filterregeln bietet, desto feiner kann Netzverkehr beschrieben und unterschieden werden Aber: desto schwieriger wird es auch, unerwünschten Verkehr garantiert zu beschränken Security - 08 Firewalls #5 Aufgaben einer Firewall Den Datenverkehr analysieren, z.b. Filterregeln basierend auf IP-Adresse und/oder Portnummer Filterregeln basierend auf den Inhalten der Pakete (also Auswertung höherer Schichten) Nicht akzeptablen Datenverkehr verwerfen Den Datenverkehr protokollieren Security - 08 Firewalls #6

3 Was eine Firewall nicht kann... Kein Schutz gegen bösartige Insider Kein Schutz gegen Verkehr, der nicht durch Firewall geht z.b. über UMTS, WLAN, Modem, Zusätzliche Netzzugänge sollten daher vermieden werden Speichermedien (CD-ROM, USB Sticks,...) sind wahrscheinliche Mittel, um relevante Informationen an der Firewall vorbei zu transportieren Kein Schutz gegen unbekannte Bedrohungen Kein Schutz gegen Viren/Würmer/Trojanische Pferde Denn diese stellen reguläre Daten dar, die übertragen werden Security - 08 Firewalls #7 Architektur einer Firewall Firewall kann aus verschiedenen logischen Komponenten bestehen Paketfilter Application Level Gateway (Proxy Server) Realisierung in Routern Bastion Hosts Die einzelnen Komponenten müssen jedoch nicht unbedingt physikalisch auf verschiedenen Rechnern laufen Security - 08 Firewalls #8 Paketfilter Analysieren Datenverkehr auf der Transport- und Netzwerkschicht Filterung anhand IP-Adresse, Portnummer und Protokoll Als Paketfilter werden meist Router verwendet Paketfilter Vorteile Paketfilter arbeiten sehr schnell Sind transparent für den Benutzer Security - 08 Firewalls #9

4 Filterregeln Mögliche Bestandteile Regelnummer (zur Unterscheidung) Richtung (eingehender vs. ausgehender Verkehr) Quell- und Ziel-IP-Adresse Protokoll Quell- und Zielport Aktion (erlauben, verwerfen, protokollieren, ) Zwei einfache Beispiele Alles zwischen Quelladresse und Netzwerk /24 durchlassen Alles zwischen Quelladresse any und Zieladresse any verwerfen Security - 08 Firewalls #10 Vor- / Nachteile von Paketfiltern Vorteile Zugriff auf Netzdienste geschieht völlig transparent Die meisten Router unterstützen die Angabe von Filterregeln, sodass keine teure Zusatzhardware nötig ist Nachteile Konfiguration sehr schwierig Nachweis, ob das System wirklich nur gewünschten Verkehr durchlässt, ist oft schwer zu erbringen Security - 08 Firewalls #11 Application Level Gateway (Proxy) Erlauben Zugriff auf Dienste im Internet Zugriffe nicht direkt sondern nutzen Proxy als Mittelsmann Kontrolle auf Anwendungsebene Syntax und Semantik der Anwendung bekannt Bsp.: Verbieten einzelner Anwendungskommandos (HTTP POST) Externes Netz Telnet FTP SMTP HTTP Application Level Gateway Internes Netz Security - 08 Firewalls #12

5 Warum Proxy Server? Direkter Zugang zu Diensten im Internet bedenklich Einfache Lösung Nur ein gesicherter Rechner / Bastion Host wird ans Internet angeschlossen Aber: Alle Benutzer müssten sich auf diesem Rechner einloggen, um Internet-Dienste zu nutzen Proxy Server ermöglicht die Benutzung dieses gesicherten Rechners Security - 08 Firewalls #13 Vor- / Nachteile von Proxy Servern Vorteile Teilweise transparenter Zugriff auf viele Dienste Erlauben bzw. Verbieten bestimmter Aktionen auf Anwendungsebene Protokollierung wird einfacher Nachteile Für viele Dienste ist keine Proxy-Funktionalität vorhanden z.t. müssen Anwendungen Proxy-Funktionalität besitzen (nicht alle Dienste können transparent über Proxy geführt werden) Proxy Server können nur teilweise feststellen, ob die übertragenen Nutzdaten böse sind (also bspw. Viren, Würmer oder trojanische Pferde beinhalten) Security - 08 Firewalls #14 Bastion Host Bastion Host repräsentiert das Intranet nach außen Bastion Host ist den Angriffen aus dem Internet ausgesetzt Sicherheit äußerst wichtig Konfiguration sollte möglichst einfach und übersichtlich sein Jeder unnötige Dienst sollte entfernt werden Es muss mit Angriffen gerechnet werden Regelmäßiger Test auf Sicherheitslöcher mit entsprechenden Werkzeugen (etwa Nessus, u.a.) Entfernung aller Entwicklungs- und Installationswerkzeuge (Compiler, Make-Tools, etc.) Security - 08 Firewalls #15

6 Firewall-Konfigurationen Firewalls bestehen aus Kombinationen dieser Komponenten, die auf verschiedene Art und Weise angeordnet werden Bekannte Konfigurationen Dual-Homed Firewall Screened-Host Firewall Screened-Subnet Firewall Security - 08 Firewalls #16 Dual-Homed Host Firewall Dual-Homed Host Rechner, der mit zwei Netzwerken verbunden ist Hier: Internet und Intranet Keine direkte Verbindung zw. Inter- und Intranet Kommunikation nur von / zu Bastion Host möglich Oft in einem Rechner vereint Proxy-Funktionalität Aber: Single Point of Failure Paketfilter Intranet Internet Bastion Host Security - 08 Firewalls #17 Screened Host Firewall Bastion Host hat nur noch Verbindung zum Intranet Ist also kein Dual-Homed Host mehr Internet Paketfilter Zusätzlicher Paketfilter am Übergang Internet / Intranet Intranet Wird der Paketfilter überlistet, ist der Angreifer im Intranet Single Point of Failure Bastion Host Security - 08 Firewalls #18

7 Screened Subnet Firewall Zwei Paketfilter/Router Dazwischen liegt die DeMilitarisierte Zone (DMZ) sog. Perimeter Network Bastion Host liegt in der DMZ Internet Exterior Router Bastion Host Angreifer müssen nun also mind. zwei Systeme überwinden, um Zugriff auf das Intranet zu bekommen Lösung des Single Point of Failure -Problems Perimeter Network Intranet Interior Router Security - 08 Firewalls #19 IPTables Linux Kernel Paketfilter Analyse von Netzverkehr auf der Transport- und Netzwerkschicht Filterung anhand IP-Adresse, Portnummer und Protokoll Transparent für den Benutzer Ermöglicht Paketfilterung Mangling (TOS, TTL, Mark) Veränderung von Paketen vor und nach dem Routing DNAT (Destination Network Address Translation) SNAT (Source Network Address Translation) Security - 08 Firewalls #20 Linux netfilter/iptables Architektur Quelle: Security - 08 Firewalls #21

8 Linux netfilter/iptables Architektur Quelle: Security - 08 Firewalls #22 Linux netfilter/iptables Architektur Quelle: Security - 08 Firewalls #23 IPTables Regeln Chains: hintereinander gehängte Regeln Optional Angabe der Table (filter, nat, mangle) Standard: filter iptables [-t table] command <chain> <match> -j <target> Table Description -t filter Standard Filter Table -t nat Network AddressTranslation (NAT) -t mangle Ändern von Headerinfos außer IP Adresse Command Description -L <chain> Auflisten aller Regeln -F <chain> Löschen aller Regeln -P <chain> Setzen der Default-Policy (ACCEPT, DROP,...) -A <chain> Anhängen einer Regel -I <chain> [<num>] Einfügen einer Regel am Anfang / an Position <num> Security - 08 Firewalls #24

9 Filterregeln match Angabe der Filterregeln iptables command <chain> <match> -j <target> Match Description -p [!] protokoll TCP, UDP, ICMP, Nr -s [!] IP[/maskbits] IP Quelladresse -d [!] IP[/maskbits] IP Zieladresse --sport port [:bis P] Quellport (-bereich) --dport port [:bis P] Zielport (-bereich) -i [!] interface Eingangsinterface -o [!] interface Ausgangsinterface Security - 08 Firewalls #25 Filterregeln target Angabe der Filterregeln iptables command <chain> <match> -j <target> Target Description -j ACCEPT das Paket darf passieren -j DROP das Paket wird verworfen -j REJECT das Paket wird abgelehnt -j LOG das Paket wird protokolliert -j MARK das Paket wird markiert -j <chain> das Paket wird an <chain> übergeben -j REDIRECT das Paket wird umgeleitet (nur im Table NAT) Security - 08 Firewalls #26 Stateful Filtering Filtern anhand des Status einer Verbindung iptables command <chain> -m state <match> -j <target> Matching --state NEW --state ESTABLISHED --state RELATED --state INVALID Description Erstes Paket einer Verbindung Bestehende Verbindung (auch ICMP Pakete) Zugehörig zu einer existierenden Verbindung (z.b. FTP Control & Data) Paket kann nicht zugeordnet werden ( DROP) Security - 08 Firewalls #27

10 IPTables Beispiel # alle Regeln löschen iptables -t nat F iptables -t filter F iptables X # Default Policy setzen iptables -P INPUT DROP iptables -P OUTPUT DROP iptables -P FORWARD DROP # über Loopback alles erlauben iptables -I INPUT -i lo -j ACCEPT iptables -I OUTPUT -o lo -j ACCEPT #... Security - 08 Firewalls #28 IPTables Beispiel # ausgehende SSH-Verbindungen erlauben iptables -I OUTPUT -o eth0 -p TCP --dport 22 \ -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT iptables -I INPUT -i eth0 -p TCP --sport 22 \ -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT # eingehende SSH-Verbindungen erlauben iptables -I INPUT -i eth0 -p TCP --dport 22 \ -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT iptables -I OUTPUT -o eth0 -p TCP --sport 22 \ -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT # bestehende Verbindungen akzeptieren iptables -A OUTPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT Security - 08 Firewalls #29 Firewalls - Zusammenfassung Bereitgestellte Sicherheit hängt stark von der Konfiguration ab. Kann (fast) beliebig komplex werden Fokus beachten (Paketfilter vs. Proxy) Firewalls funktionieren nur wenn sie fester Bestandteil einer Gesamt-Sicherheitsstruktur sind. Security - 08 Firewalls #30

11 Non Sequitur by Wiley Security - 08 Firewalls Sicherheitsscanner Portscanner Werkzeuge zur Überprüfung der Sicherheitseinstellungen bei Rechnern, Firewalls und IDS Bsp: NMap ( Nessus ( Security - 08 Firewalls #32 Beispiel: nmap Ping Scanning (welche Rechner sind online): nmap -sp * Security - 08 Firewalls #33

12 Beispiel: nmap Welches Betriebssystem läuft dort? Nützlich um bekannte Schwachstellen auszunutzen nmap -O Security - 08 Firewalls #34 Beispiel: nmap Welche (TCP-) Dienste in welcher Version laufen auf dem Rechner? nmap -ss -sv -p Security - 08 Firewalls #35 Beispiel: nmap Problem bei Scannen Intrusion Detection Systeme könnten bei Scans Alarm schlagen Nmap bietet Optionen, unbemerkt zu scannen Stealth Scan Detektiert offen/geschlossen/gefiltert mit SYN probing Alleine von modernen Intrusion Detection Systemen erkennbar Idle Scanning Timing Decoys (Ablenkungsmanöver, versteckt die eigene IP durch eine Menge anderer gespoofter Anfragen) Security - 08 Firewalls #36

13 Intrusion Detection Systeme (IDS) Network IDS (NIDS) Eigenständiges System mit speziellem TCP/IP Stack Überprüft alle Pakete/Datenströme auf verdächtige Signaturen oder illegale Paketparameter (zu lange Pakete, unsinnige Werte in Paketköpfen, etc.) Host IDS (HIDS) Installiert auf einer Maschine Überprüft Veränderungen von Dateien und Rechten Mögliche Maßnahmen bei Einbruchsverdacht Rekonfigurationvon Firewall/Router NT Event/syslog: Ereignis in (zentraler) Logdatei /SMS an zuständige Person SNMP-Events an Management Applikation Security - 08 Firewalls #37 IDS Software Open Source Snort ( Argus ( Tripwire ( Advanced Intrusion Detection Environment (AIDE) ( Linux Intrusion Detection System (LIDS) ( Kommerzielle Produkte Tripwire, Tripwire ( Security - 08 Firewalls #38 Honeypots und Honeynets Honigtöpfe Systeme mit absichtlich geöffneten Schwachstellen und Diensten Gefahr: Übernahme dieser Systeme dient als Plattform zum Angriff der Produktivsysteme Anderer Ansatz: Simulierte Dienste und Systeme Honeynets Ganzes Netzwerk von Honeypot Systemen (realistischeres Szenario für Angreifer) Sollen von Produktivsystemen ablenken Da wenig Verkehrsaufkommen auf Honeypots herrscht ist Analyse von Angriffen einfacher Logdateien sind kürzer und übersichtlicher Wissensbeschaffung über neue Angriffsmethoden und Werkzeuge: Lerne den Feind kennen! Security - 08 Firewalls #39

14 Honeypots und Honeynets Open Source Honeyd ( LaBrea (labrea.sourceforge.net) Tiny Honeypots (THP - Kommerzielle Produkte Fred Cohen and Associates, Deception Toolkit Network Associates, Cybercop Sting Recourse Technologies, ManTrap NETSEC, Specter Security - 08 Firewalls #40

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